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_3

文档序号:9308311阅读:来源:国知局
确定动力源输出装置142的速度或输出特征。该控制器190还可以与CVT传感器158通讯,从而监控CVT 110的输出,例如,CVT输出速度和/或CVT输出扭矩。在CVT输出构件152是离合器的那些实施例中,CVT传感器158也可以测量传输速率或测量从CVT 110到推进装置104的输出的效率。为了确定机器的速度,控制器190可以与和推进装置104相关联的机器速度传感器159直接通讯。上述说明仅是示例性的,并且该控制器可以与测量机器运行其他方面的其他传感器进行通讯。
[0036]如上所述,通过使这些范围与多个操作者可选择的虚拟齿轮比相关联,该控制器可以在离散范围内对CVT输出速度和/或扭矩进行调节。可以利用任何合适数量的虚拟齿轮比,包括离散虚拟齿轮比的分数或增量。虚拟齿轮比与机器的正向和/或反向相关联。参照图4,所示是虚拟齿轮图谱200,其利用一系列虚拟齿轮比运行CVT。例如,参照图4,可以利用虚拟齿轮图谱200对控制器进行编程,该图谱反映了机器性能与多个虚拟齿轮比之间的关系,在所示实例中,多个虚拟齿轮比包括齿轮(1)-(8)。虚拟齿轮图谱200将虚拟齿轮比(1)-(8)与可用的CVT和/或机器的输出速度202关联,其中输出速度沿X轴线绘制。每个虚拟齿轮比(1)-(8)用一条向上倾斜的角度线表示,并且每个虚拟齿轮比在该线下端的最小虚拟齿轮速度210与该线较上端的最大虚拟齿轮速度212之间具有相关联范围的虚拟齿轮速度。例如,在所示实施例中,虚拟齿轮比(I)可以具有对应于大约2千米/小时(kph)的预期机器速度的最小虚拟齿轮速度210,并且可以具有对应于大约5千米/小时的预期机器速度的最大虚拟齿轮速度212。虚拟齿轮比(2)可以对应于与大约4-12千米/小时的预期机器速度。虚拟齿轮比(8)可以具有与机器最高预期速度(例如40千米/小时)相对应的最大虚拟齿轮速度。
[0037]由此,多个虚拟齿轮比(1)-(8)提供一系列越来越高且相互重叠的可用速度范围。由于重叠的速度范围,操作者可以顺利地在邻近虚拟齿轮比之间切换。而且,在各种实施例中,每个虚拟齿轮比(1)-(8)的速度范围大体上可以对应于常规的基于齿轮的变速器的已知行进速度。为了在每个虚拟齿轮比的可用范围内对机器速度进行改变,虚拟齿轮图谱200可以沿着Y轴线将操作者输入信号(例如,油门或第一踏板的调节)绘制为百分比204。当作为油门使用的第一踏板以越来越大调节幅度被踩下时,CVT的输出速度可以沿着与各虚拟齿轮比(1)-(8)相关联的向上斜线增加。相应地,操作者可通过多个虚拟齿轮比向上切换,以引导CVT,由此引导机器,以产生持续增加的输出速度202,以及更大范围的输出速度。
[0038]参照图5,其示出了图表或图谱250,该图表或图谱描述了 CVT以及传动系的动力输出特征,这些特征包括扭矩252与速度254之间的关系。扭矩252可以沿着Y轴线采用任何适当单位(如牛顿-米或尺-镑)进行测量,以及速度254可以沿着X轴线采用每分钟转数(RPMs)进行测量。图谱250可以是储存在控制器内存中的一个或多个控制图谱,其可以促进发动机的运行。在利用虚拟齿轮方法的一些实施例中,针对多个虚拟齿轮比中的每一个可能存在不同的图表或图谱。
[0039]如第一扭矩-速度曲线256所示,CVT的扭矩252与速度254成反比关系,第一扭矩-速度曲线256可以通过测量在CVT输出处传递的扭矩和/或速度来凭经验确定。在一些情况下,第一扭矩-速度曲线256可被称作轮缘牵引力曲线。该曲线代表CVT的实际输出,但不计算可能在传动系下行管路中发生的其他传输损耗,如在差速器或车轴轴承系统中的摩擦损耗或地面与推进装置之间的滚动阻力等。在低速时,CVT能够产生高数值的扭矩252,该高数值的扭矩由第一扭矩-速度曲线256的平坦部258表示。然而,随着输出速度254沿着X轴线持续提高,扭矩252反而出现下降,该下降由该曲线的下降部259表示。这可能是因为CVT正将动力源(即输入动力)的更多扭矩转换成了速度,以便提高CVT的RPM输出。相应地,平坦部258代表低速以及高扭矩输出,而下降部259代表高速以及低扭矩输出。第一扭矩-速度曲线256可以代表CVT和机器的运行限制。CVT可以被设置成在第一扭矩-速度曲线256下方的任何点(包括沿着曲线的任何点)处产生扭矩和速度。为了改变第一扭矩-速度曲线256下的CVT运行设定,操作者可以调整在如图2所示的操作站112中的各种控制装置和输入装置114。
[0040]图5的第一扭矩-速度曲线256还可以代表一种可能的失控状态,其中速度254继续增加而扭矩252的下降开始趋于平稳。如果机器没有接合足够高的负荷,或者如果推进装置开始打滑,速度254可继续增加。这可能部分因为CVT具有近无限范围的扭矩-速度比。为了防止此种情况发生,第一欠载运行曲线260可以包含进图谱250中。第一欠载运行曲线260可以表示为与第一扭矩-速度曲线256以及代表速度254的X轴线相交的向下斜线。
[0041]作为第一欠载运行曲线260功能的一个示例,操作者可以通过例如包括作为油门踏板的第一踏板的输入装置和控制装置选择期望的或者第一目标速度262。第一目标速度262可在可用速度254上沿着X轴线绘制。可以将第一欠载运行曲线260应用到图谱250上,以使第一目标速度262与第一扭矩-速度曲线256相交。由于存在一定倾斜度,第一欠载运行曲线260可以在低于第一目标速度262的较低相应速度254处与第一扭矩-速度曲线256相交。作为第一欠载运行曲线262的倾斜函数并且由偏移范围268表示的偏移量或偏移度可基于任何适当因素(例如,速度)。虽然可以使用其他适当的量化词,但该偏移范围268可以被量化为小于目标速度262的指定百分比。当CVT输出性能例如通过沿着第一扭矩-速度曲线256运动接近第一目标速度262时,在获得第一目标速度262之前,该输出性能可以与第一欠载运行曲线260相交。此后,根据第一欠载运行曲线260可以调节机器性能,所述第一欠载运行曲线260向下倾斜,直到到达第一目标速度262。在第一目标速度262处,CVT的输出通常可以产生很少或不产生净扭矩。如果机器遭遇负载,CVT的输出速度254可以通过沿着第一欠载运行曲线260移动而下降到第一目标速度262以下,使得CVT产生更大扭矩,以克服负载产生的阻力。包括第一欠载运行曲线262的图谱250可以以避免速度失控的方式调节机器性能。
[0042]可能存在不同的欠载运行曲线260,并且可以将其纳入针对不同目标速度262的图谱250中。根据目标速度262在X轴线上确立的位置,欠载运行曲线260的倾斜度以及偏移范围268可发生变化。例如,如果第一目标速度262在将近第一扭矩-速度曲线256的平坦部258下方位置处确立,那么第一欠载运行曲线260可能需要消耗大量的扭矩252。相应地,在低于第一目标速度262较高速度值的速度值处,第一欠载运行曲线260的倾斜度可能更小(即,更陡)。偏移范围268的大小或值可以作出相应变化。
[0043]为了对规则以及机器的运行特征进行调节,根据不同操作者输入信号可以重新排列和调节的图谱250,该图谱250包括如在控制器中实现的曲线。例如,参照图6,如果操作者致动某些输入装置和/或控制装置,可以对第一扭矩-速度曲线256进行调整,从而改变其特征。在所示的实施例中,该调整可能将第一扭矩-速度曲线相对于Y轴线向下移动,从而降低可用扭矩252。这可通过虚线代表的第二扭矩-速度曲线270表示。第二扭矩-速度曲线270偏离第一扭矩-速度曲线256的量可由第一位移值276 (米用括号不出)表不。除了向下移位的第二扭矩-速度曲线270,还可对第一欠载运行曲线260进行调整,尤其是相对于X轴线向回移位至第二欠载运行曲线272。移动第二欠载运行曲线272可导致第一目标速度262被移位至更低的第二目标速度274。第二欠载运行曲线272与第二目标速度被从第一欠载运行曲线260与第一目标速度262移位的程度可由第二位移值278表示。第二欠载运行曲线272的倾斜度或角度可与第一欠载运行曲线260的倾斜度或角度相同或不同。此后,第二扭矩-速度曲线270与第二欠载运行曲线272可对机器的性能进行调节,直到操作者重置输入和/或控制装置。采用这种方式对第二扭矩-速度曲线270和第二欠载运行曲线272进行移位,降低了 CVT能够产生的扭矩量和速度量,从而限制机器的当前输出潜力。
[0044]为了确定扭矩-速度曲线以及欠载运行曲线被移位的程度或量,S卩,为了确定第一位移值276和第二位移值278,控制器可执行一系列指令,以实施控制策略300,例如,如图7所示的策略。该控制策略300可由任何适当类型的软件程序、功能、模块、对象、类别、数据结构、方法、记录、程序库等或任何在硬件中执行的此处统称为程序的上述方面构成。参照图3和图7,控制策略300可以从操作者致动的输入装置接收一个或多个输入。例如,操作者可对作为油门的第一踏板130进行调节。第一踏板传感器192可记录调节度或调节量,并将其转换成第一信号或油门输入302,并将该信号传输给控制策略300。操作者还可利用虚拟齿轮移位器138从与CVT 110相关联的多个虚拟齿轮比中选择一个虚拟齿轮比。也被传输到控制策略300的第二信号或虚拟齿轮输入304可以表示所选的虚拟齿轮比。控制策略300可包括速度确定程序306,该程序对油门输入302以及虚拟齿轮输入304进行分析,从而确定操作者所请求的机器速度。该速度确定程序306可在例如RPMs中产生被请求的速度信号308,所述RPMs被传输给控制策略300的其他部分上以做进一步处理。
[0045]为了临时性降低或限制机器扭矩和/或速度,操作者可对作为离合器踏板的第二踏板132进行调节,以模拟CVT 110从推进装置104中的部分分离。通过上述操作,该操作者将其指令可以发出期望致动或模拟物理离合器的打滑的信号,使得传动系108减少或消耗掉传送给推进装置104的旋转动力的至少一部分。扭矩252和速度254被减少或限制的量可以作为图5中扭矩-速度以及欠载运行曲线被移位的量来实现。相应地,通过移位的曲线对CVT性能和限制进行调整而不是通过实际使离合器打滑的方式,可以对所请求的离合器打滑进行模拟。为了记录第二踏板132的调节,第二踏板传感器194可以测量第二踏板铰接的程度,并将其转换成传输给控制策略300的第三信号或离合器输入310。
[0046]扭矩限制过程320由图7所示的控制策略300的较低部表示,可以进一步处理离合器输入310,以确定扭矩-速度曲线向下位移的程度。例如,为了将离合器输入310转换成控制策略300更加容易解译的值,扭矩限制过程320可以将离合器输入310引导至第一比例程序322。该第一比例程序322可将离合器输入310转换成第一比例因子(SF) 324,该比例因子在0.05-1.0范围之间。在0.05-
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