专利名称：一种控制驱动机构的控制设备及其方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种包括能够连续改变其速比的连续可变传动装置的驱动机构，该速比是其输出速度与其输入速度的比值。更具体地说，本发明涉及一种控制装置，用来从整体来说控制驱动机构的总体最大转矩，从而防止该连续可变传动装置的滑动动作，还涉及一种控制该驱动机构的方法。
因此，相对于输入转矩的最大转矩随着作用在用来传递转矩的动力传递部件例如皮带或动力辊上的张紧或挤压力的增加而增加。因此通过调节张紧或挤压力，可以操作该连续可变传动装置来控制其速比，并且不会出现皮带或其它动力传递装置的过量滑动。但是，张紧或挤压力的增加引起动力传递效率降低，并且导致装配有该驱动机构的车辆的燃料经济性削弱。在这个方面，最好将在该连续可变传动装置中的张紧或挤压力保持得尽可能低以防止传动装置过量滑动。
鉴于上述情况，如在JP-10-2390中所披露的一样，曾经提出了一种用于驱动机构的控制设备，其中将与连续可变传动装置串联设置的离合器控制成在连续可变传动装置的滑动动作发生之前滑动。
具体地说，在上述文献中所披露的控制设备设置用来相互关联地确定与皮带和滑轮类型的连续可变传动装置串联设置的离合器的啮合力以及该连续可变传动装置的皮带张紧力，从而使离合器的啮合力的过剩力小于皮带张紧力，从而在在驱动机构上施加相对较大的转矩时，离合器的滑动动作在连续可变转动装置的皮带的滑动动作发生之前进行。该布置防止皮带的滑动以及因此导致的连续可变传动装置的损坏。在上述文献中所披露的控制设备还设置成这样，离合器啮合力和皮带张紧力当探测到离合器的滑动动作时增加同时保持它们之间的预定关系，并且在没有探测到滑动动作时降低同时保持预定关系。
在上述文献中所披露的控制设备中，设置成与连续可变传动装置串联的离合器的啮合力的过剩力保持小于皮带张紧力的过剩力，从而离合器在皮带滑动之前滑动，从而导致防止了皮带的滑动动作。在上述文献中所披露的控制设备中，根据其数值彼此适当相关的相应控制命令来相互关联地控制离合器啮合力和皮带张紧力。但是，离合器啮合力和皮带张紧力之间的预定关系会由于离合器和连续可变传动装置的摩擦系数中以及在液压操作的装置的操作特性中的变化而丧失。在该情况中，连续可变传动装置的滑动动作可以在离合器的滑动动作之前或同时进行。
在上述文献中所披露的设置用来控制离合器啮合力和皮带张紧力以便保持它们彼此之间的预定关系的控制设备由于控制元件或控制参数很多所以具有很复杂的控制，从而使得控制精确度或响应变差的危险性提高。另外，由于根据离合器啮合力来确定皮带张紧力，连续可变传动装置的皮带的滑动不会受到限制或妨碍，除非离合器的滑动与皮带的滑动同时进行。
上述第一目的可以按照本发明的第一方面来实现，该方面提供一种控制设备，该设备可操作用来相互独立地调节离合器装置的最大转矩和连续可变传动装置的最大转矩，从而在已经调节了离合器装置的最大转矩之后调节连续可变传动装置的最大转矩。更具体地说，本发明的第一方面提供一种用来控制驱动机构的控制设备，该驱动机构包括连续可变传动装置和离合器装置，这两个装置的最大转矩是可变的并且相互串联地设置在驱动动力源和驱动轮之间，所述控制设备包括离合器最大转矩调节部分，用来调节离合器装置的最大转矩，从而该离合器装置能够传递驱动动力源的输出转矩，而且不会出现离合器装置的滑动动作；以及传动装置最大转矩调节部分，用来在已经通过离合器最大转矩调节装置调节了离合器装置的最大转矩之后调节连续可变转动装置的转矩，从而该连续可变传动装置可以在没有滑动动作的情况进行操作。
在根据本发明的第一方面的控制设备中，离合器装置的最大转矩如此进行调节，从而该离合器装置能够在没有滑动动作的情况下传递所接收到的转矩，并且连续可变传动装置的最大转矩是在已经调节了离合器装置的最大转矩之后进行调节的，从而该连续可变传动装置可以在没有滑动动作的情况下传递所接收到的转矩。离合器装置和连续可变传动装置的这些最大转矩是相互独立地进行调节的，从而在调节了离合器装置的最大转矩之后来调节连续可变传动装置的最大转矩，从而可以容易且有效地将该驱动机构的总体最大转矩调节为最优的数值。
在本发明的控制设备的第一优选形式中，传动装置最大转矩调节部分设置在如此调节该连续可变传动装置的最大转矩，从而使连续可变传动装置的最大转矩小于由离合器最大转矩调节部分所调节的离合器装置的最大转矩。在这种形式的控制设备中，离合器装置的滑动动作必须在连续可变传动装置的滑动动作之前进行。因此，可能导致离合器装置出现滑动动作的相对较大的转矩在驱动机构上的暂时或突然施加不会引起连续可变传动装置出现滑动动作，从而使该连续可变传动装置的耐久性不会受到损坏或削弱。
在该控制设备的第二优选形式中，离合器最大转矩调节部分可以在驱动动力源操作以产生出给定量的转矩期间操作，并且离合器最大转矩调节部分包括可操作用来降低该离合器装置的最大转矩直到该离合器装置已经进行了预定量的滑动的第一部分以及可操作用来使该离合器装置的最大转矩增加到比已经进行了预定量滑动时的最大转矩大预定量的数值上的第二部分。
在上述控制设备的第二优选形式中，该离合器装置的最大转矩在通过驱动动力源产生出给定量的转矩同时降低。离合器装置的最大转矩降低直到离合器装置已经进行了预定量的滑动。然后，该离合器装置的最大转矩增加这样一个数值，该数值比离合器装置已经进行了预定量滑动时的最大转矩大预定量。因此，该离合器装置的最大转矩被控制到尽可能小但是足以防止离合器装置的滑动动作的数值上。该离合器最大转矩调节部分调节离合器装置的最大转矩的操作是独立于传动装置最大转矩调节部分的操作进行的，从而离合器的最大转矩可以无须在现有技术中所需要的复杂控制来进行调节。
在该控制设备的第三优选形式中，离合器最大转矩调节部分包括可操作用来将离合器装置的最大转矩调节到该离合器装置具有预定量滑动的第一数值上的第一部分以及可操作用来将离合器装置的最大转矩增加到比第一数值大预定量的第二数值上的第二部分。
在上述控制设备的第三优选形式中，该离合器装置的最大转矩被调节到离合器装置具有预定量滑动时的第一数值。在离合器装置可以在其滑动量中是可调节的情况中，可以通过利用控制功能来控制离合器装置的滑动量来进行将最大转矩调节到第一数值上。然后，使离合器装置的最大转矩增加到比第一数值大预定量的最优或第二数值上。在该情况中，该离合器最大转矩调节部分调节离合器装置的最大转矩的操作也是独立于传动装置最大转矩调节部分的操作进行的，从而离合器的最大转矩可以无须在现有技术中所需要的复杂控制来进行调节。
根据本发明第一方面的第四优选方式的控制设备还包括可操作用来确定装配有该驱动机构的车辆的行驶条件的车辆行驶条件确定部分。在该控制设备的这个形式中，离合器最大转矩调节部分可操作用来在车辆行驶条件确定装置确定出该车辆正在以预定的行驶条件行驶时调节离合器装置的最大转矩。
在上述控制设备的第四优选形式中，在车辆在预定行驶条件中行驶期间首先调节离合器装置的最大转矩，然后在车辆的这个预定的行驶条件中调节连续可变传动装置的最大转矩。根据控制设备的第四优选形式的一个优选布置，当车辆在基本上平坦的路面上正以恒定的速度行驶时，该车辆行驶条件确定部分确定出该车辆正在以预定的行驶条件行驶。因此，根据在车辆的普通行驶条件中所期望作用在该车辆的驱动机构上的转矩量来调节离合器装置的最大转矩，即不是根据只是偶尔所期望作用在该驱动机构上的转矩量来调节离合器装置的最大转矩。优选的是，车辆行驶条件确定部分设置成确定由作用在驱动动力源上的负载和车辆的行驶速度所限定的点是否位于预定区域内，在该区域中该车辆被认为是在稳定的状态中运动。
根据本发明第一方面的第五优选方式的控制设备还包括调节间隔探测部分，它可操作用来确定调节离合器装置和连续可变传动装置的最大转矩的预定间隔已经达到，并且其中离合器最大转矩调节部分和传动装置最大转矩调节部分可操作用来在每次调节间隔探测部分已经探测到已经到达了预定间隔时分别调节离合器装置和连续可变传动装置的最大转矩。
在根据本发明的第五优选方式的控制设备中，离合器装置和连续可变传动装置的最大转矩在每次已经到达预定间隔时，例如每次已经到达车辆行驶的预定累计数或者车辆转数的预定累计数，进行调节。在这方面，在影响驱动机构的转矩传递特性的该离合器装置和连续可变传动装置的摩擦系数和其它参数中的变化在驱动机构操作给定时间之后出现。根据本发明第五优选形式的控制设备不会以不必要的短间隔来调节最大转矩，或者不会对最大转矩进行不必要的频繁调节。
上述第二目的可以安装本发明的第二方面来实现，该方面提供一种控制驱动机构的方法，所述驱动机构包括连续可变传动装置和离合器装置，这两个装置其转矩是可变的并且在驱动动力源和驱动轮之间相互串联设置，该方法包括以下步骤调节离合装置的最大转矩，从而该离合器装置能够传递驱动动力源的输出转矩，并且该离合器装置不会出现滑动动作；以及在已经调节了离合器装置的最大转矩之后调节连续可变传动装置的最大转矩，从而该连续可变传动装置可以在不出现滑动动作的情况下操作。本方法具有与根据上述本发明的第一方面的控制设备相同的优点。
在根据本发明第二方面的第一优选形式中，调节连续可变传动装置的最大转矩的步骤包括将连续可变传动装置的最大转矩调节成该连续可变传动装置的最大转矩小于离合器装置的最大转矩。该方法具有与上述控制设备的第一优选形式基本上相同的优点。
在本发明的方法的第二优选形式中，调节离合器装置的最大转矩的步骤是在驱动动力源产生一定量转矩的操作期间进行的，并且包括使离合装置的最大转矩一直降低到离合器装置已经进行了预定量滑动以及使离合器装置的最大转矩增加到比已经进行了预定量滑动时的数值大预定量的数值上。该方法具有与上述控制设备的第二优选形式基本上相同的优点。
在本发明的方法的第三优选形式中，调节离合器装置的最大转矩的步骤包括以下步骤，将离合器装置的最大转矩调节到离合器装置具有预定量滑动时的第一数值上以及使离合器装置的最大转矩增加到比第一数值大预定量的第二数值上。本方法具有与上述控制设备的第三优选形式基本上相同的优点。
根据本发明第二方面的第四优选形式的方法包括确定装配有该驱动机构的车辆的行驶条件的步骤，并且其中调节离合器装置的最大转矩的步骤包括以下步骤，在确定车辆正在以预定的行驶条件行驶时调节离合器装置的最大转矩。本方法具有与上述控制设备的第四优选形式基本上相同的优点。
在根据本发明第二方面的方法的一个优选布置中，确定车辆的行驶条件的步骤包括以下步骤，确定当车辆在基本上平坦的路面上正以恒定的速度行驶时该车辆正在以预定的行驶条件行驶。该方法具有与根据上述发明第一方面的第四优选形式的控制设备的优选布置基本上相同的优点。
在该方法的上述优选布置中，确定车辆的行驶条件的步骤优选包括以下步骤，确定由作用在驱动动力源上的负载和车辆的行驶速度所限定的点是否位于预定区域内，在该区域中该车辆被认为是在稳定的状态中运动。
根据本发明第二方面的第五优选方式的方法还包括以下步骤，它确定调节离合器装置和连续可变传动装置的最大转矩的预定间隔已经达到，并且其中离合器最大转矩调节部分和传动装置最大转矩调节部分可操作用来在每次调节间隔探测部分已经探测到已经到达了预定间隔时分别调节离合器装置和连续可变传动装置的最大转矩。本方法具有与上述控制设备的第五优选形式基本上相同的优点。
优选实施方案的详细说明首先将参照图4的示意图对用于车辆的驱动机构以及包括根据本发明用来控制驱动机构的控制设备的控制系统进行说明。该驱动机构包括具有连续可变传动机构1的形式的传动装置、前进-倒退切换机构2以及设有闭锁离合器3的液力离合机构4。该连续可变传动装置1通过前进-后退切换机构2和液力离合机构4与驱动动力源5连接。
驱动动力源5由例如内燃机、电动机或内燃机和电动机的组合构成。即，该驱动动力源5是用来使车辆运转的动力来源。在下面说明书中，驱动动力源5被称为“发动机5”。液力离合机构4是一种转矩转换器，如本领域所公知的一样，该转换器包括由发动机5转动的泵叶轮、与该泵叶轮串联设置的涡轮以及设置在这些泵叶轮和涡轮之间的定子。由泵叶轮产生的工作流体螺旋流作用在涡轮上，从而从泵叶轮将转矩传递给涡轮，由此使涡轮转动。
在通过如上所述的工作流体传递转矩中，滑动动作不可避免地会在泵叶轮和涡轮之间出现，从而导致动力传递效率降低。为了防止该滑动动作，设置闭锁离合器3与以泵叶轮形式的输入部件和以涡轮形式的输出部件直接连接在一起。该闭锁离合器3构成为能够被液压地控制以选择地处于完全啮合状态、完全松开状态以及滑动状态(部分啮合状态)，滑动状态是在完全啮合状态和松开状态之间的中间状态。另外，闭锁离合器3构成为能够在需要时控制闭锁离合器的滑动速度。
由于发动机5是沿着一个预定方向操作，所以设置有前进-后退切换机构2，其设置成沿该方向或沿该方向的反向来传递接收到的旋转运动或转矩。在图4的具体实施例中，前进-后退切换机构2由双小齿轮型行星齿轮机构构成。具体地说，该行星齿轮机构包括恒星齿轮6、与恒星齿轮6共轴地设置的环形齿轮7、插入在恒星齿轮6和环形齿轮7之间并且与恒星齿轮6和环形齿轮7啮合的小齿轮8、另一个与环形齿轮7和小齿轮8啮合的小齿轮9。这些小齿轮8、9由支架10支撑，从而每个小齿轮8、9可以绕着其轴线转动，并且小齿轮8、9可以绕着恒星齿轮6的转动轴线转动。该行星齿轮机构还包括前进驱动离合器11和后退驱动制动器12。前进驱动离合器11设置成将两个旋转元件(更精确地说，恒星齿轮6和支架10)连接在一起以便用作一个组件，而后退驱动离合器12设置成将环形齿轮7选择地固定在行星齿轮机构的固定外壳上，从而可以使输入旋转运动的方向反向。
连续可变传动装置1是一种皮带和滑轮型传动装置，如在本领域所公知的一样该装置包括彼此平行地设置的主动滑轮13和被动滑轮14以及两个液压促动器15、16。主动和被动滑轮13、14中的每一个都包括不可轴向移动的固定槽轮以及可以通过相应的液压促动器15、16而轴向移动的可动槽轮。由每个滑轮13、14的固定和可动槽轮所限定的凹槽的宽度通过可动外罩的轴向运动而是可变的，从而每个滑轮13、14在连接主动和被动滑轮13、14的皮带17保持与每个滑轮接触处的直径(有效直径)是连续可变的，由此该皮带和滑轮型传动装置的速比是可变的。主动滑轮13与以前进-后退切换机构2的支架10的形式的输出部件连接。
用于被动滑轮14的液压促动器16由加压流体来操作，该流体从液压泵(未示出)中输送出并且其液压力根据由连续可变传动装置1接收的转矩量通过液压控制装置(未示出)来控制。通过受控制的液压促动器16的液压力，皮带17被张紧通过被被动滑轮14的槽轮挤压在它们之间，由此来调节皮带17作用在滑轮13、14上的张紧力或压力(接触压力)。另一方面，用于主动滑轮13的液压促动器15是利用一种加压流体来操作的，其液压力是根据传动装置1的理想或目标速比来控制，从而将滑轮的凹槽(有效直径)的宽度调节成建立该目标速比。
上述被动滑轮14通过一对齿轮18与差速器19连接，并且从差速器19将转矩传递给驱动轮20(在图4中只显示出其中一个)。在如上所述构成的车辆驱动机构中，以闭锁离合器3形式的离合器装置和连续可变传动装置1在发动机5和驱动轮20之间相互串联设置。
为了探测出装配有包括连续可变传动装置1的驱动机构和发动机5的车辆的工作或行驶条件，设有各种传感器，它们包括涡轮速度传感器21，用来产生表示转矩变换器4的涡轮的转速的输出信号；输入速度传感器22，用来产生出表示连续可变传动装置1的主动滑轮13的转速的输出信号；输出信息传感器23，用来产生出表示被动滑轮14的转速的输出信号；以及轮速传感器24，用来产生出表示驱动轮20的转速的输出信号。该车辆驱动机构还设有其它传感器(未示出)例如产生表示加速器踏板的操作量的输出信号的加速器传感器、产生表示节流阀的开口角度的输出信号的节流开口传感器以及产生表示制动器踏板的操作的输出信号的制动器传感器。
电子传动控制单元(CVT-ECU)25设置用来控制前进驱动离合器11和后退驱动制动器12的啮合和松开动作、皮带17的张力以及连续可变传动机构1和闭锁离合器3的速比。该电子传送控制单元25用作一种用来根据本发明的原理来控制连续可变传动装置1和以闭锁离合器3形式的控制装置。例如，该电子传动控制单元25在原理上有可操作用来根据输入数据和所存储的数据并且根据预定的程序来进行算术操作，以便控制前进-后退切换机构2的操作状态，从而选择地建立其前进驱动、后退驱动或中间状态，控制连续可变传动装置1的操作状态以便建立所要求的皮带张紧力或压力以及速比，并且控制闭锁离合器3的操作状态以便选择地建立其完全啮合、完全松开或滑动状态并且控制其滑动速度。
由电子传动控制单元25所接收的数据(信号)的实例包括由速度传感器(未示出)发出的表示连续可变传动装置1的输入速度Nin和输出速度Nout的输出信号。控制单元25用来从控制发动机5的电子发动机控制单元(E/G-ECU)26中进一步接收表示发动机的操作速度Ne和负载的信号以及上述表示节流阀的开口角度和加速器踏板的操作量的信号。通过移位装置27将连续可变传动装置1选择地设置在其操作位置例如PARKING驻车位置、REVERSE倒档位置、NEUTRAL空档位置中的一个以及包括DRIVE位置的驱动位置中。该电子传动装置控制单元25用来进一步接收表示当前由移位装置27选择的连续可变传动装置1的操作位置的信号。
连续可变传动装置1能够将作为其输入速度的发动机速度控制成使发动机速度是可变的。例如，根据由加速器踏板的操作量所表示的所要求的车辆驱动量和车辆的行驶速度来获得目标车辆驱动力。然后，根据目标车辆驱动力和车辆行驶速度来获得发动机5用来提供所获得目标车辆驱动力的目标输出。根据预定的数据图来获得发动机5用来产生具有最大燃料经济性的所获得的目标输出的操作速度，并且将连续可变传动装置1的速比控制成建立所获得的发动机速度。
该连续可变传动装置1被控制成具有高动力传送效率，同时防止燃料经济性削弱。具体地说，将连续可变传动装置1的最大转矩即张紧压力控制成尽可能低但是足以防止皮带17滑动，并且能够传递由发动机5的转矩所确定的目标转矩。在其中车速和所需车辆驱动量基本上保持不变的车辆稳定行驶状态期间或者在其中车速和所需车辆驱动量稍微改变的车辆几乎稳定行驶状态期间，以这种方式来控制该连续可变传动装置1。
当作用在包括连续可变传动装置1的车辆驱动机构上的转矩突然改变时例如当车辆突然制动或加速或者当该车辆在位于路面上的任意物质上或在路面的局部阶梯形部分上形式时，该连续可变传动装置1的最大转矩量易于不够，从而使得皮带17产生滑动的危险性很大，这会引起该连续可变传动装置1的局部磨损，从而导致损坏该传动装置1。鉴于这个缺陷，根据本发明以电子传动装置控制单元25形式的控制设备设置成允许与连续可变传动装置1串联设置的闭锁离合器3能够滑动动作，从而降低作用在该连续可变传动装置1上的转矩并且因此防止皮带17出现滑动。下面将对由该控制设备进行的控制操作进行说明。
参照
图1的流程图，该图显示出控制操作的一个实施例，其中在车辆稳定行驶状态中调节闭锁离合器3的最大转矩(更精确地说，施加在其上的液压力)之后，对连续可变传动装置的张紧压力(更精确地说，施加在液压促动器16上的液压力)进行调节。最初，进行步骤S1以确定车辆行程计数器的数值是否已经超过预定的临界值。该步骤用来确定是否已经到达调节闭锁离合器3和连续可变传动装置1的最大转矩的预定间隔。可以根据在最后一次调节最大转矩之后车辆的累计行驶距离或车辆的累计转数来进行在步骤S1中的确定。
在最后一次调节最大转矩之后的车辆行程计数器的数值还没有超过预定临界值的情况中，在步骤S1中得到否定判定(NO)，并且控制流程转到步骤S2以重新设定指示器F并且取消用于闭锁离合器3和皮带张力的液压力控制。在步骤S2中要取消的预定液压力控制是这样进行的，即将用于闭锁离合器3的液压力和连续可变传动装置1的皮带张力调节到尽可能低但是足以防止闭锁离合器3和皮带17出现滑动的水平上。因此，这些液压力控制就被取消了。
在车辆行程计数器的数值已经超过预定的临界值的情况中，在步骤1中获得肯定判定(YES)，并且控制流转到步骤S3以确定车辆是否处在稳定行驶状态。该稳定行驶状态是这样一种行驶状态，其中在行驶车辆的性能中没有变化。可以通过确定车辆加速值和发动机负载的至少一个或者加速器踏板的操作量(在车辆的当前行驶速度下)是否保持在预定范围内优选的是车辆加速值和发动机负载(加速器踏板操作量)两者是否在相应的预定范围内来进行在步骤S3中的判断。
在图2中显示出车辆的稳定行驶状态的实施例，其中三条线带条在发动机负载和车辆行驶速度之间的相应关系。这三条线的中间一条表示当该车辆行程在其坡度为0％的平坦路面上时的关系。另两条线表示当路面的坡度为+α％和-α％时的关系。当由当前发动机负载和车辆行驶速度所限定的点位于由那两条线所限定的稳定状态区域内时，该车辆被称为处在稳定行驶状态中。优选的是，当上述点位于上述稳定状态区域内同时车辆加速处在预定的范围内时，则确定该车辆处于稳定行驶状态。
将路面坡度的数值“α”选择成为相对较小的数值，从而当该车辆行驶在平坦的或基本上平坦的路面上可以确定该车辆处在稳定行驶状态中。优选的是，当车辆在平坦的或基本上平坦的路面上行驶时并且当车辆的加速在预定的范围内时可以确定该车辆处于稳定行驶状态。
如上所述，由于车辆的稳定行驶状态是在调节闭锁离合器3和连续可变传动装置1的最大转矩时所必须满足的条件。在这方面，该闭锁离合器3在车辆的稳定行驶状态中必须处于完全啮合的状态。但是，在车辆以相对较低的行驶速度行驶期间，该闭锁离合器3可以处于完全松开状态或部分啮合状态，以便防止或降低车辆的大噪音。因此，闭锁离合器3的完全啮合是确定该车辆处于稳定行驶状态中所必须满足的条件之一。可以改变图1的流程图以包括探测车辆行驶速度以便确定该车辆是否处于稳定行驶状态中的步骤。
当车辆不处于稳定行驶状态时，在步骤S3获得否定判定(NO)，并且控制流程转到上述步骤S2。当这些液压力控制被取消时，对闭锁离合器3和皮带整理进行正常的液压力控制，从而将这些液压力控制成比上述水平更高，从而将闭锁离合器3的啮合力和皮带张紧力调节成相对较高的数值，从而防止闭锁离合器3和皮带17的滑动。当该车辆处于稳定行驶状态并且在步骤S3中获得肯定判定(YES)时，控制流程转到步骤S4以探测指示器F的状态。如上所述，在最后一次控制循环中没有调节最大转矩，即在还没有到达调节闭锁离合器3和连续可变传动装置1的最大转矩的预定间隔之前，在步骤S2中将该指示器重新设定为“0”。当已经探测到闭锁离合器3的滑动动作时将指示器F设定为“1”，并且当已经探测到连续可变传动装置1的皮带17的滑动动作时将指示器F设定为“2”。
因此当在最后一次控制循环中车辆行程计数器的数值还没有超过预定的临界值时，将指示器F设定为“0”。当在步骤S3中获得了肯定判定(YES)同时将指示器F设定为“0”时，控制流程转到步骤S5，其中施加在闭锁离合器3上的液压力下降了预定数量。然后，控制流程转向步骤S6以确定闭锁离合器3是否正在滑动(液压力在步骤S5中的下降是否已经引起该闭锁离合器3的滑动动作)。该步骤S6可以在步骤S5中控制闭锁离合器压力下降之后进行适当的时间，因为在闭锁离合器压力的变化出现之前需要一些响应时间。可以根据由涡轮速度传感器2 1探测出的发动机速度Ne和速度来探测出闭锁离合器3的滑动状态。
当闭锁离合器3没有滑动并且在步骤S6中获得了肯定判定(NO)时，控制流程返回到开始。即，再次进行步骤S1和S3-S6，从而在步骤S5中闭锁离合器3的液压力再次下降预定量，并且在步骤S6中再次对闭锁离合器3是否正在滑动做出确定。如果车辆的稳定行驶状态该这时候丧失并且在步骤S3中获得了否定判定(NO)的话，则在步骤S2中取消了预定液压力控制。
当施加在闭锁离合器3上的液压力以上述方式逐渐降低时，在步骤S6中最终获得肯定判定(YES)。在该状态中，闭锁离合器3的最大转矩稍微小于被传递给闭锁离合器3的发动机转矩。因此在该情况中，进行步骤S7以使闭锁离合器3的液压力上升预定量，从而该闭锁离合器3可以传递所接收到的发动机转矩，并且不会出现滑动动作。在使液压力在步骤S7上升的预定量小于在步骤S5中下降量的情况中可以提高闭锁离合器3的液压力的控制精确度。
然后，控制流程转到步骤S8以确定闭锁离合器3的滑动动作是终止或是被消除。如果在闭锁离合器3的滑动状态由于其液压力的改变而发生改变之前需要一些响应时间的话，则该步骤S8也会在步骤S7中命令闭锁离合器压力上升之后进行适当的时间。如果闭锁离合器3的滑动动作已经没有被消除，则在步骤S8中获得否定判定(NO)，并且控制流程转到步骤S9以将指示器设定为“1”。然后该控制流程转到开始。因此在接下来的控制循环中，在步骤S4中确定将指示器F设定为“1”，并且控制流程直接转到S7以再次使闭锁离合器3的液压力上升预定量。如果车辆的稳定行驶状态在重复进行步骤S1、S3、S4和S7-S9期间丧失的话，则控制流程转到上述步骤S2以取消预定的液压力控制。
随着闭锁离合器3的液压力如上所述逐渐上升，所以闭锁离合器3的滑动动作3最终终止或消除，并且在步骤S8中获得肯定判定(YES)。在该情况中，控制流程转到步骤S10以确定该闭锁离合器3的当前液压力作为最优数值。即，闭锁离合器3在滑动动作消除时的最大转矩或响应液压力被确定为最优最大转矩数值或最优液压力数值。闭锁离合器3的这样确定出的最优最大转矩与发动机5的当前输出转矩对应或者与比当前发动机输出转矩稍微更大的数值对应。
在已经如上所述确定出闭锁离合器3的最优最大转矩之后，调节与连续可变传动装置1的皮带张紧压力或最大转矩对应的液压力。更具体地说，控制流程转到步骤S11以使皮带张紧压力(用来建立皮带张紧的液压力)减小预定量。例如，根据预定的数据图来进行皮带张紧压力的降低，从而使连续可变传动装置1的最大转矩大于闭锁离合器3的最大转矩。然后，控制流程转到步骤S12以确定皮带17是否正在滑动(在步骤S11中的皮带张紧压力的下降是否已经引起皮带1的滑动动作)。
如果在闭锁离合器3的滑动状态由于其液压力变化而发生变化之前需要一些响应时间的话，则在步骤S11中控制皮带张紧离合器压力的降低之后，也可以进行用来检测皮带17的滑动动作的上述步骤S12适当时间。在这里所使用的皮带17的术语“滑动动作”指的是所谓的宏观滑动，该滑动大于所谓的“微观滑动”，该滑动是在连续可变传动装置1传递所接收到的转矩的操作期间不可避免地出现的皮带17的非常少量的滑动。可以通过对由相应输入和输出速度传感器22、23所探测出的输入和输出速度进行比较或者根据输入速度的摆动变化的幅度或者由主动和被动促动器15、16所产生的推力比来探测出皮带17的滑动动作。
在步骤S12中获得肯定判定(YES)时，即皮带张紧压力的降低已经引起皮带17的滑动动作时，控制流程转到步骤S13以使建立皮带张紧压力的液压力上升预定量。然后，进行步骤S14以确定皮带17的滑动动作是终止或是被消除了。
如果在步骤S14中获得了否定判定(NO)并且皮带17仍然保持在滑动状态中，则控制流程转到步骤S15以将指示器F设定为“2”，并且返回到开始。因此在下一个控制循环中，在步骤S4确定指示器F被设定为“2”，并且控制直接转到步骤S13以使皮带17的张紧压力上升。皮带张紧压力在步骤S13中逐渐增加直到消除了皮带17的滑动动作，即在步骤S14中获得了肯定判定(YES)。在下一个步骤S16中，在步骤14中获得了肯定判定时连续可变传动装置1的最大转矩或相应液压力被确定作为传动装置1的最优最大转矩或最优皮带张紧压力。步骤S16之后是步骤S17，在该步骤中相对于步骤S1重新设定上述车辆行程计数器。因此，终止闭锁离合器3和连续可变传动装置1的最大转矩(液压力)的调节。
如果在步骤S11中的皮带张紧压力的降低还没有引起皮带17的滑动动作，即如果在步骤S12中获得了否定判定(NO)的话，则控制流程直接转到步骤S16，在该步骤中将当前最大转矩或相应皮带张紧压力确定作为最优数值。
在步骤S16中这样被确定作为最优数值的连续可变转动装置1的皮带张紧压力或最大转矩允许传动装置1能够传递所接收到的发动机转矩并且皮带17不会出现滑动动作。因此根据图1的第一实施方案的控制设备布置成可以在车辆的稳定行驶状态中操作，从而首先调节以闭锁离合器3形式的离合器装置的最大转矩，然后调节连续可变传动装置1的最大转矩。
如上所述，第一实施方案的控制设备布置成根据图1的流程图进行控制操作，从而与连续可变传动装置1串联设置的闭锁离合器3的最大转矩被调节成为尽可能小但是足以使得闭锁离合器3能够传递所接收到的发动机转矩且皮带17不会出现滑动动作的数值，并且将连续可变传动装置1的最大转矩调节成比闭锁离合器3的最大转矩更大。因此，连续可变传动装置1在车辆的稳定状态行驶期间的皮带张紧压力被最小化以便使连续可变传动装置1的能量传递效率最大化，从而改善了车辆的燃料经济性。换句话说，如果由于外部干扰例如驱动轮20的滑动而导致相对较大的转矩作用在包括连续可变转动装置1的车辆驱动系统上的话，则由于闭锁离合器3的滑动在连续可变传动装置1的滑动动作之前进行，所以可以有效地防止连续可变传动装置1出现过量的滑动以及由于过量滑动而导致的磨损。
当作用在车辆驱动机构上的转矩由于由具有较低的摩擦系数或者非常大量的波状(局部凸起或凹入区域)的路面引起的外部干扰而暂时增加时，该闭锁离合器3的在先滑动也能防止皮带17出现过量的滑动以及连续可变传动装置1的所得到的损坏或耐久性削弱。另外，闭锁离合器3和连续可变传动装置1的最优最大转矩如上所述相互独立地确定，最大转矩可以相对容易地并且有效地调节，且不会有在闭锁离合器3和传动装置1之间出现控制不稳的危险。
顺便说一下，如上所述根据车辆的行驶速度和其它行驶条件来选择地将闭锁离合器3设定在完全啮合状态、完全脱离状态和滑动状态。另一方面，根据上述实施方案的控制设备用来控制或调节处于完全啮合状态的闭锁离合器3的最大转矩。也就是说，闭锁离合器3的最大转矩的调节必须在该车辆正在行驶并且闭锁离合器3保持在完全啮合状态中期间进行。但是，由于闭锁离合器3的滑动状态甚至可以在车辆行驶条件需要闭锁离合器3的完全啮合状态的同时来控制，所以如在图3的流程图中以实施例的方式所示一样，控制闭锁离合器3的滑动状态的这个功能必须有效地用来根据本发明的第二实施方案来调节最大转矩。
根据图3的流程图，一开始进行步骤S21以确定车辆行驶条件是否需要将闭锁离合器3设置在完全松开状态，即车辆行驶条件处在其中转矩变换器4可操作的预定转矩变换区域。在图2中显示出与闭锁离合器3的完全松开、完全啮合和滑动状态相对应的车辆行驶条件，这些条件是相对于车辆的稳定行驶状态被命名的。如图2中所示，与转矩变换区域相对应的闭锁离合器3的完全松开状态在车辆行驶速度低于预定下限时建立。因此，可以根据车辆行驶速度是否低于预定下限来进行在步骤S21中的确定。
当车辆行驶速度低于下限并且要求闭锁离合器2处于完全松开的状态(转矩变换状态)时，在步骤S21中获得了肯定判定(YES)。在这种情况中，由于闭锁离合器2处于完全啮合状态，所以控制流程转到开始，并且不会进行任意下面的步骤。
另一方面当车辆行驶速度不需要将闭锁离合器3设置在转矩变换状态时，则在步骤S21中获得否定判定(NO)。在这种情况中，控制流程转到步骤S22以确定车辆行驶条件是否需要将闭锁离合器3设置在完全啮合状态(需要转矩变换器4设置在闭锁状态)。如图2所示，当车辆行驶速度高于与用于完全松开状态合作的上述下限的预定上限时建立了闭锁离合器3的完全啮合状态以限定闭锁离合器3的滑动状态的区域。如果在步骤S22中获得了否定判定(NO)，则它表示车辆行驶条件需要将闭锁离合器3设置在滑动状态。在该情况中，控制流程转到步骤S23，在该步骤中进行闭锁离合器3的正常滑动控制。在步骤S23中的这个正常滑动控制中，闭锁离合器3的滑动状态被控制以建立预定的目标滑动速度例如50r.p.m的目标滑动速度。
如果车辆行驶条件需要将闭锁离合器3设定在完全啮合状态的话，则在步骤S22中获得肯定判定(YES)，并且控制流程转到步骤S24以确定车辆行程计数器是否已经超过预定的临界值。和图1的步骤S1一样进行在步骤S24中的确定以确定是否已经到达连续可变传动装置1和闭锁离合器3的最大转矩的调节的预定间隔。
在步骤S24中获得了否定判定(NO)的情况中，如在上述图1的步骤S2中一样，控制流程转到步骤S25以重新设定指示器F并且取消用于闭锁离合器3和皮带张紧的预定液压力控制。然后，控制流程返回到开始。在与步骤S2类似的步骤S25中的正常液压力控制中，将用于闭锁离合器3的液压力和连续可变传动装置1的皮带张紧调节成高于预定液压力控制中的数值。
在步骤S24中获得了肯定判定(YES)的情况中，控制流程转到与图1的步骤S3类似的步骤S26以确定车辆是否设置在稳定行驶状态或没有。如果在步骤S26中获得了否定判定(NO)，则控制流程转到上述步骤S25，并且如果在步骤S26中获得了肯定判定(YES)的话，则转到步骤S27以检测指示器F的状态。
如上所述，最初将指示器F设定为“0”，从而控制流程转到步骤S28以进行闭锁离合器3的低速滑动控制。在该低速控制中，闭锁离合器3的滑动状态被控制成建立预定的相对较低的目标滑动速度，例如5r.p.m的目标滑动速度。
在步骤S28之后进行步骤S29以确定闭锁离合器的实际滑动速度是否已经等于目标滑动速度。如果在闭锁离合器3的滑动速度出现变化之前需要一些响应时间的话，则在步骤S28中命令了低速滑动控制之后，该步骤S29进行适当的时间。另一方面当在步骤S29中获得了否定判定(NO)时，控制流程立刻但返回到开始，再次进行步骤S2l、S22、S24和S26-S29。当在步骤S29中获得了肯定判定(YES)时，则与上面根据图1的第一实施方案相对于控制设备所述的步骤S7中一样，控制流程转到步骤S30以使闭锁离合器3的液压力上升预定量。下面的步骤S31-S40类似于图1的步骤S8-S17。
也就是说，控制流程转到步骤S31以确定闭锁离合器3的滑动动作是否终止或消除。如果闭锁离合器3的滑动动作没有消除，则在步骤S3 1中获得了否定判定(NO)，并且控制流程转到步骤S32以将指示器F设定为“1”。然后控制流程转到开始。如果已经消除了闭锁离合器3的滑动动作，则在步骤S31中获得了肯定判定(YES)。在该情况中，控制流程转到步骤S33以将闭锁离合器3的当前液压力或相应最大转矩确定作为最优值。
然后，调节连续可变传动装置1的最大转矩。更详细地说，控制流程转到步骤S34以使建立皮带张紧压力的液压力下降预定量，然后转到步骤S35以确定皮带17是否滑动。如果在步骤S35中获得了肯定判定(YES)，则控制流程转到步骤S36以使建立皮带张紧压力的液压力上升预定量。然后，进行步骤S37以确定皮带17的滑动动作是否终止或消除。如果在步骤S37中获得了否定判定(NO)并且皮带17仍然保持在滑动状态中的话，则控制流程转到步骤S38以将指示器F设定为“2”，并且返回到开始。皮带张紧压力在步骤S36中逐渐增加直到消除了皮带17的滑动动作。
如果在步骤S37中获得了肯定判定(YES)，则控制流程转到步骤S39，在该情况中连续可变传动装置1在步骤S37中获得了肯定判定时的最大转矩或相应液压力被确定作为传动装置1的最优最大转矩或者最优皮带张紧压力。在步骤S39之后进行步骤S40，在该步骤中重新设定车辆行程计数器。
如果在步骤S35中获得了否定判定(NO)，也就是说，如果在步骤S36中的皮带张紧压力的将还没有引起皮带17的滑动，则控制流程直接转到步骤S39，在该步骤中闭锁离合器3的当前液压力被确定作为最优数值。
根据由根据图3的流程图的第二实施方案的控制设备进行的控制操作，通过在车辆行驶速度相对较低期间控制闭锁离合器3的功能来控制以闭锁离合器3形式的离合器装置的滑动状态。当前第二实施方案能够更容易并且更有效地调节离合器装置的滑动状态，从而将其最大转矩(啮合状态)调节到最优数值，与图1的的实施方案相比，该实施方案适用于使皮带张紧压力逐渐下降同时监测离合器装置的滑动动作是否发生了。
该第二实施方案与图1的第一实施方案的类似之处在于，以预定的调节间隔调节该锁紧离合器3和连续可变传动装置1的最大转矩，锁紧离合器3和连续可变传动装置1的最大转矩的调节相互独立地进行，并且在已经调节了锁紧离合器3的最大转矩之后调节连续可变传动装置1的最大转矩。在这方面，第二实施方案也使得最大转矩的调节相对容易且有效，并且改善了车辆的燃料经济性，并且即使在将大转矩暂时施加在车辆驱动机构上的情况中也能有效地防止连续可变传动装置1的损坏和耐久性削弱。
从该发明的第一和第二实施方案的前面说明中可以理解，用来进行上述步骤S5-S10和S28-S33的一部分电子传动装置控制单元(CVT-ECU)构成离合器最大转矩调节部分，同时用来进行步骤S11-S16和S34-S39的一部分电子传动装置控制单元25构成传动装置最大转矩调节部分。还要理解的是，用来进行步骤S3和S26的一部分电子传动装置控制单元25构成车辆行驶条件确定部分，而用来进行步骤S1和S24的一部分电子传动装置控制单元25构成调节间隔探测部分。
虽然所示的实施方案设置用来控制皮带和滑轮类型的连续可变传动装置，但是本发明的原理同样适用于包括其他类型连续可变传动装置例如环形或牵引型连续可变传动装置的任意车辆驱动机构。另外，根据本发明控制的离合器装置可以是锁紧离合器3之外的任意离合器，例如替代转矩变换装置设置的“启动离合器”，只要该离合器装置在驱动动力源和驱动轮之间与连续可变传动装置串联设置即可。
尽管已经参考了本发明的优选实施方案对本发明进行了描述，但是可以理解本发明不限于这些优选实施方案或结构。相反，本发明希望覆盖各种改进和等效设置。另外，尽管已经显示了优选实施方案的各种要素的各种组合和结构，但是它们只是示例性的，可以有其他结合和结构，包括更多或更少或者只有一个要素，它们也在本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种控制设备，用于控制一种包括连续可变传动装置(1)和离合器装置(3)的驱动机构，这两个装置的最大转矩是可变的并且它们在驱动动力源(5)和驱动轮(20)之间相互串联设置，所述控制设备包括离合器最大转矩调节部分(25，S5-S10，S28-S33)，用来调节所述离合器装置的最大转矩，从而所述离合器装置能够传递所述驱动动力源的输出转矩，并且所述离合器装置不会出现滑动动作；以及传动装置最大转矩调节部分(25，S11-S16，S34-S39)，用来在已经通过所述离合器最大转矩调节部分调节了所述离合器装置的最大转矩之后调节所述连续可变传动装置，从而该连续可变传动装置可以在没有滑动动作的情况下操作。
2.一种如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，其中所述传动装置最大转矩调节部分(25，S11-S16，S34-S39)调节所述连续可变传动装置的最大转矩，从而使得连续可变传动装置的最大转矩大于由离合器最大转矩调节部分(25，S5-S10，S28-S33)所调节的所述离合器装置的转矩。
3.一种如权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于，其中所述离合器最大转矩调节部分(25，S5-S10)在所述驱动动力源(5)的操作期间可操作用来产生给定量的转矩，所述离合器最大转矩调节部分包括可操作用来降低所述离合器装置的最大转矩直到所述离合器装置已经进行了预定量滑动的第一部分(S5，S6)、以及可操作用来使离合器装置的最大转矩增加到比已经进行了所述预定量滑动时的最大转矩大一预定量的数值上的第二部分(S7-S10)。
4.一种如权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于，其中所述离合器最大转矩调节部分(25，S28-S33)包括可操作用来将所述离合器装置的最大转矩调节到所述离合器装置已经进行了预定量滑动时的第一数值上的第一部分(S28，S29)、以及可操作用来将离合器装置的最大转矩增加到比所述第一数值大一预定量的数值上的第二数值上的第二部分(S7-S10)。
5.一种如权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于，还包括可操作用来确定装配有所述驱动机构的车辆的行驶条件的车辆行驶条件确定部分(25，S3，S27)，并且其中所述离合器转矩调节部分(25，S11-S16，S34-S39)可操作用来在所述车辆行驶条件确定装置确定所述车辆正在以预定的行驶条件行驶时调节所述离合器的最大转矩。
6.一种如权利要求5所述的控制设备，其特征在于，其中当所述车辆在基本上平坦的路面上以基本上恒定的速度行驶时，所述车辆行驶条件确定部分确定所述车辆正在以所述预定行驶条件行驶。
7.一种如权利要求6所述的控制设备，其特征在于，其中所述车辆行驶条件确定部分可操作用来确定由作用在所述驱动动力源(5)的负载和该车辆的行驶速度所限定的点是否位于其中该车辆被认为正在以稳定状态行驶的预定区域内。
8.一种如权利要求1或2所述的控制设备，其特征在于，还包括可操作用来确定是否已经到达所述离合器装置和所述连续可变传动装置的最大转矩的调节的预定间隔的调节间隔探测部分(25，S1，S24)，并且其中所述离合器最大转矩调节部分和所述传动装置最大转矩调节部分可操作用来在每次所述调节间隔探测部分已经确定已经到达所述预定间隔时分别调节所述离合器装置和所述连续可变传动装置的最大转矩。
9.一种控制驱动机构的方法，该驱动机构包括连续可变传动装置(1)和离合器装置(3)，这两个装置的最大转矩是可变的并且在驱动动力源(5)和驱动轮(20)之间相互串联设置，所述方法包括以下步骤调节所述离合器装置(3)的最大转矩，从而所述离合器装置能够传递所述驱动动力源的输出转矩，并且所述离合器装置不会出现滑动动作；并且在已经调节了所述离合器装置的最大转矩之后，调节所述连续可变传动装置(1)的最大转矩，从而所述连续可变传动装置可以在没有滑动动作的情况下操作。
10.一种如权利要求9所述的控制设备，其中所述调节所述连续可变传动装置的最大转矩的步骤包括将所述连续可变传动装置的最大转矩调节成使得连续可变传动装置的最大转矩大于所述离合器装置的最大转矩。
11.一种如权利要求9或10所述的控制设备，其特征在于，其中所述调节所述离合器装置的最大转矩的步骤在所述驱动动力源(5)产生出给定量转矩的操作期间进行，并且包括以下步骤降低所述离合器装置的最大转矩直到所述离合器装置已经进行了预定量的滑动；并且使所述离合器装置的最大转矩增加到比已经进行了所述预定量滑动时的最大转矩大一预定量的数值上。
12.一种如权利要求9或10所述的控制设备，其特征在于，其中所述调节所述离合器装置的最大转矩的步骤包括将所述离合器装置的最大转矩调节到离合器装置具有预定量滑动时的第一数值上，并且使所述离合器装置的最大转矩增加到比所述第一数值大预定量的第二数值上。
13.一种如权利要求9或10所述的控制设备，其特征在于，还包括确定装配有所述驱动机构的行驶条件的步骤，并且其中所述调节所述离合器装置的最大转矩的步骤包括在确定所述车辆正在以预定的行驶条件行驶时调节所述离合器装置的最大转矩。
14.一种如权利要求13所述的控制设备，其特征在于，其中所述确定车辆的行驶条件的步骤包括在所述车辆在基本上平坦的路面上正以基本上恒定的速度行驶时确定出所述车辆正在以所述预定行驶条件行驶。
15.一种如权利要求14所述的控制设备，其特征在于，其中所述确定车辆的行驶条件的步骤包括由作用在所述驱动动力源(5)的负载和该车辆的行驶速度所限定的点是否位于其中该车辆被认为正在以稳定状态行驶的预定区域内。
16.一种如权利要求9或10所述的控制设备，其特征在于，还包括确定是否已经到达所述离合器装置和所述连续可变传动装置的最大转矩的调节的预定间隔，并且其中所述调节所述离合器装置和所述连续可变传动装置的最大转矩的步骤包括在每次所述调节间隔探测部分已经确定已经到达所述预定间隔时分别调节所述离合器装置和所述连续可变传动装置的最大转矩。
全文摘要
一种控制设备，用于控制一种包括连续可变传动装置(1)和离合器装置的驱动机构，这两个装置其最大转矩是可变的并且它们在驱动动力源和驱动轮之间相互串联设置，所述控制设备包括离合器最大转矩调节部分，用来调节所述离合器装置的最大转矩，从而所述离合器装置能够传递所述驱动动力源的输出转矩，并且所述离合器装置不会出现滑动动作；以及传动装置最大转矩调节部分，用来在已经通过所述离合器最大转矩调节部分调节了所述离合器装置的最大转矩之后调节所述连续可变传动装置，从而该连续可变传动装置可以在没有滑动动作的情况下操作。还披露了一种控制该驱动机构来调节离合器装置和连续可变传动装置的最大转矩的方法。
文档编号F16H61/00GK1410689SQ0214434
公开日2003年4月16日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年10月9日
发明者岩月邦裕, 中胁康则, 星屋一美 申请人:丰田自动车株式会社