СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ С НАСОС-МОТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО РАБОЧЕГО ОБЪЕМА
SYSTEM OF CONTROL FOR GEAR BOX WITH PUMP-MOTOR OF VARIABLE WORKING VOLUME

Область техники
Это изобретение относится к системе управления для коробки передач, которая содержит, по меньшей мере, одну пару насос-моторов с переменным рабочим объемом, способных к передаче рабочей жидкости между ними; по меньшей мере, два передаточных механизма для передачи крутящего момента, передаваемого насос-мотором с переменным рабочим объемом, на выходное звено; и механизм переключения, разрешающий и запрещающий передаточным механизмам передавать движущую силу и который способен к установке фиксированной ступени, обусловленной передаточным числом переключения скоростей любого из передаточных механизмов и непрерывно изменяющимся передаточным числом переключения скоростей, посредством изменения движущей силы, передаваемой между насос-моторами с переменным рабочим объемом через рабочую жидкость.
Уровень техники
Коробка передач этого вида раскрыта в выложенной заявке на патент Японии № 2006-266493. Согласно указанной выложенной заявке № 2006-266493 гидравлические насос-моторы с переменным рабочим объемом соответственно соединены с элементами реакции пары планетарных зубчатых механизмов, а выпускные порты гидравлических насос-моторов соединены друг с другом, и впускные порты гидравлических насос-моторов соединены с друг с другом, чтобы формировать замкнутый контур. Движущая сила, выдаваемая из источника движущей силы, такого как двигатель, подводится к входному элементу планетарного зубчатого механизма. Ведущие шестерни для установки фиксированной ступени скомпонованы на промежуточных валах, интегрированных с выходными элементами планетарных зубчатых механизмов, а ведомые шестерни, соответственно зацепляющиеся с ведущими шестернями, скомпонованы на выходном валу. Коробка передач дополнительно содержит механизм синхронного зацепления (то есть синхронизатор), разрешающий и запрещающий зубчатой паре, образованной из этих ведущих шестерен и ведомых шестерен, передавать крутящий момент.
Поэтому, если элемент реакции зафиксирован посредством застопоривания любого из гидравлических насос-моторов, движущая сила, выдаваемая с первичного двигателя, передается на один из промежуточных валов через планетарный зубчатый механизм, которому принадлежит фиксированный элемент реакции, а затем, движущая сила передается на выходной вал через зубчатую пару, соединенную с промежуточным валом посредством синхронизатора. В этой ситуации передаточное число переключения скоростей обусловлено передаточным отношением зубчатой пары, являющейся вовлеченной в механическую передачу.
В этом случае гидравлический насос-мотор стопорится уменьшением выпускного объема другого гидравлического насос-мотора до нуля. Как пояснено, поскольку такие гидравлические насос-моторы связаны через замкнутый контур, рабочее масло не будет перемещаться, уменьшая выпускной объем другого гидравлического насос-мотора до нуля. Поэтому один из гидравлических насос-моторов стопорится, а его вращение останавливается увеличением его выпускного объема, например большего, чем ноль, до максимума.
Если выпускные объемы обоих гидравлических насос-моторов увеличиваются больше нуля наряду с разрешением заданной зубчатой паре передавать крутящий момент синхронизатором одной из сторон гидравлического насос-мотора и разрешением другой зубчатой паре передавать крутящий момент синхронизатором другой стороны гидравлического насос-мотора, передаточное число переключения скоростей может быть установлено в передаточное число между передаточными числами переключения скоростей, обусловленными передаточными отношениями зубчатых пар. То есть один из гидравлических насос-моторов вырабатывает рабочее масло, и выработанное рабочее масло подается в другой гидравлический насос-мотор для приведения в действие другого гидравлического насос-мотора в качестве двигателя. Движущая сила другого гидравлического насос-мотора, функционирующего в качестве двигателя, передается на выходной вал через другую зубчатую пару. Как результат, движущая сила, синтезированная из движущей силы, передаваемой через жидкость, и движущей силы, передаваемой механически, передается на выходной вал. Здесь, движущая сила, переданная через жидкость, может непрерывно меняться посредством непрерывного изменения выпускных объемов гидравлических насос-моторов. Поэтому суммарное передаточное число переключения скоростей коробки передач может устанавливаться непрерывно и бесступенчато.
Согласно коробке передач, описанной в указанной заявке № 2006-266493, в случае установки передаточного числа переключения скоростей вне передаточного числа переключения скоростей, обусловленного передаточным отношением любой из зубчатых пар, зубчатая пара, которая должна использоваться для передачи движущей силы, переключается синхронизатором. Более точно, синхронизатор одного из промежуточных валов перемещается к зубчатой паре противоположной стороны, которая должна приводиться в зацепление с ним, через нейтральное положение для передачи движущей силы зацепленной зубчатой парой, наряду с сохранением синхронизатора другого промежуточного вала, являющимся зацепленным. Во время последовательности операций переключения зубчатой пары, используемой для передачи движущей силы, временно устанавливается фиксированная ступень, и переключается зубчатая пара, которая должна приводиться в зацепление с синхронизатором, не являющимся вовлеченным в механическую передачу. То есть переключается зубчатая пара, которая должна приводиться в зацепление с синхронизатором, соединенным с гидравлическим насос-мотором, чей выпускной объем является нулевым.
В случае выполнения поясненной выше операции переключения скоростей, фиксированная ступень устанавливается увеличением выпускного объема гидравлического насос-мотора, являющегося соединенным с зубчатой парой, для установки фиксированной ступени, большей, чем ноль, и уменьшением выпускного объема другого гидравлического насос-мотора до нуля, тем самым останавливая подачу и выпускание рабочего масла в/из упомянутого одного из гидравлических насос-моторов. Однако в случае выполнения операции переключения механизма переключения, такого как синхронизатор, когда выводится командный сигнал для установки фиксированной ступени, такая операция переключения механизма переключения может выполняться в ситуации, когда фиксированная ступень еще не была, безусловно, установлена. Например, нейтральная ступень может временно устанавливаться режимом переключения механизма переключения в течение задержки установки фиксированной ступени от момента, когда выводится командный сигнал для установки фиксированной ступени, до момента, когда фиксированная ступень фактически установлена, или один из гидравлических насос-моторов не может быть безусловно застопорен вследствие утечки рабочего масла.
В таких случаях крутящий момент первичного двигателя действует на гидравлический насос-мотор стороны механизма переключения, посредством которого выполняется операция переключения. Поэтому сила реакции на крутящий момент, действующий на упомянутый масляный насос-мотор, больше не создается, когда механизм переключения переводится в нейтральной состояние. Как результат, крутящий момент или движущая сила могут растрачиваться вхолостую, а частота вращения первичного двигателя в силу этого резко повышается. По этой причине водитель может чувствовать неудобное ощущение. В предшествующем уровне техники технология обнаружения или оценки застопоренного состояния одного из гидравлических насос-моторов в течение операции переключения скорости или установления результирующей фиксированной ступени и технология включения такого обнаружения или оценки в управление переключением скорости еще не были разработаны. Поэтому операция переключения скорости коробки передач, использующей гидравлический двигатель или насос-мотор, трудна для быстрого и плавного выполнения.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение было разработано с учетом перечисленных технических проблем, а его целью является создание системы управления, которая способна к оценке установления фиксированной ступени, являющегося следствием режима переключения механизма переключения в бесступенчатой коробке передач, использующей насос-мотор с переменным рабочим объемом, и способной к оценке того обстоятельства, что один из насос-моторов застопорен другим насос-мотором, с целью выполнения операции переключения скоростей без резкого подъема частоты вращения первичного двигателя.
Для того чтобы достичь вышеупомянутой цели, согласно настоящему изобретению создана система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема, имеющая первый насос-мотор с переменным рабочим объемом и второй насос-мотор с переменным рабочим объемом, которые связаны друг с другом таким образом, чтобы прерывать подачу и выпускание рабочей жидкости в/из одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом для застопоривания упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом, когда выпускной объем другого насос-мотора с переменным рабочим объемом является нулевым, первый передаточный механизм, передающий движущую силу с первичного двигателя на выходное звено, если застопорен первый насос-мотор с переменным объемом, второй передаточный механизм, передающий движущую силу с первичного двигателя на выходное звено, если застопорен второй насос-мотор с переменным рабочим объемом, первый механизм переключения для разрешения первому передаточному механизму передавать движущую силу и второй механизм переключения для разрешения второму передаточному механизму передавать движущую силу; кроме того, система содержит: средство оценки для оценки того обстоятельства, что выпускной объем любого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым; и средство управления переключением скоростей для выполнения управления, чтобы запрещать передачу движущей силы одного из передаточных механизмов, передающих движущую силу с первичного двигателя на выходное звено посредством приведения в действие одного из механизмов переключения, если средство оценки оценивает, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом для функционирования, чтобы передавать движущую силу с первичного двигателя на выходное звено через упомянутый один из передаточных механизмов, является нулевым.
Согласно настоящему изобретению система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема дополнительно содержит: приводной механизм, функционирующий для изменения выпускного объема насос-мотора с переменным рабочим объемом; причем средство оценки включает в себя средство для оценки того обстоятельства, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании расстояния перемещения приводного механизма или на основании положения приводного механизма после того, как он приведен в действие.
Приводной механизм включает в себя, по меньшей мере, любой один из силовых приводов для изменения выпускного объема насос-мотора с переменным рабочим объемом и блок управления, выдающий командный сигнал на силовой привод для приведения в действие силового привода.
Согласно настоящему изобретению система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема дополнительно содержит: силовой привод давления жидкости, приводимый в действие давлением жидкости, для изменения выпускного объема насос-мотора с переменным рабочим объемом; причем средство оценки включает в себя средство для оценки того обстоятельства, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании давления жидкости, приложенного к силовому приводу давления жидкости.
Согласно настоящему изобретению система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема содержит: замкнутый контур, связывающий насос-моторы с переменным рабочим объемом. Замкнутый контур включает в себя участок, где давление жидкости поднимается, если упомянутый один из насос-моторов с переменным рабочим объемом застопорен в условиях движения, в которых движущая сила с первичного двигателя передается на выходное звено; причем средство оценки включает в себя средство для оценки того обстоятельства, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании давления жидкости на вышеупомянутом участке.
Согласно настоящему изобретению система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема дополнительно содержит: механизм определения крутящего момента для определения крутящего момента выходного вала упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом; причем средство оценки включает в себя средство для оценки того обстоятельства, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании того обстоятельства, что крутящий момент выходного вала, определяемый механизмом определения крутящего момента, является меньшим, чем заданное значение.
В дополнение к приведенному выше, средство оценки включает в себя средство для оценки того обстоятельства, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании передаточного числа переключения скоростей.
Согласно настоящему изобретению система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема дополнительно содержит: средство коррекции для коррекции передаточного числа переключения скоростей на основе любого из выходного крутящего момента первичного двигателя, входного крутящего момента в коробку передач и крутящего момента, приложенного к любому из насос-моторов с переменным рабочим объемом, передающих движущую силу; причем средство оценки включает в себя средство для оценки того обстоятельства, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании передаточного числа переключения скоростей, скорректированного средством коррекции.
Согласно настоящему изобретению система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема дополнительно содержит: средство обучения для получения отклонения между скорректированным передаточным числом переключения скоростей и теоретическим передаточным числом переключения скоростей, обусловленным конструкцией коробки передачи; причем средство коррекции включает в себя средство для коррекции передаточного числа переключения скоростей, принимая во внимание отклонение, полученное средством обучения.
В дополнение к приведенному выше, средство оценки включает в себя средство для оценки того обстоятельства, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании частоты вращения упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом или частоты вращения выходного звена.
Согласно настоящему изобретению система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема дополнительно содержит: средство коррекции для коррекции частоты вращения на основе любого из выходного крутящего момента первичного двигателя, входного крутящего момента в коробку передач и крутящего момента, приложенного к любому из насос-моторов с переменным рабочим объемом, передающих движущую силу; причем средство оценки включает в себя средство для оценки того обстоятельства, что выпускной объем упомянутого одного из насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании частоты вращения, скорректированной средством коррекции.
Согласно настоящему изобретению система управления для коробки передач с насос-мотором переменного рабочего объема дополнительно содержит: средство обучения для получения отклонения между скорректированной частотой вращения и теоретической частотой вращения, обусловленной конструкцией коробки передачи; причем средство коррекции включает в себя средство для коррекции частоты вращения, принимая во внимание отклонение, полученное средством обучения.
Согласно настоящему изобретению первый и второй насос-моторы с переменным рабочим объемом связаны друг с другом, и один из насос-моторов с переменным рабочим объемом стопорится уменьшением выпускного объема другого насос-мотора с переменным рабочим объемом до нуля. Застопоренный насос-мотор с переменным рабочим объемом вовлечен в передачу движущей силы с первичного двигателя, а другой насос-мотор с переменным рабочим объемом, чей выпускной объем является нулевым, не вовлечен в передачу движущей силы. Поэтому, если зубчатой паре, соединенной с застопоренным насос-мотором с переменным рабочим объемом, разрешено передавать движущую силу механизмом переключения, устанавливается передаточное число переключения скоростей в соответствии с передаточным отношением зубчатой пары. То есть такое передаточное число переключения скоростей согласно передаточному отношению зубчатой пары является «фиксированной ступенью». Если устанавливается фиксированная ступень, оценивается, является или нет нулевым выпускной объем упомянутого другого насос-мотора с переменным рабочим объемом, или оценивается, установлена или нет фиксированная ступень. В этой ситуации, если поясненная выше оценка удовлетворена, выполняется операция переключения механизма переключения над стороной упомянутого другого насос-мотора с переменным рабочим объемом. По этой причине сила реакции на крутящий момент из первичного двигателя обеспечивается так, что крутящий момент не будет растрачиваться вхолостую. Следовательно, операция переключения скоростей может выполняться без подъема частоты вращения первичного двигателя.
Более точно, согласно настоящему изобретению выпускной объем насос-мотора с переменным рабочим объемом меняется приводным механизмом. Поэтому выпускной объем насос-мотора с переменным рабочим объемом может определяться по расстоянию перемещения приводного механизма или положению приводного механизма после того, как приведен в действие. То есть можно осуществлять оценку того обстоятельства, что выпускной объем насос-моторов с переменным рабочим объемом является нулевым, на основании расстояния перемещения приводного механизма или на основании положения приводного механизма после того, как он приведен в действие. Преимущество настоящего изобретения также может быть достигнуто посредством поясненной выше процедуры так, чтобы операция переключения скорости могла выполняться быстро.
Приводной механизм включает в себя силовой привод для изменения выпускного объема насос-мотора с переменным рабочим объемом и блок управления, прикладывающий давление жидкости к силовому приводу или выдающий командный сигнал на силовой привод, с тем чтобы приводить силовой привод в действие.
Более точно, выпускной объем насос-мотора с переменным рабочим объемом меняется силовым приводом давления жидкости, предусмотренным вместе с этим. Поэтому можно оценивать то обстоятельство, что выпускной объем насос-мотора с переменным рабочим объемом является нулевым, или что один из насос-моторов с переменным рабочим объемом застопорен, на основании состояния давления жидкости, действующего на силовой привод давления жидкости. К тому же операция переключения скоростей может выполняться быстро.
В дополнение к поясненному выше преимуществу согласно настоящему изобретению насос-моторы с переменным рабочим объемом связаны друг с другом через замкнутый контур. Поэтому, если один из насос-моторов с переменным рабочим объемом застопорен, давление жидкости поднимается на заданном участке замкнутого контура. По этой причине можно оценивать то обстоятельство, что насос-моторы с переменным рабочим объемом застопорены, что выпускной объем другого насос-мотора с переменным рабочим объемом является нулевым или что установлена фиксированная ступень, посредством определения давления участка, где поднимается давление. Таким образом, преимущество настоящего изобретения также может достигаться посредством поясненной выше процедуры, так что операция переключения скорости может выполняться быстро.
В дополнение к приведенному выше согласно настоящему изобретению крутящий момент выходного вала насос-мотора с переменным рабочим объемом поднимается, когда застопорен, чтобы вовлекаться в передачу крутящего момента, и, наоборот, крутящий момент выходного вала насос-мотора с переменным рабочим объемом снижается, когда его выпускной объем является нулевым. Поэтому можно оценивать то обстоятельство, что выпускной объем насос-мотора с переменным рабочим объемом является нулевым, что другой насос-мотор с переменным рабочим объемом застопорен, или что установлена фиксированная ступень, на основании крутящего момента выходного вала насос-мотора с переменным рабочим объемом. Таким образом, преимущество настоящего изобретения также может достигаться посредством поясненной выше процедуры, так что операция переключения скорости может выполняться быстро.
Как пояснено выше, передаточное число переключения скоростей фиксированной ступени соответствует передаточному отношению передаточного механизма, передающего движущую силу при фиксированной ступени. Поэтому согласно настоящему изобретению можно оценивать то обстоятельство, что установлена фиксированная ступень, что выпускной объем заданного насос-мотора с переменным рабочим объемом является нулевым, на основе передаточного числа переключения скоростей. Таким образом, преимущество настоящего изобретения также может достигаться посредством поясненной выше процедуры, так что операция переключения скорости может выполняться быстро.
Как также пояснено выше, передаточное число переключения скоростей устанавливается давлением жидкости. Это означает, что выпускной объем или застопоренное состояние насос-мотора с переменным рабочим объемом и передаточное число переключения скоростей подвергаются влиянию, если происходит утечка рабочей жидкости. Поэтому согласно настоящему изобретению передаточное число переключения скоростей корректируется согласно крутящему моменту с использованием того обстоятельства, что утечка жидкости оказывает влияние на крутящий момент. По этой причине можно, безусловно, оценивать то обстоятельство, что выпускной объем заданного насос-мотора с переменным рабочим объемом является нулевым, что установлена фиксированная ступень или что заданный насос-мотор с переменным рабочим объемом застопорен, на основе передаточного числа переключения скоростей. К тому же, операция переключения скоростей может выполняться быстро.
Согласно настоящему изобретению получается отклонение между скорректированным передаточным числом переключения скоростей и теоретическим передаточным числом переключения скоростей, и передаточное число переключения скоростей корректируется, принимая во внимание полученное отклонение. Поэтому в дополнение к поясненному выше преимуществу, можно точно оценивать то обстоятельство, что выпускной объем насос-мотора с переменным рабочим объемом является нулевым, что насос-мотор с переменным рабочим объемом застопорен или что установлена фиксированная ступень. К тому же, операция переключения скоростей может выполняться быстро.
Как также пояснено выше, рабочее состояние коробки передач отражается в любой из частот вращения заданного насос-мотора с переменным рабочим объемом и частот вращения выходного звена. Поэтому можно, безусловно, оценивать то обстоятельство, что выпускной объем заданного насос-мотора с переменным рабочим объемом является нулевым, что установлена фиксированная ступень или что заданный насос-мотор с переменным рабочим объемом застопорен, посредством определения любой из упомянутых выше частот вращения. К тому же, операция переключения скоростей может выполняться быстро.
Здесь, упомянутые выше частоты вращения также могут корректироваться на основе крутящего момента, приложенного к заданному насос-мотору с переменным рабочим объемом, тем самым улучшая точность оценки.
В дополнение, упомянутая выше коррекция частот вращения также может выполняться посредством выполнения обучения, тем самым улучшая точность оценки.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - структурная схема, схематично показывающая один из примеров коробки передач по изобретению.
Фиг.2 - таблица, указывающая рабочие состояния насос-моторов и синхронизаторов на каждой из ступеней, которая должна устанавливаться в коробке передач, показанной на фиг.1.
Фиг.3 - схема, указывающая зависимость между передаточным числом переключения скоростей и выпускным объемом.
Фиг.4 - номографическая схема планетарного зубчатого механизма, указывающая случай, в котором крутящий момент расходуется вхолостую при фиксированной ступени.
Фиг.5 - частичная схема, схематически показывающая пример установки реле хода.
Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа, поясняющая пример управления оценки фиксированной ступени с использованием сигнала определения реле хода.
Фиг.7 - частичная схема, схематически показывающая пример установки датчика хода вместо реле хода.
Фиг.8 - график, указывающий предсказанный момент, когда выпускной объем становится нулевым, временные привязки для выполнения операции переключения на основе предсказания и изменение выпускного объема.
Фиг.9 - блок-схема последовательности операций способа, поясняющая пример управления для предсказания момента, когда выпускной объем становится нулевым, и для выполнения операции переключения на основе предсказания.
Фиг.10 - частичная схема, схематически показывающая пример установки датчика хода с электромагнитным клапаном.
Фиг.11 - частичная схема, схематически показывающая пример установки реле давления или датчика давления с силовым приводом в качестве приводного механизма по изобретению.
Фиг.12 - график, указывающий зависимость между передаточным числом переключения скоростей и выпускным объемом и зависимость между передаточным числом переключения скоростей и давлением в замкнутом контуре.
Фиг.13 - блок-схема последовательности операций способа, поясняющая пример управления оценки фиксированной ступени на основе фактического передаточного числа переключения скоростей или фактической скорости вращения.
Фиг.14 - номографическая схема планетарного зубчатого механизма, поясняющая изменение в выходной частоте вращения случая, в котором застопоренный насос-мотор вращается вследствие утечки масла при фиксированной ступени.
Фиг.15 - блок-схема последовательности операций способа, поясняющая пример управления оценки фиксированной ступени наряду с коррекцией передаточного числа переключения скоростей.
Фиг.16 - один из примеров многомерной регулировочной характеристики, используемой в примере управления.
Фиг.17 - схема, указывающая область передаточного числа переключения скоростей в качестве критерия для оценки фиксированной ступени.
Фиг.18 - один из примеров многомерной регулировочной характеристики, в которой установлено скорректированное значение выходной частоты вращения.
Фиг.19 - один из примеров многомерной регулировочной характеристики, в которой определяется объем утечки рабочего масла.
Фиг.20 - схема, указывающая область частоты вращения выходного вала для оценки фиксированной ступени.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Затем, это изобретение будет описано со ссылкой на его отдельные примеры. Прежде всего в дальнейшем будет пояснена коробка передач, к которой применяется изобретение. Более точно, коробка передач, к которой применяется изобретение, содержит, по меньшей мере, две силовых кинематических цепи, так что крутящий момент может передаваться с первичного двигателя на выходное звено через обе из силовых кинематических цепей, поэтому передаточное число переключения скоростей, которое является передаточным числом между частотами вращения первичного двигателя и выходного звена, может изменяться непрерывно. Соответственно, настоящее изобретение также может применяться к коробке передач, описанной в упомянутой выше заявке JP 2006-266493.
Более точно, вышеупомянутые силовые кинематические цепи по отдельности содержат насос-мотор с переменным рабочим объемом, способный к функционированию в качестве насоса, а также в качестве мотора. В силовых кинематических цепях крутящий момент передается согласно выпускному объему насос-мотора с переменным рабочим объемом, а насос-моторы с переменным рабочим объемом связаны друг с другом таким образом, чтобы двусторонне передавать рабочую жидкость. Поэтому, если один из насос-моторов с переменным рабочим объемом функционирует в качестве насоса, крутящий момент передается с первичного двигателя на выходное звено согласно выпускному объему насос-мотора с переменным рабочим объемом, функционирующего в качестве насоса. С другой стороны, рабочая жидкость подается из насос-мотора с переменным рабочим объемом, функционирующего в качестве насоса, в другой насос-мотор с переменным объемом, тем самым задействуя другой насос-мотор с переменным объемом в качестве мотора. То есть одновременно выполняется передача движущей силы через рабочую жидкость. Крутящий момент передается на выходное звено через другую силовую кинематическую цепь. Как результат, общая сумма крутящих моментов, передаваемых через обе из силовых кинематических цепей, передается на выходное звено, и крутящий момент, переданный рабочей жидкостью, меняется согласно выпускному объему насос-мотора. Поэтому передаточное число переключения скоростей может изменяться непрерывно.
Передаточный механизм, такой как зубчатая пара или ременная передача, скомпонован в отдельной силовой кинематической цепи, и каждая зубчатая пара или ременная передача имеет разное передаточное число переключения скоростей. Поэтому, в случае передачи крутящего момента через одну из силовых кинематических цепей, суммарное передаточное число переключения скоростей коробки передач обусловлено передаточным числом переключения скоростей передаточного механизма, скомпонованного в силовой кинематической цепи, через которую был передан крутящий момент. Этот вид передаточного числа переключения скоростей будет условно называться «фиксированным передаточным числом переключения скоростей (или фиксированной ступенью)». Если устанавливается такое фиксированное передаточное число переключения скоростей, движущая сила не будет передаваться через жидкость, поэтому потеря движущей силы может быть минимизирована, так что движущая сила может эффективно передаваться. Дополнительно, для того чтобы использовать только один из передаточных механизмов для передачи крутящего момента, каждый передаточный механизм предпочтительно содержит механизм переключения, такой как механизм муфты сцепления. В качестве альтернативы, предпочтительно компоновать механизм переключения между первичным двигателем или выходным звеном и передаточным механизмом.
Коробка передач, к которой применяется настоящее изобретение, приспособлена для передачи движущей силы через рабочую жидкость. Более точно, коробкой передач, используемой в настоящем изобретении, может быть гидростатическая коробка передач (сокращенно называемая как HST), однако, более предпочтительной является гидростатическая механическая коробка передач (сокращенно называемая как HMT), имеющая функцию для настройки передаточного числа переключения скоростей посредством механической силовой передачи, как пояснено выше. Механическая передача может быть сконструирована произвольным образом, по необходимости. Например, механизм выбора зубчатой пары, зацепляющейся на постоянной основе с использованием механизма муфты сцепления или механизма синхронного зацепления, либо механизм установки множества передаточных чисел переключения скоростей с использованием множества планетарных зубчатых механизмов или составных планетарных зубчатых механизмов может использоваться в качестве механической передачи. Здесь, насос-моторы с переменным рабочим объемом могут быть скомпонованы в тандеме между первичным двигателем и выходным звеном, но также могут использоваться в качестве средства реакции.
Фиг.1 показывает один из примеров коробки передач, к которой применяется настоящее изобретение. Коробка передач, показанная на фиг.1, является примером коробки передач для транспортных средств, которая приспособлена для установки фиксированных передаточных чисел переключения скоростей (или фиксированных ступеней), в том числе четырех передних ступеней и одной задней ступени, посредством передачи крутящего момента без посредничества жидкости. Более точно, входное звено 2 соединено с первичным двигателем 1 (E/G), и крутящий момент передается на дифференциальный механизм с входного звена 2. Различные виды традиционных дифференциальных механизмов могут использоваться в коробке передач, однако, первый планетарный зубчатый механизм 3 и второй планетарный зубчатый механизм 4 используются в качестве дифференциальных механизмов в примере, показанном на фиг.1.
Первичный двигатель 1 может быть обычным первичным двигателем, используемым на транспортном средстве, таким как двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель или их комбинация. Надлежащие средства передачи, такие как демпфер, муфта сцепления, гидротрансформатор и так далее, могут быть вставлены между первичным двигателем 1 и входным звеном 2.
Первый планетарный зубчатый механизм 3 скомпонован соосно с входным звеном 2. Второй планетарный зубчатый механизм 4 изолирован снаружи от первого планетарного зубчатого механизма 3 в радиальном направлении и скомпонован, чтобы ориентировать его центральную ось параллельно с осью у первого планетарного зубчатого механизма 3. Оба планетарных зубчатых механизма, односателлитного типа и двухсателлитного типа, могут использоваться в качестве планетарных зубчатых механизмов 3 и 4. В примере, показанном на фиг.1, планетарные зубчатые механизмы односателлитного типа используются в качестве планетарных зубчатых механизмов 3 и 4. Как может быть видно по фиг.1, первый планетарный зубчатый механизм 3 содержит: солнечную шестерню 3S в качестве шестерен с наружным зацеплением; коронную шестерню 3R в качестве шестерни с внутренним зацеплением, скомпонованной концентрически с солнечной шестерней 3S; и водило 3C, удерживающее шестерни сателлитов по отдельности зацепляющимися с солнечной шестерней 3S и коронной шестерней 3R вращаемым и оборачиваемым образом. К тому же, второй планетарный зубчатый механизм 4 содержит: солнечную шестерню 4S в качестве шестерен с наружным зацеплением; коронную шестерню 4R в качестве шестерни с внутренним зацеплением, скомпонованной концентрически с солнечной шестерней 4S; и водило 4C, удерживающее шестерни сателлитов по отдельности зацепляющимися с солнечной шестерней 4S и коронной шестерней 4R вращаемым и оборачиваемым образом. Коронная шестерня 3R первого планетарного зубчатого механизма соединена с входным звеном 2, и поэтому коронная шестерня 3R функционирует в качестве входного элемента.
Входное звено 2 снабжено встречной ведущей шестерней 5, зацепляющейся с промежуточной шестерней 6, и промежуточная шестерня 6 также зацепляется с встречной ведомой шестерней 7. Встречная ведомая шестерня 7 скомпонована соосно со вторым планетарным зубчатым механизмом 4 и соединена с коронной шестерней 4R, чтобы вращаться как целая часть. Таким образом, коронная шестерня 4R функционирует в качестве входного элемента второго планетарного зубчатого механизма 4. Поскольку промежуточная шестерня 6 вставлена между встречной ведущей шестерней 5 и встречной ведомой шестерней 7, коронные шестерни 3R и 4R, функционирующие в качестве входных элементов планетарных зубчатых механизмов 3 и 4, вращаются в одном и том же направлении.
Водило 3C функционирует в качестве выходного элемента первого планетарного зубчатого механизма 3, и первый промежуточный вал 8 соединен с водилом 3C, чтобы вращаться как целая часть. Первый промежуточный вал 8 является полым валом, в который вал 9 двигателя вставлен вращаемым образом, и одна из торцевых частей вала 9 двигателя соединена с солнечной шестерней 3S, функционирующей в качестве элемента реакции первого планетарного зубчатого механизма 3, чтобы вращаться как одно целое.
К тому же, во втором планетарном зубчатом механизме 4 водило 4C функционирует в качестве выходного элемента, и второй промежуточный вал 10 соединен с водилом 4C, чтобы вращаться как целая часть. Второй промежуточный вал 10 является полым валом, в который вал 11 двигателя вставлен вращаемым образом, и одна из торцевых частей вала 11 двигателя соединена с солнечной шестерней 4S, функционирующей в качестве элемента реакции второго планетарного зубчатого механизма 4, чтобы вращаться как одно целое.
Другая торцевая часть вала 9 двигателя соединена с выходным валом (или осью ротора) насос-мотора 12 с переменным рабочим объемом. Гидравлический насос, например уголковый осевой насос, аксиально-кулачковый насос, радиально-поршневой насос или тому подобное, который способен к изменению своего выпускного объема, может использоваться в качестве насос-мотора 12 с переменным рабочим объемом. Если выходной вал насос-мотора 12 с переменным рабочим объемом вращается крутящим моментом, насос-мотор 12 с переменным рабочим объемом функционирует в качестве насоса и выпускает рабочую жидкость (или рабочее масло). В противоположность, если рабочая жидкость подается в насос-мотор 12 с переменным рабочим объемом из его выпускного порта или порта всасывания, насос-мотор 12 с переменным рабочим объемом функционирует в качестве мотора. В дальнейшем, насос-мотор 12 с переменным рабочим объемом будет называться «первым насос-мотором 12» и будет представлен посредством PM1 на фиг.1.
С другой стороны, другая торцевая часть вала 11 двигателя соединена с выходным валом (или осью ротора) насос-мотора 13 с переменным рабочим объемом. Гидравлический насос, например уголковый осевой насос, аксиально-кулачковый насос, радиально-поршневой насос или тому подобное, который способен к изменению своего выпускного объема, может использоваться в качестве насос-мотора 13 с переменным рабочим объемом. Если выходной вал насос-мотора 13 с переменным рабочим объемом вращается крутящим моментом, насос-мотор 13 с переменным рабочим объемом функционирует в качестве насоса и выпускает рабочую жидкость (или рабочее масло). В противоположность, если рабочая жидкость подается в насос-мотор 13 с переменным рабочим объемом из его выпускного порта или порта всасывания, насос-мотор 13 с переменным рабочим объемом функционирует в качестве мотора. В дальнейшем, насос-мотор 13 с переменным рабочим объемом будет называться «вторым насос-мотором 13» и будет представлен посредством PM2 на фиг.1.
Насос-моторы 12 и 13 связаны друг с другом через масляные магистрали 14 и 15, так что рабочее масло может двунаправленно передаваться между ними. Более точно, порты 12S и 13S всасывания связаны через масляную магистраль 14, а выпускные порты 12D и 13D связаны через масляную магистраль 15. Следовательно, замкнутый контур формируется масляными магистралями 14 и 15. Если насос-мотор 12 вращается в таком же направлении, как первичный двигатель 1, то есть, в прямом направлении, жидкость, такая как масло, всасывается в порты 12S всасывания и выпускается из выпускных портов 12D. К тому же, если насос-мотор 13 вращается в таком же направлении, как первичный двигатель 1, то есть, в прямом направлении, жидкость, такая как масло, всасывается в порты 13S всасывания и выпускается из выпускных портов 13D. Механизм, используемый для регулирования гидравлического давления в замкнутом контуре, будет пояснен далее.
Выходной вал 16, соответствующий выходному звену по настоящему изобретению, скомпонован параллельно с промежуточными валами 8 и 10, и передаточный механизм для установки заданного передаточного числа переключения скоростей скомпонован отдельно в радиальном зазоре между выходным валом 16 и промежуточным валом 8 и в радиальном зазоре между выходным валом 16 и промежуточным валом 10. Согласно настоящему изобретению не только механизм, передающий движущую силу с фиксированным передаточным числом переключения скоростей, но также и механизм, способный к изменению его передаточного числа переключения скоростей, может использоваться в качестве передаточного механизма. В примере, показанном на фиг.1, применяется множество зубчатых пар 17, 18, 19 и 20, передающих движущую силу с фиксированным передаточным числом.
Более точно, четвертая ведущая шестерня 17A и вторая ведущая шестерня 18A скомпонованы с первым промежуточным валом 8 в очередности от стороны первого планетарного зубчатого механизма 3, некоторым образом, чтобы вращаться вокруг первого промежуточного вала 8. С другой стороны, четвертая ведомая шестерня 17B, зацепляющаяся с четвертой ведущей шестерней 17A, и вторая ведомая шестерня 18B, зацепляющаяся со второй ведущей шестерней 18A, скомпонованы на выходном валу 16, чтобы вращаться как одно целое с ним.
К тому же, третья ведущая шестерня 19A, зацепляющаяся с четвертой ведомой шестерней 17B, и первая ведущая шестерня 20A, зацепляющаяся со второй ведомой шестерней 18B, скомпонованы на втором промежуточном валу 10 таким образом, чтобы вращаться вокруг него. То есть четвертая ведомая шестерня 17B также служит в качестве третьей ведомой шестерни, а вторая ведомая шестерня 18B также служит в качестве первой ведомой шестерни. Передаточное число переключения скоростей каждой зубчатой пары обусловлено отношением между количеством зубьев ведущей шестерни и количеством зубьев ведомой шестерни. Согласно примеру, показанному на фиг.1, передаточное число переключения скоростей первой зубчатой пары 20 является наибольшим передаточным числом, а передаточные числа переключения скоростей второй зубчатой пары 18, третьей зубчатой пары 19 и четвертой зубчатой пары 17 становятся последовательно меньшими.
В дополнение, предусмотрена пусковая зубчатая пара 21. Пусковая зубчатая пара 21 приспособлена для достаточного подъема тягового усилия для запуска транспортного средства посредством передачи движущей силы на выходной вал 16 в соединении с первой зубчатой парой 20. Для этой цели пусковая зубчатая пара 21 содержит пусковую ведущую шестерню 21A, скомпонованную на валу 9 двигателя стороны первого насоса-мотора 12 таким образом, чтобы вращаться как одно целое с валом 9 двигателя, и пусковую приводную шестерню 21B, скомпонованную на выходном валу 16 вращаемым образом.
Для того чтобы разрешать зубчатым парам 17, 18, 19, 20 и 21 передавать крутящий момент между любыми из промежуточных валов 8 и 10 и выходным валом 16, предусмотрены механизмы переключения. Вкратце, механизм переключения приспособлен для избирательной передачи крутящего момента, и кулачковая муфта, синхронизатор и фрикционная муфта могут использоваться в качестве механизма переключения. В примере, показанном на фиг.1, синхронизатор используется в качестве механизма синхронизатора.
В своей основе, синхронизатор приспособлен для соединения вращающегося вала и поворотного звена. Более точно, синхронизатор приспособлен для синхронизации вращающегося вала и поворотного звена, перемещая втулку, вращающуюся вместе с вращающимся валом, в осевом направлении для приведения в зацепление втулки со шлицем поворотного звена, скомпонованного, чтобы относительно поворачиваться с вращающимся валом, тем самым постепенно приводя в соприкосновение кольцо синхронизатора с поворотным звеном во время этого процесса.
В этом примере, первый синхронизатор 22 скомпонован примыкающим к пусковой ведомой шестерне 21B на выходном валу 16. Первый синхронизатор 22 приспособлен для соединения пусковой ведомой шестерни 21B с выходным валом 16 посредством перемещения его втулки в левую сторону на фиг.1, тем самым разрешая пусковой зубчатой паре 21 передавать крутящий момент между валом 9 двигателя и выходным валом 16.
К тому же, второй синхронизатор 23 скомпонован на втором промежуточном валу 10 между третьей ведущей шестерней 19A и первой ведущей шестерней 20A. Второй синхронизатор 23 приспособлен для соединения первой ведущей шестерни 20A со вторым промежуточным валом 10 посредством перемещения его втулки в левую сторону на фиг.1, тем самым разрешая первой зубчатой паре 20 передавать крутящий момент между вторым промежуточным валом 10 и выходным валом 16. В противоположность, если втулка второго синхронизатора 23 перемещается в правую сторону на фиг.1, третья ведущая шестерня 19A соединяется со вторым промежуточным валом 10, так что третьей зубчатой паре 19 предоставлена возможность передавать крутящий момент между вторым промежуточным валом 10 и выходным валом 16.
Более того, третий синхронизатор 24 скомпонован на первом промежуточном валу 8 между второй ведомой шестерней 18B и четвертой ведущей шестерней 17A. Третий синхронизатор 24 приспособлен для соединения второй ведущей шестерни 18A с первым промежуточным валом 8 посредством перемещения его втулки в левую сторону на фиг.1, тем самым разрешая второй зубчатой паре 18 передавать крутящий момент между первым промежуточным валом 8 и выходным валом 16. В противоположность, если втулка третьего синхронизатора 24 перемещается в правую сторону на фиг.1, четвертая ведущая шестерня 17A соединяется с первым промежуточным валом 8, так что четвертой зубчатой паре 17 предоставлена возможность передавать крутящий момент между первым промежуточным валом 8 и выходным валом 16.
В дополнение, обратный синхронизатор 25 (который будет называться R-синхронизатором в дальнейшем) скомпонован прилегающим к торцу вала второго промежуточного вала 10 на валу 11 двигателя стороны второго насос-мотора 13. R-синхронизатор 25 приспособлен для соединения вала 11 двигателя и второго промежуточного вала 10, то есть для соединения солнечной шестерни 4S и водила 4C второго планетарного зубчатого механизма 4, посредством перемещения его втулки в правую сторону на фиг.1, тем самым вращая второй планетарный зубчатый механизм 4 как одно целое.
Синхронизаторы 22, 23, 24 и 25 могут быть сконструированы, чтобы выполнять их операцию переключения не только вручную, но так же чтобы управлять их операцией переключения автоматически. В последнем случае, например, надлежащий силовой привод (не показан) предусмотрен для перемещения вышеупомянутой втулки в осевом направлении, и силовой привод управляется электрически.
Как описано выше, коробка передач, показанная на фиг.1, приспособлена для передачи крутящего момента, выдаваемого из первичного двигателя 1, на выходной вал 16 через любой из промежуточных валов 8 и 10 или любой из валов 9 и 11 двигателя. К выходному валу 16 дифференциал 30 присоединен через средство 29 передачи, такое как зубчатая передача или механизм ременной передачи. Поэтому движущая сила выдается с дифференциала 30 на обе из полуосей 31.
Для того чтобы определять рабочее состояние коробки передач, коробка передач оснащена датчиками. Более точно, коробка передачи оснащена датчиком 32 входной частоты вращения для определения частоты Nin вращения входного звена 2 или встречной ведущей шестерни 5, интегрированной с входным звеном 2, датчик 33 выходной частоты вращения для определения частоты Nout вращения полуоси 31, датчик 34 частоты вращения для определения частоты N PM1 вращения первого насос-мотора 12, датчик 35 частоты вращения для определения частоты N PM2 вращения второго насос-мотора 13 и так далее.
Затем, будет пояснен контур давления жидкости (то есть гидравлический контур) для управления насос-моторами 12 и 13. В упомянутом замкнутом контуре, связывающем насос-моторы 12 и 13, предусмотрен нагнетательный насос 36 (также называемый как «подкачивающий насос») для подачи жидкости (то есть масла). Нагнетательный насос 36 приспособлен для компенсации недостатка масла вследствие утечки масла из замкнутого контура или тому подобного. Для этой цели нагнетательный насос 36 приводится в движение первичным двигателем 1 или непоказанным двигателем, чтобы подавать масло в замкнутый контур наряду с накачкой масла из масляного поддона 37.
Поэтому выпускной порт нагнетательного насоса 36 связан с обеими масляными магистралями 14 и 15 через обратные клапаны 38 и 39. Обратные клапаны 38 и 39 открыты в направлении выпуска масла из нагнетательного насоса 36 и закрыты в противоположном направлении. Для того чтобы регулировать выпускное давление нагнетательного насоса 36, редукционный клапан 40 связан с выпускным портом нагнетательного насоса 36. Редукционный клапан 40 открывается для выпускания масла в масляный поддон 37, когда к нему прикладывается давление, большее, чем полное давление силы упругости пружины и давления в системе управления или силы прижима соленоида. Для этой цели выпускное давление нагнетательного насоса 36 устанавливается на давление согласно давлению в системе управления.
В дополнение, редукционный клапан 41 скомпонован между портом 12S всасывания первого насос-мотора 12 и масляной магистралью 15. Другими словами, редукционный клапан 41 скомпонован параллельно с первым насос-мотором 12 наряду со связыванием масляных магистралей 14 и 15. Редукционный клапан 41 способен к регулированию разгрузочного давления, и редукционный клапан 41 приспособлен для поддержания выпускного давления порта 12S всасывания первого насос-мотора 12 или порта 13S всасывания второго насос-мотора 13 на заданном давлении при выпускании рабочего масла из порта 12S всасывания или порта 13S всасывания. К тому же, редукционный клапан 42 скомпонован между выпускным портом 13D второго насос-мотора 13 и масляной магистралью 14. Другими словами, редукционный клапан 42 скомпонован параллельно со вторым насос-мотором 13 наряду со связыванием масляных магистралей 14 и 15. Редукционный клапан 42 способен к регулированию разгрузочного давления, и редукционный клапан 42 приспособлен для поддержания выпускного давления выпускного порта 12D первого насос-мотора 12 или выпускного порта 13D второго насос-мотора 13 на заданном давлении при выпускании рабочего масла из выпускного порта 12D или выпускного порта 13D.
Для того чтобы электрически регулировать выпускной объем насос-моторов 12 и 13, синхронизаторы 22, 23, 24 и 25 и разгрузочное давление редукционных клапанов 41 и 42, коробка передач снабжена электронным блоком 43 управления (сокращенно названным как ЭБУ), главным образом, состоящим из микроконтроллера. Например, сигнал определения частоты вращения заданного поворотного звена или другие виды сигналов определения вводятся в электронный блок 43 управления, и электронный блок 43 управления выполняет расчет на основе введенных сигналов, а также данных и программ, сохраненных заблаговременно. Затем, электронный блок 43 управления выводит командный сигнал в соответствии с результатом расчета.
Затем, будет пояснено действие коробки передач. Фиг.2 - таблица, указывающая рабочие состояния насос-моторов 12 и 13 и синхронизаторов 22, 23, 24 и 25. В столбцах насос-моторов 12 и 13 (PM1, PM2), «Выключение» представляет состояние насос-мотора, в котором его производительность насоса (то есть выпускной объем) является по существу нулевой, а потому давление масла не будет создаваться, даже если вращается его выходной вал, или его выходной вал не будет вращаться, даже если прикладывается давление масла (то есть свободное состояние). «Стопор» представляет состояние, в котором остановлено вращение ротора насос-мотора. «Создает давления масла» представляет состояние, в котором производительность насоса (то есть выпускной объем) у насос-мотора повышается выше нуля и выдается рабочее масло, то есть представляет состояние, в котором насос-мотор является функционирующим в качестве насоса. «Приводится в движение давлением масла» представляет состояние, в котором рабочее масло подается в один из насос-моторов из другого насос-мотора, так что упомянутый один из насос-моторов является функционирующим в качестве мотора, то есть представляет состояние, в котором насос-мотор 12 или 13 формирует крутящий момент на валу и передает крутящий момент на валу привода на вал 9 или 11 двигателя и промежуточный вал 8 или 10.
В столбцах синхронизаторов 22, 23, 24 и 25, «Правое» и «Левое» представляют положение втулки синхронизаторов 22, 23, 24 и 25 на фиг.1. Положение, указанное в круглых скобках, представляет положение втулки каждого синхронизатора, если синхронизатор ожидает выполнения включения понижающей передачи, положение, указанное в угловых скобках, представляет положение втулки каждого синхронизатора, если синхронизатор ожидает выполнения включения повышающей передачи, «○» представляет состояние, в котором каждая втулка синхронизатора расположена в нейтральном положении, так что синхронизатор установлен в состояние «Выключения» наряду с уменьшением тормозящего момента, и «●» представляет состояние, в котором втулка синхронизатора помещена в нейтральное положение, так что синхронизатор установлен в состояние «Выключения».
В случае установки нейтральной (N) ступени коробки передач, например посредством выбора нейтрального положения непоказанного устройства включения передачи, насос-моторы 12 и 13 установлены в состояние «Выключения», и втулки синхронизаторов 22, 23, 24 и 25 помещены в нейтральное положение. Как результат, ни одна из зубчатых пар не соединена с выходным валом 16 и, в силу этого, установлена нейтральная ступень коробки передач. Более точно, производительность насоса (то есть выпускной объем) у насос-моторов 12 и 13 регулируется, чтобы снижаться по существу до нуля, и, в результате, насос-моторы 12 и 13 делаются неработающими. Поэтому солнечные шестерни 3S и 4S больше не функционируют в качестве элементов реакции, даже если крутящий момент передается с первичного двигателя 1 на коронные шестерни 3R и 4R планетарных зубчатых механизмов 3 и 4, поэтому крутящий момент не будет передаваться на промежуточные валы 8 и 10, соединенные с водилами 3C и 4C в качестве выходных элементов.
Когда положение переключения передачи смещено в положение вождения, втулка первого синхронизатора 22 перемещается в левую сторону по фиг.1, и втулка второго синхронизатора 23 перемещается в левую сторону на фиг.1. Как результат, пусковая ведомая шестерня 21B соединяется с выходным валом 16, так что первый насос-мотор 12 соединен с выходным валом 16, а первая ведущая шестерня 20A соединяется со вторым промежуточным валом 10, так что водило 4C, в качестве выходного элемента второго планетарного зубчатого механизма 4, соединена с выходным валом 16. То есть установлена первая ступень фиксированного передаточного числа переключения скоростей. В связи с этим выпускные объемы насос-моторов 12 и 13 увеличиваются до величины, большей, чем ноль.
Следовательно, второй насос-мотор 13 приводится в действие в качестве насоса движущей силой первичного двигателя 1, распределенной вторым планетарным зубчатым механизмом 4, и реактивный крутящий момент, являющийся следствием создания давления масла, прикладывается к валу 11 двигателя и солнечной шестерне 4S. Эта ситуация указана как «Создание давления масла» на фиг.2. Поэтому крутящий момент передается на водило 4C дифференциальным действием второго планетарного зубчатого механизма 4, а затем передается на выходной вал 16 через первую зубчатую пару 20. С другой стороны, давление масла, созданное вторым насос-мотором 13, выпускается из порта 13S всасывания и подается в порт 12S всасывания первого насос-мотора 12. Как результат, первый насос-мотор 12 вращается в прямом направлении, чтобы функционировать в качестве мотора. Эта ситуация указана как «Приводится в движение давлением масла» на фиг.2. Таким образом, движущая сила, передаваемая на первый насос-мотор 12, затем передается на выходной вал 16 через пусковую зубчатую пару 21. Поэтому от запуска транспортного средства до тех пор, пока не установлена первая ступень, движущая сила механически передается через второй планетарный зубчатый механизм 4, а также гидравлически, и сумма таких движущих сил передается на выходной вал 16. Дополнительно, во время этого процесса передаточное число переключения скоростей является большим, чем фиксированное передаточное число переключения скоростей первой ступени и изменяется непрерывно или бесступенчато.
Когда частота вращения первичного двигателя 1 и скорость транспортного средства меняются таким образом, так что передаточное число переключения скоростей становится передаточным числом переключения скоростей первой ступени, первый насос-мотор 12 переводится в состояние «Отключения», а его выпускной объем снижается до нуля. Как результат, замкнутый контур замыкается первым насос-мотором 12. Поэтому второму насос-мотору 13 запрещено всасывать и выпускать рабочее масло. То есть вращение второго насос-мотора 13 останавливается, и тем самым второй насос-мотор 13 стопорится. Следовательно, солнечная шестерня 4S второго планетарного зубчатого механизма 4 зафиксирована, и первый планетарный зубчатый механизм 3 больше не вовлечен в передачу движущей силы на выходной вал 16. Поэтому движущая сила, выдаваемая с первичного двигателя 1, передается на выходной вал 16 через второй планетарный зубчатый механизм 4 и первую зубчатую пару 20. То есть устанавливается передаточное число переключения скоростей, обусловленное передаточным отношением первой зубчатой пары 20.
В случае выполнения включения повышающей передачи на вторую ступень фиксированного передаточного числа переключения скоростей втулка третьего синхронизатора 24 перемещается в левую сторону на фиг.1, тем самым соединяя вторую ведущую шестерню 18A с первым промежуточным валом 8. Дополнительно, в случае приведения в зацепление втулки третьего синхронизатора 24 со второй ведущей шестерней 18A, синхронное управление для синхронизации частоты вращения втулки третьего синхронизатора 24 с частотой вращения второй ведущей шестерни 18A может выполняться подачей давления масла нагнетательного насоса 36 в первый насос-мотор 12 для вращения первого насос-мотора 12.
В этой ситуации R-синхронизатор 25 управляется, чтобы быть нейтральным, а выпускной объем первого насоса-мотора 12 постепенно поднимается до максимальной производительности. В состоянии эксплуатационной готовности для выполнения включения повышающей передачи на вторую ступень первый насос-мотор 12 вращается в обратном направлении. В этой ситуации первый насос-мотор 12 функционирует в качестве насоса, если его выпускной объем постепенно поднимается, так что первый насос-мотор 12 создает давление масла (как указано «Созданием давления масла» на фиг.2), и одновременно результирующий реактивный крутящий момент прикладывается к валу 9 двигателя. Как результат, движущая сила постепенно передается через первый планетарный зубчатый механизм 3 и вторую зубчатую пару 18. С другой стороны, давление масла, созданное первым насос-мотором 12, подается во второй насос-мотор 13, так что второй насос-мотор 13 функционирует в качестве мотора (как указано «Приводится в движение давлением масла» на фиг.2). Поэтому движущая сила передается через второй насос-мотор 13, второй планетарный зубчатый механизм 4 и первую зубчатую пару 20. Следовательно, передаточное число переключения скоростей во время процесса включения повышающей передачи с первой ступени на вторую ступень становится значением между передаточными числами переключения скоростей первой и второй ступеней и непрерывно меняется между ними. То есть передаточное число переключения скоростей изменяется непрерывно между первой ступенью и второй ступенью. Передаточное число переключения скоростей также непрерывно изменяется между пуском транспортного средства и первой ступенью, и между каждыми фиксированными ступенями. По этой причине, коробка передач, которая была пояснена таким образом, способна к функционированию в качестве бесступенчатой коробки передач.
Когда выпускной объем второго насоса-мотора 13 уменьшается почти до нуля, а выпускной объем первого насоса-мотора 12 повышается почти до максимума, и его вращение, в силу этого, останавливается или по существу останавливается, второй насос-мотор 13 переводится в состояние «Выключения». Поэтому первый насос-мотор 12 застопорен, а солнечная шестерня 3S первого планетарного зубчатого механизма 3 зафиксирована. Как результат, движущая сила, подведенная к кольцевой шестерне R3, выводится на вторую ведущую шестерню 18A через водило 3C и первый промежуточный вал 8. С другой стороны, второй насос-мотор 13 находится в состоянии «Выключения», и втулки R-синхронизатора 25 и второго синхронизатора 23, скомпонованные соосно со вторым насос-мотором 13, по отдельности помещены в нейтральное положение, то есть оба, R-синхронизатор 25 и второй синхронизатор 23 также находятся в состоянии «Выключения». Это означает, что второй насос-мотор 13 и второй планетарный зубчатый механизм 4 не вовлечены в передачу движущей силы. Поэтому установлено фиксированное передаточное число переключения скоростей, обусловленное передаточным отношением второй зубчатой пары 18.
Подобным образом, в случае установки третьей ступени, третья ведущая шестерня 19A соединяется со вторым промежуточным валом 10 перемещением втулки второго синхронизатора 23 в правую сторону на фиг.1 и установкой других синхронизаторов 22 и 24 в состояние «Выключения». Как результат, движущая сила передается на выходной вал 16 через третью зубчатую пару 19, и, в силу этого, установлена третья ступень фиксированного передаточного числа переключения скоростей. К тому же, в случае установки четвертой ступени, четвертая ведущая шестерня 17A соединяется со вторым промежуточным валом 8 перемещением втулки третьего синхронизатора 24 в правую сторону на фиг.1 и установкой других синхронизаторов 23 и 25 в состояние «Выключения». Как результат, движущая сила передается на выходной вал 16 через четвертую зубчатую пару 17, и, в силу этого, установлена четвертая ступень фиксированного передаточного числа переключения скоростей.
В случае установки обратной ступени, другими словами, если выбрана обратная ступень, например посредством устройства включения передачи, которое не показано, втулка первого синхронизатора 22 перемещается в левую сторону на фиг.1, втулка R-синхронизатора 25 перемещается в правую сторону на фиг.1, а другие синхронизаторы 23 и 24 устанавливаются в состояние «Выключения». То есть в результате соединения второго промежуточного вала 10 со вторым валом 11 двигателя R-синхронизатором 25 солнечная шестерня 4S и водило 4C второго планетарного зубчатого механизма 4 соединяются друг с другом, так что второй планетарный зубчатый механизм 4 полностью сгруппирован. Дополнительно, пусковая ведомая шестерня 21B соединена с выходным валом 16.
Соответственно, движущая сила, передаваемая с первичного двигателя 1 на второй планетарный зубчатый механизм 4, передается на второй насос-мотор 13, как она есть, тем самым приводя в движение второй насос-мотор 13 для создания давления масла. Здесь, поскольку второй синхронизатор 23 находится в состоянии «Выключения», движущая сила не будет передаваться на выходной вал 16 из второго планетарного зубчатого механизма 4 или со второго промежуточного вала 10. С другой стороны, выпускной объем первого насоса-мотора 12 увеличивается до значения, большего, чем ноль, например до его максимальной производительности. Как результат, первый насос-мотор 12 приводится в движение в качестве мотора давлением масла из второго насос-мотора 13, тем самым выдавая крутящий момент на вал 9 двигателя. В этом случае давление масла подается в первый насос-мотор 12 из выпускного порта 12D, поэтому первый насос-мотор 12 вращается в обратном направлении. Крутящий момент первого насос-мотора 12 передается на выходной вал 16 через пусковую зубчатую пару 21. Как результат, устанавливается обратная ступень. Таким образом, движущая сила гидравлически передается при обратной ступени, как указано «Приводится в движение давлением масла» в столбце первого насоса-мотора на фиг.2, и как также указано «Созданием давления масла» в столбце второго насоса-мотора 13 на фиг.2.
Один из примеров зависимости между передаточным числом переключения скоростей коробки передач и выпускными объемами насосов-моторов 12 и 13 показан на фиг.3. Фиг.3 показывает один из примеров зависимости между выпускным объемом и передаточным числом переключения скоростей в диапазоне от фиксированной первой ступени (сокращенно названной как 1st) до промежуточной ступени, например, до 2-3-й ступени. Как указано на фиг.3, выпускной объем одного из насосов-моторов поддерживается на максимальной производительности, когда меняется выпускной объем другого насос-мотора. Более точно, первая ступень установлена разрешением первой зубчатой паре 20 передавать крутящий момент на выходной вал 16 вторым синхронизатором 23 наряду с уменьшением выпускного объема первого насоса-мотора 12 до нуля, и увеличением выпускного объема второго насоса-мотора 13 до максимального значения, тем самым застопоривая второй насос-мотор 13. В этой ситуации второй зубчатой паре 18 дана возможность передавать крутящий момент приведением в действие третьего синхронизатора 24.
В результате разрешения таким образом зубчатой паре 20 и 18 передавать крутящий момент наряду с постепенным повышением выпускного объема первого насос-мотора 12 устанавливается передаточное число переключения скоростей между первой и второй ступенями. После того как выпускные объемы обоих насосов-моторов 12 и 13 подняты до максимальных производительностей, выпускной объем второго насоса-мотора 13 постепенно уменьшается наряду с сохранением выпускного объема первого насос-мотора 12 на максимальном значении. Следовательно, передаточное число переключения скоростей дополнительно снижается по направлению к передаточному числу переключения скоростей второй ступени. Когда выпускной объем второго насоса-мотора 13 уменьшен до нуля, первый насос-мотор 12 застопорен, и вторая ступень устанавливается в качестве фиксированной ступени. В этой ситуации втулка второго синхронизатора 23 перемещается к правой стороне на фиг.1, чтобы обеспечить третьей зубчатой паре 19 возможность передавать крутящий момент. Если выпускной объем второго насос-мотора 13 постепенно повышается после выполнения такой операции переключения, передаточное число переключения скоростей постепенно уменьшается от передаточного числа переключения скоростей второй ступени по направлению к передаточному числу переключения скоростей третьей ступени. То есть выполняется включение повышающей передачи.
Здесь будет кратко пояснен режим работы первого планетарного зубчатого механизма 3 во время операции переключения синхронизатора. Фиг.4 - номографическая схема первого планетарного зубчатого механизма 3. Фиг.4 указывает состояние, в котором первый насос-мотор 12 застопорен, а солнечная шестерня S3 зафиксирована, то есть указывает состояние, в котором установлена фиксированная ступень. Более точно, крутящий момент T на входе с первичного двигателя 1 действует на коронную шестерню 3R в направлении для повышения частоты вращения коронной шестерни 3R, а крутящий момент T PM является действующим на солнечную шестерню 3S для удерживания солнечной шестерни S3, чтобы не вращалась в обратном направлении (то есть в направлении, противоположном направлению вращения первичного двигателя 1). Таким образом, такие крутящие моменты уравновешены для установления заданного крутящего момента на валу привода.
Эта ситуация реализуется, когда выпускной объем второго насоса-мотора 13 уменьшается до нуля, и тем самым первый насос-мотор 12 стопорится, однако, если выпускной объем второго насоса-мотора 13 является большим, чем ноль, вызывается состояние, указанное прерывистой линией на фиг.4. Более точно, если выпускной объем второго насоса-мотора 13 является большим, чем ноль, рабочему маслу предоставлена возможность течь в замкнутом контуре, так что движущая сила передается с первого насоса-мотора 12 на второй насос-мотор 13 через рабочее масло. Хотя результирующий крутящий момент появляется на валу 11 двигателя второго насос-мотора 13, второй синхронизатор 23 временно становится в нейтральное состояние во время его режима работы переключения, в котором его втулка перемещается из положения для установки первой ступени в положение для установки второй ступени. То есть сила реакции не прикладывается ко второму насосу-мотору во время операции переключения второго синхронизатора, а потому крутящий момент расходуется вхолостую. Как результат, первый насос-мотор 12 вращается в обратном направлении, а частота вращения двигателя (то есть частота вращения коронной шестерни R3), в силу этого, резко поднимается. Таким образом, резко поднимается частота вращения двигателя 1.
Для того чтобы избежать поясненной выше ситуации во время операции переключения скоростей, в настоящем изобретении выполняется следующее управление. Фиг.5 показывает один из примеров механизма, который должен использоваться для выполнения такого управления. Как показано на фиг.5, насос-моторы 12 и 13 по отдельности снабжены силовым приводом 50 для изменения выпускного объема насосов-моторов 12 и 13. Силовой привод 50 включает в себя силовой привод типа прямого действия и силовой привод поворотного типа, и силовой привод 50 приводится в действие гидравлически или электрически. Соответственно, силовой привод 50 соответствует приводному механизму по настоящему изобретению. Здесь, если насос-мотор 12 или 13 является аксиально-кулачковым насосом, наклон его кулачка изменяется силовым приводом 50 для изменения выпускного объема, а если насос-мотор 12 или 13 является радиально-поршневым насосом, относительный эксцентриситет его ротора изменяется силовым приводом 50 для изменения выпускного объема.
Силовой привод 50 оснащен датчиком для определения положения силового привода 50 и вывода сигнала, имеющего отношение к положению силового привода 50. Более точно, датчик состоит из реле 51 хода, которое включается силовым приводом 50, когда силовой привод 50 уменьшает выпускной объем насос-моторов 12 или 13 до нуля. Например, реле 51 хода соединено с электронным блоком 43 управления. Поэтому электронный блок 43 управления может оценивать то обстоятельство, что выпускной объем является нулевым, на основании сигнала «Включения», выведенного из реле 51 хода.
Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа, поясняющая один из примеров управления переключением скоростей с использованием реле 51 хода. Более точно, фиг.6 показывает пример выполнения операции переключения второго синхронизатора 23 стороны второго насос-мотора 13. Прежде всего, если удовлетворена оценка для выполнения включения повышающей передачи на передаточное число переключения скоростей, более высокое, чем вторая ступень, в качестве фиксированной ступени, в ситуации, в которой втулка второго синхронизатора 23 перемещена в левую сторону на фиг.1, так что первой зубчатой паре 20 предоставлена возможность передавать крутящий момент, и в которой втулка третьего синхронизатора 24 перемещена в левую сторону на фиг.1, так что второй зубчатой паре 18 предоставлена возможность передавать крутящий момент, командный сигнал по отдельности выводится на насос-моторы 12 и 13 для установления выпускных объемов насос-моторов 12 и 13 (на этапе S1). Более точно, при второй ступени вторая зубчатая пара 18 передает крутящий момент, а другие зубчатые пары не вовлечены в передачу движущей силы. Поэтому командный сигнал для увеличения выпускного объема до максимальной производительности выдается на первый насос-мотор 12, соединенный со второй зубчатой парой 18. В противоположность, командный сигнал для уменьшения выпускного объема до нуля выводится на второй насос-мотор 13, соединенный со вторым синхронизатором 23, посредством которого должна выполняться операция переключения. Здесь, силовой привод 50, показанный на фиг.5, приводится в действие такими командными сигналами.
Затем, оценивается, установлена или нет фиксированная ступень (на этапе S2). В этом примере операции переключения скоростей, таким образом дополнительно поясненной, вторая ступень является фиксированной ступенью, которая должна оцениваться. Поэтому на этом этапе S2 оценивается, застопорен или нет первый насос-мотор 12, другими словами, оценивается, уменьшен или нет до нуля выпускной объем второго насоса-мотора 13, который расположен на стороне синхронизатора, ожидающего, чтобы выполнить операцию переключения. Как показано на поясненной выше фиг.5, насос-моторы 12 и 13 по отдельности оснащены силовым приводом 50, и реле 51 хода выводит сигнал «Включения», когда силовой привод 50 уменьшает выпускной объем насос-моторов 12 или 13 до нуля. Поэтому можно оценивать то обстоятельство, что установлена фиксированная ступень, на основе того обстоятельства, что выводится сигнал «Включения».
Соответственно, если сигнал «Выключения» реле 51 хода был определен на этапе S2, процедура возвращается на этап S1, чтобы продолжать предыдущее управление. В противоположность, если сигнал «Включения» определен на этапе S2, оценка того обстоятельства, что установлена фиксированная ступень, удовлетворена, так что выводится команда для выполнения операции переключения синхронизатора (на этапе S3). Более точно, командный сигнал, выведенный на этапе S3, является командой для разрешения третьей зубчатой паре 19 передавать крутящий момент на выходной вал 16 приведением в действие не показанного силового привода для перемещения втулки второго синхронизатора 23 со стороны первой зубчатой пары 20 на сторону третьей зубчатой пары 19.
Поэтому операция переключения второго синхронизатора 23 может выполняться посредством выполнения управления, показанного на фиг.6, в ситуации, в которой первый насос-мотор 12 застопорен, то есть в ситуации, в которой крутящий момент с первичного двигателя 1 не является действующим на второй насос-мотор 13. По этой причине крутящий момент может предохраняться от расходования вхолостую, а потому частота вращения первичного двигателя 1 может предохраняться от резкого подъема, даже если втулка второго синхронизатора 23 временно расположена в нейтральном положении в течение операции переключения. Более того, не обязательно устанавливать время ожидания, достаточное для выжидания, чтобы выпускной объем был нулевым или минимальным значением, после того как выведен командный сигнал для снижения выпускного объема до нуля или минимального значения. Это означает, что операция переключения синхронизатора может выполняться незамедлительно в соответствии с сигналом «Включения» реле 51 хода без выжидания истечения такого времени ожидания. По этой причине требуемое время для операции переключения скорости может быть сокращено, так чтобы могла быть улучшена реакция на операцию переключения. Кроме того, реле 51 хода в качестве переключателя Включения/Выключения является единственным дополнительным требованием для выполнения управления, показанного на фиг.6, так что управление может выполняться без потребности в существенных затратах.
Это управление, показанное на фиг.6, также может выполняться в случае выполнения операции переключения третьего синхронизатора 24. В этом случае должен стопориться второй насос-мотор 13. Поэтому граничное положение хода силового привода 50 для первого насос-мотора детектируется посредством реле 51 хода, и операция переключения третьего синхронизатора 24 выполняется в соответствии с сигналом «Включения» реле 51 хода. Здесь, режимы работы элементов при фиксированной ступени, а также промежуточное передаточное число переключения скоростей и состояние передачи крутящего момента идентичны таковым в примере, поясненном ранее.
Как показано на фиг.7, датчик 52 хода также может использоваться вместо реле 51 хода. Датчик 52 хода приспособлен определять величину хода силового привода 50 от заданного начального положения, или определять расстояние перемещения звена или части, перемещаемых силовым приводом 50 из заданного начального положения. Датчик 52 хода соединен с электронным блоком 43 управления и выводит сигнал определения в электронный блок 43 управления. Электронный блок 43 управления оценивает то обстоятельство, что выпускной объем насос-мотора 12 или 13, оснащенного датчиком 52 хода, является нулевым, на основе сигнала, выведенного с датчика 52 хода. В дополнение, датчик 52 хода способен к мгновенному определению вышеупомянутого расстояния перемещения или положения на основании расстояния перемещения, и потому электронный блок 43 управления приспособлен для предсказания момента, когда выпускной объем становится нулевым или минимальным значением, на основе данных с датчика 52 хода.
Фиг.8 - график, указывающий предсказание и ситуацию операции переключения на основании предсказания. На фиг.8 горизонтальная ось представляет время, а вертикальная ось представляет выпускной объем, изменяемый силовым приводом 50. Скорость приведения в действие силового привода 50, то есть скорость изменения выпускного объема по существу постоянна, за исключением выполнения специального управления. Поэтому, в случае уменьшения выпускного объема, выпускной объем снижается линейно, как указано сплошной линией на фиг.8. Градиент уменьшения может быть получен в качестве сокращения выпускного объема за единицу времени посредством расчета. Поэтому время Tf, когда выпускной объем становится нулевым или минимальным значением, может быть получено в течение процесса управления уменьшением выпускного объема (в момент T0 времени).
С другой стороны, время Ts задержки синхронизаторов с 22 по 25 может быть приведено в соответствие заблаговременно, на основании результата эксперимента или имитационного моделирования. Поэтому вышеупомянутое предсказание момента Tf времени выполняется в сравнительно более ранний момент времени в течение процесса уменьшения выпускного объема, а продолжительность времени с момента времени T0, когда выполняется предсказание, до момента времени Tf, когда выпускной объем становится нулевым или минимальным значением, устанавливается более продолжительным, чем время Ts задержки. Следовательно, командный сигнал для выполнения операции переключения синхронизатора может выводиться в момент времени Tf-Ts, когда начинается время Ts задержки, то есть раньше момента времени Tf, с тем чтобы синхронизировать момент времени, когда синхронизатор становится в нейтральное состояние, с моментом времени, когда выпускной объем становится нулевым или минимальным значением. Другими словами, операция переключения синхронизатора может начинаться заблаговременно. Поэтому время, требуемое для выполнения операции переключения скоростей, за которое должна переключаться зубчатая пара, которая должна использоваться для передачи движущей силы, может быть сокращено. Как результат, может быть улучшена характеристика управления переключением скоростей.
Фиг.9 - блок-схема последовательности операций способа, поясняющая пример управления выполнением включения повышающей передачи на передаточное число переключения скоростей, большее, чем у второй ступени, в качестве фиксированной ступени. Как показано на фиг.9, прежде всего, если удовлетворена оценка для выполнения включения повышающей передачи на передаточное число переключения скоростей, более высокое, чем фиксированная вторая ступень, в ситуации, в которой втулка второго синхронизатора 23 перемещена в левую сторону на фиг.1, так что первой зубчатой паре 20 разрешено передавать крутящий момент, и втулка третьего синхронизатора 24 перемещена в левую сторону на фиг.1, так что второй зубчатой паре 18 разрешено передавать крутящий момент, командный сигнал по отдельности выводится на насос-моторы 12 и 13 для установления их выпускных объемов (на этапе S11), подобно этапу S1 в вышеупомянутом примере управления, показанном на фиг.6.
Затем, момент, когда выпускной объем второго насос-мотора 13 становится нулевым или минимальным значением, предсказывается, как пояснено выше, и считывается предсказанный момент Tf времени (на этапе S12). Одновременно время Ts задержки (или время ожидания) синхронизатора 23 для выполнения операции переключения считывается со ссылкой на многомерную регулировочную характеристику, подготовленную заблаговременно (на этапе S13). На основании таких времен Tf и Ts устанавливается момент для вывода команды начать операцию переключения (Tf - Ts) (на этапе S14).
Затем, считывается истекшее время T с момента времени запуска управления, то есть от момента, когда командный сигнал выведен на этапе S11 (на этапе S15). Истекшее время T сравнивается с моментом времени (Tf-Ts) для выдачи команды начать операцию переключения, которая была задана на этапе S14 (на этапе S16). То есть оценивается, является или нет текущий момент временной привязкой для запуска операции переключения на этапе S16. Если ответом на этапе S16 является "Нет", предыдущее управление продолжается. В противоположность, если ответом на этапе S16 является "Да", выводится команда начать операцию переключения (на этапе S17).
Поэтому операция переключения второго синхронизатора 23 начинается по существу одновременно с моментом, когда выпускной объем второго насос-мотора 13 становится почти нулевым или минимальным, и когда втулка синхронизатора 23 становится в нейтральное положение, выпускной объем второго насос-мотора 13 становится нулевым или минимальным, и первый насос-мотор 12, в силу этого, стопорится. По этой причине частота вращения первичного двигателя 1 не будет резко подниматься. В дополнение, управление для уменьшения выпускного объема второго насос-мотора 13 и управление для выполнения операции переключения синхронизатора 23 хронологически могут частично перекрываться. Поэтому время, требуемое для операции переключения скоростей, может быть сокращено.
Здесь, оценка выпускного объема не должна ограничиваться вышеупомянутым определением расстояния перемещения или положения силового привода 50 после того, как перемещен. Это означает, что выпускной объем также может определяться на основе звена, чье расстояние перемещения или положение, после того как перемещено, равным образом соответствует выпускному объему, вместо силового привода 50. Для этой цели в примере, показанном на фиг.10, электромагнитный клапан 53 для подачи и отведения давления масла в/из силового привода 50, оснащен датчиком 52 хода, и расстояние перемещения или положение золотника электромагнитного клапана 53 определяется после того, как перемещен. Электромагнитный клапан 53 соответствует механизму управления по настоящему изобретению.
Если гидравлический силовой привод типа с прямым действием используется в качестве силового привода 50, давление в гидравлической камере является низким при увеличении выпускного объема до максимума, и наоборот, давление в гидравлической камере является высоким при снижении выпускного объема до нуля или минимума. То есть давление в гидравлической камере силового привода 50 равным образом соответствует максимальному и минимальному значениям выпускного объема в зависимости от ситуации. Поэтому в примере, показанном на фиг.11, предложено реле или датчик 54 давления масла для определения давления в заданной гидравлической камере силового привода 50. По этой причине согласно примеру, показанному на фиг.11, также можно оценивать то обстоятельство, что выпускной объем является нулевым или минимальным, или то обстоятельство, что выпускной объем будет нулевым или минимальным, посредством определения давления датчиком 54 давления масла и ввода его выходного сигнала в электронный блок 43 управления.
Давление, соответствующее тому обстоятельству, что выпускной объем является нулевым или минимальным, также существует в замкнутом контуре, поэтому выпускной объем также может оцениваться с использованием такого давления. Например, если первый насос-мотор 12 застопорен на второй ступени, крутящий момент действует на первый насос-мотор 12 в направлении для вращения первого насос-мотора 12 назад. Следовательно, давление в масляной магистрали 14, связывающей порты 12S и 13S всасывания, поднимается. Поэтому можно оценивать то обстоятельство, что выпускное давление является (или должно быть) нулевым или минимальным определением давления, поднятого в масляной магистрали 14, посредством реле давления масла или датчика 55 давления масла, показанных на фиг.1, и вводом определенного сигнала в электронный блок 43 управления.
Фиг.12 (a) показывает один из примеров зависимости между передаточным числом переключения скоростей между фиксированными первой и второй ступенями и выпускными объемами насос-моторов 12 и 13. Более точно, на фиг.12 (a) выпускной объем одного из насос-моторов 12 и 13 установлен в промежуточное значение между максимальной и минимальной (или нулевой) его производительностью, наряду с сохранением выпускного объема другого насос-мотора 12 или 13 на максимальной производительности. Давление в замкнутом контуре этого случая показано на фиг.12 (b). Как может быть видно из фиг.12 (b), давление в замкнутом контуре поднимается до максимума, если выпускной объем одного из насос-моторов является максимальным, а выпускной объем другого насос-мотора является нулевым или минимальным. Если давление в замкнутом контуре поднято до максимума, должна быть установлена фиксированная ступень. Поэтому можно оценивать то обстоятельство, что установлена фиксированная ступень, или оценивать то обстоятельство, что выпускной объем является нулевым или минимальным, на основе давления, определяемого посредством реле давления масла или датчика 55 давления масла.
Вышеупомянутая величина перемещения или положение, после того как перемещен, и вышеупомянутое давление не являются единственными характерными тенденциями при фиксированной ступени. Например, крутящие моменты валов 9 и 11 двигателя при фиксированной ступени отличны от таковых при промежуточном передаточном числе переключения скоростей. Более точно, при фиксированной ступени, один из насос-мотора 12 (и 13) вовлечен в передачу крутящего момента с первичного двигателя 1, а другой насос-мотор 13 (или 12) сделан неработающим, будучи не вовлеченным в передачу крутящего момента. Поэтому при второй ступени или четвертой ступени большой крутящий момент прикладывается к первому насос-мотору 12 или его валу 9 двигателя, а крутящий момент, приложенный ко второму насос-мотору 13 или его валу 11 двигателя, является почти нулевым. В противоположность, при первой ступени или третьей ступени, большой крутящий момент прикладывается ко второму насос-мотору 13 или его валу 11 двигателя, а крутящий момент, приложенный к первому насос-мотору 12 или его валу 9 двигателя, является почти нулевым. Такие крутящие моменты могут быть получены из крутящего момента двигателя и передаточного числа переключения скоростей.
Таким образом, согласно настоящему изобретению также можно оценивать, установлена или нет фиксированная ступень, посредством предоставления датчиков 56 и 57 крутящего момента для определения крутящих моментов валов 9 и 11 двигателей, как показано на фиг.1, и ввода определяемого сигнала в электронный блок 43 управления, и посредством сравнения определяемого крутящего момента и крутящего момента двигателя или крутящего момента, обусловленного передаточным числом переключения скоростей. Соответственно, средство оценки по настоящему изобретению включает в себя средство, соответственно осуществляющее оценку фиксированной ступени на основе крутящего момента.
Как пояснено выше, фиксированная ступень устанавливается фиксацией элемента реакции любого одного из планетарных зубчатых механизмов 3 и 4 любым одним из насос-моторов 12 и 13, и разрешением любому одному из зубчатых пар с 18 по 20 передавать крутящий момент. То есть, при фиксированной ступени, частота вращения заданных поворотных элементов, таких как выходной вал 16, и передаточное число переключения скоростей соответствует состоянию, где выпускной объем одного из насос-моторов 12 (и 13) является нулевым или минимальным, так что другой насос-мотор 13 (или 12) застопорен. Поэтому можно оценивать то обстоятельство, что установлена фиксированная ступень, или оценивать то обстоятельство, что выпускной объем одного из насос-моторов 12 и 13 является нулевым или минимальным, посредством определения поясненной выше частоты вращения или передаточного числа переключения скоростей и сравнения определенного значения с теоретическим значением, обусловленным конструкцией коробки передач, для подтверждения, согласуется или нет определяемое значение с теоретическим значением.
Фиг.13 - блок-схема последовательности операций способа, поясняющая один из примеров упомянутого выше управления. Например, в случае выполнения включения повышающей передачи, на ступень, более высокую, чем вторая ступень, прежде всего командный сигнал для установки выпускного объема насос-моторов 12 и 13 выводится по отдельности на такие насос-моторы 12 и 13 (на этапе S21), подобно этапу S1 в примерах управления, показанных на фиг.6, и этапу S11 в примере управления, показанном на фиг.9. Затем, определяются фактическое передаточное число переключения скоростей или фактическая частота вращения (на этапе S22). Определение, которое должно выполняться на этапе S22, может выполняться с использованием датчика 32 входной частоты вращения и датчика 33 выходной частоты вращения.
Фактическое передаточное число переключения скоростей или фактическая частота вращения выходного вала 16, или тому подобного, определяемые таким образом, сравниваются с теоретическим значением (на этапе S23). Как описано, теоретическое значение является значением, обусловленным конструкцией коробки передач. Более точно, теоретическое значение передаточного числа переключения скоростей является суммарным значением передаточных чисел переключения скоростей механизмов, вовлекаемых в передачу движущей силы, таких как планетарные зубчатые механизмы 3 и 4, зубчатые пары с 18 по 20, передаточное средство 29 и так далее. С другой стороны, теоретическое значение частоты вращения определено входной частотой Nin вращения, такой как частота вращения двигателя и теоретическое передаточное число переключения скоростей. Если фактические значения (то есть определяемое значение) не согласуются с теоретическими значениями, так что ответом по этапу S23 является "Нет", продолжается предыдущее управление. В противоположность, если фактические значения (то есть определяемое значение) согласуются с теоретическими значениями, так что ответом по этапу S23 является "Да", командный сигнал для выполнения операции переключения синхронизатора выводится (на этапе S24), а затем процедура возвращает управление.
Таким образом, синхронизатор не будет выполнять операцию его переключения, до того как выпускной объем становится нулевым или минимальным, даже если выполняется управление, показанное на фиг.13. Поэтому частота вращения первичного двигателя 1 не будет резко подниматься, так что неудобное ощущение, являющееся следствием резкого колебания частоты вращения двигателя, может быть минимизировано. Более того, подобно упомянутым выше примерам операция переключения скорости может выполняться быстро, так чтобы могла улучшаться реакция на управление.
Передаточное число γ коробки передач, показанной на фиг.1, может быть получено посредством следующей формулы:
ρ
Здесь, в вышеприведенной формуле,  представляет передаточные отношения планетарных зубчатых механизмов 3 или 4 (то есть отношение между количеством зубьев солнечной шестерни и количеством зубьев коронной шестерни), q1 представляет выпускной объем первого насос-мотора 12, q2 представляет выпускной объем второго насос-мотора 13, Km представляет передаточное отношение второй зубчатой пары 18 или четвертой зубчатой пары 17, являющейся вовлеченной в передачу крутящего момента на стороне первого насос-мотора 12, Kn представляет передаточное отношение первой зубчатой пары 20 или третьей зубчатой пары 19, являющейся вовлеченной в передачу крутящего момента на стороне второго насос-мотора 13, а Kf представляет передаточное отношение конечной зубчатой передачи, такой как передаточное средство 29. Дополнительно, в качестве необходимого предварительного условия для вышеприведенной формулы, конструкции планетарных зубчатых механизмов 3 и 4 идентичны друг другу. Соответственно, теоретическое передаточное число переключения скоростей при фиксированной ступени может рассчитываться заданием нуля одному из выпускных объемов q1 (и q2) и заданием максимального значения другому выпускному объему q2 (или q1).
Однако, если нагрузка прикладывается к застопоренному насос-мотору 12 или 13, в силу этого давление масла поднимается. Как результат, вызывается утечка рабочего масла, и объем утечки масла увеличивается. Фиг.14 - номографическая схема при этой разновидности ситуации. Более точно, фиг.14 показывает пример случая, в котором первый насос-мотор 12, застопориваемый для установления второй ступени, вращается вследствие утечки масла. На фиг.14, сплошная линия представляет случай, в котором никакая нагрузка не прикладывается к первому насос-мотору 12, а утечка не вызывается, а прерывистая линия представляет случай, в котором утечка вызывается ростом нагрузки. Как может быть видно по фиг.14, когда вызывается утечка масла, первый насос-мотор 12, который должен стопориться, вращается, и тем самым выходная частота вращения понижается. Как результат, пониженная фактическая выходная частота вращения отклоняется от теоретического значения выходного частоты вращения, и определенное или рассчитанное передаточное число переключения скоростей отклоняется от теоретического значения передаточного числа переключения скоростей. Такие отклонения являются результатом возмущения, такого как повышение нагрузки и результирующей утечки масла. То есть такие ошибки могут возникать, даже если выпускной объем одного из насос-моторов 12 и 13 является нулевым.
Поэтому согласно настоящему изобретению также можно оценивать то обстоятельство, что выпускной объем одного из насос-моторов 12 и 13 является нулевым, или оценивать то обстоятельство, что другой насос-мотор 12 или 13 застопорен, наряду с коррекцией отклонения, являющегося результатом упомянутого выше возмущения. Фиг.15 - блок-схема последовательности операций способа, поясняющаяся пример выполнения этого вида управления при включении повышающей передачи на ступень, более высокую, чем вторая ступень. Прежде всего, если удовлетворена оценка для выполнения включения повышающей передачи на передаточное число переключения скоростей, более высокое, чем фиксированная вторая ступень, в ситуации, в которой втулка второго синхронизатора 23 перемещена в левую сторону на фиг.1, так что первой зубчатой паре 20 разрешено передавать движущую силу, а втулка третьего синхронизатора 24 перемещена в левую сторону на фиг.1, так что второй зубчатой паре 18 разрешено передавать движущую силу, командный сигнал по отдельности выводится на насос-моторы 12 и 13 для установления их выпускных объемов (на этапе 31), подобно вышеупомянутым этапам S1, S11 и S21. Более точно, командный сигнал для повышения выпускного объема первого насос-мотора 12 до максимальной производительности и для снижения второго насос-мотора 13 до нулевого или минимального значения.
Между тем рассчитывается фактическое текущее передаточное число γ1 переключения скоростей, и значение γ2 коррекции для передаточного числа переключения скоростей рассчитывается по температуре K масла, входному крутящему моменту Tin и выходной частоте вращения Nin (на этапе S32). Фактическое текущее передаточное число γ1 переключения скоростей может быть рассчитано как отношение между входной частотой вращения Nin, определенной датчиком 32 входной частоты вращения, и выходной частотой вращения Nout, определенной датчиком 33 выходной частоты вращения. Температура K масла может определяться не показанным датчиком, размещенным в масляном поддоне 37 или тому подобном. Входной крутящий момент Tin может оцениваться по степени открывания дросселя первичного двигателя 1, объема впрыска топлива и так далее. Значение γ2 коррекции может быть получено из многомерной регулировочной характеристики, подготовленной заблаговременно.
Как описано, одним из факторов для вызова отклонения передаточного числа переключения скоростей от фиксированной ступени в более низкую сторону является утечка масла, а объем утечки масла повышается согласно повышению прикладываемого крутящего момента. Здесь, вязкость рабочего масла понижается согласно росту температуры, и утечка рабочего масла вызывается гораздо легче, если его вязкость снижена. В дополнение, объем утечки масла увеличивается согласно повышению входной частоты вращения Nin. Поэтому значение 72 коррекции может приводиться в соответствие с использованием входного крутящего момента Tin, температуры K масла и входной частоты вращения Nin в качестве параметров. Фиг.16 схематически показывает один из примеров многомерной регулировочной характеристики, и, как можно видеть из фиг.16, значение 72 коррекции, то есть отклонение передаточного числа переключения скоростей увеличивается согласно повышению входного крутящего момента Tin, температуры K (K1, K2…Kn) масла и входной частоты вращения Nin. На вышеупомянутом этапе S32 поэтому многомерная регулировочная характеристика выбирается на основе определенной текущей температуры K масла, и значение γ2 коррекции рассчитывается по входному крутящему моменту Tin и входной частоте вращения Nin с использованием выбранной многомерной регулировочной характеристики.
Затем, фактическое передаточное число γ1 переключения скоростей корректируется значением γ2 коррекции и оценивается, находится или нет скорректированное значение в пределах заданного диапазона, включающего в себя теоретическое значение передаточного числа переключения скоростей (на этапе S33). Более точно, на этапе S33 отклонение передаточного числа переключения скоростей корректируется в сторону низкой скорости. Для этой цели, если значение γ2 коррекции является отрицательным значением, значение γ2 коррекции вычитается из фактического передаточного числа γ1 переключения скоростей. Для этой цели, если значение γ2 коррекции является отрицательным значением, значение γ2 коррекции прибавляется к фактическому передаточному числу γ1 переключения скоростей. Здесь, фиг.15 показывает последний пример.
Вышеупомянутый заданный диапазон в качестве критерия для оценки скорректированного передаточного числа (γ1+γ2) переключения скоростей подготавливается заблаговременно на основании результата экспериментирования или имитационного моделирования. Как схематически показано на фиг.17, заданный диапазон является диапазоном от заданного значения Δγ стороны низкой скорости до заданного значения Δγ стороны высокой скорости по обе стороны от теоретического значения γ передаточного числа переключения скоростей, находящегося между ними. Заданное значение Δγ устанавливается в качестве максимального значения отклонения передаточного числа переключения скоростей, являющегося следствием предполагаемого возмущения, такого как утечка масла, или значения, учитывающего разброс теоретического значения и значения коррекции. Если транспортное средство движется по инерции, передаточное число переключения скоростей отклоняется по направлению к стороне включения повышающей передачи. Поэтому заданный диапазон покрывает обе стороны, включения повышающей передачи и включения понижающее передачи, теоретического значения.
Если ответом на этапе S33 является "ДА", даже если определенное или рассчитанное передаточное число γ1 переключения скоростей отклоняется от теоретического значения фиксированной ступени, такое отклонение передаточного числа переключения скоростей может рассматриваться в качестве вызываемого возмущением, таким как утечка масла, так что выпускной объем второго насос-мотора 13 может считаться нулевым. Поэтому начинается операция переключения синхронизатора (на этапе S34). В противоположность, если ответом на этапе S34 является "Нет", выпускной объем второго насос-мотора 13 не является нулевым, а потому считается, что первый насос-мотор 12 должен вращаться. Поэтому процедура возвращает управление без запуска операции переключения синхронизатора.
Таким образом, можно оценивать то обстоятельство, что фиксированная ступень устанавливается немедленно, посредством выполнения вышеупомянутого управления. Поэтому требуемое время для операции переключения синхронизатора может быть укорочено, так что может улучшаться реакция на управление. Более того, поясненное управление может выполняться с использованием существующего оборудования, такого как датчик частоты вращения. Поэтому для выполнения управления, дополнительные затраты не требуются. Кроме того, синхронизатор может предохраняться от нахождения в нейтральных состояниях перед снижением выпускного объема насос-мотора до нуля, и поэтому частота вращения первичного двигателя 1 предохраняется от резкого подъема. Более того, можно обнаруживать то обстоятельство, что выпускной объем не снижается, чтобы быть нулевым, на основании передаточного числа переключения скоростей. Поэтому также могут обнаруживаться отказ силового привода, изменяющего выпускной объем, и отказ устройства управления, такого как электромагнитный клапан.
В качестве альтернативы, поскольку передаточное число переключения скоростей и выходная частота вращения (то есть частота вращения выходного вала 16 или полуоси 31) взаимосвязаны, оценка фиксированной ступени может выполняться на основе выходной частоты вращения вместо передаточного числа переключения скоростей. В этом случае передаточное число переключения скоростей на фиг.15, замещается выходной частотой вращения или ее теоретическим значением. Фиг.18 схематически показывает многомерную регулировочную характеристику значения коррекции выходной частоты вращения, которая должна использоваться в этой разновидности управления.
Более того, согласно системе управления по настоящему изобретению также можно оценивать то обстоятельство, что установлена фиксированная ступень, на основании скорректированного передаточного числа переключения скоростей или выходной частоты вращения, получая объем утечки масла из многомерной регулировочной характеристики и получая передаточное число переключения скоростей или выходную частоту вращения, скорректированные частотой вращения насос-мотора, полученной из объема утечки масла. Более точно, зависимость между объемом Q утечки масла и частотой вращения Np насос-мотора, который должен застопориваться, может быть выражена следующим уравнением:
Здесь, q в вышеприведенном уравнении представляет выпускной объем насос-мотора, который должен стопориться. С другой стороны, зависимость между частотой вращения насос-мотора, который должен застопориваться, и выходная частота вращения являются такими, как указано на фиг.14. Поэтому выходная частота вращения или передаточное число переключения скоростей, основанное на выходной частоте вращения, могут корректироваться объемом Q утечки масла. Как показано на фиг.19, объем Q утечки масла может приводиться в соответствие заблаговременно с использованием входного крутящего момента Tin, температуры K масла и входной частоты Nin вращения в качестве параметров.
Поэтому согласно настоящему изобретению определяемая или рассчитанная выходная частота вращения корректируется на основании объема утечки масла, рассчитанного по многомерной регулировочной характеристике, и оценивается, находится или нет выходная частота вращения после коррекции в пределах заданного диапазона, включающего в себя ее теоретическое значение (то есть частоту вращения в случае, в котором не прикладывается никакой нагрузки). Этот диапазон может быть установлен в качестве вышеупомянутого диапазона передаточного числа переключения скоростей, а его пример схематически показан на фиг.20. Диапазон, показанный на фиг.20, устанавливается с учетом разброса теоретического значения и определенного значения. Если скорректированная выходная частота вращения находится в пределах диапазона, удовлетворена оценка того обстоятельства, что устанавливается фиксированная ступень, или того обстоятельства, что выпускной объем одного из насос-моторов является нулевым, и начинается операция переключения синхронизатора. Здесь, также можно выполнять это управление с использованием передаточного числа переключения скоростей вместо выходной частоты вращения. Поэтому даже если передаточное число переключения скоростей и выходная частота вращения корректируются на основе объема утечки масла, операция переключения синхронизатора может быстро выполняться без резкого подъема частоты вращения первичного двигателя 1, подобно упомянутым выше примерам.
Однако даже если выполняется упомянутая выше коррекция, скорректированное значение может отклоняться от теоретического значения. Такое отклонение представлено посредством γ' на фиг.17. Это отклонение является случайной ошибкой, по-прежнему остающейся после исключения возмущения, такого как утечка масла. Поэтому может считаться, что это отклонение является результатом временного фактора, такого как деградация при старении масла. Отклонение γ' может храниться в качестве обученного значения, которое должно использоваться при следующей возможности выполнять коррекцию. Функциональное средство для выполнения этого вида управления соответствует средству обучения и средству коррекции по настоящему изобретению, и это управление может выполняться в соответствии с программой, хранимой в электронном блоке 43 управления. Дополнительно, как передаточное число переключения скоростей, так и частота вращения могут обучаться и корректироваться при управлении.
Таким образом, фиксированная ступень также может оцениваться наряду с коррекцией ошибки или отклонения, являющихся следствием временного фактора, так что точность оценки может улучшаться при выполнении операции переключения синхронизатора.
Здесь, настоящее изобретение не должно ограничиваться поясненными выше примерами. То есть хотя примеры для осуществления изобретения при включении повышающей передачи на ступень, более высокую, чем вторая ступень, большей частью были пояснены в вышеприведенных примерах, настоящее изобретение также может быть осуществлено в случае выполнения операции переключения скорости с других фиксированных ступеней. К тому же, коробка передач, к которой применяется настоящее изобретение, не ограничена коробкой передач, показанной на фиг.1, механизм переключения может быть фрикционным типом вместо синхронизатора, а количество фиксированных ступеней также может быть большим, чем четыре ступени, или меньшим, чем четыре ступени. Как пояснено выше, насос-мотор с переменным рабочим объемом может быть дифференциальным типом, и, в этом случае, планетарные зубчатые механизмы 3 и 4 могут быть исключены. Кроме того, первичный двигатель по настоящему изобретению не должен ограничиваться двигателем внутреннего сгорания. Более точно, электродвигатель, или узел гибридного привода, в котором объединены двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, также могут применяться в качестве первичного двигателя по изобретению.
В заключение, в дальнейшем будут пояснены зависимости между настоящим изобретением и примерами. Функциональное средство, выполняющее этапы S2, S16, S13 и S33, соответствует средству оценки по настоящему изобретению; функциональное средство, выполняющее этапы S3, S17, S24 и S34, соответствует средству управления переключением скоростей по настоящему изобретению; а функциональное средство, выполняющее этапы S32 и S33, соответствует средству коррекции по настоящему изобретению.