[发明专利]用于车辆传动系的控制系统

说明书

技术领域

本发明关于一种用于控制车辆发动机及相关的无级变速器(CVT)的装置。

背景技术

提供传动比(发动机速度与从动车轮的速度的比率)的连续(无级)变化的车辆变速器就自身而言是公知的。CVT的一个优点在于：与常规有级比的齿轮箱相比较而言，它们具有潜力以便通过使发动机能够在最大限度地减小给定功率下的其燃料使用的状态中运行更长的时间来提供高燃料效率。图1为针对柴油发动机的等功率图谱(isometric map)。发动机功率等于发动机速度(在水平轴线上)乘以发动机扭矩(在垂直轴线上)。虚线10为恒定功率的线。将观察到的是，可在发动机速度的整个范围内实现给定的发动机功率。然而，在该实例中，针对任何给定功率水平仅存在一个点，在该点处，尽可能使用最少的燃料来转化成功率。图1中由圆圈12示出了各恒定功率线上的相关点。如果将最小燃料消耗的所有点连结在一起，则它们形成最佳控制线14。沿该线操作发动机在所有状态下都提供了最佳燃料经济性。如果可调整传动比来允许发动机以所需要的速度运行，给定从动轮的旋转速度(即，给定当前车辆速度)，这样做才是可能的，并且如果适当地控制，则CVT就能够这样做。

CVT通常具有基于适当编程的微处理器的复杂电子控制系统，以便以协调的方式控制发动机和变速器两者来使发动机能够以高效率操作。在以Torotrak(Development) Ltd名义公布为WO2004/085190的国际专利申请PCT/EP2004/003293中提供了一个实例。然而，已认识到针对一种控制系统的实际需求和商业需求，例如，该控制系统可使用机械或液压机械装置而在没有微处理器控制的情况下执行。包括农用车辆和建筑用车辆的非公路车辆是一个市场部分，在此市场部分中，这认为是为了稳健性和/或容易保养而所期望的，并且在一些情况下这认为是为了经济性而所期望的。

这样的车辆通常使用带调速器(其可为机械装置或电子装置)的发动机来调节发动机速度。调速的发动机通常为柴油机。

为了示出制造适当的控制系统时所涉及的挑战，将参照图2、图3和图4来阐述已知类型的CVT的一些特征，所有的图2、图3和图4都包括将首先描述的可变耦合器（variator）20。图2和图3高度简化，且旨在仅示出可变耦合器的操作原理。由申请人(Torotrak(Development)Ltd)在在先出版物中发现了更多构造细节，在先出版物包括例如公布的欧洲专利申请EP 0894210和EP 1071891。

可变耦合器为一个装置，其具有：

在所示实例中形成为可变耦合器轴的旋转可变耦合器输入端、在该实例中形成为输出齿轮24的旋转可变耦合器输出端，例如，输出齿轮24设有用于联接至变速器的另一部分的链条或齿轮系(未示出)；以及

用于在输入速度与输出速度的连续变化比下在可变耦合器的输入端和输出端之间传递驱动的机构。

在所示的实例中，机构包括一组半环形凹入的座圈26,28,30,32，它们围绕可变耦合器轴22安装且与可变耦合器轴22同心。输入座圈26与输出座圈28一起限定第一环形腔36。输入座圈32和输出座圈30一起限定第二环形腔38。输入座圈26和32安装在可变耦合器轴22上且与其一起旋转。输出座圈28,30以轴承连接在（journal）可变耦合器轴22上，且所以能够围绕其旋转，但输出座圈两者都联接到输出齿轮24上。

在第一环形腔36中提供了第一组滚轮40a,b,c(为了简单起见，图2中仅示出了其中一个滚轮)。在第二环形腔38中提供了第二组滚轮42a,b,c。各滚轮40,42在其相关的输入座圈和输出座圈的半环形凹入面上运行，且因此用于将驱动从一个座圈传递至另一个座圈。牵引流体的膜保持在滚轮与座圈之间来最大限度地减小接触面处的磨损，且依靠该膜中的剪切力来传送驱动。通常借助于液压促动器(未示出)来朝彼此偏压座圈，以便在接触面处提供能够这样传递驱动所需要的压力。

各滚轮40,42以允许其三个自由度的方式安装：(1)当由座圈驱动时，其能够围绕其自身轴线旋转；(2)其能够围绕可变耦合器轴22沿周向路径往复运动；以及(3)其能够围绕与滚轮轴线和可变耦合器轴线两者不平行的倾斜轴线45倾斜，从而改变滚轮的斜度。这在所示可变耦合器中通过将各滚轮以轴承连接在经由活塞杆46联接到活塞48上的相应托架44中来实现。活塞48收纳在气缸49中，以便形成液压促动器，用于利用沿其行进的周向方向的分量将受控的偏压力施加至滚轮。