用于连续可变传动装置的梭式变速

摘要

一种用于连续可变传动装置的梭式变速方法根据某些监测条件来选择梭式变速的方式。作为一种可选方式，传动装置的操作方向在使得车辆速度降低至零之前变化，且传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘的倾斜保持基本恒定，用于以更快的开始和结束车辆速度获得快速和平滑的变换，没有到达完全停止。在另一可选方式中，对于更低的开始和结束速度，或者存在其它条件（例如温度条件）时，车辆在执行传动装置和旋转斜盘的方向变化之前通过改变旋转斜盘而停止。

权利要求

1.一种响应命令的梭式变速来自动操作车辆的连续可变液压机械传动装置的方法，该方法包括以下步骤：确定用于梭式变速的传动装置开始操作速度和它的命令结束速度；

a.当开始速度和结束速度大于预定第一界限值时，通过改变传动装置的操作方向来执行梭式变速，同时使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘保持沿一个方向倾斜；以及b.当开始速度和结束速度都分别低于预定界限值时，通过改变传动装置的操作方向和旋转斜盘的倾斜方向来执行梭式变速，同时使得车辆保持至少基本静止；以及其中：执行梭式变速的至少一个步骤包括在变换的至少一部分中使车辆减速，且在梭式变速之前或梭式变速过程中将执行包括确定第一元件的温度是否将超过或的确超过预定界限值的步骤；以及：i.当为否时，使用用于减速的第一元件执行梭式变速；以及

ii.当为是时，在不使用用于减速的第一元件的情况下以不同方式来执行梭式变速；以及其中：确定第一元件的温度是否将超过界限值的步骤包括根据至少该第一元件的使用历史来对温度建模。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：还包括第二元件，第一元件包括车辆的停车制动器，第二元件包括传动装置的至少一个离合器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：还包括第二元件，第一元件包括传动装置的至少一个离合器，第二元件包括车辆的停车制动器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：确定该预定第一元件的温度是否超过界限值的步骤包括根据至少一个变量来对温度建模。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：当开始速度大于预定值时，车辆的速度将在执行步骤a之前降低。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：改变传动装置的操作方向的步骤包括顺序脱开第一方向离合器和啮合第二方向离合器。

7.一种自动操作车辆的连续可变液压机械传动装置的方法，包括以下步骤：

监测操作人员控制的输入装置，该输入装置用于输入表示命令梭式变速的命令；然后确定变换的开始速度和变换的结束速度，并至少部分根据该速度来选择执行梭式变速的方式；其中：a.当速度分别高于界限值时，通过使得传动装置的输入的操作方向反向同时使得静液压动力单元的排量和操作方向保持基本恒定，从而在仍然运动时起动梭式变速；

b.当开始速度和结束速度中的至少一个低于界限值时，改变静液压动力单元的排量以便减慢车辆的速度至大约零，使得静液压动力单元的操作方向反向，并改变它的排量以便获得结束速度；以及其中：至少一个梭式变速步骤包括在它的至少一部分中使用预定的第一元件来使车辆减速，且该方法包括在步骤a之前确定第一元件的温度是否将超过预定界限值的步骤；以及：i.当为否时，使用用于减速的第一元件执行梭式变速；以及

ii.当为是时，使用用于减速的第二元件执行梭式变速；以及其中：确定第一元件的温度是否超过界限值的步骤包括根据至少该第一元件的使用历史来对温度建模；以及其中：确定该预定第一元件的温度是否超过界限值的步骤包括根据至少一个变量来对温度建模；以及其中：该至少一个变量包括第一元件的使用历史。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：第一元件包括车辆的停车制动器，第二元件包括传动装置的至少一个离合器。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：第一元件包括传动装置的至少一个离合器，第二元件包括车辆的停车制动器。

10.根据权利要求7所述的方法，其中：改变传动装置的操作方向的步骤包括顺序脱开第一方向离合器和啮合第二方向离合器。

说明书

用于连续可变传动装置的梭式变速

[0001] 本申请要求美国临时专利申请No.61/527455的优先权，该美国临时专利申请的申请日为2011年8月25日。

技术领域

[0002] 本发明通常涉及梭式变速连续可变传动装置（无级变速器），更特别是涉及一种根据某些监测条件或参数来从几个可选方案中自动选择梭式变速的方式的方法，该方法能够包括但不局限于：一个或多个速度以及传动装置和/或相关设备的一个或多个元件的温度。因此实现在更快速地开始和结束发动机速度时的快速、平滑变换，而不会变成完全停止。

背景技术

[0003] 美国临时专利申请No.61/527455（申请日为2011年8月25日）的内容整个被本文参引。

[0004] 利用静液压动力单元的连续可变传动装置（下文中有时称为液压机械连续可变传动装置）为公知。对于多个行业（例如农业、运土、建筑、森林业和采矿），多种工作机器利用这种传动装置。在操作中，静液压动力单元的流体排量变化，以便改变传动装置的输出与输入比，也就是在传动装置的旋转输出和输入之间的比率。这通过改变静液压单元的可变排量流体泵或马达的旋转斜盘的角度来实现。在一种称为梭式变速的普通工作模式中，机器的运动方向变化，通常在负载下，该梭式变速的一个普通实例是当拖拉机负载器沿一个方向运动以便拾取或铲起负载，然后反向升高负载时，通常涉及转弯运动和卸载负载。然后该顺序反向，通常重复多次。有时，这样的梭式变速操作在斜坡或斜面上进行。这样的运动将使得传动装置的主要元件磨损和撕开，并可能升高多个元件的温度，特别是离合器，从而引起性能、寿命和可靠性的问题。通常还希望相对快速和无缝地完成梭式变速，而几乎没有或没有机器的猛拉或摇晃。

[0005] 在一种传动装置中，静液压动力单元设置成执行车辆沿一个方向的运动，单元的旋转斜盘将沿一个方向倾斜。为了执行车辆沿相反方向的运动，旋转斜盘沿相反方向倾斜。当使得车辆不运动时，例如并不向前或向后运动时，单元的旋转斜盘运动至零倾斜角度或接近零角度。然后，为了执行车辆沿一个方向或另一方向运动时，旋转斜盘合适地沿所需方向倾斜至所需角度。在这种传动装置中，当提供多个速度范围时，对于各范围的零速度将是零或接近零位置，这不会对使得车辆沿相反方向运动的梭式变速产生问题或限制。

[0006] 不过，通常用于各种重型车辆例如工作机器（包括用于建筑、运土、森林业和农业）的另一种连续可变传动装置（其中通常使用梭式变速）使用静液压动力单元，该静液压动力单元设置成这样，在零车辆或机器速度时，根据范围选择、运行方向和可能的其它因素，静液压动力单元的旋转斜盘沿一个方向或另一方向处于全排量或接近全排量。在该方面参考的一个实例是Weeramantry的美国专利No.7063638B2（公开日为2006年6月20日）。当这种传动装置进行梭式变速时，通常将减小传动比，以便实现零车辆速度，然后变换传动装置，以便使得机器沿相反方向运动。当达到零车辆速度时将需要一些时间来使得旋转斜盘运动至它的新位置，在这期间，操作人员能够施加制动或者接合相对离合器的组合，以便保持车轮或轨迹。不过，这种变换的缺点是可能由于旋转斜盘运动而延迟。作为另一可能缺点，以相同方式重复地执行梭式变速可能引起与温度相关的性能和可靠性问题，特别是当制动器重复地使用以便使车辆减速，或者相同离合器重复地使用以便在变换过程中减速和/或加速车辆时，另外，并不是所以梭式变速都在相同条件下进行，可能希望有用于不同条件的、进行梭式变速的可选方式。

[0007] 因此，还在寻找一种克服一个或多个上述缺点或缺陷以及获得一个或多个上述合适特征的方式。

发明内容

[0008] 这里公开了一种克服一个或多个上述缺点或缺陷以及获得一个或多个上述合适特征的使连续变化的传动装置梭式变速的方法。

[0009] 根据本发明的优选方面，能够实现在更快速地开始和结束发动机速度时的快速、平滑变换，而不会变成完全停止。根据本发明的另一优选方面，将减少或消除操作人员使用工作制动器来保持车辆防止在山坡上滚动的要求。

[0010] 根据本发明的另一优选方面，提供了执行梭式变速的至少两种方式，对于特殊情况，执行梭式变速的方式根据一个或多个特定监测条件或参数而自动地从可选方式中选择。典型的条件或参数能够包括但不局限于：变换的开始速度和结束速度。另一条件能够是传动装置的一个或多个元件的温度，例如但不局限于：用于在多个变换方面中保持车辆的元件，例如传动装置的一个离合器或多个离合器，和停车制动器。在后一方面，本发明的另一方面是比例停车制动器，该比例停车制动器能够逐渐地施加和释放，如后面所述。

[0011] 例如当开始和结束车辆速度都较低时将使用的一种可自动选择的梭式变速方式包括使用比率控制以普通方式降低车辆沿第一方向的速度。当速度接近零时，停车制动器将自动地逐渐施加，以便使得输出速度保持在零，例如当车辆处于山坡上时，且离去的方向离合器和范围离合器自动地脱开，例如卸载。范围离合器卸载，这样，通过使旋转斜盘运动而引起的任何反作用力矩将并不加在停车制动器的力矩上，否则将使得停车制动器滑动，从而使得车辆能够运动。然后，旋转斜盘朝着用于新方向的目标位置运动。当旋转斜盘运动时，即将到来的方向离合器也啮合，从而提供向行星齿轮的输入，因此它的输出将接近零速度。停车制动器的施加压力将足够高，以便防止车辆运动，即使是在陡坡上。然后，在旋转斜盘运动至正确位置，且即将到来的方向离合器充装之后，当旋转斜盘运动成控制加速度时，停车制动器将释放或脱开，范围离合器将重新啮合，车辆将开始运动。有利的是，停车制动器的自动施加和释放将不需要操作人员在旋转斜盘运动时施加工作制动器来用于保持车辆防止沿山坡上下滚动。这将在旋转斜盘运动时进行，然后停车制动器平滑脱开啮合，同时啮合即将到来的离合器以便防止任何滚动。

[0012] 在自动梭式变速的另一方式中，优选是在需要很小旋转斜盘运动时或旋转斜盘角度在交换过程中恒定（这称为恒定旋转斜盘角度或恒定SPA梭式变速）时进行方向交换。这种梭式变速方式例如能够执行为用于从高速至高速的梭式变速。对于这种变换，首先，通过使得旋转斜盘运动成减小传动比而降低速度。当从更高速度范围来命令梭式变速，旋转斜盘将运动，且范围变换将恰好在它们进行正常速度变换时发生。然后，当传动比处于给定点时，方向离合器将进行交换，且旋转斜盘运动至用于沿相反方向的特殊传动比的值。即将到来的方向离合器将在预计的该点充装。用于相反方向的该传动比值小于最终值，以便限制能量耗散。这种交换可以开始为使得旋转斜盘沿相同方向稍微继续，并在交换过程中保持恒定，或者在交换过程中实际上方向反向（根据多个参数的相关值）。旋转斜盘在交换过程中的方向反向能够导致更少能量在离合器中耗散，这是很合适的，但是当旋转斜盘控制与用于交换所需的时间相比迟缓时，使得旋转斜盘在交换过程中沿相同方向进行一些运动可能更好。还有，也许更重要的是，在交换过程中使旋转斜盘运动将产生影响减速的反作用力矩，因此当旋转斜盘运动最小时，更容易获得恒定的减速。这里，应当提出，为了本发明的说明目的，术语“传动比”在这里定义为横过传动装置的速动比率，有时也称为“TRR”，并计算为传动装置输出速度/输入速度。

[0013] 作为本发明的优点，因为提供了不同的梭式变速方式，因此梭式变速能够执行为从任意向前速度至任意反向速度。为了合适控制，将需要确定当命令穿梭时的速度（或当前速度）和最终的相反速度，以便使得传动装置控制器能够确定怎样和何时交换离合器和使得旋转斜盘运动。作为本发明的另一优点，能够完成在不同车辆速度之间的梭式变速。作为本发明的还一优点，传动装置和其它部件的操作参数能够进行监测，并用作确定要使用的梭式变速的方式的因素。作为非限定实例，方向离合器、范围离合器或停车制动器的温度能够进行监测和/或建模，且当太热时，变换方式选择为并不涉及或最少涉及受影响的部件。这能够在初始选择变换方式时以及在变换过程中在部件（例如离合器或停车制动器）有过热危险的情况下（例如由于车辆在试图变换的过程中超速沿山坡向下）使用。

[0014] 作为本发明的优点，在梭式变速过程中，控制传动装置的方向离合器中的滑动，以便获得合适的减速和加速，而不是使用旋转斜盘，因此增加变换的速度。

附图说明

[0015] 图1是典型工作机器的侧视图，该工作机器包括可根据本发明自动控制的可连续变化液压机械传动装置，用于从梭式变速的可选方式中选择和执行选定的变换；

[0016] 图2是图1的工作机器的液压机械传动装置的简化示意图；

[0017] 图3是图2的传动装置的传动比与静液压动力单元比率的简化示意图；

[0018] 图4是对于变换传动装置的一个可选方式的、图2的传动装置的传动比与静液压动力单元旋转斜盘角度的简化示意图；

[0019] 图5是对于变换传动装置的另一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

[0020] 图6是对于变换传动装置的另一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

[0021] 图7是对于变换传动装置的还一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

[0022] 图8是对于变换传动装置的还一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；

[0023] 图9是对于变换传动装置的还一可选方式的、图2的传动装置的传动比与旋转斜盘角度的简化示意图；以及

[0024] 图10是表示用于自动选择根据本发明的梭式变速的方式的本发明方法步骤的高水平流程图。

具体实施方式

[0025] 下面参考附图，在图1中表示了作为工作机器1的典型车辆，该工作机器1是拖拉机，是能够用于多种用途的工作机器的代表，包括但不局限于：农业、建筑、运土和森林业。工作机器1包括动力源4，该动力源4例如将为内燃机，并与连续可变的液压机械传动装置机械连接，该液压机械传动装置的典型实施例10在图2中示意表示。传动装置10可根据本发明自动操作成根据一个或多个监测条件而从执行梭式变速的多个可选方式中进行选择，并执行选定的梭式变速，如后面所述。

[0026] 还参考图2，传动装置10容纳于传动装置壳体11中，并包括静液压动力单元12和行星齿轮动力单元30，它们与包括范围齿轮组58的驱动线路连接，该范围齿轮组58安装在传动装置壳体11内，并与负载L连接，这里，该负载L是机器1的驱动轮，如图1中所示。应当知道，机器1能够可选择地包括负载L，该负载L包括履带驱动或者机器的操作系统（例如包括但不局限于动力输出PTO）。

[0027] 传动装置10的静液压动力单元12包括流体泵16，该流体泵16通过流体导管17而闭环地与流体马达18连接。马达18通过输入齿轮N6而与动力源4连接，并有输出齿轮N10。供给静液压动力单元12的动力由从动齿轮N4来提供，该从动齿轮N4安装在前部轴上并与齿轮N6啮合。输出齿轮N10通过齿轮N11和N12而与行星齿轮动力单元30的环齿轮NR连接。

[0028] 机器1包括基于处理器的控制器100，该控制器100通过合适的通信通路108而与优选是布置在机器1的驾驶室104内的输入装置102连接，以便通过一定位置范围来调节泵16的旋转斜盘的角度（旋转斜盘由穿过泵16的斜箭头来表示）。作为示例实施例，泵16能够是公知结构的电子控制可变排量液压泵。

[0029] 行星齿轮动力单元30包括在行星齿轮输入轴32上的第一太阳齿轮NS1，该行星齿轮输入轴可通过向前方向离合器54或反向方向离合器52而与动力源4连接。动力单元30选择地与负载L连接，在控制器100的自动控制下，该负载L与静液压动力单元12连接，并选择地与动力源4连接。为了与负载L连接，液压机械传动装置10包括与负载L连接的输出轴60，该输出轴60承载输入齿轮N18，该输入齿轮N18与在范围齿轮组58的范围1/2轴上的输出齿轮N17啮合，该输出轴60还承载齿轮N22，该齿轮N22与在范围3/4轴上的齿轮N19啮合。范围1/2轴能够通过范围选择器或离合器R1和R2的自动操作而与行星齿轮动力单元30连接，分别用于使得动力流通过齿轮N13和N14或者N15和N16。范围3/4轴能够通过范围选择器或离合器R3和R4而与单元30连接，用于使得动力流通过齿轮N13和N20或者N15和N21。范围1/2轴和范围3/4轴还能够同时与动力单元30连接，以便提供双重动力流。

[0030] 各个离合器的控制将由控制器100利用通过合适传导通路108而与控制器100连接的促动器106来自动地控制。传动装置10还包括合适的传感器，包括用于检测在连接泵16和马达18的导管17中的压力状态的压力传感器110以及用于检测负载轴60的速度的速度传感器112，它们都通过传导通路108而与控制器100连接。控制器100还与发动机4连接，用于从该发动机接收速度和其它信息。

[0031] 在操作中，可连续变化的液压机械传动装置10能够操作成具有组合的静液压和机械动力流，通过啮合反向离合器52以便经由齿轮N1、N3、N5和N7向行星齿轮动力单元30提供动力，或者通过啮合向前离合器54以便经由齿轮N1、N8和N2向它提供动力。还能够通过使得两个离合器52和54都脱开而将传动装置10操作成用于纯静液压动力流。

[0032] 因此，对于传动装置10，它自身并没有用于工作范围或道路范围的选择。不过，传动装置提供了在需要时在用于提供工作/道路结构的范围之间的无缝转变。从零至最大速度的速度变化通过在控制器100的控制下改变泵16的旋转斜盘角度而以平滑和连续的方式实现。对于各速度范围，基本上使用旋转斜盘的全部运行范围。也就是，旋转斜盘将在它的运行范围的一端处用于在该范围内的零速度，它将在另一端处用于在该范围内的最大速度，且旋转斜盘的零倾斜或中性位置将是该速度范围的中间位置，而不是像一些其它传动装置那样是零速度位置。这对于执行一些需要改变状态的传动命令（其中，旋转斜盘将必须倾斜至与当前位置明显不同的位置）将成为难题，例如一些梭式变速，因为有时将需要转变或运动至新位置。对于其它命令（例如在更高速度下的梭式变速），速度范围将需要变化，但是能够发现，需要结束的旋转斜盘位置与开始位置相同或类似，这样有机会用于以与更低速度变换不同的方式来变换。

[0033] 传动装置10包括与负载轴60连接的停车制动器（驻车制动器）114，根据本发明，该停车制动器114用于能够进行至少一种选定方式的梭式变速。停车制动器114通过合适的传导通路108而与控制器100连接，用于因此自动操作控制，包括成比例或逐渐地啮合以及在特定条件下释放或脱开。为了实现后一能力，作为非限定实例，停车制动器114能够使用通过来自控制器100的电信号而操作的比例减压阀来控制。为了在机器1并不工作时进行操作，停车制动器114能够通过弹簧或其它一个偏压元件或多个偏压元件，或通过机械装置而啮合。

[0034] 停车制动器114将由控制器100自动控制成啮合或保持啮合（当已经啮合时）的其它条件能够包括但不局限于：当机器1的动力源4关闭、传动装置脱开、操作人员离开操作人员座位以及当FNR操作杆留在F位一段时间而没有运动时。控制器100还将在接收到使得停车制动器脱开的命令时控制停车制动器以便保持啮合，直到满足特定条件，如后面所述。其它条件包括当通过输入装置102（例如FNR操作杆等）接收命令以便改变传动装置的操作状态时。这些命令能够包括变化成或紧邻中性或零运动状态或者离合器命令。

[0035] 还参考图3，图中表示了表示为TRR的传动比与表示为HRR的静液压动力单元比率（马达速度/泵速度）的关系的曲线图，用于传动装置10的操作的四个可选的向前范围和四个可选的反向范围：即向前范围1或较低（表示为FR1）；向前范围2（表示为FR2）；向前范围3（FR3）；向前范围4（FR4）；反向范围1（RR1）；反向范围2（RR2）；反向范围3（RR3）；以及反向范围4（RR4）。HRR与旋转斜盘角度直接相关，该旋转斜盘角度是由控制器100控制的参数。在图3中，应当知道，对于各个范围，旋转斜盘的零倾斜位置处在旋转斜盘沿相反运动方向的最大倾斜程度之间。因此，在对于向前范围RR1的最低静液压动力单元比率处，旋转斜盘将处于或接近沿左手方向的最大倾斜，如图所示，这也是传动装置对于该方向的零速度比，而在该范围的最高比率处，旋转斜盘将处于或接近它沿相反方向（该相反方向是右手方向，如图所示）的最大倾斜。可以知道，对于反向方向，正好相反。因此，还能够知道，为了在沿向前方向的最低范围中从零速度到达至沿反向方向的最低范围中的零速度，旋转斜盘必须基本运行它的整个运动范围，如距离ROM所示。还应当知道，为了反向啮合，不仅必须交换向前方向离合器54和向后方向离合器52，而且必须使旋转斜盘移动距离ROM。这里，应当知道，当称为术语“最大”倾斜时，旋转斜盘运动将仍然保留一些边缘量，这样，零车辆速度仍然能够在多个情况下实现，例如但不局限于在静液压动力单元中的泄露，这可能使得马达对于给定旋转斜盘角度旋转更慢。

[0036] 另外，当旋转斜盘从一侧运动至另一侧时，驱动线路通常不能啮合，因为这将在离合器并不滑动时导致更高速度。对付该问题可能有两种主要选择方式，一个是通过应用R1和R3离合器而使得传动装置锁住（four square）（锁定输出轴）方式，第二个是使用停车制动器。当使用锁住的方式时，它很难控制，因为旋转斜盘运动并不完全脱开，且使得旋转斜盘运动将使得车辆沿相反方向运动，这必须通过控制在R3或R1离合器中的压力来补偿。

[0037] 作为本发明的优点，梭式变速将能够从任意向前速度变为任意向后速度。根据本发明，梭式变速将有三个阶段。在第一阶段，机器1使用旋转斜盘来减速，且减速度限制为目标值。然后，向前和反向离合器54、52交换。方向交换定义为从当离去（off-going）方向离合器开始卸载时至当到来（on-going）方向离合器结束上升和充分啮合时的梭式变速部分。穿梭的最后阶段是当机器可以使用旋转斜盘来加速至沿相反方向的最终速度。这通过旋转斜盘来在需要时进行范围变换，并限制为所需的传动装置加速值。还应当知道，在比率变化、通过停车制动器来减速和在使用离合器滑动来减速然后再加速时在所有类型穿梭的所有阶段中都控制减速。

[0038] 作为一种考虑，合适的是减小由离合器耗散的能量，以便防止损坏。还发现做这些的一种最佳方式是在变换之前降低车辆的速度。方向交换总是在第一范围中进行。当命令梭式变速时速度较高时，车辆将通过正常旋转斜盘运动和范围变换而减速。因此，在本发明中，将需要当命令穿梭时的速度（或当前速度）和最终的相反速度，以便确定何时和怎样交换离合器和使旋转斜盘运动。

[0039] 作为另一考虑，如由距离ROM可知，用于传动装置例如传动装置10的梭式变速成为难题，因为旋转斜盘可能需要在即将到来的离合器能够啮合之前运动相当大的距离，或者车辆可能在旋转斜盘到达它的最终位置之前运行太快。在这种情况下，已经发现最好是应用停车制动器114，以便当旋转斜盘运动时在零位置中保持车辆不滚动。作为另一考虑，因为用于使得旋转斜盘运动的时间可以有较大变化，且在旋转斜盘并不就位时使得即将到来的离合器啮合可能引起超速的情况，因此控制器100应当充装即将到来的离合器，然后等待，直到马达速度（旋转斜盘误差）在啮合即将到来的离合器之前达到它的合适值，以便实现一致的变换。在梭式变速过程中，希望在所有阶段都获得合适的传动装置输出加速（DTOA），且特别需要在两个阶段之间的转变过程中匹配。通过初始化至合适压力和闭环控制，在即将到来的离合器中的压力应当仔细控制，以便获得正确的DTOA。当使用停车制动器用于减速时，它还以闭环形式来控制，以便获得DTOA。

[0040] 还参考图4至9，下面就介绍用于不同条件的多个梭式变速方式。在这些附图中，竖直轴线表示传动装置输出速度与发动机速度的比率（表示为TRR），也表示沿相反方向的车辆运动速度（向前在水平轴线的上面，反向在下面）。水平轴线表示静液压动力单元的旋转斜盘角度。在图中表示了从向前至反向的梭式变速，但是对于可用条件，该说明也用于从反向至向前的梭式变速。在该方面，图4表示了用于低向前开始速度和低向后结束速度的梭式变速方式。这恰好在车辆降低至零速度和范围离合器卸载利用停车制动器的自动操作。

[0041] 作为第一步骤，速度通过使旋转斜盘运动而降低，如距离D1所示。在图4中，没有表示范围变换，但是当从更高速度范围命令梭式变速时，旋转斜盘将运动，范围变换将恰好在它们进行正常速度变化时产生。就像正常速度变化，合适传动比的变化率可以通过控制器100的控制软件来进行限制和调节。

[0042] 当车辆到达零速度时，范围离合器卸载，并自动施加停车制动器114来减少所需的操作人员动作，例如工作制动器的离合和施加，以便防止车辆的不希望运动。停车制动器的施加压力应当足够高，以便即使在陡坡上也防止车辆沿错误方向运动。然后，旋转斜盘将在距离ROM上面运动，以便反向倾斜。当旋转斜盘在距离ROM上面运动时，充装即将到来的方向离合器。然后，在旋转斜盘运动到正确位置且充装即将到来的方向离合器后，停车制动器将释放或脱开，且车辆将开始运动。然后，旋转斜盘在需要时以获得选定反向速度的方式来运动。

[0043] 在图5中表示的、根据本发明的梭式变速的另一方式是恒定SPA梭式变速。这种方式可用于高速至高速的变换，也可用于高速至低速和低速至高速的变换（图6）。应当知道，根据所需的最终反向速度，这种方式的梭式变速能够用于几乎任意旋转斜盘角度。能量将取决于横过即将到来的离合器（当它啮合时）的速度中的平方差。在执行离合器交换之前改变旋转斜盘角度以便减慢车辆将降低能量和可能导致更好的性能。能量耗散将类似于高速至高速变换的情况。在图5中，范围变换未示出，但是当从更高速度范围命令梭式变速时，旋转斜盘将运动，且范围变换将恰好在它们进行正常速度变化时产生。

[0044] 然后，当传动比处于给定点时，方向离合器交换，旋转斜盘运动至用于沿相反方向的特殊传动比的值。即将到来的方向离合器在预计到该点时进行充装。这样的交换可以开始，以使得旋转斜盘角度继续沿相同方向稍微连续变化，并在交换过程中保持恒定，或者实际上在交换过程中反向（根据各个参数的相对值）。再有，交换过程中使得旋转斜盘角度反向可能导致在离合器中的更小能量耗散，这很合适，但是当旋转斜盘控制迟缓（与交换所需的时间相比）时，使得旋转斜盘在交换过程中沿相同方向进行一些运动可能更好。还有，可能更重要的是，使得旋转斜盘在交换过程中运动将产生影响减速的反作用力矩，因此当旋转斜盘运动减小时更容易进行恒定减速。

[0045] 图6表示了在前述方式中高速至低速的梭式变速。这里表示了不需要旋转斜盘沿相反方向返回的穿梭并不必须是高速至高速的穿梭。变换在比用于高速至高速变换更高的速度来进行，因为反向速度更慢。应当知道，根据所需的最终反向速度，这些类型的变换能够在几乎任意旋转斜盘角度下进行。能量将取决于横过即将到来的离合器（当它啮合时）的速度中的平方差。

[0046] 中速梭式变速是这样的梭式变速，其中，通常在车辆停止之前有足够的时间使得旋转斜盘运动就位，尽管可能并不总是这样的情况。用于在使用停车制动器来减速（这里所述）的梭式变速策略和使用比率控制的梭式变速策略（上面所述）之间切换的合适时间能够由在测试中感觉更好的时间来确定。

[0047] 如图7中所示，当使用停车制动器来减速的梭式变速开始时，将在准备施加停车制动器时有稍微延迟（这不能预先进行，因为在交换之前没有比率变化）。离去离合器卸载，因为必须执行范围交换，但是范围离合器也必须卸载，以便使得行星齿轮与车轮脱开和避免任何力矩使得旋转斜盘运动（从而影响减速）。然后，停车制动器用于使得车辆减速，同时旋转斜盘运动就位，且啮合即将到来的离合器。啮合即将到来的离合器并不影响输出力矩，因为范围离合器保持脱开。通常，旋转斜盘在达到零速度之前就位（因为低速穿梭并不使用该方法），且车辆将并不停止在零速，但是当旋转斜盘运动比正常更低时可能不是这种情况。一旦旋转斜盘就位，即将到来的离合器就用于继续减速至零，并沿相反方向重新加速。

[0048] 梭式变速还可以包括上述类型的组合，如图8和9中所示。变换可以使用停车制动器来减速至零，然后当所需的最终速度较低时使用比率变化来重新加速。类似的，当开始速度较低时，梭式变速可以使用比率变化来使得车辆减慢至零，然后使得范围离合器啮合，以便输出更高速度。在控制器变化从使用停车制动器来减速的梭式变速方法接近使用比率控制的方法时的确切速度通过调整或试验来确定，且当对使用停车制动器来减速的梭式变速进行改进时（可能通过更快的旋转斜盘运动），该速度可以降低。在一些点处，比例变化比通过停车制动器减速更平滑。通常，它并不像通过使用停车制动器来减速的梭式变速方法来使得车辆实际停止那样平滑。

[0049] 当减速离合器、范围离合器或停车制动器太热时（例如根据检测的一个温度值或多个温度值或者基于离合器压力历史和在离合器上假定的最差情况的温度估计值），控制器100能够禁止穿梭逻辑方向交换，并使用比率变化来使得车辆停止。当比率变化无效时，将没有超时，系统将继续等待车辆减慢，然后完成穿梭。

[0050] 当正在进行方向交换且离合器变得太热时（通常也许比开始更热），将使用“还原”逻辑。这包括将合适的传动比设置成当前传动比，因此旋转斜盘将运动至重新啮合所需的位置。应当知道，不管传动比或者静液压动力系统比率如何，离合器都简单地重新啮合，且方向交换结束。旋转斜盘将运动成使得传动比减小至零，然后角度反向，然后定位成用于沿新方向的目标速度。

[0051] 应当知道，当操作人员命令梭式变速，且车辆并不足够快地减慢，或者根本不减慢（例如当沿山坡向下拉动拖拉机时），操作人员合适和正常的是使用工作制动器（通常是在驾驶室的底板上的制动踏板）。工作制动器总是能够在梭式变速过程中使用，以便增加减速。

[0052] 还参考图10，图中表示了用于控制梭式变速的本发明方法的步骤的高水平流程图。在该图中，一旦接收到用于梭式变速的命令，如方框150中所示，将确定在停车制动器或离合器中是否存在高温条件，如在方框152中所示。当为是时，选择比率控制变换，如在方框154中所示，并执行变换，如在方框156中所示。当在方框152中并不存在高温条件时，将确定开始和结束速度中的至少一个是否大于界限值（高速至高速、高速至低速或者低速至高速变换），如在方框158中所示。当为是时，使用恒定SPA梭式变速，如图5和6中所示，并在方框
160中表示，且执行变换。当在方框158中至少一个速度并不高于界限值时，将采用使用停车制动器来减速的梭式变速，如方框162中所示和图4、7中所示，且执行变换，如在方框156中所示。这能够是使用比率控制的梭式变速或使用停车制动器来减速的梭式变速。当在执行变换的过程中检测到高温条件时，如在决定方框164中所示，进行的变换将转换至比率控制变换（当并不已经是该类型时），如方框154中所示，将这样来执行。当完成变换时，逻辑将返回方框150，如在决定方框166中所示。

[0053] 应当知道，前述说明是用于本发明的优选实施例，且本发明并不局限于所示的特殊形式。在不脱离如附加权利要求中所示的本发明范围的情况下，可以在其它元件的设计和布置中进行其它变化。