用于控制动力分流式无级变速器的方法和动力分流式无级变速器

摘要

本发明涉及一种动力分流式无级变速器和操作这种变速器的方法，该变速器包括行星齿轮单元和具有第一和第二可变排量静液压机的变换器单元，其特征在于，所述动力分流式无级变速器被设计为受到控制，以在动力分流式无级变速器的锁止状态的至少一部分期间执行所述第一和第二可变排量静液压机的排量的同时减少。

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于控制动力分流 式无级变速器的方法以及根据权利要求7的前序部分所述的动力分流 式无级变速器。

背景技术

动力分流式无级变速器包括机械变速器和变换器单元。该机械变 速器包括由一个或多个行星齿轮系构成的行星齿轮单元，并且还可包 括一个或多个常规的齿轮级（gear stages）。在该机械变速器中，动力 通过啮合的齿轮传递，从而允许在固定传动比下的高传动效率。所述 变换器单元具有连续可变的速比。在动力分流式无级变速器中，输入 的动力可被分流，以分配到机械变速器和变换器单元上，从而提供该 无级变速器的可变的总速比。该无级变速器的总速比是输出轴与输入 轴的速比。这同样适用于所述变换器单元的速比。该无级变速器可在 多个模式下运行。每个模式则与总速比范围相关联。通过一组离合器 的接合和分离来选择这些模式，所述一组离合器通过接合和分离而在 该无级变速器上限定了不同的传动路径。在每个模式中，通过改变所 述变换器单元的速比来改变总速比。该动力分流式无级变速器通过在 这些模式之间切换并改变所述变换器的速比而允许在相对宽范围内的 可变的总速比。所述机械变速器的模式改变可在一个或多个待接合的 离合器上存在同步时发生，以提供在未来模式中的运行，其中，该未 来模式的总速比范围与当前模式的总速比范围不同。上述同步将在变 换器单元的特定的总速比下发生。在此速比下，通过一个或多个离合 器的接合来提供未来模式的传动路径并限定该未来模式以及通过一个 或多个离合器的分离来提供当前模式的传动路径并限定该当前模式， 可发生模式改变。为了允许该变速器的高效率，通过变换器单元传递 的动力的量应受到限制。通过使离合器接合以提供在变速器的特定工 作点下、该无级变速器的固定的传动比，可获得提高的效率。该无级 变速器的固定的传动比通过限定了两个单独模式的离合器的同时接合 来提供。此状态被称为锁止状态，在此锁止状态下，动力经由机械变 速器上的啮合接合来传递，而所述变换器单元上基本不传递动力。

尽管提供锁止状态的可能性已提高了动力分流式无级变速器的效 率，但仍希望进一步提高效率。

发明内容

本发明的目的是进一步提高动力分流式无级变速器的效率。此目 的通过根据权利要求1所述的用于控制动力分流式无级变速器的方法 来实现。根据本发明的方法涉及变速器的控制，该变速器包括行星齿 轮单元和具有第一和第二可变排量静液压机的变换器单元。在该动力 分流式无级变速器的锁止状态的至少一部分期间，所述第一和第二可 变排量静液压机的排量被同时降低。

在该锁止状态期间，所述无级变速器具有固定的传动比。因此， 所有动力都通过机械变速器传递。因此，不需要通过变换器单元传递 扭矩。然而，在该锁止状态期间，可能存在所述第一和第二可变排量 静液压机之间的流动。这是如下情况：即，具有高的变换器动力的工 作区可能被识别为在发生锁止的模式改变点附近。由于流体的流动损 失，第一和第二可变排量静液压机之间的流动导致了动力损失。本发 明考虑到在该锁止状态的至少一部分期间、通过同时降低第一和第二 可变排量静液压机的排量来减少这种损失。因此，将减少该动力分流 式无级变速器中出现的实际流动和相关的流动损失。

优选地，可以在待接合的离合器被同步从而启动锁止状态以提供 无级变速器的固定传动比时，立即开始排量的减少。通常，该锁止状 态通过离合器的接合而被启动。在发生该锁止之前，第一和第二可变 排量静液压机的排量的值为V1和V2。这些值被设定，以提供所述变 换器单元的希望的速比并提供通过变换器单元传递的希望的扭矩。一 旦存在该锁止状态，则减少第一和第二可变排量静液压机的排量，以 最终获得减小的排量值v1和v2。第一和第二可变排量静液压机的排量 由单独的促动器设定，从而需要设定该排量的有限的时间。可改变排 量的减少量，使得第一和第二可变排量静液压机的排量可在锁止状态 结束前恢复其初始值。因此，能够限制排量的减少。减小的值v1和v2 的最小值可基于加速器踏板位置、加速器踏板位置的导数、与无级变 速器的输入轴有关的速度数据及加速度数据来确定。在无级变速器上 的动态变化程度低的情况下（即，假定无级变速器的输入轴处的旋转 速度在一段延长的时间内将保持相对恒定），所述减小的值v1和v2可 接近于零排量。

优选地，执行所述排量的同时减少，使得第一静液压机的排量与 第二静液压机的排量的比值在该同时减少期间保持基本恒定。通过使 排量的比值保持恒定，确保维持了由锁止状态的速比确定的、该变换 器单元上的选定的速比。

优选地，通过可选择性地接合的第一离合器，机械变速器可在具 有第一速比范围的第一运行模式下运行，并且，通过可选择地接合的 第二离合器，机械变速器可在具有第二速比范围的第二运行模式下运 行。然后，可通过使第一离合器和第二离合器二者均接合来提供锁止 状态，以提供该动力分流式无级变速器的固定的传动比。

根据本发明的方法特别适合于当第一运行模式和第二运行模式之 间的改变发生在变换器单元中的第一和第二静液压机之间的流动的最 大值处或附近时。在例如图2a-2c所示的包括行星齿轮单元和具有第 一、第二可变排量静液压机的变换器单元的动力分流式无级变速器的 实施例中，模式改变将发生在变换器单元中的第一和第二静液压机之 间的流动的最大值处或附近。第一和第二可变排量静液压机的排量的 减少对于这些实施例是尤其有利的，因为：除非实现排量的减少，否 则，在锁止状态中存在大的流动。

该方法可在如下的无级变速器中运行，该无级变速器具有第一运 行模式和第二运行模式，在该第一和第二运行模式中的一个模式中， 在变换器速比增加时该动力分流式无级变速器具有增加的总速比，并 且，在该第一和第二运行模式中的另一个模式中，在变换器速比增加 时该动力分流式无级变速器具有降低的总速比。对于这种无级变速器， 速比范围在动力分流式无级变速器的具有共同的总速比的点处相交。 第一和第二离合器可被控制为在所述具有共同的总速比的点处或附近 接合，以提供锁止状态。

本发明也涉及动力分流式无级变速器，该动力分流式无级变速器 包括行星齿轮单元和具有第一和第二可变排量静液压机的变换器单 元。该动力分流式无级变速器被布置为受到控制，以在该动力分流式 无级变速器的锁止状态的至少一部分期间执行第一和第二可变排量静 液压机的排量的同时减少。所述排量的减少由用于设定第一和第二可 变排量静液压机各自的排量的、单独的促动器进行。

在一个实施例中，通过可选择性地接合的第一离合器，所述变速 器可在具有第一速比范围的第一运行模式下运行，并且，通过可选择 性地接合的第二离合器，所述变速器可在具有第二速比范围的第二运 行模式下运行。然后，可通过使第一离合器和第二离合器二者均接合 来提供锁止状态，以提供该动力分流式无级变速器的固定的传动比。

选择地，所述行星齿轮单元包括第一轴、第二轴和第三轴，第一 轴连接到第一静液压机且可连接到原动机，第二轴连接到第二静液压 机且可通过第一离合器选择性地连接到输出轴，并且，第三轴可通过 第二离合器选择性地连接到输出轴。通过第一离合器的接合和第二离 合器的分离，这种动力分流式无级变速器可在静压模式下运行；进一 步，通过第二离合器的接合和第一离合器的分离，该动力分流式无级 变速器可在输入耦合并联模式下运行，另外，通过第一离合器的接合 和第二离合器的接合，该动力分流式无级变速器可在锁止状态下运行。

可选地，所述行星齿轮单元包括第一轴、第二轴、第三轴和第四 轴，第一轴连接到第一静液压机且可连接到原动机，第二轴连接到第 二静液压机，第三轴可通过第一离合器选择性地连接到输出轴，并且， 第四轴可通过第二离合器选择性地连接到输出轴。通过第一离合器的 接合和第二离合器的分离，这种动力分流式无级变速器能够在第一输 入耦合并联模式下运行；进一步，通过第二离合器的接合和第一离合 器的分离，该动力分流式无级变速器可在第二输入耦合并联模式下运 行；另外，通过第一离合器的接合和第二离合器的接合，该动力分流 式无级变速器可在锁止状态下运行。

可选地，所述行星齿轮单元包括第一轴、第二轴、第三轴和第四 轴，第一轴可连接到原动机，第二轴连接到第一静液压机，第三轴可 通过第一离合器选择性地连接到输出轴，并且，第四轴连接到第二静 液压机且可通过第二离合器选择地连接到输出轴。通过第一离合器的 接合和第二离合器的分离，这种动力分流式无级变速器可在桥接模式 下运行；进一步，通过第二离合器的接合和第一离合器的分离，该动 力分流式无级变速器可在输出耦合并联模式下运行；另外，通过第一 离合器的接合和第二离合器的接合，该动力分流式无级变速器可在锁 止状态下运行。

附图说明

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明。

图1示出了根据本发明的方法的示意性流程图，

图2a示出了本发明的第一实施例的示意图，

图2b示出了本发明的第二实施例的示意图，

图2c示出了本发明的第三实施例的示意图，

图3更详细地示出了本发明的第四实施例，

图4示出了根据本发明第四实施例的、总速比作为变换器速比的 函数的曲线图，

图5示出了根据本发明第四实施例的、变换器动力比作为总速比 函数的曲线图，

图6示出了无锁止时的、图3所示的动力分流式无级变速器中的 损失的曲线图，并且

图7示出了使用根据本发明的锁止和减少第一和第二静液压机的 排量后的、图3所示的动力分流式无级变速器中的损失曲线图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的方法的示意性流程图。

根据本发明的方法用于控制动力分流式无级变速器，该动力分流 式无级变速器包括行星齿轮单元和具有第一和第二可变排量静液压机 的变换器单元。该动力分流式无级变速器可在至少两个不同模式下运 行。分别通过接合和分离该动力分流式无级变速器中包括的离合器来 选择这些模式。每个模式均与动力分流式无级变速器的速比范围相关 联。所述至少两个模式中的一对模式的的速比范围可以在可能发生模 式改变的运行点处相交。在这些运行点处，动力分流式无级变速器可 被接合在锁止状态下。在该锁止状态下，动力分流式无级变速器具有 固定的总速比。

在第一方法步骤S00中，确认该动力分流式无级变速器在可进行 锁止的运行点处或附近运行。本发明尤其适合于如下的动力分流式无 级变速器：其中，第一运行模式和第二运行模式之间的改变发生在变 换器单元中的第一和第二静液压机之间的流动的最大值处或附近。

在第二方法步骤S10中，进一步确认变速箱的运行的动态变化， 使得其适合于使动力分流式无级变速器在锁止状态下运行。如果可能 使动力分流式无级变速器以固定的传动比运行一段时间，则即为这种 情况。该一段时间可持续至少数秒。此判定可基于与动力分流式无级 变速器的输入轴的旋转速度有关的数据。这种数据可由加速器踏板位 置和加速器踏板位置的导数、发动机转速、发动机转速的导数构成。 在上述动态变化的程度低的情况下（即，加速器踏板位置和/或发动机 转速的变化小），可允许该动力分流式无级变速器处于锁止状态。

在第三方法步骤S20中，通过用于两个分开的模式的离合器的同 时接合，使该动力分流式无级变速器处于锁止状态，由此，提供了该 动力分流式无级变速器的固定的传动比。

在第四方法步骤S30中，在动力分流式无级变速器的锁止状态的 至少一部分期间，进行第一和第二可变排量静液压机的排量的同时减 少。可以在待接合的离合器被同步从而启动锁止状态以提供无级变速 器的固定传动比时，立即开始排量的减少。通常，该锁止状态通过离 合器的接合而被启动。在该锁止状态之前，第一和第二可变排量静液 压机的排量的值为V1和V2。这些值被设定，以提供所述变换器单元 的希望的速比并提供通过变换器单元传递的希望的扭矩。一旦存在该 锁止状态，则减少第一和第二可变排量静液压机的排量，以最终获得 减小的排量值v1和v2。第一和第二可变排量静液压机的排量由单独的 促动器设定，从而需要设定该排量的有限的时间。可改变排量的减少 量，使得第一和第二可变排量静液压机的排量可在锁止状态结束前恢 复其初始值。因此，能够限制排量的减少。减小的值v1和v2的最小 值可基于加速器踏板位置、加速器踏板位置的导数、与无级变速器的 输入轴有关的速度数据和加速度数据来确定。在无级变速器上的动态 变化程度低的情况下（即，假定无级变速器的输入轴处的旋转速度在 一段延长的时间内将保持相对恒定），所述减小的值v1和v2可接近于 零排量。

优选地，执行所述排量的同时减少，使得第一静液压机的排量与 第二静液压机的排量的比值在该同时减少期间保持基本恒定。

在第五方法步骤S40中，确定是否允许进一步减少排量，是否应 维持减少的排量，或是否动力分流式无级变速器应准备脱离该锁止状 态并进入到具有可从该锁止状态选择的无级变速比的一个模式。

在第六方法步骤S50中，允许进一步减少排量；在第七方法步骤 S60中，维持减少的排量；而在第八步骤S70中，通过将排量增加到初 始值而使动力分流式无级变速器准备脱离该锁止状态。

图2a至图2c示出了动力分流式无级变速器1，该动力分流式无级 变速器1包括行星齿轮单元8和具有第一可变排量静液压机4和第二 可变排量静液压机6的变换器单元2。通过可选择性地接合的第一离合 器10，动力分流式无级变速器1可在具有第一速比范围的第一运行模 式下运行，并且，通过可选择性地接合的第二离合器12，动力分流式 无级变速器1可在具有第二速比范围的第二运行模式下运行。在变换 器单元2的特定的运行点处，可以使第一离合器10和第二离合器12 二者都接合以提供锁止状态，从而使动力分流式无级变速器1具有固 定的传动比。

该动力分流式无级变速器被布置为受到控制，以在该动力分流式 无级变速器的锁止状态的至少一部分期间执行第一可变排量静液压机 4和第二可变排量静液压机6的排量的同时减少。

在图2a中，行星齿轮单元8包括第一轴14、第二轴16、第三轴 18。第一轴14连接到第一静液压机4且可连接到原动机20。第二轴 16连接到第二静液压机6，且可通过第一离合器10选择性地连接到输 出轴22。第三轴18可通过第二离合器12选择性地连接到输出轴22。 通过第一离合器10的接合和第二离合器12的分离，动力分流式无级 变速器1可在静压模式下运行。进一步，通过第二离合器12的接合和 第一离合器10的分离，动力分流式无级变速器1可在输入耦合并联模 式（input coupled shunt mode）下运行。另外，通过第一离合器10的接 合和第二离合器12的接合，动力分流式无级变速器1可在锁止状态下 运行。

在图2b中，行星齿轮单元8包括第一轴14、第二轴16、第三轴 18和第四轴24。第一轴14连接到第一静液压机4，且可连接到原动机 20。第二轴16连接到第二静液压机6。第三轴18可通过第一离合器 10选择性地连接到输出轴22。第四轴24可通过第二离合器12选择性 地连接到输出轴22。通过第一离合器10的接合和第二离合器12的分 离，动力分流式无级变速器1可在第一输入耦合并联模式下运行。进 一步，通过第二离合器12的接合和第一离合器10的分离，动力分流 式无级变速器1可在第二输入耦合并联模式下运行。另外，通过第一 离合器10的接合和第二离合器12的接合。动力分流式无级变速器1 可在锁止状态下运行。

在图2c中，行星齿轮单元8包括第一轴14、第二轴16、第三轴 18和第四轴24。第一轴14可连接到原动机20。第二轴16可连接到第 一静液压机4。第三轴18可通过第一离合器10选择地连接到输出轴 22。第四轴24连接到第二静液压机6，且可通过第二离合器12选择地 连接到输出轴22。通过第一离合器10的接合和第二离合器12的分离， 动力分流式无级变速器1可在桥接模式下运行。此外，通过第二离合 器12的接合和第一离合器10的分离，动力分流式无级变速器1可在 输出耦合并联模式下运行。另外，通过第一离合器10的接合和第二离 合器12的接合，动力分流式无级变速器1可在锁止状态下运行。

图3中更详细地描述了本发明的第四实施例。图中示出了动力分 流式无级变速器1，该动力分流式无级变速器1包括行星齿轮单元8和 具有第一可变排量静液压机4和第二可变排量静液压机6的变换器单 元2。通过可选择性地接合的第一离合器10，动力分流式无级变速器1 可在具有第一速比范围的第一运行模式下运行，通过可选择性地接合 的第二离合器12，动力分流式无级变速器1可在具有第二速比范围的 第二运行模式下运行，通过可选择性地接合的第三离合器25，动力分 流式无级变速器1可在具有第三速比范围的第三运行模式下运行，并 且，通过可选择性地接合的第四离合器26，动力分流式无级变速器1 可在具有第四速比范围的第四运行模式下运行。在变换器单元2的一 个特定的运行点处，第一离合器10和第二离合器12二者可均接合从 而提供锁止状态，以使动力分流式无级变速器1具有固定的传动比， 在变换器单元2的另一个特定的运行点处，第二离合器12和第三离合 器25二者可均接合从而提供锁止状态，以使动力分流式无级变速器1 具有固定的传动比，并且，在变换器单元2的又一个特定的运行点处， 第三离合器25和第四离合器26二者可均接合从而提供锁止状态，以 使动力分流式无级变速器1具有固定的传动比。

行星齿轮单元8为Ravigneaux类型的行星齿轮单元，其具有可通 过前进/后退档单元28连接到原动机的第一轴14。第一轴14通过前进 /后退档单元28连接到输入轴30。输入轴30连接到变换器单元中的第 一可变排量静液压机4。第一可变排量静液压机4通过液压回路32以 已知的方式连接到第二可变排量静液压机6。第一轴14连接到行星架 32，行星架32承载了与布置在行星齿轮单元的第二轴16上的较小的 第一太阳轮36啮合接合的第一组行星齿轮34。第二轴16承载了连接 到第二静液压机6的齿轮44。第二组行星齿轮40与第一组行星齿轮 34及布置在第三轴18上的较大的第二太阳轮38啮合接合。第三轴18 同心地布置在第二轴16外侧。第二组行星齿轮40与齿圈42啮合接合， 齿圈42连接到行星齿轮单元的第四轴24。第四轴24同心地定位在第 三轴18外侧。

第一离合器10布置为通过第一齿轮级46将第二轴16选择性地连 接到输出轴22。第二离合器12布置为通过第一齿轮级46将第三轴18 选择性地连接到输出轴22。第三离合器25布置为通过第二齿轮级48 将第四轴24选择性地连接到输出轴22。第四离合器26布置为通过第 二齿轮级48将第三轴18选择性地连接到输出轴22。

行星齿轮单元8提供了四个不同的前进和后退模式。当第一离合 器10接合时，实现了第一静压模式，而当第二离合器、第三离合器和 第四离合器接合时，分别实现了三个输入耦合并联模式。

图4中示出了图3中的动力分流式无级变速器的、总速比作为变 换器速比的函数的曲线图。图中示出了对于四个不同模式M1、M2、 M3和M4的速比。

图5中示出了对于四个不同模式M1、M2、M3和M4、作为总速 比的函数的变换器动力比。“变换器动力比”被定义为：通过变换器传 递的动力与变速器的总输入动力的比值。在此可以注意到，在模式切 换时，变换器动力比高。该模式切换发生在位置S1、S2和S3处。

图6中示出了无锁止时的、图3中的动力分流式无级变速器中的 损失的曲线图。图中示出了不同的模式M1、M2、M3和M4。

图7中示出了使用了锁止和排量减少后的、图3中的动力分流式 无级变速器中的损失的曲线图。由于该锁止状态而减少损失的第一步 骤在位置L1、L2和L3处指示。通过减少排量而减少损失的第二步骤 在位置L1R、L2R和L3R处指示。在此可见，当动力分流式无级变速 器处于锁止状态且与第一和第二可变排量静液压机的减少的排量相组 合时，上述损失大大减小了。