Система управления бесступенчато-регулируемой коробки передач

 

Предлагается система управления для многорежимной бесступенчато-регулируемой коробки передач, содержащая муфты изменения режима, которые управляются независимо от вариатора. Технический результат - обеспечение плавного изменения режима работы. 4 с. и 12 з. п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к бесступенчато-регулируемым коробкам передач (БРКП), используемым, например, в приводимом в движение с помощью двигателя средстве передвижения, а также к системам гидравлического управления для подобных (БРКП).

Известны коробки передач, использующие тип вариатора тяги качения с тороидальной канавкой для реализации функций бесступенчато-регулируемой передачи и муфты для перевода коробки передач в один или другой из двух рабочих режимов.

Обычно подобные муфты конструируют с перемежающимися фрикционными дисками, приводимыми в действие с помощью гидравлических плунжеров. Для предотвращения избыточного сопротивления при расцеплении диски принудительно разделяются посредством встроенных в муфту "отталкивающих" пружин.

Когда муфта пониженного режима находится в состоянии сцепления, например для нейтрального положения реверсного движения и движения средства передвижения вперед с небольшими скоростями, передача управляющего воздействия от вариатора к выходному валу коробки передач производится через преобразующую планетарную зубчатую передачу, в которой водило планетарной передачи перемещается входным валом, при этом выходной диск вариатора приводит в движение центральное колесо планетарной зубчатой передачи, а зубчатый венец планетарной передачи соединен с выходным валом коробки передач.

Когда ролики установлены в положения передаточного отношения наивысшей скорости, влияние центрального колеса планетарной передачи преобладает, приводя выходной вал коробки передач в движение в обратном направлении. При смещении роликов от этих положений они проходят через позицию нейтрального зацепления, в которой равные и противоположно направленные воздействия центрального колеса и водила планетарной передачи компенсируют друг друга, давая нулевое приводное воздействие. В дальнейшем, по мере того как ролики смещаются для функционирования вариатора с передаточным отношением постепенно уменьшающейся скорости, прямое приводное движение от планетарного водила преобладает в увеличивающейся степени. В результате этого, когда передаточное отношение вариатора достигнет своего нижнего предела, то есть минимального обратного воздействия, центральное колесо, планетарное водило и ее зубчатый венец - все вращаются полностью согласованно. Это приводит к тому, что две компоненты муфты повышенного режима также вращаются с одними и теми же скоростями, при этом говорят, что коробка передач работает при синхронном передаточном отношении.

Очевидно, что при установлении последнего состояния муфта пониженного режима может расцепляться в тот же момент времени (или позже), когда муфта повышенного режима переходит в сцепление, чтобы обеспечить изменение режима с минимальными проскальзываниями, ударными воздействиями или износом.

При работе в повышенном режиме выходной вал коробки передач приводится в движение через цепь с фиксированным передаточным отношением от выходного диска вариатора, и движение роликов вариатора обратно в их положения передаточного отношения наивысшей скорости позволяет коробке передач достигать все более высоких передаточных отношений скорости движения вперед вплоть до наиболее высокой передачи. Очевидно, что в этих известных системах синхронное изменение режима может иметь место только при одном конкретном значении передаточного отношения коробки передач, поскольку только при этом значении приводящаяся в рабочее состояние муфта не имеет относительного движения ее элементов и может быть приведена в сцепление в отсутствие заметного риска возникновения ударной нагрузки переключения. Это справедливо как для перехода из пониженного режима к повышенному режиму, как это было раскрыто выше, так и для обратного направления. Тем не менее, поскольку на практике муфтам требуется конечное время для заполнения и сцепления, для обеспечения посредством БРКП плавного и непрерывного изменения передаточного отношения процесс заполнения должен быть начат соответственно заблаговременно.

Применяемая в настоящее время для этой цели стратегия в этих системах обеспечивает сцепление муфты в два этапа.

На первом этапе при приближении коробки передач к синхронному передаточному отношению для "мягкого заполнения" муфты до давления, едва обеспечивающего преодоление усилий, создаваемых "отталкивающими" пружинами, и сведения фрикционных дисков. Требуемый для осуществления этой цели ограниченный поток масла поступает из потока смазочной жидкости ниже по потоку после регулирующих клапанов системы для обеспечения потока жидкости большого объема и низкого давления к плунжерам, приводящим в действие муфту. Поскольку подаваемое на муфту низкое давление недостаточно для создания значительной емкости муфты, мягкое заполнение муфты может быть начато в любое подходящее время, обеспечивающее при достижении коробкой передач синхронного передаточного отношения заполнения муфты.

На втором этапе, как только передаточное отношение коробки передач находится в пределах допустимого значения синхронного передаточного отношения муфта и мягко заполнена как описано выше, гидравлическая система переходит в режим "жесткого заполнения" муфты при существенно большем давлении и для полного сцепления муфты и перевода коробки передач в работу в повышенном режиме. Этот второй этап процесса требует весьма небольшого потока масла и вследствие этого является быстрым и не имеет разрыва управления давлением.

Как уже отмечалось выше, если последовательность произведена правильно, обеспечивается идеальная смена режима, как, например, будет, когда процесс заполнения ранее завершен, поскольку затем система могла ожидать синхронизма. Однако, если заполнение запаздывает, как иногда бывает, коробка передач уже пройдет состояние синхронного передаточного отношения до того, как будет предпринято какое-либо действие, в результате чего создается ситуация, когда удовлетворительная смена режима почти невозможна. В последнем случае жесткое заполнение муфты будет происходить при существенной ошибке передаточного отношения коробки передач, что приводит к появлению во время перехода от одного режима работы коробки передач к другому заметных ударных механических нагрузок.

Целью настоящего изобретения является уменьшение влияния, а по возможности и исключение проблем, связанных с вышеупомянутыми компоновками.

Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает системы управления для многорежимной бесступенчато-регулируемой коробки передач, имеющей в качестве приводного первичный двигатель и обеспечивающей выходное приводное движение, при этом система управления содержит первую и вторую муфты изменения режима и средство для инициирования сцепления муфты, иначе находящейся в расцеплении, в течение изменения режима, упомянутая система управления дополнительно содержит: первое средство регулирования для регулирования давления приложения одной или другой муфты, и второе средство регулирования для регулирования роликов вариатора, отличающуюся тем, что первое и второе средства регулирования являются действующими независимо друг от друга, посредством чего достигается активное управление изменением режима.

Предпочтительно первая и вторая муфты режима содержат гидравлически приводимые в действие муфты, использующие абсолютные давления в контуре регулирования, а управление вариатором использует дифференциальные давления в упомянутом контуре регулирования.

Преимущественно каждая муфта имеет этап активного сцепления, обеспечиваемый посредством соединения муфты с давлением отставания в контуре регулирования, и этап полного сцепления, обеспечиваемый посредством соединения муфты с давлением опережения в контуре.

В работе каждая муфта операционно соединена с меньшим из двух давлений, используемых для управления вариатором, и по меньшей мере первоначально управляется им.

Предпочтительно каждая муфта операционно соединена с большим из двух давлений, используемых для управления вариатором, последующим за ней соединяемым с меньшим давлением, используемым здесь. Система управления дополнительно содержит средство подачи для обеспечения подачи рабочей жидкости к каждой муфте для изменения между двумя давлениями в контуре регулирования.

Преимущественно система управления также содержит средство задания последовательности для вызова функционирования и завершения этапа активного управления до начала этапа полного сцепления.

Предпочтительно система управления также содержит электронное средство управления для инициирования функционирования муфты до изменения диапазона.

В конкретном предпочтительном варианте осуществления система управления дополнительно содержит средство контроля для контроля по меньшей мере одной характеристики, связанной с функционированием вариатора, для определения посредством этого, до достижения вариатором синхронного передаточного отношения, что необходимо изменение передаточного отношения и соответствующего сигнализирования электронному средству управления.

Предпочтительно упомянутое средство контроля содержит одно или более контрольное устройство для контроля одного или более из скорости двигателя, передаточного отношения вариатора, времени, передаточного отношения коробки передач, времени заполнения муфты и скорости смены изменения одного или другого из них.

Настоящее изобретение также обеспечивает многорежимную бесступенчато-регулируемую коробку передач, содержащую вышеописанную систему управления.

В дополнение к выше сказанному настоящее изобретение также обеспечивает способ задействования системы управления для многорежимной бесступенчато-регулируемой коробкой передач, имеющей первую и вторую муфты изменения режима, этот способ содержит этапы: первоначального, во время изменения режима, инициирования сцепления муфты, иначе находящейся в расцеплении, до достижения вариатором синхронного передаточного отношения так, что изменяется нагрузка двигателя, создаваемая коробкой передач, посредством чего вызывается изменение режима, последующего завершения изменения режима работы посредством расцепления муфты, связанной с режимом, из которого была изменена передача, и завершения сцепления муфты, выполняющей сцепления.

Предпочтительно муфты содержат гидравлически управляемые муфты, и каждая муфта имеет этап активного сцепления и этап полного сцепления, при этом на активном этапе муфта операционно соединена с давлением отставания в контуре регулирования, а на этапе полного сцепления муфта операционно соединена с давлением опережения в контуре регулирования, причем дополнительно инициируют сцепления муфты посредством первоначального соединения муфты с давлением отставания и завершают сцепление посредством ее соединения с давлением опережения.

Предпочтительно вариатор содержит ролики изменения передаточного отношения, каждый из которых связан с соответствующим плунжером гидроцилиндра, причем способ дополнительно содержит этап подачи рабочей жидкости к плунжеру гидроцилиндра таким образом, чтобы ролики реагировали на дифференциальное давление.

Преимущественно способ содержит этап контроля одного или более параметров, связанных с системой управления, коробкой передач или связанными с ними компонентами для определения посредством этого, когда выполнять упомянутые первоначальные и последующий этапы.

В другой форме настоящего изобретения предложена гидравлическая система управления для многорежимной бесступенчато-регулируемой коробки передач, имеющей в качестве приводного первичный двигатель и обеспечивающей выходное приводное движение, причем коробка передач имеет гидравлически приводимые в действие первую и вторую муфты изменения режима и вариатор, имеющий ролики, изменяющие передаточное отношение, каждый из которых связан с соответствующим плунжером гидроцилиндра, при этом система имеет в каждый конкретный момент времени источник высокого и низкого гидравлического давления, средство подачи жидкости для подачи рабочей жидкости к каждой муфте, для перехода от жидкости под высоким давлением к жидкости под низким давлением, и подачи рабочей жидкости к плунжеру гидроцилиндра так, чтобы ролики реагировали на дифференциальное давление.

Ниже варианты осуществления настоящего изобретения, носящие исключительно иллюстративный характер, подробно раскрыты со ссылками на чертежи, на которых фиг. 1 - схема контура гидравлической системы управления в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 - схема БРКП, подлежащей управлению посредством системы, представленной на фиг. 1; фиг. 3 - схематическое представление системы привода, содержащей аспекты настоящего изобретения; и фиг. 4 - упрощенный вариант системы управления, представленной в нижней части фиг. 1.

Обратимся сначала к фиг. 2, на которой представлена БРКП 8, содержащая вариатор 10 тяги качения с тороидальной канавкой, содержащей два входных диска 12, 13 (последний скреплен с помощью шпоночного соединения с валом вариатора 15 для ограничения осевого смещения вдоль вала), центральный выходной диск 17 и два набора роликов, регулируемых плунжерами и сцепленных с входными и выходными дисками для передачи крутящего момента между дисками в ответ на нагрузку крутящего момента на вариатор. Для простоты на фиг. 2 представлен лишь один из шести упомянутых роликов, так называемый ведущий ролик 19.

Как известно из патента Великобритании 2227287, весьма важно, чтобы плунжеры роликов были выравнены так, чтобы они были направлены по существу по касательной к центральной окружности воображаемых торов 21, которые придают ротору часть формы, но с небольшим углом наклона, известным как угол "прогиба" или угол "ролика".

Входной вал вариатора 15 одним своим концом 23 воспринимает приводное движение от двигателя (не показан) средства передвижения, в то время как к входному диску на другом конце вала вариатора прикладывается осевая нагрузка, создаваемая камерой давления 25, заполненной рабочей жидкостью высокого давления, поступающей из соответствующей линии 27. Давление в линии 27 равно большему из двух давлений в линиях 67, 68, большее из которых применяется как давление управления или давление опережения жидкости для плунжера ролика 29. Жидкость с давлением отставания для плунжера 29 поступает из той линии, 67, 68, которая имеет меньшее давление. Таким образом, следует отметить, что ролик реагирует на величину именно дифференциального давления, воздействующего на его регулирующий плунжер, а не на величины абсолютных давлений в линиях 67 и 68.

Для работы в повышенном режиме выходной вал 33 коробки передач приводится в движение входным валом вариатора через посредство зубчатой передачи 35, муфты пониженного режима 37 и планетарной зубчатой передачи 39 известного типа.

Для работы в пониженном режиме вал 33 дополнительно приводится в движение выходным диском 17 вариатора через посредство приводной цепи 41 и муфты 43 повышенного режима.

Цифрой 45 в данном случае обозначен внешний конец вала 33, предназначенный, например, для связи с дифференциалом средства передвижения и колесами.

Ведущий ролик 19 и пять "ведомых" роликов 47-51, а также их соответствующие регулирующие плунжеры и цилиндры, представлены также на фиг. 1, наряду с двумя муфтами 37 и 43 режимов, обе из которых снабжены отталкивающими пружинами, рассчитанными, чтобы выдержать сводящее диски давление величиной до 3 бар.

Как можно видеть из фиг. 1, ось 52 ведущего ролика 19 расположена в углублении 53 полого вала 54 плунжера двойного действия 55. Этот плунжер выполнен с противоположными плунжерными головками 56, 57, которые имеют возможность под воздействием гидравлической нагрузки свободно скользить в коаксиальных цилиндрических колпачках 58, 59 и поворачиваться относительно продольной оси вала 54. Плунжер 55 и колпачки 58, 59 совместно образуют плунжер гидроцилиндра 71, связанный с каждым роликом. Очевидно, что эта фигура исключительно схематична.

В модификации компонент 55 заменяется плунжером двойного действия с одной головкой, подобному, например, описанному в патенте Великобритании 2227287 и представленному исключительно в целях большей наглядности в составе конструкции, схематично представленной на фиг. 2.

Вернемся снова к конструкции с двумя головками, представленной на фиг. 1, отверстия 61, 62 для ввода рабочей жидкости и выводные отверстия 64, 65 для ведущего плунжера выполнены в торцевых и боковых стенках соответствующих колпачков 58, 59 цилиндра и линии 67, 68 создания давления, что позволяет гарантировать, что различные ведомые плунжеры будут вести себя точно также, как и ведущий плунжер 29, так чтобы все шесть роликов вариатора постоянно поддерживались при одинаковом давлении.

Обратимся теперь к гидравлической системе управления 70, которая содержит два независимых масляных насоса 72, 73, подающих рабочую жидкость из резервуара 75 в вышеупомянутые линии 67, 68. Дополнительная линия связи 77 обеспечивает связь этих линий 67, 68 на основе использования двух обратных клапанов 79 и 80, действующих по принципу "пропускания со стороны большего давления", с линией 27 потока на фиг. 2.

Выводные отверстия 64, 65, выполненные в торцевых колпачках 58, 59 ведущего плунжера, обеспечивают доступ к соответственно левой и правой линиям 82, 83 давления. Они поперечно соединены линией 85, которая обеспечивает на основе использования конструкций 87, 88 связь по принципу "пропускания со стороны большего давления" с контуром 90 полного сцепления для муфт 37 и 43. Вторая поперечная соединительная линия 92 обеспечивает связь на основе использования конструкции 94, 95 по принципу "пропускания со стороны меньшего давления" с контуром активного сцепления 97 для двух муфт.

Позиции 99, 100 обозначают два электрогидроклапана регулирования давления, которые при совместном использовании образуют первые и вторые средства регулирования для регулирования давления приложения муфты, а также для регулирования подробно описываемым ниже образом роликов вариатора.

Линии 82, 83 сводятся в точке 102 ниже по потоку за двумя этими клапанами, при этом в отходящей от этой точки линии 104 обеспечивается поток жидкости низкого давления, предназначенный для общей смазки коробки передач.

Обращаясь теперь к контурам 90, 97 управления муфтами, следует отметить, что каждый содержит два электрически управляемых электромагнитных клапана 106, 107 и 109, 110, которые могут быть переключены для соединения каждой муфты 37, 43 для "активного заполнения" или "заполнения для полного сцепления" в зависимости от потребности. В соответствии с ситуацией, представленной на фиг. 1, например, переключение клапана 106 обеспечит соединение муфты 37 пониженного режима к контуру активного сцепления 97, тогда как переключения клапана 107, напротив, обеспечит соединение муфты 37 пониженного режима с контуром полного сцепления 90. Клапаны 109 и 110 работают аналогично клапанам 106 и 107, но в отношении муфты 43 повышенного режима.

Систему завершают два ограничительных (на давление 1 бар) диска 112, 113, установленных в линиях 82, 83 между двумя поперечными соединительными линиями 85, 92.

Для пояснения принципа функционирования описанного выше варианта осуществления настоящего изобретения, приводимого исключительно в иллюстративных целях, предположим, что первоначально задействована муфта 37, а муфта 43 приводится в действие вместо муфты 37 для обеспечения изменения режима. Затем в сравнении с ситуацией, представленной на фиг. 1 (ни одна из муфт не задействована), будет переключен электромагнитный клапан 107 с тем, чтобы соединить муфту 37 с контуром полного сцепления 90.

Обратимся теперь к клапанам регулирования давления 99, 100, в типичной ситуации на клапан 99 регулирования давления не подается электрический ток, а на клапан 100 регулирования давления подается электрический ток величиной 1/2 ампера. Это означает, что давление в линии выше по потоку сразу перед клапаном 99 приблизительно будет соответствовать величине обратного давления (2 бара), при этом следующее действие заключается в переключении клапана 109 для заполнения линии между клапаном 109 и муфтой 43 маслом низкого давления.

Для заполнения муфты 43 и сведения дисков муфты в готовность для активного управления изменением режима электрические токи в клапанах 99, 100 увеличивают до 0,1 ампера и 0,6 ампера соответственно для увеличения давления в соседних линиях обычно с 2 бар до 3,6 бара (линия 82) и с 10 бар до 11,6 бара (линия 83). Теперь величина давления в линии 82 достаточна для заполнения муфты 43 повышенного режима со скоростью, которая определяется управляющим электрическим током для клапанов 99, 100. По истечении установленного времени, обычно 1/2 секунды, электроника управления, обозначенная схематично как 220 на фиг. 3, может скажем, сделать вывод о том, что этот этап завершен и система поддерживается в готовности для следующего этапа. Этот последующий этап реализуется, когда электроника управления увеличивает ток для клапанов 99, 100 соответственно до 1 ампера и 1,5 ампера, посредством чего увеличивая давления в соседних линиях до 18 бар (линия 82) и до 26 бар (линия 83). Давление в линии 82 теперь достаточно, чтобы муфта повышенного режима выработала емкость, и это переводит коробку передач на синхронное передаточное отношение. Начальная стадия процесса изменения режима завершается, когда электроника управления измеряет, что передаточное отношение является синхронным.

Следует отметить, что во всех обсужденных выше ситуациях рабочие электрические токи для двух клапанов регулирования давления увеличивают практически на одни и те же величины, поэтому величина разности давлений между двумя линиями 82, 83 остается на 8 барах. Это означает, что положения регулирующих ролики плунжеров в вариаторе остаются не подвержены влиянию того, что происходит у муфт режима.

Как уже отмечалось выше в настоящей заявке, ввод обеих муфт изменения режима в полное действие гарантирует, что коробка передач работает при синхронном передаточном отношении, причем именно в этот момент электроника управления должна "принять решение", основываясь на той информации, которую она получает относительно коробки передач, скорости двигателя и положения педали управления дроссельной заслонкой (педаль газа), следует ли вернуть коробку передач в пониженный режим работы или же следует перейти к повышенному режиму работы. Принятие решения о возвращении к пониженному режиму работы потребует просто проделать все вышеописанные действия в обратном порядке (поддерживая на протяжении всего времени разность давлений между линиями 82, 83 соответствующей 8 барам). Следует отметить однако, что если принято решение перевести коробку передач из одного режима в другой, то когда имеет место этот переход, рабочие характеристики вариатора изменятся на обратные, т. е. сторона управляющего давления для регулирующего плунжера ролика будет теперь стороной давления отставания и наоборот. Такое изменение функционально нагрузки сторон предусматривает, чтобы в переходной точке рабочего цикла вариатора упомянутые выше "управляющее" давление и давление "отставания" временно были бы на одной и той же величине.

Таким образом, если имеется подтверждение, что изменение режима все еще уместно посредством поддержания муфты 43 в сцеплении и расцепления муфты 37, первый необходимый этап для этого состоит в увеличении электрических токов клапанов до одной и той же величины, обычно 2 ампера, с тем, чтобы временно "отрезать" вариатор 10 от коробки передач перед переключением клапанов 106, 107 в позиции, представленные на фиг. 1, и расцепить тем самым муфту 37. Перед последующим расцеплением муфты 37 электрический ток в клапане 100 снижается до нуля (2 бара), тогда как в клапане 99 электрический ток снижается до 1/2 ампера (10 бар) таким образом, чтобы установить разность давлений в вариаторе, необходимую для работы в последующем режиме. Последующие изменения режима для любой из муфт осуществляются аналогично тем, который были описаны выше.

Следует отметить, что когда клапаны 99, 100 имеют нулевой ток, а величина разности давлений в вариаторе равна нулю, наличие ограничительных дисков 112, 113 (или их функциональных эквивалентов) весьма важно, поскольку они гарантируют поддержание разности давлений в один бар между двумя линиями заполнения 90, 97. Это означает, что удержание муфты в состоянии полного сцепления может быть выполнено при достаточно высоком давлении, тогда как во время активного сцепления муфта может поддерживаться при давлении, достаточном для предотвращения соединения дисков муфты между собой в результате преодоления обратного действия отталкивающей пружины. Кроме того, следует отметить, что в ситуации аварийной перегрузки скачки давления, появляющиеся в результате краевого гидравлического эффекта в соответствующем колпачке 58, 59 цилиндра, будут передаваться линиям 67, 68 на другие управляющие цилиндры и на камеру 25 концевой нагрузки вариатора. Однако, поскольку эти кратковременные скачки давления не будут возникать в линиях 82, 83 ниже по потоку, которые управляют муфтами режима, эти последние не будут подвергаться воздействию и могут проскальзывать при необходимости для уменьшения избыточной нагрузки на вариатор.

На фиг. 3 настоящее изобретение представлено схематически в комбинации с традиционной системой силового привода. Из этой и вступительной части описания настоящей заявки очевидно, что мощность может передаваться от первичного движителя (двигателя) 200 к выходному валу 45 посредством планетарной зубчатой передачи 210 и вариатора 10 самого вариатора. В пониженном режиме сцеплена муфта 37, тогда как в повышенном режиме сцеплена муфта 43. Подробное описание работы этих двух муфт было приведено выше, при этом оптимальное управление этими муфтами наилучшим образом обеспечивается при использовании некоторой формы управления, например в форме электронного средства управления 220. Подобное средство управления 220 содержит средство 230 для контроля какого-либо одного или большего числа характеристик, связанных с работой вариатора, для определения посредством этого до достижения вариатором синхронного передаточного отношения, что необходимо изменение передаточного отношения, и соответствующего сигнализирования электронному средству управления 220. Приемлемые контрольные устройства или измерительные приборы хорошо известны из уровня техники и поэтому здесь не описываются. Такие характеристики, как скорость двигателя, передаточное отношение вариатора, время, передаточное отношение коробки передач, время заполнения муфты, скорость изменения, положение педали управления дроссельной заслонкой (педаль газа), гидравлическое давление или скорость изменения одного или другого из них, все подходят для контроля.

В примерах на фиг. 3 линии 242, 244 и 246, каждая, представляют связи между подходящими устройствами контроля 252, 254 и 256, предусмотренных для контроля скорости двигателя, выходной скорости вариатора и выходной скорости планетарной передачи и обеспечивающих передачу данных относительно них на средство управления 220. В дополнение к этому на фиг. 3 показано устройство контроля 248 положения педали, которое связано тем же самым образом со средством управления 220.

Обратимся теперь к фиг. 4, на которой представлен несколько упрощенный вариант средства управления, представленного на фиг. 2; из последующего изложения очевидно, что возможны различные компоновки. В этом упрощенном варианте линии 82, 83 соединены с контуром 300 управления муфтой соответственно в точках А и В. Клапаны 99, 100 регулирования соединены с линиями 82, 83 так же, как было раскрыто со ссылками на фиг. 1. Клапаны продолжают подачу жидкости в контур 104 смазки и изменяют давления в регулирующих плунжерах 71 роликов. Система управления 300 содержит четыре электромагнитных клапана 310, 312, 314 и 316. Первые два клапана используют для приема рабочей жидкости в одной из А или В и передачи этой жидкости к соответствующим вторичным клапанам 314, 316. Эти вторичные клапаны функционируют аналогично для направления рабочей жидкости на соответствующую муфту 37, 43. Такая компоновка клапанов функционально очень схожа с представленной на фиг. 1. Как уже отмечалось со ссылками на фиг. 1, электроника управления также операционно связана с клапанами 99, 100 для изменения их положения и посредством этого изменения Р_а и Р_b. Поэтому электроника управления может легко определить, какое из двух давлений является наибольшим в контуре и вызвать соответствующее функционирование системы. Например, при движении вперед линия высокого давления определяется режимом, т. е. в пониженный режим может потребовать левую линию, а в повышенный режим - правую линию. При движении накатом или обратном движении давления меняют. Поскольку контроллер инициирует изменения давлений в линиях 82, 83, он также может изменить клапан муфты для подключения муфты к правильной линии.

Процедура перехода от пониженного режима к повышенному режиму для компоновки, представленной на фиг. 4, предусматривает выполнение следующей последовательности действий.

Первоначально, предполагая, что в настоящий момент муфта 37 пониженного режима сцеплена и давление в В превышает давление в А, клапан 312, равно как и клапан 316, будет пребывать в позиции 1 (линия В), посредством чего обеспечивается подача жидкости высокого давления для поддержания работы муфты 37 пониженного режима. Когда муфта 37 сцеплена, клапан 314 остается в позиции 2, предотвращая таким образом подачу рабочей жидкости к муфте и позволяя оставшейся в ней жидкости после предшествующей операции стекать через выходное отверстие 320 в резервуар 104.

Для перехода от пониженного режима работы к повышенному режиму работы необходимо инициировать переключение клапанов 310 и 314 таким образом, чтобы направить поток жидкости низкого давления от точки А к муфте. Это достигается посредством перевода клапана 310 в позицию 2, а клапана 314 в позицию 1. В ходе этого этапа работы давление в В (Р_B) больше давления в А (Р_A), поэтому считается, что муфта повышенного режима находится в исходном состоянии, т. е. в состоянии активного управления. В ходе этой части этапа жидкость низкого давления используется для сведения дисков муфты, но не оказывает воздействия, необходимого для перевода муфты в рабочее состояние, т. е. для полного сведения дисков муфты и обеспечения передачи крутящего момента. Завершение этой части этапа может быть определено посредством контроля времени, которое прошло с момента выполнения упомянутой операции, или осуществления контроля других параметров в системе, например позиции самой муфты. В этот момент времени величина передаточного отношения для вариатора R_VAR не соответствует точно величине передаточного отношения для синхронизма R_SYNCH, а величина давления Р_A оказывается заметно меньше той величины, которая требуется для обеспечения полного сцепления муфты (Р_CLAMP) и передачи крутящего момента.

Для перевода компоновки в синхронизм необходимо увеличить давление Р_A с тем, чтобы обеспечить передачу муфтой крутящего момента. Эта операция осуществляется посредством переключения клапанов 99, 100, подробно описанному выше со ссылками на фиг. 1, таким образом, чтобы Р_A увеличилось без изменения величины Р_B - P_A. При работе клапаны 99, 100 переключаются совместно для того, чтобы увеличить давления в обеих линиях 82, 83 на одну и ту же величину, причем это увеличение производится до тех пор, пока давление Р_A не окажется достаточным для создания тормозящего момента, обеспечивающего переход вариатора к синхронному передаточному отношению. В этот момент муфта нагружает коробку передач и может наблюдаться некоторое проскальзывание муфты. Заключительный шаг на этом этапе предусматривает проведение регулирования величин P_a и Р_b - Р_а таким образом, чтобы система переходила в синхронизм, а для перешедшей в сцепление муфты не было проскальзываний. Это действие реализуется посредством изменения, описанным выше образом, электрических токов, подающихся на клапаны 99, 100 так, чтобы приводящаяся в сцепление муфта вызывала такие изменения скорости двигателя, которые бы обеспечивали соответствие условиям, требуемым для реализации синхронного функционирования. Фактически, при этом происходит возрастание нагрузки на двигатель, создаваемой коробкой передач, что и способствует изменению режима работы. После того как муфта перестает проскальзывать, для коробки передач обеспечивается синхронное передаточное отношение. Если двигатель в этот момент времени все еще создает избыточный крутящий момент, что иногда наблюдается на практике, муфты должны поддерживаться в режиме воздействия на них достаточного по величине давления, что позволяет создавать обеими муфтами воздействия, по величине соответствующее (но противоположно направленное) воздействию, создаваемому приводным крутящим моментом двигателя.

Увеличение уровней давлений на одинаковую величину в линиях 82, 83 будет способствовать сохранению синхронного передаточного отношения при приводном воздействии двигателя и снятию нагрузки с вариатора (величина дифференциального давления = 0). В этих условиях величина передаточного отношения для коробки передач, а следовательно, и углы расположения роликов остаются постоянными, т. е. синхронизированными. Сброс давления в линии низкого давления для последующего режима приводит к установлению для вариатора правильного и уменьшает нежелательную емкость муфты. При этом муфта проскальзывает, а затем она полностью расцепляется, в результате чего коробка передач переходит в последующий режим работы. При необходимости можно инициировать окончательное расцепление высвобождаемой муфты до полного сцепления задействуемой муфты. Так, высвобождения муфты 37 можно добиться переводом клапана 316 в позицию 2 таким образом, чтобы рабочая жидкость сбрасывалась в линию 322.

Из выше сказанного очевидно, что контроллер 220 фактически принимает решения относительно приемлемого крутящего момента реакции вариатора, а следовательно, относительно дифференциального давления (Р_b - P_a). Если коробка передач приближается в результате изменения величины Р_b - Р_а к синхронному передаточному отношению, контроллер принимает решение инициировать изменение режима работы, при этом следующая муфта будет подключена к линии низкого давления и будет обеспечиваться соответствующим образом управление ею емкостью. Если принять Р_b за величину давления в линии низкого давления и предположить, что требуется величина дифференциального давления (Р_b - Р_а) в 10 бар, то требуется первоначально Р_b = 0 и Р_а = 10 бар. Если контроллер принимает решение о том, что требование водителя наилучшим образом может быть удовлетворено емкостью муфты, эквивалентной приложению давления в 3 бара, то Р_а и Р_b будут нарастающе увеличены до уровней соответственно Р_b = 3 бара и Р_а = 13 бар. Теперь крутящие моменты вариатора неизменны, а муфта будет способствовать переводу коробки передач в синхронизм. Следует отметить, однако, что в подобной ситуации наблюдается увеличение "воздействующего усилия" со стороны самой муфты. При этом вполне возможно по меньшей мере в некоторых ситуациях, что контроллер в процессе перехода к синхронизму может потребовать изменений нагрузки. При этом, поскольку полное воздействие, создаваемое коробкой передач, можно было бы рассматривать в виде совокупности действий вариатора и муфт, для адекватной компенсации создаваемых муфтой дополнительных усилий могло бы быть несколько уменьшено усилие, создаваемое самим вариатором. Наиболее простым образом это могло бы быть обеспечено за счет уменьшения величины разности давлений для вариатора на 3 бара, в результате чего величины давлений составили бы соответственно Р_b = 3 бара и Р_а = 10 бар (в предположении, что воздействие давления величиной в 3 бара на муфту полностью компенсируется в результате уменьшения на 3 бара величины дифференциального давления в вариаторе).

Из выше сказанного очевидно, что клапаны 99, 100 при совместном их использовании для простого увеличения или уменьшения давления рабочей жидкости для изменения результирующей нагрузки в условиях неизменной величины дифференциального давления, использующегося для регулирования положений роликов, фактически образуют первое средство регулирования. И эти же клапаны образуют второе средство регулирования в условиях, когда их используют для изменения дифференциального давления, воспринимаемого регулирующими плунжерами роликов 55.

Формула изобретения

1. Устройство управления для многорежимной бесступенчато-регулируемой коробки передач, содержащей ролики вариатора и первую и вторую муфты (37, 43) изменения режима, причем упомянутая коробка передач имеет в качестве приводного первичный двигатель и обеспечивает выходное приводное движение, при этом система управления включает первое средство регулирования, регулирующее давление приложения муфты, подаваемое на муфты, таким образом, чтобы инициировать их сцепление и расцепление при изменении режима, и второе средство регулирования, регулирующее положение роликов вариатора, отличающееся тем, что упомянутые первое и второе средства регулирования являются функционирующими независимо друг от друга таким образом, что изменения давлений приложения муфты не влияют на положения роликов вариатора.

2. Устройство управления по п. 1, отличающееся тем, что первая и вторая муфты изменения режима содержат гидравлически приводимые в действие муфты, использующие абсолютные давления в контуре регулирования, а при управлении вариатором используются дифференциальные давления в упомянутом контуре.

3. Устройство управления по одному из п. 1 или 2, отличающееся тем, что каждая из первой и второй муфт изменения режима имеет этап активного сцепления, обеспечиваемый посредством связи муфты с подачей давления отставания в контуре, и этап полного сцепления, обеспечиваемый посредством связи муфты с подачей давления опережения в контуре.

4. Устройство управления по одному из п. 2 или 3, отличающееся тем, что каждая муфта операционно связана с, и по меньшей мере первоначально управляется, подачей меньшего из двух давлений, используемых для управления вариатором.

5. Устройство управления по п. 4, отличающееся тем, что каждая муфта оперативно связана с подачей наибольшего из двух давлений, используемых для управления вариатором, после этого осуществляют связь с подачей меньшего из двух давлений, используемых для управления вариатором.

6. Устройство управления по одному из пп. 3-5, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство подачи, предназначенное для подачи рабочей жидкости к каждой муфте изменения режима для варьирования между двумя давлениями в контуре регулирования.

7. Устройство управления по одному из пп. 3-6, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство задания последовательности задания функционирования и завершения этапа активного управления до начала этапа полного сцепления.

8. Устройство управления по одному из пп. 2-7, отличающееся тем, что дополнительно включает электронное средство управления для инициирования функционирования муфты до изменения режима.

9. Устройство управления по одному из пп. 2-8, отличающееся тем, что дополнительно включает средство контроля для осуществления контроля по меньшей мере одной характеристики, связанной с функционированием вариатора, для определения посредством этого достижения вариатором величины синхронного передаточного отношения, которую необходимого изменить, что соответственно сообщается в электронное средство управления.

10. Устройство управления по п. 9, отличающееся тем, что указанное средство контроля содержит по меньшей мере одно контрольное устройство для осуществления контроля по меньшей мере одного параметра: скорости двигателя, передаточного отношения вариатора, времени, передаточного отношения коробки передач, времени заполнения муфты и скорости смещения или изменения одного или другого из них.

11. Многорежимная бесступенчато-регулируемая коробка передач, содержащая систему управления в соответствии с любым из пп. 1-10.

12. Способ функционирования системы управления для многорежимной бесступенчато-регулируемой коробки передач в соответствии с предшествующими пунктами, содержащий следующие этапы: первый - во время режима изменения, осуществляется инициирование сцепления муфты, иначе расцепленной, до достижения вариатором синхронного передаточного отношения, так, что нагрузка двигателя, создаваемая коробкой передач, изменяется и посредством чего вызывается изменение режима, второй - завершение режима изменения посредством расцепления муфты, связанной с режимом, при котором было осуществлено изменение передаточного отношения коробки передач и завершение сцепления муфты, осуществляющей сцепление.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что муфты включают гидравлически управляемые муфты, при этом каждая муфта имеет этап активного сцепления и этап полного сцепления, при этом на активном этапе муфта операционно связана с подачей давления отставания в контуре регулирования, а на этапе полного сцепления муфта операционно связана с подачей давления опережения в контуре регулирования, причем дополнительно инициируют сцепление муфты посредством первоначальной связи муфты с подачей давления отставания и завершают сцепление посредством ее связи с подачей давления опережения в контуре регулирования.

14. Способ по одному из п. 12 или 13, отличающийся тем, что вариатор содержит ролики изменения передаточного отношения, при этом каждый из которых связан с соответствующим плунжером гидроцилиндра, причем к плунжеру гидроцилиндра подают рабочую жидкость, таким образом, что ролики реагируют на дифференциальное давление в контуре регулирования.

15. Способ по одному из пп. 12-14, отличающийся тем, что осуществляют контроль одного или более параметров, связанных с системой управления, коробкой передач или связанными с ней компонентами для определения посредством этого начала осуществления первого и второго этапов.

16. Гидравлическая система управления для многорежимной бесступенчато-регулируемой коробки передач, имеющей в качестве приводного первичный двигатель и обеспечивающий выходное приводное движение, причем коробка передач имеет гидравлически приводимые в действие первую и вторую муфты изменения режима и вариатор, имеющий ролики, изменяющие передаточное отношение, каждый из которых связан с соответствующим плунжером гидроцилиндра, при этом система имеет в каждый конкретный момент времени источник высокого и низкого гидравлического давлений, средство подачи жидкости для подачи рабочей жидкости к каждой муфте для варьирования подачи жидкости под высоким давлением и под низким давлением и подачи рабочей жидкости к плунжеру гидроцилиндра так, чтобы ролики реагировали на дифференциальное давление.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4