АВТОМОБИЛЬНАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ ТРАНСМИССИЯ С РЕМЕННЫМ ПРИВОДОМ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ
AUTOMOTIVE STEPLESS TRANSMISSION WITH BELT DRIVE AND METHOD OF CONTROL THEREOF

Область техники
Изобретение относится к конструкции автомобильной бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом и способу управления такой трансмиссией. Более конкретно, изобретение относится к конструкции автомобильной бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом и способу управления ей, которые устраняют необходимость в камере для компенсации центробежного гидравлического давления цилиндра вторичной стороны.
Уровень техники
Одним известным типом автомобильной трансмиссии является бесступенчатая трансмиссия с ременным приводом, которая изменяет скорость плавно и непрерывно без какого-либо переключения передач. Эта бесступенчатая трансмиссия с ременным приводом сформирована из бесступенчатой передающей части, которая включает в себя, главным образом, два вращающихся элемента, установленных параллельно относительно друг друга, первичный шкив, расположенный на одном из вращающихся элементов таким образом, что он не способен вращаться относительно этого вращающегося элемента, вторичный шкив, расположенный на другом вращающемся элементе таким образом, что он не способен вращаться относительно этого вращающегося элемента, и ремень, который обернут вокруг двух шкивов. Первичный шкив и вторичный шкив каждый включает фиксированную часть шкива и подвижную часть шкива, между которыми сформирован V-образный паз, образующий канавку для ремня. Мощность передается между двумя шкивами при помощи ремня. Здесь цилиндр первичной стороны, который прилагает осевую нагрузку для движения подвижной части шкива первичного шкива в осевом направлении, воздействует на первичный шкив, в то время как цилиндр вторичной стороны, который прилагает осевую нагрузку для движения подвижной части шкива вторичного шкива в осевом направлении, воздействует на вторичный шкив. Путем индивидуального управления гидравлическим давлением, подаваемого в цилиндр первичной стороны и в цилиндр вторичной стороны, передаточное число бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом изменяется за счет регулирования ширины паза первичного шкива и изменения диаметра намотки ремня вокруг шкива, в то время как натяжение ремня регулируется путем изменения ширины паза вторичного шкива.
В бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом этого типа, когда вращение, задаваемое источником мощности, таким как двигатель, передается бесступенчатой передающей части без уменьшения скорости, в то время как транспортное средство движется вперед, скорость вращения вторичного шкива увеличивается, и когда это происходит, в цилиндре вторичной стороны создается относительно большое центробежное гидравлическое давление. Это центробежное гидравлическое давление создает осевую нагрузку на подвижную часть шкива вторичного шкива в направлении, которое вызывает сжатие ремня так, что сила сжатия ремня становится чрезмерной. Из-за этого, одна родственная бесступенчатая трансмиссия с ременным приводом снабжена камерой для компенсации центробежного гидравлического давления на стороне вторичного шкива для нейтрализации центробежного гидравлического давления.
На фиг.6 показан вид в сечении вторичного шкива 200, представляющего собой составляющий элемент указанной выше родственной бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом. Вторичный шкив 200 включает фиксированную часть 204 шкива, образующую единое целое с выходным валом 202, подвижную часть 206 шкива, установленную на выходном валу 202 таким образом, что она может перемещаться в осевом направлении, но не может вращаться относительно выходного вала 202, и цилиндр 208 вторичной стороны, расположенный смежно с подвижной частью 206 шкива. Цилиндр 208 вторичной стороны имеет камеру 212 гидравлического давления, образованную подвижной частью 206 шкива и перегородкой 210, и камеру 214 компенсации центробежного гидравлического давления, образованную между перегородкой 210 и периферийной стенкой 213, которая крепится к подвижной части 206 шкива. Таким образом, камера 214 компенсации центробежного гидравлического давления образована с обратной стороны перегородки 210 относительно камеры 212 гидравлического давления. Благодаря применению камеры 214 компенсации центробежного гидравлического давления создается центробежное гидравлическое давление, которое равно гидравлическому давлению в камере 212 гидравлического давления в камере 214 компенсации центробежного давления, противодействующее осевой нагрузке на подвижную часть 206 шкива в направлении фиксированной части 204 шкива, которая вызывается центробежным гидравлическим давлением, создаваемым при вращении камеры 212 гидравлического давления. Центробежное гидравлическое давление, возникающее в камере 214 компенсации центробежного гидравлического давления, подавляет действие центробежного гидравлического давления, возникающего в камере 212 гидравлического давления, посредством приложения осевой нагрузки к подвижной части 206 шкива в противоположном направлении относительно осевой нагрузки, создаваемой гидравлическим давлением в камере 212 гидравлического давления.
Однако применение этой камеры компенсации центробежного гидравлического давления делает бесступенчатую передающую часть более тяжелой, менее компактной и более дорогостоящей. Таким образом, публикация заявки на патент Японии №JP 2005-90719 описывает технический прием, который позволяет избежать применения камеры для компенсации центробежного гидравлического давления путем применения цилиндра вторичной стороны с двумя камерами гидравлического давления, то есть камеры гидравлического давления стороны внешнего диаметра, и камеры гидравлического давления стороны внутреннего диаметра, и соответствующего переключения областей, принимающих давление цилиндра.
Однако при технологии, описанной в публикации JP 2005-90719, необходимо иметь конструкцию для переключения между режимом, в котором гидравлическое давление подается в камеру гидравлического давления стороны внутреннего диаметра и гидравлическое давление сбрасывается в камере гидравлического давления стороны внешнего диаметра, и режимом, в котором гидравлическое давление подается в камеру гидравлического давления стороны внутреннего диаметра, и также гидравлическое давление подается в камеру гидравлического давления стороны внешнего диаметра. Однако требуемая конструкция довольно сложна. Кроме того, сила сжатия ремня не изменяется плавно, когда происходит переключение области приема давления цилиндра, который относится к переключению режимов.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение, таким образом, относится к автомобильной бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом, которая способна соответствующим образом регулировать силу сжатия ремня, одновременно имея упрощенную конструкцию благодаря исключению камеры компенсации центробежного гидравлического давления на стороне вторичного шкива.
Первый объект изобретения относится к автомобильной бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом, которая включает: а) бесступенчатую передающую часть, которой передается вращение от источника мощности без уменьшения скорости, в то время как транспортное средство движется вперед, и применена одна камера гидравлического давления для вторичного шкива, и b) устройство регулирования гидравлического давления, которое переключает бесступенчатую передающую часть путем управления одним из: i) подачей и выпуском рабочей жидкости и ii) давлением рабочей жидкости относительно цилиндра первичной стороны, примененного для первичного шкива и регулирующего силу сжатия ремня, обернутого вокруг первичного шкива и вторичного шкива путем регулирования давления, подаваемого в цилиндр вторичной стороны, образованный одной камерой гидравлического давления, с) устройство регулирования гидравлического давления, имеющее конструкцию для независимого регулирования давления в трубопроводе и давления, подаваемого в цилиндр вторичной стороны.
Кроме того, согласно первому объекту принимающий давление области цилиндра вторичной стороны может быть установлен так, чтобы коэффициент запаса относительно проскальзывания ремня, силы сжатия ремня, полученной, когда давление, подаваемое в цилиндр вторичной стороны, установлено на уровне заданного наименьшего регулируемого давления, когда транспортное средство движется с максимальной скоростью по ровной дороге, составляет значение, меньшее или равное 1,5.
Соответственно, несмотря на то, что сила сжатия ремня на максимальной скорости может стать чрезмерной вследствие увеличения осевой нагрузки, производимой центробежным гидравлическим давлением, толкающим подвижную часть шкива в направлении, в котором увеличивается сила сжатия ремня, ввиду отсутствия камеры для компенсации центробежного гидравлического давления, обеспечивающей подавление этого осевого усилия, превращение этой силы сжатия ремня в чрезмерную может быть ограничено путем уменьшения области приема давления цилиндра вторичной стороны. В этом случае необходимо также уменьшить давление, подаваемое в цилиндр вторичной стороны. Касательно этого момента регулирование давления в трубопроводе и давления, подаваемого в цилиндр вторичной стороны, независимо делает возможным исключение проблем, заключающихся в том, что давление в трубопроводе совместно с давлением, подаваемым в цилиндр вторичной стороны, становится слишком низким или неспособным переключать для увеличения скорости вследствие того, что гидравлическое давление, необходимое для переключения, не подается в цилиндр первичной стороны или подобное средство. Кроме того, когда область приема давления цилиндра вторичной стороны уменьшается, давление в трубопроводе должно быть увеличено для увеличения гидравлического давления, подаваемого в цилиндр вторичной стороны при низких скоростях работы. Однако, если давление в трубопроводе может регулироваться независимо от давления, подаваемого в цилиндр вторичной стороны, увеличение давления в трубопроводе может быть ограничено, чтобы исключалось резкое воздействие на редукторную сторону (γ>1), что неблагоприятно воздействует на расход топлива. Кроме того, область приема давления цилиндра вторичной стороны уменьшается, пока коэффициент запаса относительно проскальзывания ремня, силы сжатия ремня, принимаемой, когда давление, подаваемое в цилиндр вторичной стороны, установлено на уровне наименьшего давления во время движения автомобиля с максимальной скоростью по ровной дороге, когда транспортное средство движется с максимальной скоростью по ровной дороге, становится значением, которое меньше или равно 1,5, что делает возможным сохранение большого срока службы ремня без ухудшения его качеств. В результате возможно получение автомобильной бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом, имеющей простую конструкцию и позволяющей исключить для всех практических целей камеру компенсации центробежного гидравлического давления.
Второй объект изобретения относится к способу управления автомобильной бесступенчатой трансмиссией с ременным приводом, которая включает бесступенчатую передающую часть, которая принимает вращение от источника мощности без уменьшения в скорости, в то время как автомобиль движется вперед, и одну камеру гидравлического давления, примененную для вторичного шкива. Этот способ управления характеризуется тем, что он включает а) переключение части бесступенчатой передающей части путем управления одним из: i) подачей и выпуском рабочей жидкости и ii) давлением рабочей жидкости относительно цилиндра первичной стороны, примененного для первичного шкива; и регулированием силы сжатия ремня, который соединяет первичный и вторичный шкивы, путем регулирования давления, подаваемого в цилиндр вторичной стороны, который сформирован одной камерой гидравлического давления независимо от выполнения одного из: i) управления впуском и выпуском рабочей жидкости и ii) управления для регулирования давления рабочей жидкости относительно цилиндра первичной стороны, где область приема давления цилиндра вторичной стороны устанавливается так, чтобы коэффициент запаса относительно проскальзывания ремня, силы сжатия ремня, получаемый, когда давление, подаваемое в цилиндр вторичной стороны, установлено на заданном самом низком управляемом уровне давления, когда транспортное средство движется с максимальной скоростью по ровной дороге, мог иметь значение, меньшее или равное 1,5.
Соответственно, камера центробежного давления может быть исключена для всех практических целей, при этом можно получить автомобильную бесступенчатую трансмиссию с ременным приводом с упрощенной конструкцией.
Краткое описание чертежей
Указанные выше и последующие цели, признаки и преимущества изобретения будут более понятны из нижеследующего описания типичных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых аналогичными ссылочными позициями обозначены аналогичные элементы. На чертежах:
фиг.1 - схематический вид устройства передачи мощности транспортного средства, соответствующего одному примеру варианта осуществления изобретения;
фиг.2 - таблица применения муфты сцепления и торможения, показывающая рабочие состояния устройства передачи мощности транспортного средства, показанного на фиг.1;
фиг.3 - вид в сечении конструкции шкива бесступенчатой передачи выходной стороны, который составляет элемент бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом, показанной на фиг.1;
фиг.4 - принципиальная схема контура гидравлического давления, который образует устройство регулирования гидравлического давления, которое подает рабочую жидкость в устройство передачи мощности транспортного средства, показанное на фиг.1;
фиг.5 - таблица, приводящая результаты вычисления коэффициента запаса относительно транспортного средства, с которым был применен типичный вариант осуществления изобретения, и различные параметры, использованные при этом вычислении;
фиг.6 - вид сечения вторичного шкива, который образует элемент родственной бесступенчатой трансмиссии с ременным приводом; и
фиг.7 - принципиальная схема контура гидравлического давления, который образует устройство регулирования гидравлического давления согласно другому примеру варианта осуществления изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показан схематический вид устройства 10 передачи мощности в транспортном средстве, соответствующего одному примеру варианта осуществления изобретения. Устройство 10 передачи мощности в транспортном средстве представляет собой автоматическую трансмиссию для двигателя с поперечным расположением, и которая может быть использована в транспортном средстве с передним расположением двигателя и с передним приводом. Автомобильное устройство 10 передачи мощности включает двигатель 12, который служит источником мощности для движения. Выходное усилие двигателя, который является двигателем внутреннего сгорания, передается от коленчатого вала двигателя 12 и гидротрансформатора 14, который осуществляет жидкостное сцепление, конечной редукторной передаче 22 через устройство 16 переключения для движения вперед-назад, входной вал 36, часть 18 для бесступенчатой передачи с ременным приводом и устройство 20 редукционной передачи, после которого оно распределяется на правое и левое ведомые колеса 24L и 24R. Здесь устройство 16 переключения для движения вперед-назад 16 и часть 18 для бесступенчатой передачи с ременным приводом совместно образуют бесступенчатую трансмиссию 30 с ременным приводом. В этой связи часть 18 для бесступенчатой передачи с ременным приводом в этом примере осуществления изобретения также может рассматриваться как бесступенчатая передающая часть, соответствующая изобретению.
Гидротрансформатор 14 предназначен для передачи мощности через жидкость и включает насосное колесо 14р, которое соединено с коленчатым валом двигателя 12, и ротор 14t гидротурбины, который соединен с устройством 16 переключения для возвратно-поступательного движения через вал 34 гидротурбины. Кроме того, между насосным колесом 14р и ротором 14t гидротурбины установлена блокирующая муфта 26 гидротрансформатора. Переключение подачи гидравлического давления между гидравлической камерой стороны сцепления и гидравлической камерой стороны расцепления при помощи переключающего клапана устройства регулирования гидравлического давления, которое не показано, или подобного средства вызывает сцепление или расцепление блокирующей муфты 26. Когда блокирующая муфта 26 полностью введена в зацепление, насосное колесо 14р и ротор 14t гидротурбины вращаются вместе как единый элемент. На насосном колесе 14р применен механический масляный насос 28. Этот механический масляный насос 28 создает гидравлическое давление, используемое для управления переключением части 18 для бесступенчатой передачи с ременным приводом, создает усилие сжатия ремня и обеспечивает смазку маслом различных частей.
Устройство 16 переключения для возвратно-поступательного движения включает в себя планетарную передачу с двумя шестернями как его основной компонент. Вал 34 турбины гидротрансформатора 14 как единое целое соединен с солнечной шестерней 16s узла планетарной передачи, а входной вал 36 бесступенчатой передающей части 18 с ременным приводом как единое целое соединен с водилом 16с планетарной передачи, и водило 16с и солнечная шестерня 16s могут быть избирательно соединены друг с другом при помощи муфты С1 для движения вперед. Кольцевая шестерня 16r планетарной передачи избирательно фиксируется на корпусе при помощи реверсивного тормоза В1. И муфта С1 для движения вперед и реверсивный тормоз В1 являются устройствами гидравлического сцепления, которые фрикционно сцепляются гидравлическим цилиндром. Как показано на фиг.2, сцепление муфты С1 движения вперед и расцепление реверсивного тормоза В1 приводит к тому, что устройство 16 переключения для возвратно-поступательного движения вращается как единое целое, таким образом, устанавливая линию передачи мощности для движения вперед так, что вращение вперед передается бесступенчатой передающей части 18 с ременным приводом без уменьшения скорости. С другой стороны, путем сцепления реверсивного тормоза В1 и расцепления муфты С1 движения вперед в устройстве 16 переключения для возвратно-поступательного движения устанавливается линия передачи мощности для движения назад таким образом, что входной вал 36 вращается в противоположном направлении относительно ротора 34 турбины, что приводит к передаче реверсивного вращения бесступенчатой передающей части 18 с ременным приводом. Кроме того, расцепление и муфты С1 движения вперед, и реверсивного тормоза В1 устанавливает устройство 16 переключения для возвратно-поступательного движения в нейтральное положение (разомкнутое состояние), в котором передача мощности прекращается.
IN
OUT
Бесступенчатая передающая часть 18 с ременным приводом включает в себя шкив 42 переменной передачи входной стороны, шкив 46 переменной передачи выходной стороны и приводной ремень 48. Шкив 42 переменной передачи входной стороны, расположенный на входном валу 36, является элементом входной стороны с переменным эффективным диаметром. Шкив 46 переменной передачи выходной стороны, расположенный на выходном валу 44, представляет собой элемент выходной стороны, который также имеет переменный диаметр. Ременный привод 48 служит в качестве элемента передачи мощности, который обернут вокруг шкивов 42 и 46 переменной передачи с фрикционным контактом с ними, таким образом, что мощность передается за счет силы трения между приводным ремнем и шкивами 42 и 46 переменной передачи. Шкив 42 переменной передачи включает фиксированную часть 42а шкива, подвижную часть 42b шкива и гидравлический цилиндр 42с входной стороны. Подобным образом, шкив 46 переменной передачи включает в себя фиксированную часть 46а шкива, подвижную часть 46b шкива и гидравлический цилиндр 46с входной стороны. Фиксированная часть 42а шкива закреплена на входном валу 36, в то время как фиксированная часть 46а шкива закреплена на выходном валу 44. Подвижная часть 42b шкива расположена на входном валу 36 таким образом, что она способна передвигаться в осевом направлении, но не может вращаться вокруг своей оси относительно входного вала 36. Подобным образом, подвижная часть 46b шкива расположена на выходном валу 44 таким образом, что она способна перемещаться в осевом направлении, но не может вращаться вокруг своей оси относительно выходного вала 44. Гидравлический цилиндр 42с входной стороны создает осевую нагрузку, которая изменяет ширину V-образного паза между фиксированной частью 46а шкива и подвижной частью 46b шкива, тогда как гидравлический цилиндр 46с выходной стороны создает осевую нагрузку, которая изменяет ширину V-образного паза между фиксированной частью 46а шкива и подвижной частью 46b шкива. Передаточное число γ (то есть передаточное число γ = скорости N вращения входного вала/скорость N вращения выходного вала) непрерывно изменяется за счет изменения ширины V-образного паза, образуемого двумя подвижными шкивами 42 и 46, и, таким образом, диаметра обертывания (эффективного диаметра) приводного ремня 48 вокруг этих шкивов, управляемого гидравлическим давлением в гидравлическом цилиндре 42с входной стороны шкива 42 переменной передачи входной стороны. Между тем сила сжатия, прилагаемая к приводному ремню 48, изменяется путем регулирования гидравлического давления в гидравлическом цилиндре 46с выходной стороны шкива 46 переменной передачи выходной стороны. Приводной ремень 48 изготовлен из левой и правой металлических лент 51, каждая из которых образована из множества стальных слоев, которые вставлены во множество металлических элементов 49. В этой связи шкив 42 переменной передачи входной стороны в этом примере варианта осуществления изобретения может рассматриваться как первичный шкив согласно изобретению, и шкив 46 переменной передачи выходной стороны может рассматриваться как вторичный шкив согласно изобретению. Кроме того, гидравлический цилиндр 42с входной стороны в этом примере варианта осуществления изобретения может рассматриваться как цилиндр первичной стороны согласно изобретению, а гидравлический цилиндр выходной стороны 46с может рассматриваться как цилиндр вторичной стороны согласно изобретению, и приводной ремень 48 может рассматриваться как ремень согласно изобретению.
На фиг.3 показан вид в сечении, показывающий часть конструкции шкива 46 переменной передачи выходной стороны, который образует элемент бесступенчатой трансмиссии 30 с ременным приводом, показанной на фиг.1. Как описано выше, шкив 46 переменной передачи выходной стороны включает фиксированную часть 46а шкива, подвижную часть 46b шкива и гидравлический цилиндр 46с входной стороны. Фиксированная часть 46а шкива сформирована как единое целое с выходным валом 44, который с возможностью вращения удерживается на обоих концах подшипниками, которые не показаны. Подвижная часть 46b шкива смонтирована на выходном валу 44 таким образом, что она способна передвигаться в осевом направлении, но не вращается вокруг ее оси относительно выходного вала 44. Гидравлический цилиндр 46с выходной стороны расположен на противоположной стороне от подвижной части 46b шкива относительно фиксированной части 46а шкива. Фиксированная часть 46а шкива образована в форме круглого диска, выступающего в радиальном направлении, и имеет фиксированную боковую наклонную поверхность 50, сформированную на стороне, противоположной подвижной части 46b шкива. Подвижная часть 46b шкива включает цилиндрическую часть 52, посаженную на выходной вал 44, и фланцевую часть 54 в форме диска, которая выступает в радиальном направлении от конечной части цилиндрической части 52. Множество пазов, которые не показаны, проходящих в осевом направлении, образованы в круговом направлении как на внутренней периферийной поверхности цилиндрической части 52, так и на внешней периферийной поверхности выходного вала 44. Эти пазы совмещены друг с другим, то есть расположены таким образом, что они всегда находятся в одной фазе в окружном направлении, при этом шариковые подшипники, которые не показаны, расположены так, что они находятся между противоположными пазами. Соответственно, цилиндрическая часть 52 способна плавно перемещаться в осевом направлении выходного вала 44 при помощи шариковых подшипников, но не способна вращаться вокруг выходного вала 44. Кроме того, фланцевая часть 54 соединена как единое целое с цилиндрической частью 52 и имеет наклонную поверхность 56 подвижной стороны, образованную на стороне, противоположной фиксированной части 46а шкива. Наклонная поверхность 50 фиксированной стороны и наклонная поверхность 56 подвижной стороны вместе образуют V-образный паз 58, в котором проходит ременный привод 48. Здесь угол наклона или так называемый угол стороны наклонной поверхности 50 фиксированной стороны и наклонной поверхности 56 подвижной стороны образует 11 градусов. Кроме того, на фиг.3 часть над осевым центром выходного вала 44 показана в состоянии, в котором подвижная часть 46b шкива перемещена в положение, максимально приближенное к стороне фиксированной части 46а шкива таким образом, что приводной ремень 48 расположен у внешней периферии паза 58, в то время как часть ниже осевого центра выходного вала 44 показана в состоянии, в котором подвижная часть 46b шкива перемещена в положение, наиболее удаленное от фиксированной части 46а шкива, таким образом, что приводной ремень 48 находится у внутренней периферии паза 58.
Гидравлический цилиндр 46с выходной стороны включает в себя перегородку 60, посаженную на выходной вал 44 таким образом, что она не способна перемещаться в осевом направлении относительно выходного вала 44, подвижную часть 46b шкива и пружину 62, расположенную между перегородкой 60 и подвижной частью 46b шкива. Перегородка 60 представляет собой цилиндрический элемент, который с одного конца имеет закрытое дно, которое установлено на выходном валу 44 так, что оно не способно перемещаться в осевом направлении относительно выходного вала 44. Эта перегородка 60 включает первую дискообразную часть 60а, которая отступает в радиальном направлении от внешней периферийной поверхности выходного вала 44, цилиндрическую часть 60b, которая проходит в осевом направлении к подвижной части 46b шкива от внешнего периферийного конца первой дискообразной части 60а, и вторую дискообразную часть 60с, которая отступает в радиальном направлении от одного конца цилиндрической части 60b. Внутренняя периферийная часть первой дискообразной части 60а находится между ступенчатой частью, образованной на выходном валу 44, и цилиндрической распоркой 64, установленной вокруг внешней периферийной поверхности выходного вала 44, и, таким образом, не способна перемещаться в осевом направлении. Внешняя периферийная кромка второй дискообразной части 60с уплотнена непроницаемым для масла уплотнением при помощи уплотнительного кольца 67 относительно внутренней периферийной цилиндрической поверхности цилиндрической части 66, находящейся на фланцевой части 54 подвижной части 46b шкива. Кроме того, между первой дискообразной частью 60а перегородки 60 и фланцевой частью 54 подвижной части 46b шкива расположена пружина 62, которая постоянно прилагает осевое усилие для передвижения подвижной части 46b шкива к фиксированной части 46а шкива. Здесь одна камера 68 гидравлического давления образована подвижной частью 46b шкива, перегородкой 60 и выходным валом 44. Когда заданное гидравлическое давление подается в эту камеру 68 гидравлического давления, гидравлическое давление передвигает подвижную часть 46b шкива в направлении фиксированной части 46а шкива таким образом, что она сжимает в осевом направлении приводной ремень 48, находящийся в пазу 58.
Масляный канал 70, проходящий в осевом направлении, образован внутри выходного вала 44, и сформированы масляные каналы 72 и 74, которые проходят от масляного канала 70 в радиальном направлении. Кроме того, масляный канал 76 образован так, что он проходит от внутренней периферии к внешней периферии цилиндрической части 52 подвижной части 46b шкива. Если рабочая жидкость подается в масляный канал 70, когда подвижная часть 46b шкива находится в состоянии, показанном в части под осевым центром на фиг.3, то эта рабочая жидкость проходит через масляный канал 72, а также через масляный канал 76, который соединен с масляным каналом 72, и в камеру 68 гидравлического давления. Осевая нагрузка гидравлического давления этой рабочей жидкости в дополнение к силе упругости пружины 62 перемещает подвижную часть 46b шкива в направлении фиксированной части 46а шкива, сжимая, таким образом, приводной ремень в осевом направлении. Кроме того, когда подвижная часть 46b шкива перемещается в заданное положение, камера 68 гидравлического давления начинает сообщаться с масляным каналом 74 таким образом, что рабочая жидкость также подается из этого канала 74. Масляный канал 70 соединяется с контуром 78 гидравлического давления устройства 77 регулирования гидравлического давления, которое будет описано позже.
На фиг.4 показан контур 78 гидравлического давления, который формирует устройство 77 регулирования гидравлического давления для подачи гидравлического давления в гидравлический цилиндр 42с входной стороны и гидравлический цилиндр 46с выходной стороны.
Давление рабочей жидкости, всасываемой из масляного поддона 80 через фильтр 82 грубой очистки, повышается масляным насосом 28, и затем она подается в масляный канал 86. Давление рабочей жидкости в масляном канале 86, то есть давление на выходе насоса, регулируется клапаном 88 регулирования давления, который управляется на основе выходного сигнального гидравлического давления от соленоида SLT. Это отрегулированное давление представляет собой давление PL в трубопроводе. Когда рабочая жидкость, имеющая это давление PL в трубопроводе, подается в масляный канал 90, который ответвляется от масляного канала 86, ее давление регулируется клапаном 92 регулирования давления, установленным в масляном канале 90. Управление клапаном 92 регулирования давления осуществляется на основе выходного сигнального гидравлического давления, поступающего с соленоида SLS регулирования сжатия ремня. Рабочая жидкость с отрегулированным давлением проходит через масляный канал 70 в выходном валу 44 и подается в гидравлический цилиндр 46с выходной стороны. Соответственно, сила сжатия, воздействующая на ременный привод 48, обернутый вокруг шкива 42 переменной передачи входной стороны и шкива 46 переменной передачи выходной стороны, может быть отрегулирована путем управления давлением рабочей жидкости, подаваемой в гидравлический цилиндр 46с выходной стороны.
OUT
OUT
С другой стороны, рабочая жидкость, поступающая из масляного канала 86 в масляный канал 94, поступает к клапану 96 управления изменением скорости. Клапан 96 управления изменением скорости переключается соленоидом DS1 стороны увеличения скорости и соленоидом DS2 стороны уменьшения скорости для открывания и закрывания соединения между отверстием 98 подачи давления в трубопроводе и сливным отверстием 100, а также выходного отверстия 102 с гидравлическим цилиндром 42с входной стороны шкива 42 переменной передачи входной стороны. Например, когда соленоид DS1 стороны увеличения скорости включен, открывается соединение между отверстием 98 подачи давления в трубопроводе и выходным отверстием 102 таким образом, что давление PL в трубопроводе подается в гидравлический цилиндр 42с входной стороны. С другой стороны, когда соленоид DS2 стороны уменьшения скорости включен, открывается соединение между выходным отверстием 102 и сливным отверстием 100 таким образом, что рабочая жидкость выпускается из гидравлического цилиндра 42с входной стороны. Путем управления подачей и выпуском рабочей жидкости в гидравлический цилиндр 42с входной стороны и из него таким образом радиус вращения приводного ремня 48, который проходит вокруг шкива 42 переменной передачи входной стороны, изменяется соответствующим образом так, что бесступенчатая передающая часть 18 с ременным приводом плавно переключается. Кроме того, как описано выше, давление в трубопроводе в этом примере варианта осуществления изобретения регулируется клапаном 88 регулирования давления через соленоид SLT, и гидравлическое давление P (МПа) регулирования силы сжатия ремня, подаваемое в камеру 68 гидравлического давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны, регулируется клапаном 92 регулирования давления через соленоид SLS регулирования сжатия ремня. Как давление в трубопроводе, так и гидравлическое давление P (МПа) регулирования силы сжатия ремня могут регулироваться независимо. Различные электромагнитные клапаны, примененные в устройстве 77 управления гидравлическим давлением, предпочтительно управляются электронным устройством управления на основе различных технических данных, поступающих от датчика скорости транспортного средства и датчика величины нажатия на педаль акселератора и т.п., которые не показаны.
В этом примере варианта осуществления изобретения камера 214 компенсации центробежного гидравлического давления, описанная выше и показанная на фиг.6, исключена из конструкции. В типичном случае, когда камера компенсации центробежного гидравлического давления не применяется, сила сжатия ремня, прилагаемая к ременному приводу 48, становится чрезмерной, когда транспортное средство движется с большими скоростями, в результате центробежного гидравлического давления в камере 68 гидравлического давления, показанной на фиг.3. Здесь коэффициент К запаса используется как показатель относительно проскальзывания ремня, силы сжатия, прилагаемой к приводному ремню 48. Коэффициент К запаса вычисляется, например, согласно выражению (1), приведенному ниже, которое хорошо известно.
OUT
OUT
2
2
Здесь P (МПа) представляет гидравлическое давление регулирования силы сжатия ремня, то есть гидравлическое давление регулирования натяжения ремня, подаваемое в камеру 68 гидравлического давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны. Символ β представляет коэффициент центробежного гидравлического давления (МПа/(км/час)) гидравлического цилиндра 46с выходной стороны, V (км/час) представляет скорость движения транспортного средства, S (мм) представляет принимающую давление область камеры 68 гидравлического давления, W (Н) представляет нагрузку пружины 62, T (Нм) представляет передаваемый крутящий момент, θ (рад.) представляет боковой угол фиксированной и подвижной частей 46а и 46b шкива, D (м) представляет диаметр обертывания ременной передачи 48 на стороне шкива 42 переменной передачи входной стороны и µ представляет коэффициент трения между ременной передачей 48 и шкивом 46 переменной передачи выходной стороны.
Если коэффициент К запаса падает ниже 1,0, ременная передача 48 будет проскальзывать относительно шкива 46 переменной передачи выходной стороны. С другой стороны, если коэффициент К запаса увеличивается, превышая значение 1,0, то сила сжатия ремня, прилагаемая к ременному приводу 48, становится чрезмерной, таким образом, уменьшая срок службы ременного привода 48 и уменьшая его эффективность. В этом случае, хотя существует некоторое колебание коэффициента трения, связанное с допусками при изготовлении приводного ремня 48, коэффициент К запаса обычно устанавливается, например, приблизительно в диапазоне от 1,0 до 1,5 и предпочтительно в диапазоне от 1,2 до 1,5 включительно.
OUT
OUT
0
0
OUT
Здесь, в этом примере варианта осуществления изобретения, даже если камера компенсации центробежного давления шкива 46 переменной передачи выходной стороны не применяется, гидравлическое давление P управления силой сжатия ремня и область S приема давления цилиндра камеры 68 гидравлического давления установлены так, чтобы коэффициент К запаса находился в вышеупомянутом диапазоне. На фиг.5 представлена таблица, приводящая результаты вычисления коэффициента К запаса в транспортном средстве в этом примере варианта осуществления изобретения, и различные параметры, используемые при этом вычислении. Коэффициент К запаса вычисляется тогда, когда наименьшее предварительно заданное давление, которое может регулироваться клапаном 92 для управления силой сжатия ремня, управляемой гидравлическим давлением P (далее также обозначается как "наименьшее регулируемое давление"), подается в камеру 68 гидравлического давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны при движении с максимальной скоростью по ровной дороге, то есть когда автомобиль движется с максимальной скоростью по ровной дороге, когда воздействие центробежного гидравлического давления наибольшее.
0
Коэффициент K запаса для автотранспортного средства в этом примере варианта осуществления изобретения установлен на уровне, например, 1,18. В этом случае коэффициент К запаса имеет значение меньше 1,5.
OUT
Кроме того, индикаторное давление гидравлического давления P силы регулирования сжатия ремня камеры 68 гидравлического давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны при максимальной скорости движения по ровной дороге, показанное на фиг.5, составляет 0,327 (МПа), что выше наименьшего регулируемого давления 0,2 (МПа). Здесь это вычисленное индикаторное давление вычислено при условии, что коэффициент К запаса составляет 1,3, и, таким образом, требуется гидравлическое давление с коэффициентом К запаса 1,3. В этой связи коэффициент µ трения, в типичном случае, составляет приблизительно 0,08-0,10. При этом вычислении коэффициент µ трения задан как 0,09. Кроме того, наименьшее управляемое давление устанавливается на основе технических данных системы управления гидравлическим давлением, примененной в каждом транспортном средстве.
0
OUT
OUT
OUT
OUT
OUT
OUT
2
Для достижения указанного выше коэффициента К запаса и индикаторного давления в транспортном средстве в этом примере варианта осуществления изобретения область Sприема давления цилиндра камеры 68 гидравлического давления гидравлического цилиндра 46c выходной стороны задана небольшой. В транспортном средстве в этом примере варианта осуществления изобретения область Sприема давления цилиндра задана как 121,4 (см). В этой связи область S приема давления цилиндра установлена такой, чтобы коэффициент К запаса не опускался ниже 1,0 в контексте максимального передаваемого крутящего момента и максимального регулируемого давления, когда транспортное средство остановлено. Задание небольшой области S приема давления цилиндра также приводит к получению меньшего коэффициента центробежного гидравлического давления таким образом, что коэффициент К запаса становится меньше согласно Выражению (1). Когда область приема давления установлена небольшой, давление PL в трубопроводе, требуемое для создания заданной силы сжатия ремня, увеличивается, что может неблагоприятно влиять на эффективность, вследствие увеличения нагрузки на масляный насос 28. С другой стороны, получен контур гидравлического давления, в котором давление PL в трубопроводе в этом примере варианта осуществления изобретения регулируется соленоидом SLT и клапаном 88 регулирования давления, и управляющее силой сжатия ремня гидравлическое давление P, подаваемое в камеру 68 гидравлического давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны, регулируется соленоидом SLS управления сжатием ремня и клапаном 92 регулирования давления. Поскольку давление PL в трубопроводе и гидравлическое давление Pуправления силой сжатия ремня могут регулироваться независимо, увеличение давления PL в трубопроводе может удерживаться на минимальном уровне. То есть увеличение давления PL в трубопроводе ограничено диапазоном уменьшения скорости (передаточное число γ>1,0), где гидравлическое давление, подаваемое в гидравлический цилиндр 46с выходной стороны, становится выше, чем гидравлическое давление, подаваемое в гидравлический цилиндр 42с входной стороны, и таким образом, ограничено до случаев, как при старте из неподвижного состояния или понижении передачи при движении с низкой скоростью. Таким образом, посредством удерживания увеличения давления PL в трубопроводе на минимальном уровне неблагоприятное воздействие на практическое потребление топлива сдерживается.
Кроме того, в транспортном средстве этого примера варианта осуществления изобретения наименьшее управляемое давление задано низким. Более точно, в автотранспортном средстве в этом примере варианта осуществления изобретения наименьшее управляемое давление составляет 0,2 (МПа), как показано на фиг.5. Соответственно, индикаторное давление для транспортного средства в этом примере варианта осуществления изобретения, составляющее 0,327 (МПа), превышает 0,2 (МПа), что означает, что оно может быть управляемым. Если в камеру 68 гидравлического давления поступает воздух, когда гидравлическое давление в камере 68 гидравлического давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны сбрасывается, то быстрота реагирования, когда гидравлическое давление подается, уменьшается. Таким образом, необходимо прикладывать гидравлическое давление, требуемое для наполнения камеры 68 гидравлического давления рабочей жидкостью. Требуемое гидравлическое давление является наименьшим управляемым давлением, но в этом примере варианта осуществления изобретения применен клапан регулирования гидравлического давления, который регулирует давление до очень низкого давления для снижения самого низкого давления. Также выполняется управление для уменьшения изменений в управляющем клапане, например, посредством контроля гидравлического давления с использованием датчика гидравлического давления или подобного средства.
Кроме того, в транспортном средстве в этом примере варианта осуществления изобретения для удерживания центробежного гидравлического давления на минимальном уровне скорость вращения шкива 46 переменной передачи выходной стороны относительно низкая. В конструкции, такой как в транспортном средстве в этом примере варианта осуществления изобретения, в котором вращение от двигателя 12 передается бесступенчатой передающей части 18 с ременным приводом без снижения скорости и в которой редукторное устройство 20 расположено после бесступенчатой передающей части 18 с ременным приводом, скорость вращения шкива 46 переменной передачи выходной стороны относительно скорости движения транспортного средства определяется передаточным числом этого редукторного устройства 20 и радиусом шины. Соответственно, скорость вращения может быть уменьшена посредством уменьшения передаточного числа редуктора или увеличения радиуса шины.
0
Кроме того, в транспортном средстве в этом примере варианта осуществления изобретения используется двигатель 12, который может производить относительно большой крутящий момент Т. В результате коэффициент К запаса может быть установлен низким. С учетом всех этих факторов коэффициент К запаса может поддерживаться на более низком уровне по сравнению с коэффициентом К запаса, приведенным выше, и всегда может поддерживаться давление, равное или превышающее самое низкое управляемое давление.
OUT
OUT
OUT
OUT
OUT
OUT
Соответственно, несмотря на то, что сила сжатия ремня может быть чрезмерной при максимальной скорости из-за увеличения осевой нагрузки, производимой центробежным гидравлическим давлением, толкающим подвижную часть 46b шкива подвижного шкива 46 выходной стороны в направлении, которое увеличивает силу сжатия ремня, поскольку отсутствует камера для компенсации центробежного гидравлического давления для нейтрализации этой осевой нагрузки, согласно бесступенчатой передающей части 30 с ременным приводом этого примера варианта осуществления изобретения сила сжатия ремня сдерживается от достижения чрезмерного уровня путем уменьшения области S приема давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны. В этом случае необходимо также уменьшить давление, подаваемое к гидравлическому цилиндру 46с выходной стороны. Относительно этого момента независимое регулирование давления PL в трубопроводе и регулирование гидравлического давления P регулирования силы сжатия ремня в гидравлическом цилиндре выходной стороны делает возможным исключение таких проблем, как избыточное снижение давления PL в трубопроводе и гидравлического давления P управления силой сжатия ремня в гидравлическом цилиндре 46с выходной стороны, или неспособности переключения для увеличения скорости вследствие того, что гидравлическое давление, необходимое для переключения бесступенчатой передающей части 18 с ременным приводом, не подается в гидравлический цилиндр 42с входной стороны 42с и т.п. Кроме того, когда область S приема давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны уменьшается, давление PL в трубопроводе должно быть увеличено для увеличения гидравлического давления, подаваемого в гидравлический цилиндр 46с выходной стороны, когда транспортное средство движется с низкой скоростью. Однако, если давление PL в трубопроводе может регулироваться независимо от гидравлического давления P регулирования силы сжатия ремня в гидравлическом цилиндре 46с выходной стороны, увеличение давления PL в трубопроводе может быть ограничено до резкого уменьшения диапазона понижения скорости (γ>1), в результате чего неблагоприятные воздействия на практическое потребление топлива могут быть устранены. Кроме того, область S приема давления цилиндра гидравлического цилиндра 46с выходной стороны уменьшается, пока коэффициент запаса относительно перекоса ремня, силы сжатия ремня, полученной, когда давление, подаваемое в гидравлический цилиндр 46с выходной стороны, задано на уровне наименьшего значения давления во время движения с максимальной скоростью по ровной дороге, при котором транспортное средство движется с максимальной скоростью по ровной дороге, принимает значение, меньшее или равное 1,5, что позволяет сохранить срок эксплуатации ремня без его ухудшения. В результате камера компенсации центробежного гидравлического давления из всех практических соображений может быть исключена при устранении проблем описанного выше предшествующего уровня техники.
Кроме того, бесступенчатая трансмиссия 30 с ременным приводом в этом примере варианта осуществления изобретения является более легкой, более компактной и менее дорогостоящей, поскольку камера компенсации гидравлического давления исключена из конструкции. Кроме того, нет необходимости в рабочей жидкости, которая подается в камеру компенсации центробежного гидравлического давления, в результате чего объем масляного насоса может быть уменьшен.
Далее будет описан другой пример варианта осуществления изобретения. Части в этом примере осуществления изобретения, которые аналогичны частям в примере варианта осуществления изобретения, описанном выше, будут обозначены такими же ссылочными позициями, и их описание будет опущено.
На фиг.7 показана блок-схема контура 302 гидравлического давления, который формирует устройство 300 управления гидравлическим давлением, соответствующее другому примеру варианта осуществления изобретения. Конструкция за исключением устройства 300 управления гидравлическим давлением аналогична автомобильному устройству 10 передачи мощности, описанному выше, и его описание будет опущено.
Давление рабочей жидкости, всасываемой из масляного поддона 80 через фильтр 82 грубой очистки, повышается масляным насосом 28 и затем подается в масляный канал 304. Давление рабочей жидкости в масляном канале 304, то есть давление на выходе насоса, регулируется клапаном 306 регулирования давления. Отрегулированное давление представляет собой давление PL в трубопроводе. Рабочая жидкость, имеющая это давление PL в трубопроводе, подается в масляные каналы 310 и 312, которые ответвляются от точки ответвления в масляном канале 308. Давление рабочей жидкости, подаваемое в масляный канал 310, регулируется регулирующим клапаном 314. Клапан 314 регулирования давления управляется на основе выходного сигнала гидравлического давления от соленоида SLP управления гидравлическим давлением входной стороны. Рабочая жидкость с отрегулированным давлением затем подается в гидравлический цилиндр 42с входной стороны шкива 42 переменной передачи входной стороны.
С другой стороны, давление рабочей жидкости, подаваемой в масляный канал 312, регулируется клапаном 316 регулирования давления. Клапан 316 регулирования давления управляется на основе выходного сигнального гидравлического давления, поступающего от соленоида SLS управления гидравлическим давлением выходной стороны. Рабочая жидкость с отрегулированным давлением затем подается в гидравлический цилиндр 46с выходного шкива 46 переменной передачи выходной стороны.
OUT
OUT
Кроме того, сигнальные гидравлические давления от соленоида SLP управления гидравлическим давлением входной стороны и соленоида SLS управления гидравлическим давлением выходной стороны поступают к клапану 318 трехходового переключения. Клапан 318 трехходового переключения переключается соленоидом SLP управления гидравлическим давлением входной стороны и соленоидом SLS управления гидравлическим давлением выходной стороны для открывания и закрывания сообщения между первым входным отверстием 320 и вторым входным отверстием 322 и выходным отверстием 324. Например, когда соленоид SLP управления гидравлическим давлением входной стороны включен, сообщение между первым входным отверстием 320 и выходным отверстием 324 открыто, поскольку этот сигнал гидравлического давления соленоида SLP управления гидравлическим давлением входной стороны является входом как управляющее давление для давления, регулируемого клапаном 306. С другой стороны, когда соленоид SLS управления гидравлическим давлением выходной стороны включен, соединение между вторым входным отверстием 322 и выходным отверстием 324 открыто так, что сигнальное гидравлическое давление соленоида SLS управления гидравлическим давлением выходной стороны подается как управляющее давление для клапана 306 регулирования давления. Соответственно, давление PL в трубопроводе регулируется согласно количественному соотношению между сигнальными гидравлическими давлениями соленоида SLP управления гидравлическим давлением входной стороны и соленоида SLS управления гидравлическим давлением выходной стороны, и к клапану 306 регулирования давления подается более высокое гидравлическое давление. Кроме того, клапан 306 регулирования давления управляется более высоким гидравлическим давлением для регулирования давления PL в трубопроводе. С другой стороны, гидравлическое давление P управления силой сжатия ремня, подаваемое в камеру 68 гидравлического давления гидравлического цилиндра 46с выходной стороны, регулируется клапаном 316 регулирования давления через соленоид SLS управления гидравлическим давлением выходной стороны, и, таким образом, давление PL в трубопроводе и гидравлическое давление P управления силой сжатия ремня могут регулироваться независимо.
Этот тип контура 302 гидравлического давления также способен достигать результатов, аналогичных эффектам, достигаемым в примере варианта осуществления изобретения, описанном выше, и, таким образом, позволяет исключить применение камеры компенсации гидравлического давления для всех практических целей.
Выше были подробно описаны примеры вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Также возможны другие примеры вариантов осуществления изобретения.
OUT
Например, в контурах 78 и 302 гидравлического давления в приведенных выше типичных вариантах осуществления изобретения давление PL в трубопроводе и гидравлическое давление P управления силой сжатия ремня, подаваемые в камеру 68 гидравлического давления шкива 46 переменной передачи выходной стороны, могут регулироваться независимо. Однако поскольку гидравлические давления могут регулироваться независимо, изобретение также может применяться с контуром гидравлического давления, имеющим другую конструкцию.
Кроме того, в этих типичных вариантах осуществления изобретения бесступенчатая передающая часть 18 с ременным приводом переключается путем управления подачей и сбросом гидравлического давления в гидравлический цилиндр 42с входной стороны и из него. Однако изобретение также может применяться в конструкции, в которой бесступенчатая передающая часть с ременным приводом переключается путем регулирования давления рабочей жидкости, подаваемого в гидравлический цилиндр 42с входной стороны.
Кроме того, автомобильное устройство 10 передачи мощности в этих примерах вариантов осуществления изобретения применяется в транспортных средствах с передним расположением двигателя и с приводом на передние колеса, хотя изобретение также может использоваться с транспортным средством другого типа, таким как транспортное средство с приводом на четыре колеса. Кроме того, конструкция и т.п. устройства 16 переключения для возвратно-поступательного движения могут быть легко модифицированы способом, соответствующим объему изобретения.
Хотя изобретение было описано со ссылками на типичные варианты его осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено описанными вариантами или конструкциями. Наоборот, изобретение предусматривает охват различных модификаций и эквивалентных устройств. Кроме того, хотя различные элементы описанных вариантов осуществления изобретения показаны в различных примерах комбинаций и конфигураций, другие комбинации и конфигурации, включающие более, менее или только один элемент, также соответствуют сущности и объему изобретения.