CN1346030A - 确定在液压机械传动装置中液压单元的输出速度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

在传动装置中的液压单元的输出速度采用一对可变磁阻传感器来确定,其中一个安装在由液压单元输出所驱动的一个齿轮上,而另一个安装在行星齿轮***的支架上。两个传感器其中一个总是用于测量较高的速度,由此液压输出被直接地确定或由当时发动机的速度间接确定。这样在液压单元输出轴速度低的情况下,用于确定液压单元输出速度的速度传感器的频率不会降低。

Description

确定在液压机械传动装置中液压 单元的输出速度的装置和方法
技术领域
本发明涉及一个具有液压单元的液压机械传动装置，具体地说涉及一种确定液压单元的实际输出速度的装置和方法。
背景技术
液压机械传动装置的控制器根据输入指标的变化对液压单元确定一个给出的输出速度。为实现正确的控制，需要有一个反馈，将液压单元的实现输出速度反馈到控制器。以前，通过安装在液压单元输出轴或由液压单元输出轴驱动的齿轮上的一个定向霍尔效应传感器和一个磁环已经实现了这样的反馈。这种方法的一个缺陷是定向霍尔效应传感器和磁环是比较昂贵的。其另一个缺陷是当液压单元在接近零冲程量时，由于液压单元的输出速度低使得速度脉冲的频率也低。由此用于测量液压单元输出速度的修正率也低。
发明内容
由此本发明的目的在于克服上述应用定向霍尔效应速度传感器所带来的缺陷。
本发明的传动装置应用两个安装在传动装置中的不同齿轮上的非定向、相对便宜的可变磁阻速度传感器来精确确定液压单元输出的速度和方向。一个传感器安装在液压单元的液压单元输出端，并用来直接测量液压单元的输出速度。另一个传感器安装在传动装置的行星齿轮支架上，并用来非直接地测量液压单元的输出速度。所述液压单元的输出速度必须依据当时的发动机速度和已知的传动装置的齿轮速比计算出来。当液压单元停止或在一个低速下转动时，支架在以一个相对高的速度转动。此外，当支架是停止或在一个低速下转动时，液压单元的输出轴处在一个相对高的速度下。测量到较快的实际速度的传感器就是用来确定液压单元输出速度的传感器。在两个测量的速度相互比较接近时，有一个转换期间。在转换期间中，由两个传感器确定的液压单元输出速度被平均，该平均值被用于控制器，作为液压单元输出速度。
由于采用得到较高实际速度的传感器的测量结果，速度测量的频率总是大于或等于250Hz。由此结果，一个新的、精确的速度能够在每4毫秒的闭环速度控制中测出。所述可变磁阻速度传感器是便宜的，而且能在传动装置中测量现有齿轮，不必需要一个附加的磁环。此外，用两个传感器测量液压单元的速度能够用控制器来检测错误并在车上进行判断。
附图说明
图1是本发明的液压机械传动装置的一个示意图。
图2是一个环形齿轮速度和行星齿轮速度与车辆地面速度之比的曲线图。
具体实施方式
本发明液压机械传动装置被显示在图1中并用标记10表示。该传动装置10适于由一个具有输出轴14的发动机12驱动。该传动装置进一步包括一个液压单元，所述液压单元包括一个可变速泵16和一个由泵16驱动的马达18。所述发动机的输出轴14通过齿轮N2和N1驱动液压泵16。
所述传动装置包括一个行星齿轮***20，星齿轮***20具有第一和第二行星齿轮组24和26。所述行星齿轮组具有一个公共行星齿轮支架28，支架28上安装着成为一个整体的分别为两个行星齿轮组的行星齿轮P1和P2。一个单独的环形齿轮R2被用来与行星齿轮P2啮合。发动机输出轴14同时也驱动第一行星齿轮组24的中心齿轮S1。第二行星齿轮组26具有一个中心齿轮S2。
传动装置具有两个离合器，一个低档位离合器CL和一个高档位离合器CH。离合器CL可与支架28啮合，进而通过齿轮N5和N6与插速驱动轴42偶合。离合器CH可与中心齿轮S2啮合，进而通过齿轮N5和N6与插速驱动轴42偶合。传动装置还包括一个倒车行星齿轮组30，齿轮组30具有一个环形齿轮R3，一个行星齿轮P3和一个中心齿轮S3。当制动器BR被啮合使得环形齿轮R3停止转动并且两个离合器被放开时，中心齿轮S3将以相反的方向转动，由此改变驱动轴42的转动方向。
所述传动装置包括一个电子控制器44，电子控制器44与操纵传动装置10的液压控制器46相连。液压控制器46被用于控制所述液压可变单元16的输出和离合器CL、CH以及制动器BR的啮合和脱离。电子控制器44也与发动机电子控制单元48连接来协调发动机12和传动装置10的控制。在一种情况下，传动装置控制器44接收来自发动机电子控制单元48与发动机速度，也即中心齿轮S1的速度有关的输入。
电子控制器44对驱动齿轮N4的液压单元输出轴50确定一个速度。为控制传动装置，需要具有一个闭环速度控制***，在该***中液压单元输出轴50的实际速度被输送到电子控制器44。
一个第一可变磁阻速度传感器58测量通过齿轮N3和N4由液压单元输出驱动的环形齿轮R2的速度。所述环形齿轮R2的速度直接与液压单元输出速度成比例。另外，传感器58可被设置来测量在液压单元输出轴上的齿轮N4的速度。传感器58提供了对液压单元输出速度的一个直接测量。
第二可变磁阻速度传感器60测量行星齿轮支架28的速度。这是一个对液压单元输出速度的非直接测量，因为电子控制器44必须从支架速度和中心齿轮S1的速度计算出液压单元输出速度。液压单元输出速度通过一下公式计算出来：
液压速度{([(P2×S1)+(P1×R2)]×[支架速度]-[P2×S1×(S1速度)])÷(P1×P2)}×{-N4÷N3}
在此P1、S1等分别代表各自齿轮上的齿数。计算结果将或正或负，其表示液压单元输出的方向。无论什么时候都用上述公式确定液压输出的方向，甚至当液压单元的输出速度由安装在环形齿轮R2上的传感器58确定时。
参见图2，显示出支架速度和环形齿轮R2的速度与车辆地面速度的比值。正如所见，不论是支架速度还是环形齿轮速度在同一地面速度下都没有为零或接近零。两者之一总是以足够快的速度转动，以便给出所需的与液压单元输出有关的测量频率。无论传感器58、60中的那个传感器测量到最快的实际速度，该传感器侧得的速度被用于确定测出的液压单元的输出速度。当这两个由传感器实际测出的速度趋于相同时，如相互相差10％以内，将两个传感器测出的液压单元输出速度值平均在一起。该平均值被用于控制器，作为液压单元输出速度。
由于用两个磁传感代替了信号定向霍尔效应传感器，速度测量的频率总是大于250Hz，甚至在液压单元在停止或接近停止时。
对于液压单元输出速度的非直接测量，最好用支架。然而，由行星齿轮组24驱动的其它传动装置的元件也能被用于这样的测量中。例如，中心齿轮S2或S3的速度也能被测量，并从中计算出液压单元的输出速度。根据使用的元件，离合器滑动可能是一个不可预测的因素。这就是支架速度被参照的原因，此时离合器滑动不再是影响液压单元输出速度计算的因素。
本发明不应受上述实施例的限定，而应由所附的权利要求书限定本发明的范围。

Claims (14)

1.一种有一个发动机驱动的液压机械传动装置，包括：一个可变速度液压单元，所述液压单元具有一个泵和一个马达，所述马达上有一个液压单元输出轴，由此所述液压单元输出轴速度是可变的；一个行星齿轮***，所述***具有第一和第二行星齿轮组，第一行星齿轮组有一个适于由发动机驱动的中心齿轮(S1)、行星齿轮(P1)和一个行星齿轮支架，同时第二行星齿轮组包括一个由液压单元输出轴驱动的环形齿轮(R2)、中心齿轮(S2)和与行星齿轮(P1)为一个整体并由行星齿轮支架支承的行星齿轮(P2)，由此所述支架速度为行星齿轮(P1)速度和环形齿轮(R2)速度的函数；所述传动装置进一步具有一个倒车行星齿轮组，该行星齿轮组具有一个由传动装置输出轴驱动的中心齿轮(S3)和一个由行星齿轮支架和一对离合器支承的行星齿轮(P3)，所述离合器包括一个低档位离合器(CL)和一个高档位离合器(CH)，所述离合器(CL)、(CH)被选择地啮合用于将所述支架或中心齿轮(S2)分别与输出轴连接；一个电子传动装置控制器用于确定所需的液压单元输出轴速度；以及一对传动装置速度传感器，用于向液压单元输出轴速度的控制器提供反馈，其中的第一传感器直接测量液压单元输出轴的速度，而第二传感器通过测量由第一行星齿轮组驱动的传动装置的元件的速度非直接地测量液压单元输出轴的速度，此时根据中心齿轮(S1)和已知的传动装置中齿轮速比来确定液压单元输出轴的速度。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其中第二传感器测量所述支架的速度。
3.根据权利要求2所述的传动装置，其中所述液压单元输出速度通过以下等式，由支架速度和中心齿轮(S1)的速度计算得出：液压速度＝{([(P2×S1)+(P1×R2)]×[支架速度]-[P2×S1×(S1速度)])÷(P1×P2)}×{-N4÷N3}在此P1、S1、R2、P2、N3和N4分别代表各自齿轮上的齿数。
4.根据权利要求1所述的传动装置，其中第一传感器测量环形齿轮(R2)的速度，由此通过已知的齿轮速比确定液压单元的速度。
5.一种有一个发动机驱动的液压机械传动装置，包括：一个可变速度液压单元，所述液压单元具有一个泵和一个马达，所述马达上有一个液压单元输出轴，由此所述液压单元输出轴速度是可变的；一个行星齿轮***，具有一个适于由发动机驱动的中心齿轮，一个由液压单元的液压单元输出轴驱动的环形齿轮和安装在一个行星齿轮支架上的行星齿轮，由此所述支架的速度是中心齿轮速度和环形齿轮速度的函数；一个电子传动装置控制器用于确定所需的液压单元输出轴速度；以及一对传动装置速度传感器，用于向液压单元输出轴速度的控制器提供反馈，其中的第一传感器直接测量液压单元输出轴的速度，而第二传感器通过测量行星齿轮支架的速度非直接地测量液压单元输出轴的速度，此时根据当时发动机的速度来确定液压单元输出轴的速度。
6.根据权利要求5所述的传动装置，其中所述控制器根据所述两个传感器中当时测的较高的实际速度的传感器的测量结果确定液压单元输出轴的速度。
7.根据权利要求5所述的传动装置，其中所述控制器通过平均由所述两个传感器反馈的液压单元输出轴速度来确定液压单元输出轴的速度。
8.根据权利要求5所述的传动装置，其中所述控制器当两个传感器发出的速度信号在一个相互接近的预定范围内时，通过平均由所述两个传感器反馈的液压单元输出轴速度来确定液压单元输出轴的速度。
9.根据权利要求5所述的传动装置，其中所述传感器是可变磁阻速度传感器。
10.根据权利要求5所述的传动装置，进一步包括一个接收来自电子控制器的控制输入的液压控制器。
11.根据权利要求5所述的传动装置，其中所述电子控制器接收一个来自发动机电子控制单元的一个发动机速度信号。
12.根据权利要求4所述的传动装置，其中所述第一传感器测量由液压单元输出轴驱动的齿轮的速度，由此确定液压单元输出轴速度。
13.一种在适于一个发动机驱动的液压机械传动装置中确定液压单元输出轴的实际速度的方法，所述传动装置包括一个可变速度液压单元，所述液压单元具有一个泵和一个马达，所述马达上有一个液压单元输出轴，由此所述液压单元输出轴速度是可变的，一个行星齿轮***，具有一个适于由发动机驱动的中心齿轮，一个由液压单元的输出轴驱动的环形齿轮和安装在一个行星齿轮支架上的行星齿轮，由此所述支架的速度是中心齿轮速度和环形齿轮速度的函数，以及一个电子传动装置控制器用于确定所需的液压单元输出轴速度，所述确定实际速度的方法包括以下步骤：提供一个第一传感器用于测量其速度与液压单元输出轴的速度直接成比例的元件的速度，所述第一传感器向所述控制器发送一个反映所测速度的信号；提供一个第二传感器用于测量行星齿轮支架的速度，并对所述控制器发出一个反映行星齿轮支架速度的信号，由此根据发动机速度和行星齿轮的齿轮速比确定液压单元输出轴速度；以及选择上述传感器中反映出的较高的实际测量速度所确定的速度作为液压单元输出轴速度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在两个传感器的实际测量速度在一个相互接近的预定范围内时，液压单元输出轴速度由两个传感器信号的平均值确定。
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