在具有无级变速器的机器中的扭矩和速度控制装置的制造方法_2

文档序号:9308311阅读:来源:国知局
站可以位于远离机器的位置处。
[0023]为了与操作者可视地互动,可以在操作站112中设置可视显示器139,其包括显示屏或监视器。该可视显示器139可以显示例如与运行参数、性能特征、运行状态的相关信息以及与机器运行各方面相关的变量。常规显示信息可包括速度、方向、动力源每分钟转数(RPM)、发动机负荷、燃油水平等。可视显示器139可以是任何一种适当类型的显示器,包括液晶显示器(IXD)、阴极射线管(CRT)、等离子显示器等。另外,可视显示器139可以被配置成通过触摸屏技术、软按钮等接收操作者的输入。
[0024]参照图3,更详细地示出了用于通过机器传递机械动力的传动系108的一个实施例。原动机动力源106(诸如燃烧柴油的内燃发动机140)产生可以使动力源输出装置142 (比如从动力源延伸的传动轴)旋转的旋转动力。发动机140产生的动力可以量化为通过动力源输出装置142传递的速度或扭矩。为了对速度或扭矩进行测量,需要提供一种适当设计的动力源传感器144。例如,该动力源传感器144可与动力源输出装置142相关联。该动力源传感器144可以是电磁拾波式传感器,该电磁拾波式传感器可以感测与动力源输出装置142 (例如飞轮或传动轴)的旋转部件相关联的旋转磁场。通过其他示例的方式,在其他实施例中,动力源传感器144可以是光学拾波式传感器,该光学拾波式传感器通过光学方式读取旋转部件上的可视指示。可能的速度与扭矩输出可以部分地是发动机设计的功能,包括尺寸参数、排量等。可以通过调整发动机140的工作参数和输入将速度及以某种相关方式产生的扭矩选择性地改变到一定程度。发动机140可以操作性地与其他特征(例如进气系统、排气系统、冷却系统等)相关联。
[0025]为了更大幅度地调整速度和/或扭矩,比如通过提高速度以及反比地影响扭矩,则动力源106的旋转输出可以被引导到CVT 110,该CVT 110设置在动力源输出装置142的下游管路并与动力源输出装置142可操作性地连接。如上所述,CVT 110可以提供连续数量或无限数量的可用扭矩-速度比,用于改变动力源106的输出。换句话说,虚线框表示的CVT 110可以通过与动力源输出装置142相关联的CVT输入构件150接收旋转输出,并且在通过CVT输出构件152将其传送之前通过改变在连续范围或连续谱内的扭矩-速度比来以受控方式对其进行修改。为了改变扭矩-速度比,可以相应地控制CVT的一个或多个运行特征。
[0026]在所示实施例中,CVT 110可以是分离路径的流体力学的CVT,其中,在CVT输出构件152处重组之前,来自CVT输入构件150的转动输入按比例分离为两条平行路径。这两条路径可以包括设置在CVT 110内的机械动力-传递路径160和流体静力学动力-传递路径170。为了物理上分离转动输入,连接到CVT输入构件150的轴的路径分离器154可以包括一系列的平行相互啮合的齿轮,这些齿轮可以复制并抵消转动输入的转动轴线以与机械动力-传递路径160和流体静力学动力-传递路径170中的任何一个或两者对齐。
[0027]机械动力-传递路径160可以通过机械动力学技术将来自CVT输入构件150的转动动力输入传递至CVT输出构件152。例如,机械动力-传递路径160可以体现具有不同的前进档、倒档和/或离合器的一种多速的、双向的机械传动。档位和/或离合器可以设置在可调的和选择性地可接合的齿轮系162中,使得预定的齿轮组合可以接合以产生离散输出齿轮比。以这种方式,机械动力-传递路径的功能可以类似于传统的基于齿轮的变速器。
[0028]流体静力学动力-传递路径170可以使用流体力学和流体水力学概念将来自CVT输入构件150的转动动力输出传递至CVT输出构件152。例如,流体静力学动力-传递路径170可以包括通过流体传递管路176 (例如可以引导液压流体的柔性液压软管)互连的液压栗172和液压马达174。液压栗172可以是可变容积栗、防波板等等,可以可操作地连接到CVT输入构件150并可以通过对流体传递管路176中的液压流体加压将转动动力输入转换成液压压力。流体传递管路将加压的液压流体引导至液压马达174以转动相关联的叶轮等并将液压压力再转换为转动输出。通过例如改变液压栗172的排量或改变流体传递管路176的阻力,可以改变流体静力学动力-传递路径170的“齿轮比”或“有效齿轮比”。液压排量和/或阻力可以在CVT的操作限度之内连续地变化以提供无限数目的有效齿轮比。
[0029]使用与CVT输出构件152相结合操作的一个或多个齿轮组件,可以重组机械动力-传递路径160和流体静力学动力-传递路径170的输出。例如,齿轮组件可以包括包含内太阳轮182、外齿圈184的行星齿轮180,以及可操作地彼此接合的中间承载件186。如本领域的技术人员将理解的,可调节在行星齿轮中的各个齿轮的相互关系和相对转动以生产各种不同的输出,包括可逆输出。例如,齿圈184相对于地面转动的速度以及承载件186相对于齿圈184转动的速度可以确定太阳轮182的转速。因此,任何组合的齿轮比可以通过改变机械动力-传递路径160的离散齿轮比、流体静力学动力-传递路径170的可变齿轮比,以及在行星齿轮180中以不同的所选关系对它们进行重组来实现,因而改变CVT 110的输出扭矩和速度特性。
[0030]在其他实施例中,CVT可以是使用一系列可选择的、互相关联的齿轮系(例如在图3中的齿轮系162)的纯机械的CVT。纯机械的CVT也可以实现成一种可变直径的摩擦轮系统,该可变直径的摩擦轮系统包括通过条带互连的两个或多个平行倒锥形的滑轮。致动器可以相对于平行的滑轮轴向地移动条带以在不同的直径处对齐,从而产生可变扭矩输出和速度输出。在其他实施例中,CVT可以是类似于在图3中的流体静动学动力-传递路径170的纯流体静力学的CVT。此外,CVT可以是包括发电机-马达组合的电磁性CVT。转动输入可以驱动发电机产生驱动马达以再产生转动输出的电力。为了连续改变扭矩-速度比,可以以渐小的增量调整发电机与马达之间的电阻。在其他实施例中,可以使用任何其他合适类型的CVT。
[0031]为了可选择地将CVT 110与传动系108连接或分离,CVT输入构件150和/或CVT输出构件152可以是离合器。如上所述,离合器可以包括两个或更多可选择性接合的部件,当接合时,可以传送旋转动力或旋转力。然而,当分离时,该离合器不再能够传递或传送动力。如果CVT输入构件150和CVT输出构件152均是分离的离合器,则CVT 110可与传动系108其他部分有效分离。此外,如果CVT输出构件152是分离的离合器,即使CVT 110在动力源106的输入下运行,但仍然无法将旋转动力传递到推进装置104。在本实施例中,可以使用任何适当类型的离合器,包括机械式摩擦离合器、液压离合器、电气或电子离合器等。
[0032]为了测量CVT 110的旋转输出,可以将磁铁拾波式传感器或光学传感器等CVT传感器158连接到CVT输出构件152,从而感测所产生的旋转速度。在另一个实施例中,可以通过设置在流体传递管线176中的测量其中的液压压力的传感器确定CVT 110的扭矩输出。然后,可以从所测量的液压压力估算通过CVT的传递扭矩,并且可以考虑任何可能的传输损耗或效率低下。传动系108可以终止于推进装置104(例如,接合地面并推进机器的可转动的轮子)处。不同的转轴、差速器等等可以促进传动系108与轮子的接合。在图3的实施例中,机器速度传感器159 (如磁性拾波式传感器或光学传感器)可以与推进装置相连接。可以通过将轮子的每秒钟转数乘以轮子的周长计算出机器的速度,即单位时段行进的距离。总之,机器速度应该大体上直接对应于CVT的输出速度。换句话说,对CVT的输出进行控制确定机器的速度。然而,在一些情况下,推进装置可能相对于地面打滑、旋转或滑移,在这种情况下,所测的机器速度可能不等于CVT输出速度。在一些实施例中,机器速度传感器159或其他传感器可以被配置成判定推进装置是否没有适当地接合地面。
[0033]为了对传动系108中的CVT 110等各种部件进行协调或控制,该机器可以包括电子或计算机控制单元、模块或控制器190。该控制器190可适用于监控各种运行参数,并相应地调节影响传动系的各种变量和功能。控制器190可以包括微处理器、专用集成电路(ASIC)或其他适当电路,并且该控制器可具有内存或其他数据存储能力。该控制器可以包括存储在只读内存或其他可电子访问的存储介质中或从其执行的功能、步骤、程序、控制图谱、数据表、图表等,以便用于控制发动机系统。存储装置或计算机可读媒介可以采用向控制器提供用于执行的指令的任何介质的形式。这些媒介可以采用非易失介质、易失介质和传输介质形式。非易失介质包括例如光盘或磁盘。易失介质包括动态存储器。传输介质包括例如同轴线缆、铜线、光学纤维等,也可以采用例如那些在无线电波和红外线数据通讯期间产生的声波或光波。常见形式的计算机可读媒介包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带,或任何其他磁性介质,CD-ROM,任何其他光学介质,穿孔卡、纸带、或者任何其他具有孔图案的物理介质,RAM、PROM, EPROM, FLASH-EPR0M以及任何其他存储器片或磁盘,如下所述的一种载波,或者计算机或处理器可从其进行读取的任何其他介质。虽然在图3中,控制器190示出为单一的离散单元,但在其他实施例中,该控制器及其功能可能会分布在多个不同单独部件中。为了接收运行参数,并发送控制命令或指令,该控制器可以与操作站112和传动系108中的各个传感器和控制装置可操作地连接并通讯。通过电子通讯线路或通讯总线发送和接收电子或模拟信号,可以建立控制器与传感器之间的通讯。出于说明的目的,在虚线框中列出各种通讯和命令信道。
[0034]例如,为了记录相对于地面的机器的速度或动力输出的期望提高或降低,控制器190可以与第一踏板传感器192通讯,该第一踏板传感器与作为油门记录器的第一踏板130的铰接相关联并对其进行记录。在对第一踏板进行调节后,第一踏板传感器192可以产生操作者输入信号,并将该操作者输入信号传输给控制器190,该控制器可以相应地对传动系108中的一个或多个部件的运行进行调节,从而提高或降低机器速度和/或输出。该控制器190还可以与和第二踏板132相连的第二踏板传感器194以及与和第三踏板134相连的第三踏板传感器196通讯,该第二踏板132可以作为离合器,而该第三踏板134可以作为制动器。该控制器190还可以与F-N-R选择器136通讯,以记录命令行进方向改变的输入,并且可以与虚拟齿轮移位器138通讯,以记录命令虚拟齿轮换档的输入。控制器190还可以与可视显示器139通讯,并可以利用显示器收发信息。
[0035]为了进一步促进运行,该控制器还可以与其他设置在机器周围的传感器或监视器通讯。例如,该控制器可以与动力源传感器144通讯,使得该控制器可以
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