專利名稱：功率分流變速箱及其控制的方法
功率分流變速箱及其控制的方法本發(fā)明涉及一種功率分流變速箱以及一種用于在行程范圍變換期間執(zhí)行的方法。在數(shù)年來(lái)設(shè)立的帶有液力變矩器的手動(dòng)變速箱和自動(dòng)變速箱中，變速級(jí)通過(guò)機(jī)械同步元件或者通過(guò)在變矩器元件上的滑動(dòng)而變換。在此要克服的傳動(dòng)比級(jí)差導(dǎo)致在驅(qū)動(dòng)裝置和從動(dòng)裝置上的轉(zhuǎn)速改變和轉(zhuǎn)矩改變。在無(wú)級(jí)變速箱方案中，由于電的、機(jī)械的或靜液壓的變速器的有限的擴(kuò)展而使用不同的傳動(dòng)級(jí)(Obersetzungsstufen)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)在整個(gè)速度范圍上的良好效率。在利用變速器中的附加的自由度下，在行程范圍之間的變換原則上也可能不改變驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速或者從動(dòng)轉(zhuǎn)速地或者沒(méi)有牽引力中斷地進(jìn)行。德國(guó)公開(kāi)文獻(xiàn)DE 10 2007 037 107 Al于是示出了一種功率分流變速箱，其具有帶有靜液壓變速器的第一靜液壓功率支路和機(jī)械的并且通過(guò)離合器可分離的第二功率支路。兩個(gè)功率支路相聚成總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)區(qū)段。在第一行程范圍中，第二功率支路被分離并且僅僅借助第一功率支路行駛。為了加速，通過(guò)控制靜液壓變速器提高第一功率支路的可變傳動(dòng)比。如果通過(guò)總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由第一功率支路驅(qū)動(dòng)的第二功率支路的分離的從動(dòng)達(dá)到對(duì)應(yīng)于第二功率支路的驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速，則達(dá)到同步并且將第二功率支路的離合器閉合并且也第二功率支路與總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。在達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)于是變換至第二功率分流的行程范圍中。但由于真實(shí)的變速器在不同的行程范圍(Fahrbereich)中也具有不同的損耗功率，目前不能實(shí)現(xiàn)牽引力無(wú)中斷的行程范圍變換的理想。本發(fā)明的任務(wù)是提出一種功率分流變速箱和一種用于在行程范圍之間變換的方法，它們解決了現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題。尤其是，目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)一種用于行程范圍變換而無(wú)牽引力改變的簡(jiǎn)單解決方法，其同時(shí)保證了高的兼容性。該任務(wù)通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的按照權(quán)利要求1所述的功率分流變速箱來(lái)解決。功率分流變速箱為此具有帶有無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)傳動(dòng)比的第一功率支路和可分離的第二功率支路。兩個(gè)功率支路在總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中又相聚。裝置在存在同步條件的情況下在從初始行程范圍變換至目標(biāo)行程范圍時(shí)將第二功率支路與總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接和分離。用于控制和調(diào)節(jié)第一功率支路傳動(dòng)比的控制裝置與第一功率支路相連。用于預(yù)測(cè)在目標(biāo)行程范圍中的第一功率支路的效率的預(yù)測(cè)裝置與控制裝置相連?？刂蒲b置構(gòu)建為使得無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速比在變換至目標(biāo)行程范圍中時(shí)在考慮所預(yù)測(cè)的效率的情況下被調(diào)節(jié)得恰好補(bǔ)償了在第一功率支路的輸出端上的轉(zhuǎn)速差，該轉(zhuǎn)速差是由于通過(guò)第二功率支路的連接或分離在第一功率支路中引起的功率流改變而造成的。此外該任務(wù)通過(guò)本發(fā)明的按照權(quán)利要求8所述的方法來(lái)解決。本發(fā)明的用于從初始行程范圍變換至目標(biāo)行程范圍的方法控制帶有具有無(wú)級(jí)可調(diào)變速比的第一功率支路以及可分離的第二功率支路的功率分流變速箱。在目標(biāo)行程范圍中的第一功率支路的效率被預(yù)測(cè)，并且在存在同步條件的情況下將第二功率支路連接或分離，用于從初始行程范圍變換至目標(biāo)行程范圍。于是，第一功率支路的無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速比在考慮到所預(yù)測(cè)的效率的情況下被調(diào)節(jié)為使得恰好補(bǔ)償在變換至目標(biāo)行程范圍中之后由于在第一功率支路中所產(chǎn)生的功率流改變引起的在第一功率支路輸出端上的轉(zhuǎn)速差。
從屬權(quán)利要求有利地涉及本發(fā)明的功率分流變速箱以及本發(fā)明的方法的改進(jìn)方案。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是在行程范圍變換之前預(yù)測(cè)在目標(biāo)行程范圍中的效率并且在第二功率支路連接或分離之后相應(yīng)地修正第一功率支路的可變的傳動(dòng)比。因此，完全不出現(xiàn)有限的調(diào)整時(shí)間的問(wèn)題和對(duì)此所需要的、費(fèi)事且非常動(dòng)態(tài)的測(cè)量技術(shù)和調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用。特別優(yōu)選的是，估計(jì)第一功率支路的瞬時(shí)效率并且基于所估計(jì)的瞬時(shí)效率預(yù)測(cè)目標(biāo)行程范圍中第一功率支路的效率。由此，可以保證在不同的工作條件譬如波動(dòng)的溫度的情況下預(yù)測(cè)的可靠性。尤其是在移動(dòng)作業(yè)機(jī)器的區(qū)域中，靜液壓功率傳輸是普遍的。所以，特別有利的是，通過(guò)靜液壓變速器實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速比，該變速器包括液壓馬達(dá)和液壓泵。傳動(dòng)比通過(guò)液壓馬達(dá)和/或液壓泵的排出體積(Verdr&igungsvolumen)來(lái)調(diào)節(jié)。液壓馬達(dá)和液壓泵通過(guò)兩個(gè)液壓管路形成閉合循環(huán)。在變速器中的變速比在此也可以通過(guò)機(jī)械方式或電學(xué)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于本發(fā)明的在第一功率支路中帶有靜液壓的變速器的功率分流變速箱而言特別有利的是，基于兩個(gè)連接液壓馬達(dá)和液壓泵的管路之間的壓力差來(lái)估計(jì)靜液壓的變速器瞬時(shí)體積效率。隨后，在目標(biāo)行程范圍中的第一功率支路的效率基于變速器的瞬時(shí)體積效率來(lái)預(yù)測(cè)，因?yàn)樵谄溆嗟牡谝还β手分械膿p耗功率在不同的行程范圍中幾乎保持恒定。 由此，第一功率支路的效率可基于簡(jiǎn)單可測(cè)量的在兩個(gè)管路中的壓力差來(lái)預(yù)測(cè)。在下文中借助附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出了

圖1示出了本發(fā)明的功率分流變速箱的一個(gè)實(shí)施例的示意圖； 圖2示出了本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程圖3示出了用于計(jì)算靜液壓變速器的體積效率的模型；以及
圖4示出了關(guān)于時(shí)間繪制的在行程范圍變換時(shí)本發(fā)明的功率分流變速箱的不同的測(cè)
量量和參數(shù)。圖1示出了本發(fā)明的功率分流變速箱1，其將作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)2的功率傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)驅(qū)動(dòng)輪9。為此，內(nèi)燃機(jī)2驅(qū)動(dòng)主驅(qū)動(dòng)軸5和與主驅(qū)動(dòng)軸5固定且力配合連接的齒輪10。齒輪10又驅(qū)動(dòng)第一功率支路。此外，主驅(qū)動(dòng)軸5可以通過(guò)摩擦聯(lián)接的離合器 12與作為第二功率支路的輸入的另一齒輪11相連。第二功率支路具有固定的傳動(dòng)比，該傳動(dòng)比通過(guò)齒輪11、13和14確定，并且在離合器12閉合的情況下即在連接第二功率支路的情況下通過(guò)所述的齒輪11、13和14將內(nèi)燃機(jī)2的功率至少部分地傳輸?shù)阶鳛榈诙β手返妮敵龆说膹膭?dòng)軸6。齒輪11的轉(zhuǎn)速通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器67來(lái)檢測(cè)。主驅(qū)動(dòng)軸5的齒輪10驅(qū)動(dòng)第一功率支路的齒輪15，其力配合地安裝在第一泵驅(qū)動(dòng)軸16上。泵驅(qū)動(dòng)軸16驅(qū)動(dòng)具有無(wú)級(jí)可調(diào)的變速比的靜液壓的變速箱4。靜液壓的變速箱4又將所輸送的功率傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸20和固定地安裝在其上的作為第一功率支路的輸出端的齒輪21上。泵驅(qū)動(dòng)軸16的轉(zhuǎn)速通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器65來(lái)檢測(cè)，而發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸20的轉(zhuǎn)速通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器66來(lái)檢測(cè)。從泵驅(qū)動(dòng)軸16的轉(zhuǎn)速也得到了主驅(qū)動(dòng)軸5的轉(zhuǎn)速。
靜液壓的變速箱4具有可調(diào)整的液壓泵17，其由泵驅(qū)動(dòng)軸16來(lái)驅(qū)動(dòng)。被驅(qū)動(dòng)的液壓泵17將液壓油或其他液壓液體通過(guò)第一液壓管路19a泵送至靜液壓變速箱4的可調(diào)整的液壓馬達(dá)18，液壓馬達(dá)被流經(jīng)其的液壓油驅(qū)動(dòng)。于是，液壓馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸20 并且將液壓油經(jīng)由第二管路19b向回引導(dǎo)至液壓泵17。靜液壓變速箱4由控制設(shè)備40中的控制裝置43控制用于調(diào)節(jié)傳動(dòng)比，其中控制裝置43將電調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)由電線路47和46發(fā)送給調(diào)節(jié)裝置的比例磁鐵35和36。調(diào)節(jié)裝置例如與控制裝置43的調(diào)節(jié)信號(hào)成比例地分別改變液壓馬達(dá)18和/或液壓泵17的斜盤或斜軸的角度并且由此分別改變所調(diào)節(jié)的排出體積。通過(guò)提高液壓泵17的抽吸體積和/或縮小液壓馬達(dá)18的排出體積可以提高液壓馬達(dá)17的旋轉(zhuǎn)速度并且增大來(lái)自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速與從動(dòng)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)比。這樣，通過(guò)改變液壓泵17和液壓馬達(dá)18的斜盤的回轉(zhuǎn)角可以無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)傳動(dòng)比。該實(shí)施例的總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Summiergetriebe)由兩個(gè)耦合的行星齒輪系31和32構(gòu)成。行星齒輪系31和32具有剛性耦合的內(nèi)齒輪。第一和第二行星齒輪系31和32的內(nèi)齒輪被描述為功能上的內(nèi)齒輪，因?yàn)閷?shí)際上僅僅涉及唯一的部件27，其具有兩個(gè)功能性的內(nèi)齒輪。在此，第一行星齒輪系31的內(nèi)齒輪部分不僅在內(nèi)齒輪的內(nèi)側(cè)而且在其外側(cè)上都具有齒。共同的內(nèi)齒輪27的外部齒圈在此形成總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一輸入端，齒輪21作為第一功率支路的輸出端嚙合到第一輸入端中。第一和第二行星齒輪系31和32的兩個(gè)恒星齒輪M 和四分別以力配合相連方式設(shè)置在第二功率支路的從動(dòng)軸6上，該從動(dòng)軸同時(shí)構(gòu)成第二功率支路的輸出端和總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二輸入端。因此，兩個(gè)行星齒輪系31、32在兩個(gè)恒星齒輪M和四之間以及在實(shí)現(xiàn)為一個(gè)部件27的兩個(gè)功能性的內(nèi)齒輪之間具有固定耦合。第一行星齒輪系31的行星齒輪23通過(guò)行星架25和通過(guò)離合器沈可在殼體側(cè)固定，使得在離合器26閉合時(shí)，行星齒輪23只能圍繞其自己的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能進(jìn)行平移或繞從動(dòng)軸6轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，可以確定在第一行星齒輪系31的功能性內(nèi)齒輪與恒星齒輪M并且因此也與恒星齒輪四之間的在結(jié)構(gòu)上由行星齒輪系部件確定的變速比。第二行星齒輪系32的行星齒輪觀由于恒星齒輪四和第二行星齒輪系32的功能性內(nèi)齒輪的相反并且數(shù)值不同的齒速度(Zahngesctiwindigkeit)而繞從動(dòng)軸6的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。行星齒輪觀的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)通過(guò)另一行星架30傳輸?shù)街鲝膭?dòng)軸7上，該主從動(dòng)軸根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例如通過(guò)差速機(jī)構(gòu)8 和兩個(gè)半軸引導(dǎo)至齒輪9。所以，兩個(gè)行星齒輪系31和32必須具有不同的變速比，使得內(nèi)齒輪27和恒星齒輪四在離合器沈閉合時(shí)具有數(shù)值上不同的速度，因?yàn)樾行驱X輪23固定在第一行星齒輪系31中，并且在行星齒輪系32相同實(shí)施的情況下行星齒輪觀同樣停止。 如果離合器26被打開(kāi)，則行星齒輪23也可以繞從動(dòng)軸6的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并且在恒星齒輪M和內(nèi)齒輪27之間不存在固定的傳動(dòng)比。兩個(gè)離合器沈和12分別被操作裝置38和37打開(kāi)或閉合。操作裝置38和37通過(guò)控制線路49和48由控制設(shè)備40的控制裝置43控制。在緩慢的第一行程范圍中，純粹借助靜液壓功率支路行駛并且離合器12打開(kāi)，使得第二功率支路被中斷或者分離并且不再直接由內(nèi)燃機(jī)2驅(qū)動(dòng)。離合器沈在第一行程范圍中閉合，以便如上所描述的那樣將總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一和第二輸入端以固定的傳動(dòng)比與第一功率支路的輸出端相連。這樣，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩僅僅通過(guò)第一功率支路傳輸。為了起動(dòng)，作業(yè)機(jī)器通常需要非常高的轉(zhuǎn)矩，所以馬達(dá)18被調(diào)節(jié)到最大的排出體積并且泵17從消失的抽吸體積開(kāi)始增加抽吸體積。因此，通過(guò)減小變速比從靜液壓變速箱4的無(wú)窮大的變速比開(kāi)始在第一行程范圍中起動(dòng)并且加速。由此，內(nèi)燃機(jī)2可以始終以有效的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。如果達(dá)到最大抽吸體積，則可以進(jìn)一步減小馬達(dá)18的排出體積。在第一行程范圍中的功率流在圖 1中通過(guò)用“A”表示的箭頭示出。由于第一功率支路的輸出端在第一行程范圍中通過(guò)總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者更確切地說(shuō)通過(guò)第一行星齒輪系31與第二功率支路的輸出端以力配合形式相連，所以由從動(dòng)軸6和齒輪14、13、11構(gòu)成的第二功率支路也被驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在，如果車輛被加速到或者馬達(dá)18的排出體積在最大抽吸體積的情況下減小到使得主驅(qū)動(dòng)軸5和齒輪11已達(dá)到相同的轉(zhuǎn)速，則離合器12可以閉合而無(wú)需進(jìn)一步的轉(zhuǎn)速匹配并且主驅(qū)動(dòng)軸5也通過(guò)第二功率支路與總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二輸入端連接。操作裝置37將離合器12閉合，其中該操作裝置由從控制裝置 43經(jīng)由線路48發(fā)送的控制信號(hào)起動(dòng)。在離合器12閉合并且第二功率支路被連接之后， 離合器26打開(kāi)，使得現(xiàn)在第二功率支路驅(qū)動(dòng)恒星齒輪M和四，而第一功率支路驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪27?，F(xiàn)在，這為功率分流的第二行程范圍。通過(guò)借助于增大液壓馬達(dá)18的馬達(dá)回轉(zhuǎn)角 (Motorsctiwenkwinkel)或排出體積并且隨后減小抽吸體積將內(nèi)齒輪制動(dòng)，來(lái)提高在相反的內(nèi)齒輪27和恒星齒輪四之間的相對(duì)速度。由此，行星齒輪28以及從而齒輪9進(jìn)一步被加速。對(duì)于在此所描述的實(shí)施例，重要的是，靜液壓變速器4具有負(fù)的變速比，即驅(qū)動(dòng)軸16相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸20反向轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榉駝t主驅(qū)動(dòng)軸5會(huì)相對(duì)于齒輪11反向地轉(zhuǎn)動(dòng)。但是， 變速比改變的描述始終涉及變速比的數(shù)值。在迄今的實(shí)施中，液壓馬達(dá)18和液壓泵17的泄漏流被忽略，其通常概括為靜液壓變速箱4的體積效率。所以，在第一行程范圍中馬達(dá)回轉(zhuǎn)角始終略微小于理想無(wú)損耗的情況地被調(diào)節(jié)。即使在第二行程范圍中總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸入端并不固定地彼此耦合，功率仍然從第二功率支路經(jīng)由行星齒輪23和觀傳輸至第一功率支路。第二行程范圍的無(wú)功功率流通過(guò)用B表示的箭頭來(lái)標(biāo)記。由此，在靜液壓變速器4中出現(xiàn)功率流反轉(zhuǎn)并且其體積效率翻轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，液壓馬達(dá)18作為泵工作而液壓泵17作為馬達(dá)來(lái)工作，它們與其功能無(wú)關(guān)地還稱作液壓馬達(dá)18和液壓泵17。為了補(bǔ)償轉(zhuǎn)速損耗并且由于希望在第一行程范圍和第二行程范圍之間的邊界處的轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定過(guò)渡，在第二行程范圍的開(kāi)始，馬達(dá)18的回轉(zhuǎn)角始終大于理想情況地被調(diào)節(jié)。在過(guò)渡區(qū)域中，在功率分流變速箱1中的兩個(gè)離合器12和沈閉合，因?yàn)閷?duì)于實(shí)現(xiàn)在要打開(kāi)的和要閉合的離合器之間的可靠的力矩傳遞需要一定的相交。由于公差和不安全性在離合器壓力構(gòu)建并且在負(fù)載力矩改變時(shí)必須保證，離合器12在任何情況下都可以傳遞內(nèi)燃機(jī)2的力矩。離合器切換過(guò)程是連續(xù)的過(guò)程，其中在此前所操作的離合器沈打開(kāi)之前，為此被切換的離合器12首先一同滑動(dòng)、隨后靠近并且由于運(yùn)動(dòng)學(xué)上強(qiáng)制離合而短時(shí)地夾緊傳云力系(Antreibesstrang)0然而通過(guò)在過(guò)渡區(qū)域中的短時(shí)夾緊防止了液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速可以通過(guò)液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)角的改變而調(diào)整。只有當(dāng)在前所閉合的離合器26打開(kāi)時(shí)，轉(zhuǎn)速才又可以變化。從該時(shí)刻起， 現(xiàn)在原則上可能的是，連續(xù)地調(diào)整必然產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差(由突然的泄漏流有關(guān)的效率改變引起)。然而，無(wú)中斷的牽引力由此由于連續(xù)的調(diào)整時(shí)間而可能不被實(shí)現(xiàn)。通過(guò)本發(fā)明的方法， 其中液壓馬達(dá)在過(guò)渡區(qū)域中受控地被調(diào)節(jié)到匹配的效率校正的回轉(zhuǎn)角，才防止了不希望的力矩中斷或力矩升高。本發(fā)明的思想是在第二行程范圍開(kāi)始時(shí)預(yù)測(cè)效率，并且在考慮到所預(yù)測(cè)的效率的情況下調(diào)節(jié)在行程范圍變換期間即在兩個(gè)離合器12和沈閉合期間的馬達(dá)回轉(zhuǎn)角，使得在離合器26打開(kāi)時(shí)，并不出現(xiàn)由于功率流反轉(zhuǎn)引起的在靜液壓的變速器4輸出端上的轉(zhuǎn)速改變。預(yù)測(cè)在此理解為在離合器12閉合之前或者閉合時(shí)對(duì)效率的計(jì)算，從而液壓馬達(dá)18的回轉(zhuǎn)角直接在離合器12閉合之后可以被相應(yīng)地調(diào)節(jié)并且在離合器沈打開(kāi)時(shí)已存在根據(jù)所預(yù)測(cè)的效率而計(jì)算的排量。圖2描述了根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例，其在下文中與根據(jù)本發(fā)明的圖1中的功率分流變速箱的實(shí)施例一起來(lái)描述。圖2示例性地描述了從作為起始行程范圍的緩慢的第一行程范圍至作為目標(biāo)范圍的較快速的第二行程范圍的行程范圍變換。在步驟Sll中，功率分流變速箱1處于第一行程范圍中而通過(guò)減低靜液壓變速箱 4的傳動(dòng)比而使車輛加速。在后續(xù)步驟S12至S14中，不斷地測(cè)量過(guò)程參數(shù)，估計(jì)瞬時(shí)體積效率并且基于瞬時(shí)效率對(duì)第二行程范圍中的體積效率進(jìn)行預(yù)測(cè)。這將在下文中參照?qǐng)D3來(lái)更為詳細(xì)地描述。效率在此應(yīng)能夠盡可能簡(jiǎn)單地并且從數(shù)目少的簡(jiǎn)單要測(cè)量的過(guò)程參數(shù)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。圖3示出了靜液壓變速箱4的泄漏流的簡(jiǎn)單模型。圖3除了示出實(shí)際管路19a和 19b之外也示出了液壓泵17和液壓馬達(dá)18的泄漏流61和62。因此，根據(jù)被修正了所述泄漏流的理論馬達(dá)流量和泵流量得到如下的體積效率
QthP、Qthll在此表示液壓泵17或液壓馬達(dá)的理論體積流量，而QtokP、QLeakM表示相關(guān)的損耗流量。理想的體積流量
可以根據(jù)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速或液壓泵馬達(dá)η和控制裝置43的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)節(jié)信號(hào)u來(lái)計(jì)算。Vp，Vm表示液壓泵17或液壓馬達(dá)18的最大排出體積。在假設(shè)液壓馬達(dá)18和液壓泵 17的泄漏流相同的情況下，僅僅還必須估計(jì)總泄漏流，以便計(jì)算瞬時(shí)體積效率?？傂孤┝?br> Quat-B^-Ap = QtbP-QihM ，其中一(4)
以第一近似(in erster Naeherung)根據(jù)與在兩個(gè)管路19a和19b之間的壓力差Δ P 的線形關(guān)系來(lái)確定。估計(jì)參數(shù)在此一次地以離線方式根據(jù)在兩個(gè)管路19a和19b中所測(cè)量的壓力、轉(zhuǎn)速np、nM和標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)節(jié)信號(hào)1^、11 基于前述的關(guān)系(2)、(3)和(4)借助最小二乘方法來(lái)估計(jì)。估計(jì)參數(shù)θ Δρ于是作為固定的值存儲(chǔ)在控制設(shè)備40中的估計(jì)裝置 41中。該估計(jì)裝置41通過(guò)線路44和45與壓力傳感器33和34相連，測(cè)量壓力差并且于是可以借助所存儲(chǔ)的估計(jì)參數(shù)計(jì)算總泄漏流。此外，估計(jì)裝置41與控制裝置43相連，以便獲取相應(yīng)的瞬時(shí)調(diào)節(jié)信號(hào)和由傳感器65和66檢測(cè)并且傳送的液壓泵17和液壓馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速。借助等式(1)、(2)和(3)于是可以估計(jì)瞬時(shí)體積效率。在此，馬達(dá)泄漏流和泵泄漏流 lakP、lakM分別假設(shè)為半個(gè)總泄漏流。由于瞬時(shí)體積效率在任何時(shí)間都根據(jù)等式(1)、(2)、 (3)和(4)和根據(jù)壓力差、調(diào)節(jié)信號(hào)、轉(zhuǎn)速和估計(jì)參數(shù)θ ΔΡ來(lái)計(jì)算，所以瞬時(shí)效率也可稱作“被計(jì)算”。然而由于參數(shù)θ ρ被估計(jì)，所以瞬時(shí)體積效率也稱作“被估計(jì)”。為了改進(jìn)估計(jì)，也可以考慮線形模型和更高階的非線形模型。例如嘗試如下的線形模型，其將總泄漏流描述為相應(yīng)的液壓馬達(dá)18和液壓泵17的轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)信號(hào)與壓力差的線形組合。然而，該模型盡管比所闡述的僅僅與壓力差線形相關(guān)的簡(jiǎn)單模型相比明顯更好地描述了泄漏流，但恰好在對(duì)于本發(fā)明重要的行程范圍變換處顯現(xiàn)出簡(jiǎn)單第一模型4的令人驚訝地好的并且完全可與更復(fù)雜模型相比的結(jié)果。此外，第一模型的信噪比明顯更低， 因?yàn)橹挥幸粋€(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)入估計(jì)。另一優(yōu)點(diǎn)是與僅僅一個(gè)參數(shù)的相關(guān)性，該相關(guān)性允許在估計(jì)泄漏流參數(shù)θ Δρ時(shí)使用簡(jiǎn)單魯棒遞歸算法來(lái)在線估計(jì)。由此，估計(jì)參數(shù)θΔρ可以不斷改進(jìn)并且適配工作條件的可能改變。在線和離線估計(jì)也可以有利地被組合。這樣，參數(shù) ap可以針對(duì)不同的工作狀態(tài)譬如溫度進(jìn)行離線估計(jì)，其中泄漏流(Lakp于是通過(guò)針對(duì)許多溫度而估計(jì)的并且存儲(chǔ)的參數(shù)(T )來(lái)計(jì)算。為了進(jìn)一步改進(jìn)瞬時(shí)體積效率的估計(jì)，可以在估計(jì)參數(shù)的離線估計(jì)時(shí)增強(qiáng)地將在行程范圍變換附近所測(cè)量的壓力引入估計(jì)中。這可以借助局部權(quán)重函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其集成在
最小二乘算法中。在步驟S12，于是壓力借助管路19a和19b的壓力傳感器33和34來(lái)測(cè)量并且通過(guò)控制線路44和45傳送至估計(jì)裝置41。同時(shí)，液壓馬達(dá)18和液壓泵17的轉(zhuǎn)速np、nM也可以借助傳感器65和66來(lái)測(cè)量并且直接經(jīng)由另外的控制線路轉(zhuǎn)送給估計(jì)裝置41。在步驟S13，如所描述的那樣，總泄漏流基于所測(cè)量的壓力差來(lái)估計(jì)并且在使用所估計(jì)的總泄漏流和由控制裝置43所獲得的調(diào)節(jié)信號(hào)和相應(yīng)馬達(dá)18和泵17的轉(zhuǎn)速情況下來(lái)計(jì)算瞬時(shí)體積效率nv。在步驟S14，預(yù)測(cè)在第二行程范圍開(kāi)始時(shí)的體積效率Πν。對(duì)此，估計(jì)裝置41將其
瞬時(shí)體積效率ην (te_FBl)的結(jié)果傳送至預(yù)測(cè)裝置42。該預(yù)測(cè)裝置42構(gòu)建為使得其借助如下式子
根據(jù)在第一行程范圍的末端te_FBl處所估計(jì)的瞬時(shí)體積效率r|V(te_FBl)來(lái)預(yù)測(cè)在第
二行程范圍開(kāi)始(ts_FB2)時(shí)的體積效率。用于調(diào)節(jié)效率跳變的因數(shù)β經(jīng)驗(yàn)性地例如在實(shí)驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)中確定并且針對(duì)每個(gè)行程范圍變換單獨(dú)地確定。由此，也可以考慮行程范圍變換的方向(FBI — FB2 或者 FB2 — FBI)。在步驟S15，測(cè)試是否已如上面所描述的那樣滿足同步條件，也就是說(shuō)，主從動(dòng)軸 5是否具有與齒輪11相同的角速度或轉(zhuǎn)速。如果齒輪11的轉(zhuǎn)速尚未達(dá)到，則步驟S12至 S14不斷地被執(zhí)行，因?yàn)樵撚?jì)算并非是計(jì)算開(kāi)銷非常高的并且所預(yù)測(cè)的效率在任何時(shí)間都存在。然而，該計(jì)算的結(jié)果只在第一行程范圍te_FBl的末端處被使用并且在達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)行處理。如果現(xiàn)在達(dá)到該轉(zhuǎn)速，則在步驟S16，離合器12閉合，修正的傳動(dòng)比被調(diào)節(jié)并且離合器沈如前面詳細(xì)描述的那樣被打開(kāi)。在步驟S17，控制裝置43在離合器12閉合之后在考慮在第二行程范圍開(kāi)始ts_FB2時(shí)的所預(yù)測(cè)的體積效率Hv (ts_FB2)的情況下立即調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)18的調(diào)節(jié)角，使得在離合器26打開(kāi)時(shí)由于在靜液壓變速箱4中的功率流反轉(zhuǎn)而引起的在靜液壓變速箱4的輸出端上的轉(zhuǎn)速變化恰好被補(bǔ)償。通過(guò)獲悉所預(yù)測(cè)的效率(ts_FB2)可以計(jì)算所需的比例，
權(quán)利要求
1.一種功率分流變速箱，其具有帶有無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速裝置(4)的第一功率支路(15， 16，4，20，21)和能夠分離的第二功率支路(11，13，14，6)；-總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(31，32)，所述總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有與該第一功率支路的輸出端(20，21)力配合地連接的第一輸入端，以及與該第二功率支路的輸出端(6)力配合地連接的第二輸入端；-用于在從初始行程范圍變換至目標(biāo)行程范圍時(shí)連接或中斷所述第二功率支路(11， 13,14,6)的裝置(12)；-用于控制和調(diào)節(jié)所述無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速裝置(4)的傳動(dòng)比的控制裝置(43)，其特征在于，用于預(yù)測(cè)在目標(biāo)行程范圍中第一功率支路(15，16，4，20，21)的效率(ην)的預(yù)測(cè)裝置 (42)與控制裝置(43)相連，該控制裝置構(gòu)建為在切換至目標(biāo)行程范圍時(shí)在考慮到所預(yù)測(cè)的效率(ην)的情況下調(diào)節(jié)所述無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速裝置(4)，使得恰好補(bǔ)償在第一功率支路的輸出端(20，21)上由于在第一功率支路(15，16，4，20，21)中的功率流變化而引起的轉(zhuǎn)速差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分流變速箱，其特征在于，用于確定所述第一功率支路 (15，16，4，20，21)的瞬時(shí)效率(ην)的估計(jì)裝置(41)與預(yù)測(cè)裝置(42)相連并且在所述估計(jì)裝置中存儲(chǔ)用于確定瞬時(shí)效率(ην)的在線或離線估計(jì)的參數(shù)(Θ_)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率分流變速箱，其特征在于，所述第一功率支路(15， 16，4，20，21)具有機(jī)械的、電的或靜液壓的、無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速箱(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率分流變速箱，其特征在于，所述第一功率支路(15，16，4， 20，21)具有靜液壓的無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速箱(4)，該變速箱(4)帶有液壓泵(17)和液壓馬達(dá) (18)，它們通過(guò)兩個(gè)管路(19a，19b)彼此連接，并且所述液壓泵(17)和/或液壓馬達(dá)(18) 是能夠調(diào)整的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率分流變速箱，其特征在于，第一壓力傳感器(33)安置在第一管路(19a)上，第二壓力傳感器(34)安置在第二管路上，這些壓力傳感器(33，34)與用于確定第一功率支路(15，16，4，20，21)的瞬時(shí)體積效率的估計(jì)裝置(41)相連，該估計(jì)裝置又與預(yù)測(cè)裝置(42)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的功率分流變速箱，其特征在于，所述控制裝置(43)構(gòu)建為，在行程范圍之間切換時(shí)在考慮到所預(yù)測(cè)的效率(IV(ts_FB2))的情況下調(diào)節(jié)液壓馬達(dá) (18)和/或液壓泵(17)的排出體積，使得恰好補(bǔ)償由于在第一功率支路(15，16，4，20，21) 中的功率流變化而引起的在所述第一功率支路的輸出端(20，21)上的轉(zhuǎn)速差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的功率分流變速箱，其特征在于，用于連接或者中斷第二功率支路(11，13，14，6)的裝置(12)是在第二功率支路(11，13，14，6)中的摩擦聯(lián)接的離合器(12)。
8.一種用于在功率分流變速箱(1)中從初始行程范圍變換至目標(biāo)行程范圍的方法，其中該功率分流變速箱具有帶有無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速箱(4)的第一功率支路(15，16，4，20，21) 和能夠分離的第二功率支路(11，13，14，6)；具有如下步驟-在存在同步條件(S15)時(shí)連接或中斷(S16)所述第二功率支路(11，13，14，6)，以便從初始行程范圍變換至目標(biāo)行程范圍；其特征在于，-在連接或中斷所述第二功率支路(11，13，14，6)之前預(yù)測(cè)在目標(biāo)行程范圍中第一功率支路(15，16，4，20，21)的效率(ην (ts_FB2))；以及-在連接或中斷(S16)第二功率支路(11，13，14，6)之后激勵(lì)(517)所述第一功率支路 (15,16,4,20,21)的無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速箱(4)，用于在考慮到所預(yù)測(cè)的效率(ην (ts_FB2)) 的情況下調(diào)節(jié)傳動(dòng)比，使得恰好補(bǔ)償在第一功率支路的輸出端(20，21)上由于在第一功率支路(15，16，4，20，21)中的功率流變化弓I起的轉(zhuǎn)速差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過(guò)在線或離線估計(jì)的參數(shù)(Θδρ)確定 (313)第一功率支路(15，16，4，20，21)的瞬時(shí)效率以及基于所確定的效率來(lái)預(yù)測(cè)在目標(biāo)行程范圍中第一功率支路(15，16，4，20，21)的效率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述第一功率支路(15，16，4，20， 21)中的功率以機(jī)械的、電的或靜液壓的并且無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的方式來(lái)轉(zhuǎn)換。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速箱(4)以靜液壓方式實(shí)現(xiàn)，在其中液壓泵(17)通過(guò)兩個(gè)管路(19a，19b)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)(18)，并且液壓泵 (17)和/或液壓馬達(dá)(18)能夠調(diào)整。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，測(cè)量(S12)在靜液壓、無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速裝置(4)中的兩個(gè)管路(19a，19b)之間的壓力差，并且基于在靜液壓、無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速箱(4)中的這兩個(gè)管路(19a，19b)之間的壓力差Δ P確定(S13)第一功率支路(15，16，4， 20，21)的瞬時(shí)體積效率(ην)，并且基于所確定的體積效率(ην)來(lái)預(yù)測(cè)(S14)在目標(biāo)行程范圍中第一功率支路(15，16，4，20，21)的體積效率(ην (ts_FB2))。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，在從初始行程范圍變換至目標(biāo)行程范圍時(shí)，在考慮到所預(yù)測(cè)的體積效率(: (ts_FB2))的情況下調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)(18)和/或液壓泵(17)的排出體積，使得恰好補(bǔ)償由于在第一功率支路(15，16，4，20，21)中的功率流變化而引起的在第一功率支路的輸出端(20，21)上的轉(zhuǎn)速差。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至12之一所述的方法，其特征在于，通過(guò)摩擦聯(lián)接的離合器(12) 將第二功率支路(11，13，14，6)連接和分離(516)。
全文摘要
本發(fā)明一種功率分流變速箱(1)，其具有帶有無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速裝置(4)的第一功率支路和能夠分離的第二功率支路。兩個(gè)功率支路又組成總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并且裝置(12)在存在同步條件時(shí)在從初始行程范圍變換至目標(biāo)行程范圍時(shí)將第二功率支路與總傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接或者分離。用于控制和調(diào)節(jié)第一功率支路的傳動(dòng)比的控制裝置(43)與無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速裝置(4)連接。用于預(yù)測(cè)在目標(biāo)行程范圍中第一功率支路的效率((ts_FB2))的預(yù)測(cè)裝置(41)與控制裝置(43)相連。該控制裝置(43)構(gòu)建為在切換至目標(biāo)行程范圍時(shí)在考慮到所預(yù)測(cè)的效率((ts_FB2))的情況下調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)可調(diào)節(jié)的變速裝置(4)，使得恰好補(bǔ)償在第一功率支路的輸出端上由于在第一功率支路中的功率流變化而引起的轉(zhuǎn)速差。
文檔編號(hào)F16H47/04GK102224361SQ200980147003
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者H.舒爾特, J.溫克爾哈克, T.安德?tīng)?申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司