确定在液压机械传动装置中液压单元的输出速度的装置和方法

摘要

在传动装置中的液压单元的输出速度采用一对可变磁阻传感器来确定,其中一个安装在由液压单元输出所驱动的一个齿轮上,而另一个安装在行星齿轮系统的支架上。两个传感器其中一个总是用于测量较高的速度,由此液压输出被直接地确定或由当时发动机的速度间接确定。这样在液压单元输出轴速度低的情况下,用于确定液压单元输出速度的速度传感器的频率不会降低。

说明书

技术领域

本发明涉及一个具有液压单元的液压机械传动装置，具体地说涉及一种确定液压单元的实际输出速度的装置和方法。

背景技术

液压机械传动装置的控制器根据输入指标的变化对液压单元确定一个给出的输出速度。为实现正确的控制，需要有一个反馈，将液压单元的实现输出速度反馈到控制器。以前，通过安装在液压单元输出轴或由液压单元输出轴驱动的齿轮上的一个定向霍尔效应传感器和一个磁环已经实现了这样的反馈。这种方法的一个缺陷是定向霍尔效应传感器和磁环是比较昂贵的。其另一个缺陷是当液压单元在接近零冲程量时，由于液压单元的输出速度低使得速度脉冲的频率也低。由此用于测量液压单元输出速度的修正率也低。

发明内容

由此本发明的目的在于克服上述应用定向霍尔效应速度传感器所带来的缺陷。

本发明的传动装置应用两个安装在传动装置中的不同齿轮上的非定向、相对便宜的可变磁阻速度传感器来精确确定液压单元输出的速度和方向。一个传感器安装在液压单元的液压单元输出端，并用来直接测量液压单元的输出速度。另一个传感器安装在传动装置的行星齿轮支架上，并用来非直接地测量液压单元的输出速度。所述液压单元的输出速度必须依据当时的发动机速度和已知的传动装置的齿轮速比计算出来。当液压单元停止或在一个低速下转动时，支架在以一个相对高的速度转动。此外，当支架是停止或在一个低速下转动时，液压单元的输出轴处在一个相对高的速度下。测量到较快的实际速度的传感器就是用来确定液压单元输出速度的传感器。在两个测量的速度相互比较接近时，有一个转换期间。在转换期间中，由两个传感器确定的液压单元输出速度被平均，该平均值被用于控制器，作为液压单元输出速度。

由于采用得到较高实际速度的传感器的测量结果，速度测量的频率总是大于或等于250Hz。由此结果，一个新的、精确的速度能够在每4毫秒的闭环速度控制中测出。所述可变磁阻速度传感器是便宜的，而且能在传动装置中测量现有齿轮，不必需要一个附加的磁环。此外，用两个传感器测量液压单元的速度能够用控制器来检测错误并在车上进行判断。

附图说明

图1是本发明的液压机械传动装置的一个示意图。

图2是一个环形齿轮速度和行星齿轮速度与车辆地面速度之比的曲线图。

具体实施方式

本发明液压机械传动装置被显示在图1中并用标记10表示。该传动装置10适于由一个具有输出轴14的发动机12驱动。该传动装置进一步包括一个液压单元，所述液压单元包括一个可变速泵16和一个由泵16驱动的马达18。所述发动机的输出轴14通过齿轮N2和N1驱动液压泵16。

所述传动装置包括一个行星齿轮系统20，星齿轮系统20具有第一和第二行星齿轮组24和26。所述行星齿轮组具有一个公共行星齿轮支架28，支架28上安装着成为一个整体的分别为两个行星齿轮组的行星齿轮P1和P2。一个单独的环形齿轮R2被用来与行星齿轮P2啮合。发动机输出轴14同时也驱动第一行星齿轮组24的中心齿轮S1。第二行星齿轮组26具有一个中心齿轮S2。

传动装置具有两个离合器，一个低档位离合器CL和一个高档位离合器CH。离合器CL可与支架28啮合，进而通过齿轮N5和N6与插速驱动轴42偶合。离合器CH可与中心齿轮S2啮合，进而通过齿轮N5和N6与插速驱动轴42偶合。传动装置还包括一个倒车行星齿轮组30，齿轮组30具有一个环形齿轮R3，一个行星齿轮P3和一个中心齿轮S3。当制动器BR被啮合使得环形齿轮R3停止转动并且两个离合器被放开时，中心齿轮S3将以相反的方向转动，由此改变驱动轴42的转动方向。

所述传动装置包括一个电子控制器44，电子控制器44与操纵传动装置10的液压控制器46相连。液压控制器46被用于控制所述液压可变单元16的输出和离合器CL、CH以及制动器BR的啮合和脱离。电子控制器44也与发动机电子控制单元48连接来协调发动机12和传动装置10的控制。在一种情况下，传动装置控制器44接收来自发动机电子控制单元48与发动机速度，也即中心齿轮S1的速度有关的输入。

电子控制器44对驱动齿轮N4的液压单元输出轴50确定一个速度。为控制传动装置，需要具有一个闭环速度控制系统，在该系统中液压单元输出轴50的实际速度被输送到电子控制器44。

一个第一可变磁阻速度传感器58测量通过齿轮N3和N4由液压单元输出驱动的环形齿轮R2的速度。所述环形齿轮R2的速度直接与液压单元输出速度成比例。另外，传感器58可被设置来测量在液压单元输出轴上的齿轮N4的速度。传感器58提供了对液压单元输出速度的一个直接测量。

第二可变磁阻速度传感器60测量行星齿轮支架28的速度。这是一个对液压单元输出速度的非直接测量，因为电子控制器44必须从支架速度和中心齿轮S1的速度计算出液压单元输出速度。液压单元输出速度通过一下公式计算出来：

液压速度{([(P2×S1)+(P1×R2)]×[支架速度]-[P2×S1×(S1速度)])÷(P1×P2)}×{-N4÷N3}

在此P1、S1等分别代表各自齿轮上的齿数。计算结果将或正或负，其表示液压单元输出的方向。无论什么时候都用上述公式确定液压输出的方向，甚至当液压单元的输出速度由安装在环形齿轮R2上的传感器58确定时。

参见图2，显示出支架速度和环形齿轮R2的速度与车辆地面速度的比值。正如所见，不论是支架速度还是环形齿轮速度在同一地面速度下都没有为零或接近零。两者之一总是以足够快的速度转动，以便给出所需的与液压单元输出有关的测量频率。无论传感器58、60中的那个传感器测量到最快的实际速度，该传感器侧得的速度被用于确定测出的液压单元的输出速度。当这两个由传感器实际测出的速度趋于相同时，如相互相差10％以内，将两个传感器测出的液压单元输出速度值平均在一起。该平均值被用于控制器，作为液压单元输出速度。

由于用两个磁传感代替了信号定向霍尔效应传感器，速度测量的频率总是大于250Hz，甚至在液压单元在停止或接近停止时。

对于液压单元输出速度的非直接测量，最好用支架。然而，由行星齿轮组24驱动的其它传动装置的元件也能被用于这样的测量中。例如，中心齿轮S2或S3的速度也能被测量，并从中计算出液压单元的输出速度。根据使用的元件，离合器滑动可能是一个不可预测的因素。这就是支架速度被参照的原因，此时离合器滑动不再是影响液压单元输出速度计算的因素。

本发明不应受上述实施例的限定，而应由所附的权利要求书限定本发明的范围。