用於連續可變傳動裝置的液壓控制系統的製作方法
2023-06-14 06:32:06
專利名稱：用於連續可變傳動裝置的液壓控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及動力用於動力傳動裝置(或機構)的液壓控制系統，更具體地說是涉及用於控制連續可變傳動裝置中的比率系統的液壓控制系統。
背景技術：
至少一種類型的連續可變傳動裝置(CVT)採用了一柔性帶或鏈以及帶輪，帶輪在其上具有至少一個可移動的槽輪，以便在輸入帶輪和帶輪之間形成比率值。輸出帶輪或輔助帶輪包括一滑動槽輪組件、一復位彈簧、一離心補償器、一活塞。系統壓力作用在活塞上，這樣就把輔助帶輪的一些槽輪一起夾緊在皮帶或鏈上。
輸入帶輪或主帶輪包括一滑動槽輪組件和一活塞。控制壓力作用在活塞上，以便把槽輪擠壓在一起，從而把皮帶夾在這些槽輪之間。為了防止在皮帶和槽輪之間發生打滑，在所有操作條件下都要求具有足夠的夾緊力。小量的皮帶打滑就可能對傳動機構造成損害。
通過改變作用在主帶輪上的作用力來控制傳動比，從而允許皮帶改變在帶輪槽輪上的轉動。通過降低作用在主帶輪的活塞上的作用力來使傳動比向一個低速傳動狀況改變，且通過增大作用在活塞上的液壓作用力來使傳動比向一個高速傳動狀況改變。
作用在主活塞或帶輪上的壓力通常由一比率控制閥來控制，該比率控制閥具有一輸入信號，將槽輪的位置視為一個信號壓力或其它的值，該信號壓力或其它的值交替地在帶輪活塞處供給和排放主壓力流體，直到建立起所期望的比率。從活塞區域排出的任何液壓流體都被返回到傳動機構的池中。
通常，現有技術中的連續可變傳動裝置(CVT)在液壓控制系統中發生壓力值故障的情況下並不具有回覆能力。在傳統的控制實踐中，主帶輪內的壓力控制分為兩種類型，即間接控制和直接控制。
在間接的壓力控制系統中，要麼調節帶輪位置，要麼調節閥位置，以便保持一個理想的傳動比。由於間接控制並不是直接控制帶輪系統中的壓力，因此，在快速改變比率和其它惡劣操作過程中，難以確保提供足夠的壓力來夾緊。
另一種壓力控制系統是一種直接壓力控制系統，它確實直接地控制帶輪壓力。這種控制系統在任何條件下都可以進行良好地夾緊控制。然而，當今在市場上可獲得的大部分直接壓力控制系統都屬於難以接受的模式，其中，例如當閥發生卡堵或調節螺線管變得不起作用時，主帶輪壓力就會非常快地下降到一個低的數值。結果使得在傳動裝置中造成向低速傳動快速移動。這會導致發動機超速運轉，這是很不利的。當前許多採用壓力直接控制的系統並不能解釋向低速傳動狀況移動的所有失效模式。當前的提供了低速傳動失效控制的系統採用硬體來提供這種失效模式保護。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種用於連續可變傳動裝置的改進的液壓控制系統。
在本發明的一個方面，提供一種用於連續可變傳動裝置的可靠的壓力控制系統。
在本發明的另一方面，控制系統提供電的和液壓的中斷，這通過少量的硬體就能導致一默認比率狀況。
在本發明的另一方面，提供有兩個控制閥，包括一個主調節閥和一個比率激活閥。
在本發明的另外一個方面，比率激活閥可有效地提供足夠的控制壓力，以在主調節發生故障時能保持一的默認比率。
在本發明的另外一個方面，比率激活閥在電子螺線管發生故障時能可有效地提供適合的控制壓力，以形成一默認的比率。
在本發明的另一個方面，主調節閥可操作，以在標稱操作狀況下控制主帶輪內的壓力值。
圖1是用於標稱操作狀況中的連續可變傳動機構的控制系統示意圖；圖2是與圖1相類似的圖，其中的一個閥是不起作用的；
圖3是與圖1相類似的圖，其中另一個閥是不起作用的；圖4是與圖1相類似的圖，表示出了主釋放閥處於一交替位置中；圖5是一圖表，表示出了圖1所示的控制系統中帶輪壓力與控制壓力之間的關係；圖6是與圖5相類似的圖表，表示出了圖4所示的控制系統的壓力關係；以及圖7是採用了本發明的一動力系統的示意圖。
具體實施例方式
參照附圖，在各個附圖中，相同的附圖標記表示相同或相應的部件，從圖7中可以看出，附圖標記10總體上表示一動力系統，該動力系統10包括一發動機12；一連續可變的傳動裝置(CVT)14；一電子控制單元或模塊16。發動機12具有一驅動軸18，該驅動軸18通過一選擇性接合的離合器22與CVT 14的一主帶輪20可操作地連接。主帶輪20通過一柔性帶或鏈24與一副槽輪(帶槽的輪)或副帶輪26傳動連接，該副槽輪或副帶輪26與一傳動輸出軸28傳動連接。
主帶輪20具有一控制活塞30，而副帶輪26具有一控制活塞32。控制活塞30和32與控制單元16相連。控制系統16響應主帶輪20和副帶輪26之間建立傳動比的操作條件發出指令或壓力信號。主帶輪20和副帶輪26之間的傳動比在軸18和軸28之間建立傳動比或速度比。
圖1表示出了控制系統16的一部分，它包括一液壓泵34，該液壓泵由發動機12驅動。液壓泵34從一傳統的箱或池36中抽取流體，並且通過一管路壓力通道38供給液壓流體。管路壓力通道38通過一系統調節閥40與一主控制閥42和一比率激活閥44連通。
系統調節閥40響應偏壓彈簧46的作用力建立通道38內的壓力和控制通道48內的壓力。控制通道48內的壓力是由傳統的可變排放的螺線管閥來建立起來，該螺線管閥是一電子控制模塊16的一部分。如已知的，電子控制模塊包括一可預編程的數字計算機，該數字計算機根據不同的系統信號來起作用，以建立起壓力水平。用於本系統的優選的壓力控制件是一可變排放式螺線管，它根據可變排放口的打開和關閉來提供一控制壓力。這些類型的壓力控制機構是已知的。
通道48中的流體壓力作用在閥40的一控制部件52上，以形成一控制信號，這個控制信號受控制部件52和一部件56之間的差面積54上的壓力抵抗或反作用。閥40響應控制偏壓力和作用在差面積54上的壓力以形成流體通過一排放通道58的回流，這就把過多的流體排放到傳統的池36和泵34的泵入口。通道38內的壓力通過通道48內的流體壓力控制在一範圍內。
主調節閥42包括一閥芯60，該閥芯可滑動地設置在一閥腔62內。閥芯60具有三個基本上等直徑的部件64，66，68和一個大直徑的部件70。閥42還包括一控制或偏壓彈簧72。該偏壓彈簧72促使閥腔62內的閥芯60向左。閥腔62與一對入口73和74連通，這對入口與通道38中的流體呈連續的流體連通。通道38通過一孔或限制部76與這對入口73和74連通。
閥部件70與閥腔62相互配合，以形成一偏壓腔室78，該偏壓腔室78被設置成通過一通道82中的一孔或限制部80呈流體連通。通道82是一條控制壓力通道，它從控制部50接收加壓信號。閥腔62還包括一對主供給口84，86。主供給口84和86通過一孔或限制部88呈流體連通。所述口86與比率激活閥44呈流體連通。
腔室78中的來自通道82的流體壓力與偏壓彈簧72協作起作用，促使閥芯60向左，如圖1所示。閥芯60的向左移動提供了口86和73之間的連通，由此在通道38和一主供給通道90之間形成流體連通。主供給通道90中的流體通過孔88和口84返回，以作用在部件68和70之間的差面積上，從而抵消腔室78中的壓力作用力以及偏彈簧72的作用力。
當通道90中的流體壓力足夠高時，通道82中的偏壓力和偏壓彈簧72的作用力將被平衡，且主供給通道90中的壓力將受到限制。如果通道82中的控制壓力增大，那麼，主供給通道90中的壓力就會增大，反之亦然。
比率激活閥44包括一閥芯92，該閥芯可滑動地設置在一閥腔94內。閥芯92包括三個等直徑的閥部件96，98，100。閥部件100與閥腔94相互配合，以形成一控制腔室102，該控制腔室與通道82呈流體連通。閥部件96與閥腔94相互配合，以形成一彈簧腔室103，在該彈簧腔室內設置有一彈簧104。彈簧腔室103通過一排放通道與傳動機構的池36連通。閥腔94通過一口106與主通道38連通，通過一口108與通道90連通，通過一口110與一帶輪供給通道112連通。
腔室102中的壓力促使閥芯92克服彈簧104而向左移動，以在口108和110之間形成流體連通，從而，通道112中的流體壓力就等於通道90中的流體壓力。如上所述，響應由電子控制部50所發出的壓力信號，主調節閥42對通道90中的流體壓力進行控制。
通道112與一對控制腔室114和116連通，這對控制腔室位於主帶輪20上。這些控制腔室中的每個控制腔室都具有一有效活塞面積118和120，當這些有效面積受壓時，這些有效面積就會促使帶輪20的一可移動槽輪122向右移動，以使皮帶或鏈24在可移動槽輪122和一固定槽輪124之間向外移動。當然，這會使CVT 14的傳動比從一個低速傳動狀況改變到高速(超速)傳動狀況。因此，腔室116和114中的壓力控制著CVT 14的傳動比。
比率激活閥44還具有一對口126和128，這對口通過一通道130連通。通道130通過一孔或限制部132與傳動裝置的池36連通。當比率激活閥44在彈簧104的作用下處於其最右狀況時，口106和126主呈流體連通。因此，通道130通過一孔或限制部134與通道38呈流體連通。
限制部134和132形成一個供給-排放系統，該供給-排放系統控制著通道130內的壓力，並且由於口128和110在部件98和100之間呈流體連通，因此，該供給-排放系統也控制著通道112中的壓力。這樣，腔室114和116中的流體壓力由供給排放孔134和132控制。這些孔設計成用於在可移動槽輪122處提供足夠的壓力，以在CVT 14內形成默認傳動比狀況，從而為操作者提供足夠的驅動條件，以便使車輛返回到修理地點。
當主調節閥42被卡住時就會發生圖2所示的狀況。電子控制模塊50通過感測一個傳動比朝向低速傳動的比率變化的未經命令的移動，就可斷定調節閥被卡住了。這樣，當主調節閥42在打開狀況下被卡住使得主調節供給通道壓力接近零時，電子控制模塊50就會在通道82中阻止或不發出一可變排放的螺線管壓力信號。
圖3中表示出了處於與圖2相類似條件下的控制；然而，在這種條件下，由於電子控制模塊或電子控制模塊中的可變排放的螺線管的故障，系統在通道82中就失去排放控制壓力。在這種條件下，通道82中的可變排放信號丟失，從而在偏壓彈簧72的力的作用下，在通道90中產生壓力，這個壓力不足以提供所期望的控制功能。
因此，在彈簧104的作用下，比率激活閥44再次向右移動，從而如上面所描述的那樣，使供給-排放孔134和132能有效地在通道112中形成壓力水平，以及在CVT14內建立所述傳動比。於是，無論何時發生調節閥卡住或電子控制信號發生故障，都使CVT處於默認比率狀況，這種默認比率狀況被一直保持直到該系統被修理為止。
圖1，2和3中表示出的控制系統具有一主釋放閥或最大系統壓力閥136，它包括一球138和一控制彈簧140。這些類型的調節或系統控制閥都是已知的。在調節閥造成過大壓力或通道112內的壓力變得過大的情況下，閥136可有效地把控制系統內的壓力限制到一預定值。
除了一主釋放閥142直接設置在通道112中以外，圖4所示的控制系統與圖1所示的控制系統基本上相同。主釋放閥或最大系統壓力閥142提供與閥136相同的功能。然而，應當注意到，閥136設置在供給孔134和排放孔132之間，從而使得通道130中的壓力得到控制，以及通道112中的壓力也得到控制。然而，圖4所示的系統把閥142設置在比率激活閥44的下遊，從而，通道112中的壓力受到直接控制。
把主釋放閥設置在供給孔134和排放孔132之間，這對於主帶輪的設計是很有利的。已經知道，當一調節閥和一最大系統壓力釋放閥142都試圖在相同的範圍內調節迴路壓力時，就難以獲得一種穩定的液壓。如果系統最大壓力釋放閥設置在比論激活閥44下遊的主帶輪迴路處，如圖4所示，標稱的釋放壓力就需要被提高，以便在考慮到誤差的情況下，最低的釋放壓力高於最高的經調節的主供給壓力。結果是，帶輪壓力結構極限需要被提高，以便在最大系統壓力閥進行控制的系統中，帶輪不會被高壓力損壞。當然，這會增加傳動裝置的成本和質量。圖6中表示出了這種系統的帶輪壓力特性。
通過把主釋放閥設置在供給孔124和排放孔132之間，比率激活閥44就確保主供給調節閥42和最大系統壓力釋放閥136決不會同時去調節帶輪壓力。結果是，主供給調節閥42和最大系統釋放閥136都具有最大壓力，這些最大壓力能被設定成帶輪的結構強度極限。這就允許帶輪設計保持不變。圖5中表示出了這種類型的構件或閥狀況的壓力特性。
應當注意，在圖5中，最大主帶輪壓力被限定到一個值。
如圖6所示，系統釋放壓力的最小壓力值必須被限定到一個位於代表一壓力值的線144以下的值。該線144所代表的壓力值就是帶輪的結構強度極限。然而，當最大主釋放壓力閥136定位在通道130中時，最大系統壓力和帶輪的結構強度極限都處於由線146所代表的一壓力處，如圖5所示。線146所代表的壓力要顯著低於線144所代表的壓力。
權利要求
1.一種用於連續可變傳動裝置的液壓控制系統，它包括控制活塞；流體壓力源，用於以系統壓力來輸送流體；電子控制單元，用於提供控制壓力功能；調節閥，其與所述流體壓力源和所述電子控制單元相連，並且可操作的產生經調節的供給壓力；以及比率激活閥，其具有第一位置和第二位置，所述第一位置是由所述電子控制單元建立的，用於把所述經調節的供給壓力引導至所述控制活塞；而所述第二位置是由偏壓元件建立的，用於使來自流體壓力源的流體以經減小的壓力與所述控制活塞連通。
2.根據權利要求1所述的液壓控制系統，其特徵在於，所述比率激活閥的所述第二位置中的經減小的壓力水平是由供給孔和排放孔機構產生的。
3.根據權利要求1所述的液壓控制系統，其特徵在於，其還包括壓力控制閥裝置，當所述比率激活閥位於所述第二位置時，所述壓力控制閥裝置把所述控制活塞處的流體壓力限制到一最大壓力值。
4.根據權利要求2所述的液壓控制系統，其特徵在於，在所述排放孔下遊設置壓力控制閥裝置，用於把所述控制活塞處的流體壓力限制到一最大壓力值。
5.根據權利要求2所述的液壓控制系統，其特徵在於，在所述供給孔和所述排放孔之間呈流體連通地設置壓力控制閥裝置，用於把所述控制活塞處的流體壓力限制到一最大壓力值，且只有當所述激活閥處於所述第二位置時，所述壓力控制閥裝置才在所述液壓控制系統中進行操作。
全文摘要
一種用於連續可變傳動裝置的液壓控制系統，它包括一由泵提供的流體壓力源和一調節閥。泵的流體壓力被引導到一主調節閥，該主調節閥為一可變槽輪控制件和一比率激活閥產生一控制壓力信號，它把受壓的主調節閥引導到可變帶輪。一旦產生一壓力信號的主調節閥中斷和/或響應電子控制信號的中斷，比率激活閥就可操作，以便通過一供給和排放孔系統在可變比率帶輪處產生一控制壓力。
文檔編號F16H9/12GK1782474SQ200510126769
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月18日 優先權日2004年11月18日
發明者S·P·穆爾曼 申請人:通用汽車公司