用于诸如增压器的发动机辅助装置的驱动装置
阅读：557发布：2021-11-18
专利汇可以提供用于诸如增压器的发动机辅助装置的驱动装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于 内燃机 的 增压 装置。所述增压装置包括具有旋转驱动输入的 增压器 、以及传输装置，所述传输装置具有用于从内燃机接收驱动 力 的旋转驱动输入和连接到增压器的输入的旋转驱动输出。所述传输装置包括可操作地连接在传输装置的输入与输出之间的 变速器 ，所述变速器具有由输入以运行比驱动的输出。具有控制系统，所述控制系统操作以使 发动机 将由输入状态指示的一定量的转矩传送到控制系统。所述控制系统进一步操作以设置变速器的运行比。，下面是用于诸如增压器的发动机辅助装置的驱动装置专利的具体信息内容。
1.一种用于内燃机的增压装置，包括：
增压器，所述增压器具有旋转驱动输入；
传输装置，所述传输装置具有从内燃机接收驱动力的旋转驱动输入和连接到所述增压器的所述输入的旋转驱动输出；其中，所述传输装置包括能够操作地连接在所述传输装置的所述输入与所述输出之间的变速器，所述变速器具有由输入以运行比驱动的输出；和控制工具，所述控制工具用于调节所述变速器的所述运行比和所述运行比的变化率中的一个或两者；
所述增压装置还包括操作以使所述内燃机采用目标操作点的控制系统，其中所述目标操作点由至所述控制系统的输入的状态指示；所述控制系统能够操作以通过所述控制工具设置所述变速器的运行比和所述变速器的运行比的变化率中的一个或两者。
2.根据权利要求1所述的增压装置，其中，至所述控制系统的所述输入为由人、自动车辆速度控制器、自动驾驶仪、车辆稳定性控制系统、发动机调速器、主传动传输装置、储能系统、能源回收系统、辅助驱动装置和动力输出装置确定的输入中的一个或多个。
3.根据权利要求1或2所述的增压装置，其中，通过调节控制变量来满足所述目标操作点。
4.根据权利要求3所述的增压装置，其中所述控制变量为增压器速度、压缩机速度、变速器输出速度、增压器增压压力、歧管空气压力、空气流量、发动机输出速度、发动机转矩、发动机载荷和排出氧含量中的一个或多个。
5.根据权利要求3所述的增压装置，其中，所述控制系统能够操作来计算控制变量的目标值。
6.根据权利要求3所述的增压装置，其中，所述控制变量表示所述内燃机的与所述增压装置相关联的操作的瞬时状态。
7.根据权利要求5所述的增压装置，其中，所述控制系统确定控制变量误差。
8.根据权利要求7所述的增压装置，其中，所述控制变量误差指示所述控制变量的所述目标值和所述控制变量的实际值或预估值之间的差值。
9.根据权利要求7所述的增压装置，其中，所述控制系统将所述控制变量接近所述目标值的速率确定为所述控制变量误差的函数。
10.根据权利要求9所述的增压装置，其中，所述接近所述目标值的速率与所述控制变量误差成比例。
11.根据权利要求5所述的增压装置，其中，所述控制变量的所述目标值是基本上被逐渐接近的。
12.根据权利要求3所述的增压装置，其中，所述控制变量是通过闭环或反馈控制来调节的。
13.根据权利要求1或2所述的增压装置，其中，所述变速器的运行比的变化率被限制以限制用于所述内燃机的驱动力的所述增压装置的惯性转矩。
14.根据权利要求13所述的增压装置，其中，所述变速器的运行比的变化率被管理或限制，使得所述惯性转矩低于阈值水平。
15.根据权利要求1或2所述的增压装置，其中，由于来自所述增压装置的惯性载荷的稳态增压装置转矩和的扰动转矩之和被保持在阈值以下。
16.根据权利要求15所述的增压装置，其中，所述阈值为当前发动机转矩的固定或变化比例，或者为固定值。
17.根据权利要求15所述的增压装置，其中，所述稳态增压装置转矩和所述扰动转矩之和的变化率被调节为低于预定限制。
18.根据权利要求16所述的增压装置，其中，所述稳态增压装置转矩和所述扰动转矩之和小于所述当前发动机转矩。
19.根据权利要求1或2所述的增压装置，其中，所述控制系统操作来调节所述变速器的运行比和所述变速器的运行比的变化率之间的一个或两者，使得冲击被调节为低于预先确定的限制。
20.根据权利要求1或2所述的增压装置，其中，所述变速器的运行比和所述变速器的运行比的变化率中的一个或两者被调节成使得不会违反所述增压器和所述变速器中的一个或两者的一个或多个操作限制。
21.根据权利要求20所述的增压装置，其中，所述变速器限制包括夹持载荷、输入转矩、输出转矩、输入速度、输出速度、变速器的运行比、反作用转矩、输入功率、输出功率和接触牵引力限制中的一个或多个。
22.根据权利要求20所述的增压装置，其中，所述增压器限制包括最大速度、喘振限制、节流限制、压力比限制、增压压力限制和驱动转矩限制中的一个或多个。
23.根据权利要求20所述的增压装置，其中，所述控制系统使用发动机速度信号和发动机加速度信号中的一个或两者，以便防止违反所述变速器和增压器限制中的一个或两者。
24.根据权利要求23所述的增压装置，其中，所述发动机加速度信号包括估算的发动机瞬时加速度信号。
25.根据权利要求24所述的增压装置，其中，所述估算的发送机瞬时加速度信号由发动机速度测量值的过滤导数，或当前发动机转矩，辅助驱动载荷，动力系统载荷，惯性载荷和传动比中的一个或多个来确定。
26.根据权利要求1或2所述的增压装置，其中，所述变速器受到比率控制。
27.根据权利要求1或2所述的增压装置，其中，所述变速器属于滚动座圈类型，并且包括夹持在两个座圈之间的至少一个滚动元件，并且
其中，所述变速器包括：
输入表面和输出表面，所述输入表面和所述输出表面共轴地安装用于绕着变速器轴线旋转；
环形空腔，所述环形空腔被限定在所述输入表面和所述输出表面之间；和多个滚动元件，所述多个滚动元件设置在所述输入表面与所述输出表面之间且在相应的接触区处与所述输入表面和所述输出表面驱动接合，每一个滚动元件被安装在托架组件上以用于绕着滚动轴线旋转，每一个滚动元件能够自由地绕着倾斜轴线枢转，所述倾斜轴线通过垂直于所述滚动轴线的所述滚动元件且在辊子中心处与所述滚动轴线相交，从而倾斜角度的变化会造成为所述表面的旋转速度比率的所述变速器的运行比变化。
28.根据权利要求27所述的增压装置，其中，所述滚动元件受到位置输入，所述位置输入使所述滚动元件移动，使得所述座圈在所述滚动元件旋转时对所述滚动元件进行导向，从而使所述滚动元件采用新的方向，由此所述滚动元件与所述座圈接触的相对位置等同于所述位置输入，并且
其中，所述至少一个滚动元件的所述方向确定所述变速器的运行比。
29.根据权利要求27所述的增压装置，其中，至少一个托架组件能够引起枢转运动，绕着俯仰轴线的所述枢转运动造成与所述托架组件相关联的所述滚动元件的俯仰角改变，所述俯仰轴线通过所述辊子中心且通过所述接触区；以及所述变速器还包括控制构件，所述控制构件能够操作使所述至少一个托架组件承担所述枢转运动，从而改变所述俯仰角，因此推动所述多个滚动元件绕着该多个滚动元件的倾斜轴线枢转，从而提供所述变速器的运行比的改变。
30.根据权利要求1或2所述的增压装置，其中，所述控制工具能够操作来使致动器调节所述变速器的运行比和所述变速器的运行比的变化率中的一个或两者。
31.根据权利要求30所述的增压装置，其中，所述致动器为步进电动机、直流电动机、转矩电动机或液压缸中的一个。
32.一种前端辅助驱动FEAD装置，包括：
旋转驱动输入；
传输装置，所述传输装置具有用于从内燃机接收驱动力的旋转驱动输入和连接到所述FEAD装置的所述输入的旋转驱动输出；其中
所述传输装置包括变速器，所述变速器能够操作地连接在所述传输装置的所述输入与所述输出之间，所述变速器具有由输入以运行比驱动的输出；和
控制工具，所述控制工具用于调节所述变速器的所述运行比和所述变速器的运行比的变化率中的一个或两者；
所述FEAD装置还包括控制系统，所述控制系统操作以使发动机采用由至所述控制系统的输入的状态指示的运行点；并且所述控制系统能够操作来通过所述控制工具设置所述变速器的所述运行比和所述变速器的运行比的变化率中的一个或两者。
用于诸如增压器的发动机辅助装置的驱动装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于发动机辅助驱动的驱动装置。具体地，本发明具 体地但不是唯一地应用于一种用于增压器或者其它装置的驱动装置，其中 驱动通过包括无级变速器(CVT)的驱动系统被从内燃机传送到增压器。
背景技术
[0002] 本发明特定应用于客车和轻载车辆。虽然这不是本发明的唯一应用， 但是该应用将用作说明本发明如何可以实施的基础。在这点上，本发明的 实施例将典型地用于由驾驶员使用踏脚板从而允许驾驶员控制发动机通 常传送给车辆的传输装置的转矩量来控制的发动机。在汽油发动机的情况 下，该踏板将直接或者间接控制节流阀的位置，该节流阀调节进入发动机 的空气的流量，而在柴油机的情况下，踏板将直接或者间接控制将注射到 发动机中的燃料的量。因此，在本说明书中，通常使用的术语“油门踏板” 将用于通常指与对发动机操作的实际物理作用无关的踏板。
[0003] 压力感应被视作对提高内燃机效率有重要的贡献，从而减少二氧化碳 排放物。具体地，由发动机驱动的增压器(与排气式涡轮增压器相反)可 以对任何给定时间进入发动机的空气量并因此对燃料提供相当大程度的 控制，进而结合减少的废气排放可以提供改进的发动机功率的控制和驱动 响应。
[0004] 通常，增压器必须被驱动的转速大于发动机曲柄轴的转速一个大的因 子。例如，用于客车的典型汽油发动机将以在750rpm与6000rpm之间的速 度运行，而离心式增压器可能需要以在40000rpm与250000rpm之间的速度 运行。迄今，这已经典型地通过在曲柄轴与增压器之间设置固定比率的增 速齿轮系来获得。
[0005] 显然以曲柄轴速度的固定倍数驱动增压器不是最佳的。如果增压器系 统被构造成以低发动机速度输送最大可能的发动机转矩，则功率在高发动机速度下出现浪费。如果增压器系统被构造成使得所述增压器系统以高发 动机速度供应需要的发动机转矩，则低发动机速度下的发动机转矩可能不 足。显然在曲柄轴与增压器之间提供可变比率驱动可用于减少输送到增压 器的浪费的能量的量，同时在低发动机速度下最大化发动机转矩输出，并 且可连续变化比率的驱动显然优于步进变化比率的驱动。
[0006] 现在考虑以下情况，即发动机运转以使用发动机可用转矩中的较小百 分比的转矩以基本上稳定的速度驱动车辆，并且驾驶员突然压下油门踏板， 例如以追上较慢车辆。理想地，增压器将在尽可能短的时间内加速到其最 大速度以响应驾驶员对最大发动机转矩的要求。响应于这种要求，如果可 变比率的驱动被立即从低比率扫掠到高比率，则发动机的输出转矩的相当 大部分仅需要加速增压器，因此将不用加速车辆。在没有适当控制的情况 下，可以想到的情况是这么多转矩被增压器驱动吸收，突然的油门踏板输 入实际上会导致输送给驱动轮的转矩瞬时减少。这是非常不希望出现的。
[0007] 包括转矩受控的变速器的无级变速系统可以提供对该控制问题的直 接解决方案。这种变速器对本领域技术人员是公知的，WO-A-2004090382 中公开的示例是典型的但不是唯一的环形行走轮驱动式。到传输装置的控 制输入可以控制将要输送给增压器的转矩，并且这可以被设置成预定的最 大值或者当前的总发动机转矩的一个比例值(可以是固定或可变的)，因 此确保发动机的净输出转矩足以满足驾驶员的要求。然而，转矩受控的变 速器通常需要施加到该变速器的转矩传送元件的作用力，因此诸如控制致 动器的控制部件通常相对较大且昂贵。虽然这对于诸如主传动商用车输送 的较大系统不存在问题，但是在低功率应用中使用转矩受控系统会导致不 成比例的高致动器功率消耗。因此，虽然转矩受控输送对于控制目的是理 想的，但是对于例如诸如油泵、交流发电机、增压器、水泵、动力转向装 置和辅助风扇驱动装置的变速前端辅助驱动(FEAD)装置可能不会提供 使成本和重量必须保持到绝对最小值的可接受的解决方案。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种使发动机前面的辅助装置(例如，增压器) 可以通过来自内燃机的无级变速器驱动，所述无级变速器能够提供有效操 作所需的控制程度，同时保持成本、重量和复杂性最小化。
[0009] 为此，本发明在第一方面提供一种用于内燃机的增压装置，包括：
[0010] 增压器，所述增压器具有旋转驱动输入；
[0011] 传输装置，所述传输装置具有用于从内燃机接收驱动力的旋转驱动输 入和连接到增压器的输入的旋转驱动输出；其中：
[0012] 所述传输装置包括可操作地连接在传输装置的输入与输出之间的变 速器和用于设置变速器的运行比的控制装置，所述变速器具有由输入以运 行比驱动的输出；
[0013] 控制系统操作以使发动机采用由控制系统的输入的状态指示的操作 状态；以及[0014] 控制装置可操作用于设置变速器的运行比。
[0015] 在获得本发明中，发明人认识到与明显优选的转矩控制相比，比率控 制下的变速器操作的缺点会由于通过操作特定比率控制执行过程所需的 比较简单且小的功率获得的节约成本和减少体重而突显。转矩控制下的操 作允许简单地实现控制系统(控制系统必须做的是设置对将施加到发动机 或增压器的转矩的限制)，而比率控制呈现明显更大的技术挑战。
[0016] 概括地说，控制系统必须操作以使发动机采用由控制系统的一个或多 个输入的状态指示的操作条件。
[0017] 所述发动机操作条件可以为发动机转矩条件、净发动机转矩条件、发 动机‘载荷’、速度、加速度、燃料-空气运行比和排放物目标值中的一个或 多个，其中所述排放物目标值为用于二氧化碳、颗粒物、NOx或其它排放 物的目标值，所述排放物目标值可以是期望的排放状态或者排气状态，该 排放状态可以包括气体的温度和组成以便使催化转化器“点火”(在该点 下，催化转化器达到操作温度，使得所述催化转化器变得对将有害排放物 转换成较不有害的化合物是有效的)，所述排气状态在处理例如选择催化 还原(SCR)之后帮助排气，这些在商用车柴油机中尤其普遍。在此上下 文中，术语“发动机转矩”表示考虑增压装置施加的载荷之前曲柄处的转 矩，而“净发动机转矩”表示考虑增压装置施加的载荷之后曲柄处的转矩。 术语“发动机‘载荷’”是指给定的发动机运行速度下可获得的总净发动机转 矩的一定比例。
[0018] 控制系统的输入或输入可以直接由以下方式来确定：由人(例如，车 辆的油门踏板)确定；由诸如巡航控制或自动驾驶仪的自动控制确定；由 其它车辆控制系统(例如稳定性控制系统)确定；由发动机调速器(本身 可以为发动机控制系统的机械或一体部分)或者车辆动力系系统确定，所 述车辆动力系系统可以包括自动或自动化的变速箱、无级变速传动和CVT (其示例包括机械变量、电气变量或者液压变量)、储能系统(例如，机 械式(例如飞轮)、电气式(例如电池)或液压式(例如蓄能器))中的一 个或多个；或者由其它驱动装置确定，例如空气压缩机、空调系统、交流 发电机、油泵和任何一种动力输出驱动器械。基于此以及对发动机、动力 系和车辆瞬时操作条件的认识，所述控制系统可以对表示内燃机的与增压 装置相关联的操作的状态的控制变量计算目标值。
[0019] 在以下说明中，术语‘函数’用于描述用于生成调节控制变量、变速器 比率和变速器比率的变化率的控制作用的变量和算法。术语误差将用于表 示变量的目标值与该变量的实际值之间的差值。在此上下文中，函数将典 型地包括比例要素(直接或间接)或者转换速率要素，并且产生通常通过 增加误差值增加而通过降低误差值减小的控制作用。所述函数可以是固定 函数或者随着误差变化以及可选地随着另一个系统变量或其它系统变量 变化的函数。可选地，所述函数可以包括误差的积分和差动(即导数)中 的一个或者两者。
[0020] 所述控制变量可以为增压器速度、压缩机速度、变速器输出速度、增 压器增压压力、歧管空气压力、空气流量、发动机输出速度、发动机转矩、 发动机载荷和排出氧气含量中的一个或多个。生成为目标值与实际(或估 算)值之间的差值的控制变量。控制系统确定接近控制变量的变化率作为 控制变量误差的函数，并且可用于确定变速器比率的相应变化率和变速器 比率中的一个或两者，以便适当地接近目标控制变量。
[0021] 可选地，所需的变速器比率的变化率以及变速器比率可以使用闭环控 制(即反馈控制)来获取。开环比率控制由于其有利地最小化传感器(例 如，变速器的输入和输出速度传感器)的使用并从而减少成本和复杂性而 可以可选地使用。开环变速器控制的一个示例是没有位置反馈的步进电动 机，同时变速器变化率的开环控制的一个示例是具有导杆及螺母结构的直 流电动机，所述直流电动机在被供应电流时使螺母以关于电动机电流的速 率扫掠通过一定距离。闭环变速器控制的一个示例是具有反馈的步进电动 机或者使用编码器进行位置反馈的具有导杆及螺母结构的直流电动机。变 速器比率的开环控制以及变速器比率控制中的一个或两者由于其提供更 简单且更低成本的解决方案而是优选的。
[0022] 控制变量可以使用开环或闭环(即反馈)控制来调节。开环控制可以 在可以估算控制变量时获得。例如，考虑到的情况为增压器增压压力为控 制变量且发动机速度和变速器比率已知(认识到变速器比率本身可以从开 环推算或者由直接测量获悉)，使得压缩机速度已知。对压缩机速度和发 动机速度的认识连同对压缩机特性图的认识能够使控制系统估算增压压 力，而不需要特定的压力传感器。可选地，压力传感器可以用于直接测量 增压压力，并且提供该信号返回以使控制系统可以根据该变量执行闭环控 制。
[0023] 控制变量的不适当调整会引起危害驾驶性能的不期望指标，例如会引 起不期望的车辆驱动特性的净发动机转矩的快速变化率(这被称为‘冲 击’)。虽然会理解的是所述函数可以包含许多上述选择，但是优选的是接 近将为误差函数的目标值的变化率以及优选地误差的某种比例函数。优选 的是基本上渐近地接近目标控制变量。例如，基本上渐近地接近目标歧管 压力获得至最终的净发动机转矩条件的相似接近率，这由于是平稳且连续 的而是理想的。
[0024] 还能认识到的是增压装置的关于曲柄的惯性转矩可以超过阈值，使得 至车辆的从动车轮的净发动机转矩运送被暂时增加或减小或者在任何情 况下都受到干扰，再次出现驱动器会感觉到的不期望的转矩特性。发动机 加速度对驱动器经历的转矩有较小影响，这是因为惯性转矩的该分量在发 动机快速加速的情况下可以仅影响净发动机转矩。然而，可以为获得控制 变量目标值施加的变速器比率的快速变化率即使在固定发动机速度下也 会造成对净发动机转矩的大的拢动。关于曲柄轴的惯性扰动转矩可以如下 所述：
[0025] 其中 为关于曲柄轴的增压器惯性转矩。要注意的是为了清楚， JSC在该示例中假定表示影响增压装置惯性转矩的唯一重要惯性。在其它示 例，增加装置内可以包括另外的惯性元件。
[0026] 以示例的方式， 或者与 紧密相关的任何变量可以受到限制以限 制施加到曲柄的惯性转矩。
[0027] 理想的是稳态增压器转矩和扰动转矩的总和由于来自增压装置的惯 性载荷保持低于阈值。所述阈值可以根据其它系统变量和操作状态变化。 所述阈值可以为当前发动机转矩的固定比例或变化比例，或者可以为固定 值。优选地，总增压器转矩(关于曲柄的惯性和稳态转矩)小于发动机转 矩，从而确保净发动机转矩不是发动机转矩的异号，而净发动机转矩为发 动机转矩的异号将是非常不期望的。更加优选地，总增压器转矩小于发动 机转矩的50％。优选地，转矩的阈值变化率或者冲击被调节为低于预先确 定的极限。
[0028] 该问题可以通过控制或限制变速器比率的变化率以使关于曲柄的增 压装置转矩低于阈值水平来解决。该情况为用于控制变量的许多变量作为 对变速器比率的某种比例函数；例如，可以显示出的是变速器比率紧密关 于增压压力且在节流阀打开时紧密关于歧管压力。由此，变速器比率的变 化率还涉及大多数类型的控制变量的变化率。因此，通过将接近率定目标 至平稳且连续的目标控制变量(例如，歧管压力)，只要适当地选择控制 增量，可以实现施加到曲柄的比率的变化率以及因此施加的惯性转矩将同 样地呈现这些期望的特性。因此，适当地接近目标控制变量条件还基本上 确保了关于曲柄的增压装置转矩(惯性载荷的因子)低于所需阈值，优选 地，该方法还应该包括调节惯性转矩的变化率，因此确保冲击保持低于预 先确定的水平。
[0029] 然而，对控制变量的接近率可以产生变速器比率的目标变化率以及变 速器比率信号，使得转矩的惯性分量不会使关于曲柄的增压装置转矩超过 阈值水平。例如，这可以出现在控制变量与变速器比率之间存在大的非线 性函数的情况下，或者出现在控制对目标控制变量的接近的增量在特定情 况下产生高的变速器比率的情况下。为此，有利的是控制器使用例如以下 的表达式估算由目标变速器变化率以及变速器比率信号产生的惯性转矩：
[0030]
[0031] 关于曲柄的该惯性转矩由于增压装置可以与来自增压装置的关于曲 柄的稳态载荷转矩加和以给出总曲柄载荷转矩。稳态增压器载荷转矩可以 由控制变量的估算值或测量值以及由估算或实际的发动机运行点连同诸 如增压器特征图的其它可用数据一起来推导出或计算出。
[0033] 控制器还可能需要根据增压器和/或变速器的操作极限来修改变速器 比率的变化率和变速器比率信号中的一个或两者。如前所述，变速器承受 的载荷为变速器比率、相邻传动比、发动机加速度、变速器比率的变化率、 发动机速度、空气流量(本身可以由节流阀开度控制)、压缩机压力比、 增压压力和增压器惯性中的一个或多个的函数。施加给增压器的点火脉冲 还导致瞬时的高发动机加速度，并且这些必须所有都被控制以使不会违反 变速器和增压器的可行的操作限制。潜在挑战情况的一个示例是导致目标 变速器比率突然增加的发动机转矩请求，这由于高增压器加速度产生高变 速器载荷。如果不监控，则这种载荷会导致变速器损坏或减小耐用性。严 重情况的第二个示例是高发动机加速度，例如由于全部发动机转矩应用于 单流传输齿轮中而产生。这会导致高变速器载荷并引起增压器可能超过其 可行的速度极限的附加风险，这被命名为增压器‘超速状态’。这种限制通 常由于对压缩机或轴承速度极限的向心载荷限制而出现，违反该限制会导 致机械损坏和危险的车辆操作。此外，特定的压缩机在经受特定操作条件 时呈现不期望的特性，并且优选的是也避免这种情况。例如，动力压缩机 经历以低质量流量和高压力比出现的现象，该现象会造成效率低的操作和 增压器损坏。此外，可能具有最好避免的低效率压缩机操作的其它区域。 一种建议的解决方案是管理目标变速器比率和变速器比率信号的变化率 中的一个或两者，使得不会违反变速器和增压器中的一个或两者的相应的 预先确定阈值。这种增压器阈值可以包括速度极限、喘振极限、压力比极 限、增压压力极限和驱动转矩极限中的一个或多个。变速器阈值可以包括 对其夹持载荷、输入转矩、输出转矩、反作用转矩、输入功率、输出功率、 输入速度、输出速度、变速器比率和接触牵引力极限的一个或多个限制。 因此，控制器可以有利地进一步修改变速器比率的目标变化率和变速器比 率信号以确保可变增压器系统的弹性操作。
[0034] 如前所述，控制系统可以使用发动机速度信号且优选地使用发动机速 度信号的变化率，以便修改变速器比率信号的目标变化率和变速器比率信 号。在测量发动机速度变化率时，通常需要发动机速度信号的数值微分。 这种技术众所周知由于测量的控制信号包括不相干的叠加信号而产生其 本身的挑战，所述叠加信号由电磁相容性(EMC)干扰(经常被称为‘噪 音’)以及还由诸如空隙或刚性(被称为扭振)以及点火脉冲干扰的机械作 用产生，所有这些在微分时会产生放大的信号噪声，从而引起施加不必要 的主动且不规则的控制作用。对该挑战的通常技术方案是过滤发动机速度 信号，但是这会将延迟引入到控制系统中，从而可能危害稳定边际或响应。 建议的技术方案是由满载的百分比、或者与任何已知的寄生驱动、辅助驱 动、动力系或惯性载荷结合连同对传输装置和车辆的诸如传动比的操作规 程的认识来预测发动机平均加速度。这给控制器提供精确估算的发动机瞬 时加速度，所述发动机瞬时加速度可以可选地与过滤的发动机加速度信号 结合，以便根据需要帮助修改目标变速器比率和变速器比率的变化率。
[0035] 因此，上述解决方案的综合效应是对增压器控制系统的一个或多个输 入信号最终被转换为目标变速器比率和变速器比率信号的变化率，进而通 过控制装置并且使用充分响应但低成本且轻质量的变速器系统转换为至 变速器的输入，所述控制装置会使控制变量接近目标值，进而引起发动机 尽可能快且准确地采用所需的操作条件。
[0036] 为了获得增压器系统的最佳控制，必须能够快速扫掠变速器比率。扫 掠假定从-0.4到-2.5的变速器比率的典型要求小于200ms，这在曲柄处能够 获得低于400ms的转矩响应。这种响应将看起来与较大的未减小尺寸的无 增压发动机一致。然而，还必须最小化变速器致动器功率要求，以便最小 化尺寸、成本和重量。这对于包括增压器的汽车FEAD尤其重要。虽然比 率控制选择可以提供与高响应相结合的小功率致动的可能性，但是重要的 是使用适当的变速器技术以使变速器能够实际上传送该小功率致动。
[0037] 所述变速器可以为液压类型(包括泵和电动机)、电动机发生器CVT、 可变皮带传动CVT、可变链传动CVT、滚珠轴承行走轮驱动(示例包括被 称为Kopp变速器的变速器)，以及在机械驱动的情况下可以为摩擦驱动或 牵引驱动类型。在典型的实施例中，变速器为环形变速器。最通常地，变 速器可以为全环形变速器，其中变速器元件之间的驱动通过牵引流体发 生。具体地，所述变速器可以典型地包括：输入表面和输出表面，所述输 入表面和所述输出表面共轴地安装用于绕着变速器轴线旋转；环形空腔， 所述环形空腔被限定在所述工作面之间；多个滚动元件，所述多个滚动元 件设置在输入表面与输出表面之间且在相应的接触区处与输入表面和输 出表面驱动接合，每一个滚动元件被安装在托架组件上以用于绕着滚动轴 线旋转，每一个滚动元件能够自由地绕着倾斜轴线枢转，所述倾斜轴线通 过垂直于所述滚动轴线的所述滚动元件且在辊子中心处与所述滚动轴线 相交，从而所述倾斜角度的变化会造成为所述座圈(race)的旋转速度比 率的所述变速器比率变化。
[0038] 成本和重量可以进一步通过选择变速器结构来优化。具体地，在比率 改变期间需要极低动力来致动的变速器是有利的。这允许变速器以低成本 致动器来致动，例如电动力致动器。通过使辊子绕着俯仰轴线旋转实现比 率改变的变速器、申请人称作“倾斜转向”的机构特别适用于该应用。因此， 在本发明的优选实施例中，在变速器中，每一个托架组件可以导致枢转运 动，从而导致绕着俯仰轴线的枢转运动，这将引起滚动元件的俯仰角度的 改变，所述俯仰轴线通过辊子中心且通过接触区；并且变速器还包括控制 构件，所述控制构件可操作用于使相应的托架组件承担所述枢转运动，从 而改变俯仰角度，因此推动多个滚动元件绕着其倾斜轴线枢转，从而提供 变速器比率的改变。
[0039] 变速器或者变速器的每一个环形空腔有利地容纳不多于两个的滚动 驱动元件。所述变速器可以还包括反作用构件，所述反作用构件可操作地 连接到多个滚动元件，使得所述多个滚动元件承受来自环形空腔内的滚动 元件的反作用转矩。
[0040] 在本发明的实施例中，变速器可以包括两个相似的空腔，由此包括第 二输入表面和限定第二环形空腔的面对的第二输出表面；多个第二滚动元 件，所述多个第二滚动元件设置在第二输入表面与第二输出表面之间且与 所述表面驱动接合，每一个滚动元件可旋转地安装在其相应的托架组件 上，并且能够绕着通过滚动元件中心的轴线倾斜以改变变速器比率，并且 安装用于枢转运动，从而使滚动元件绕着通过滚动元件中心且垂直于滚动 元件的旋转轴线以及垂直于比率改变轴线的轴线俯仰；控制构件，所述控 制构件用于致动每一个托架组件使相应的滚动元件俯仰，从而引起倾斜角 度变化和变速器比率的变化；第一反作用构件和第二反作用构件，所述第 一反作用构件可操作地连接到第一空腔内的多个滚动元件，所述第二反作 用构件可操作地连接到第二空腔中的多个第二滚动元件，使得第一和第二 反作用构件承受由相应滚动元件产生的反作用载荷。
[0041] 所述变速器可以还包括载荷共享组件，所述载荷共享组件可操作地连 接到第一和第二空腔的反作用构件，从而平衡来自反作用构件的反作用转 矩。
[0042] 本发明的典型实施例还包括与变速器串联连接的加速齿轮组。所述加 速齿轮组通常连接在变速器与增压器之间。加速齿轮组可以包括齿轮组周 转圆的牵引力驱动装置，并且在一些实施例中，可以与变速器共享牵引流 体。
[0043] 所述变速器可以包括转矩感测装置，所述转矩感测装置可操作用于在 变速器施加到增压器的转矩超过阈值时减小变速器比率。该装置可以用于 保护变速器不受到过大转矩的损坏。
[0044] 所述变速器可以具有“双辊”结构，包括：
[0045] 输入座圈和输出座圈，每一个座圈都具有工作面，所述座圈共轴地安 装用于绕着变速器轴线旋转；
[0046] 环形空腔，所述环形空腔限定在所述工作面之间；和
[0047] 多个滚动元件，所述多个滚动元件成对地设置在座圈之间，每一对滚 动元件安装在相应的托架组件上以用于绕着相应的相互倾斜的滚动轴线 旋转，所述一对滚动元件彼此驱动接合，并且所述一对滚动元件中的每一 个与工作面中相应的一个驱动接合，每一个托架组件自由地绕着倾斜轴线 枢转，由此托架组件的倾斜的变化引起滚动元件与座圈之间的接触半径的 变化，从而引起变速器比率的变化。
[0048] 所述增压器可以包括动力压缩器(例如，离心式压缩机或轴流式压缩 机)或者正排量式压缩机(例如，螺旋式、涡壳式或者凸轮泵)，并且可 以包括相似类型或不同类型的多个压缩机。一个典型的实施例将包括离心 式压缩机。
[0050] 以下将以示例的方式及参照附图详细说明本发明的实施例，在附图 中：
[0051] 图1是车辆驱动系统的高度示意图，所述车辆驱动系统包括具体表现 本发明的增压器和用于增压器的驱动装置；
[0052] 图2是为图1的实施例的部件的驱动单元的视图；
[0053] 图3是适用于本发明实施例中的第一变速器的一部分的立体图；
[0054] 图4是变速器的图3中所示的部分的控制组件；
[0055] 图5是变速器的图3中所示的部分的俯视图；
[0056] 图6是变速器的图3中所示的部分的侧视图；
[0057] 图7和图8是适用于本发明实施例中的第二变速器的一部分的立体图 和部分剖视图；
[0058] 图9是适用于本发明实施例中的第三变速器的一部分的立体图；
[0059] 图10是为适用于本发明实施例中的第四变速器的变速器的立体图；
[0060] 图11和图12是图10的变速器的轴向视图和俯视图；
[0061] 图13和图14显示为适用于本发明实施例中的第五变速器的变速器；
[0062] 图15是显示具体表现本发明的驱动系统中的变速器的控制的整体原 理；
[0063] 图16是显示本发明的一个具体实施例的操作的流程图；以及
[0064] 图17是一系列图表，显示了本发明的一个实施例的控制系统内应用补 偿限制的效果(左手图表显示无补偿的系统，而右手图表显示具有应用的 补偿的系统响应)。.具体实施方式
[0065] 参照图1，用于诸如客车的车辆的驱动系统包括内燃机70，所述内燃 机通常由汽油或柴油提供燃料，但是可选地可由液化石油气、乙醇或各种 其它燃料提供燃料。来自发动机70的通常从曲柄轴一端的输出获得的主传 动装置通常经由诸如摩擦离合器或转矩变换器的联结器74连接到变速传 输装置72的输入。变速传输装置72可以在最小比与最大比之间无级变化， 或者可以具有多个离散比率，并且可以由驾驶员手动控制或自动地控制。 在传输装置72可持续变化的实施例中，所述传输装置可以具有“齿轮空档” 比率，在该比率下，所述传输装置的输出是固定的而与其输入的速度无关。 在这种实施例中，联结器74可以被省略。传输装置72的输出连接到最终驱 动系统的输入，该输入接着将驱动传送到车辆的车轮。最终驱动系统可以 驱动车辆的两个车轮(两个前轮或两个后轮)，或者可以驱动车辆的所有 车轮，通常通过分动箱(transfer box)分离驱动。
[0066] 以上说明了可以具体表现本发明的驱动系统的一定范围的典型结构。 使用不同结构的变速传输装置或者最终驱动装置的其它结构也是可以的， 并且驱动系统可以被组装到大范围应用中的驱动装置中，其中内燃机为原 动机。
[0067] 内燃机70具有感应系统，所述感应系统具有增压装置。增压装置包括 增压器80。增压器80大约以周围大气压力经由进口吸入空气，并且以比进 口处的压力大一定压力差的压力将空气输送到发动机70的进气歧管，其中 所述压力差取决于增压器80的驱动轴84的转速。通过增压器80的空气通常 还通过空气过滤器和空气流量计，并且在火花点火式发动机的情况下通过 节流阀体。这些部件中的任一个或者所有可以设置在增压器80的下游或上 游。
[0068] 增压器的驱动轴84被从变速驱动单元90的输出轴由发动机70的曲柄 轴驱动。驱动单元90具有由发动机70的曲柄轴驱动的输入轴。在该实施例 中，驱动单元90的输入轴承载通过传动带96连接到曲柄轴滑轮94的滑轮 92，曲柄轴滑轮94被承载在发动机70的曲柄轴的一端上。传动带96还可以 驱动其它辅助装置，例如交流发电机、空气调节泵、动力转向泵等。
[0069] 驱动单元90的目的是确保增压器80的驱动轴84以几乎最接近车辆驱 动系统的操作的任何给定状态的最佳值的速度转动。在驱动被从发动机的 曲柄轴送到增压器80的驱动轴84时，具有三个主要阶段，驱动速度在三个 阶段变化。首先，来自曲柄轴的驱动将以转速比R1驱动驱动单元90的输入 轴；其次，在驱动单元90内具有可变比率级Rv；以及第三，在驱动单元内 具有固定比率级R2，使得增压器80的驱动轴84的瞬时速度ωs由曲柄轴的速 度ωc通过ωs＝ωcR1R2Rv计算。由于R1R2是作为驱动系统设计的一部分计算 的恒量，因此驱动系统的控制包括计算Rv的瞬时最优值并使可变比率级以 一定比率值Rv运行。
[0070] 在特别地但不是仅与离心式增压器一起使用的优选实施例中，驱动单 元的可变比率级Rv包括比率受控的全环形变速器，并且固定比率级R2包括 牵引力周转传动。因此，驱动单元90的轴将输入驱动到变速器，变速器具 有将输入驱动到周转齿轮组的输出，并且周转齿轮组具有连接到增压器80 的驱动轴84的输出。
[0071] 虽然能够在需要的速度范围内运转且控制所需功率的多种比率受控 的变速器可以用于本发明的实施例中，但尤其是在用于汽车应用时很强的 诱因是最小化变速器的制造成本和致动所需的功率。比率通过改变变速器 中的辊子间距来控制的一定范围的变速器已经被发现特别有利。现在将说 明几种这样的变速器。
[0072] 图3-6显示具体表现本发明的变速器的一部分的不同视图。所述变速 器包括基本上成形为环状的输入座圈10。输入座圈10具有内表面，弧形横 截面的环形凹部12在所述内表面中形成为提供输入座圈10的工作面。变速 器还包括在图4中仅以虚线显示的输出座圈14，所述输出座圈基本上与输 入座圈10相似。输入座圈10和输出座圈14同轴地设置在变速器轴线V上且 所述输入座圈和所述输出座圈的工作面彼此面对，因此在座圈10、14之间 形成由其工作面限定边界的环形空腔。座圈10、14中的每一个安装用于绕 着变速器轴线V旋转。
[0073] 在这种情况下，为具有适当成型的外滚动面的近似圆柱形辊20、22 形式的滚动元件被设置用于在环形空腔内操作。在该实施例中具有两个这 种辊子，但是将会理解的是可以可选地设置更多的数量。
[0074] 每一个辊子20、22安装在相应的辊子托架组件24、26上。每一个辊子 托架组件24、26包括杆28、30和叉架32、34。每一个叉架32、34承载相应 的辊子20、22，使得辊子20、22可以在轴承上旋转以绕着延伸通过辊子中 心的滚动轴线旋转。在每一个辊子组件24、26内，每一个叉架32、34可以 在其杆28、30上绕着与其滚动轴线正交的相应倾斜轴线旋转。
[0075] 每一个托架组件24、26被安装成使得杆28、30的倾斜轴线倾斜于平面 P，如图4所示。平面P以被称为主销后顷角的角度“α”垂直于变速器轴线， 如图4所示。每一个辊子20、22自由地围绕各自的倾斜轴线旋转，所述倾 斜轴线为杆28、30的通过辊子20、22的中心的纵向轴线-也就是说，主销后 顷角为倾斜轴线与变速器的中心平面之间的角度。
[0076] 输入座圈10通过驱动接合在座圈之间的辊子20、22由驱动力驱动并将 驱动力传送到输出座圈14。
[0077] 变速器包括控制组件40，所述控制组件包括承载在支撑件44上的滑动 件42。滑动件42适于相对于固定部件44做往复直线运动。销钉46通过滑动 件42中的狭槽48从支撑件44突出，使得所述销钉用作限制滑动件42在支撑 件上的移动范围的止动件。控制组件40适于通过平移运动提供变速器的控 制致动。滑动件42能够在垂直于变速器轴线的平面中在箭头C指示的方向 上沿着支撑件44往复移动。在该实施例中，滑动件42在圆柱形平面径向向 外的位置处连接到每一个辊子托架组件24、26，其中所述圆柱形平面平行 于变速器轴线V且与输入座圈10和输出座圈14中较大的座圈的周边相切。 在一个可选的实施例中，托架组件24、26每一个可以由其自己的致动器致 动。支撑件44具有反应面50、52，每一个所述反应面相对于变速器的垂直 于变速器轴线V的中心平面以主销后顷角α倾斜。
[0078] 控制组件40通过致动接头56、58可操作地连接到托架组件24、26。致 动接头56、58约束每一个杆28、30的上端部分以通过滑动件32直线移动， 同时允许杆28、30相对于滑动件32枢转。单个控制组件40同时控制托架组 件24、26。托架组件24、26还以各自的反作用点连接到控制组件40。每一 个反作用点都包括延伸到支撑件44的各自反作用面50、52中的弧形狭槽 60、62。托架组件24、26中的每一个的杆28、30承载突出的反应销64、66， 所述反应销延伸到相应的弧形狭槽中，所述反应销在所述弧形狭槽中为紧 密的滑动配合以足以允许每一个反应销64、66在其狭槽60、62中自由滑动 接合。所述杆可以配备有辊子，以提供与狭槽的平滑接合和滚动接合。
[0079] (在一个可选的结构中，弧形狭槽可以垂直于杆28、30布置，所述杆 通过狭槽并形成与狭槽配合以定位辊子托架的接合部件。)
[0080] 每一个辊子20、22及其托架组件24、26共同具有四个点：与变速器接 触的接触点；在辊子20、22之间以输入座圈的工作面、输出座圈14的工作 面以致动接头58、58与控制组件40接触的点；以及经由反应销64、66及其 相应狭槽60、62的反作用点。每一个托架组件
24、26通过与控制组件40接 触的两个点以及通过辊子与输入和输出座圈的工作面之间的接触定位在 环形空腔内。这些接触点意味着托架组件24、26被安装成使得所述托架组 件能够枢转地移动，以改变绕着相应转向轴线A-A'、B-B'的俯仰角度(pitch angle)，所述转向轴线通过辊子20、22的中心且垂直于滑动件44的运动平 面。该转向轴线垂直于托架组件的倾斜轴线。托架组件24、26通过径向远 离辊子枢转轴线定位的致动接头56、58致动，使得托架组件24、26扫掠通 过中心在轴线A-A'、B-B'上的弧形部。辊子通过接合部件14、24与狭槽33、 34的接合来导向。辊子托架24、26被迫使通过反应销64、66在其狭槽60、 62中的连接绕着反作用点枢转运动。该布置允许承受来自辊子20、22的反 作用转矩。
24、26通过与控制组件40接 触的两个点以及通过辊子与输入和输出座圈的工作面之间的接触定位在 环形空腔内。这些接触点意味着托架组件24、26被安装成使得所述托架组 件能够枢转地移动，以改变绕着相应转向轴线A-A'、B-B'的俯仰角度(pitch angle)，所述转向轴线通过辊子20、22的中心且垂直于滑动件44的运动平 面。该转向轴线垂直于托架组件的倾斜轴线。托架组件24、26通过径向远 离辊子枢转轴线定位的致动接头56、58致动，使得托架组件24、26扫掠通 过中心在轴线A-A'、B-B'上的弧形部。辊子通过接合部件14、24与狭槽33、 34的接合来导向。辊子托架24、26被迫使通过反应销64、66在其狭槽60、 62中的连接绕着反作用点枢转运动。该布置允许承受来自辊子20、22的反 作用转矩。
[0081] 托架组件的随着滑动件44移动进行的枢转运动给予辊子20、22绕着其 倾斜轴线(即，通过辊子中心的轴线且平行于变速器轴线V)的旋转分量。 所述枢转运动还提供绕着垂直于倾斜轴线的轴线(称为比率变化轴线)的 旋转分量。该旋转允许每一个辊子20、22改变其倾斜以改变速度比，并且 可以瞬时受到来自输入和输出表面的接触力。辊子20、22安装在叉架32、 34中使得可以绕着其旋进轴线旋转能够使辊子20、22倾斜，以便发现达到 平衡的最小阻力的路径以改变变速器比率。这样，通过托架组件的枢转运 动和绕着倾斜轴线的旋转自由度的组合，辊子自由地进行倾斜运动以提供 变速器速度比的变化。因此，辊子20、22能够通过绕着平行于变速器轴线 的轴线倾斜响应于致动力转向(即，改变所述辊子的倾斜)，并且改变所 述辊子的位置以改变变速器的速度比。为了获得最小化用于改变辊子倾斜 的任何分量并因此最小化变速器比率的最佳枢转运动，狭槽60、62形成为 使得在所述狭槽的形状突出到与变速器轴线正交的平面上时为中心在变 速器轴线上的弧形。
[0082] 在另一个实施例中，每一个托架组件都包括杆，所述杆仅具有通过万 向接头安装在杆的端部上的辊子。在该布置中，每一个辊子20、22通过穿 过辊子中心的枢转接头被安装在其相应的托架组件上，使得辊子自由地绕 着其倾斜轴线倾斜。所述杆适当地位于变速器的中心平面P中，并且万向 接头结构为辊子20、22的自由倾斜提供主销后顷角和自由度。
[0083] 图7和图8显示了变速器的包括反作用构件160的部分，所述反作用构 件可操作地连接到在输入座圈110与输出座圈(未示出)之间传送驱动力 的辊子120、122。反作用构件的目的是为了承受来自辊子120、122的反作 用转矩。辊子120、122安装在托架组件162、164上。每一个托架组件包括 托架166、168和安装部件170、172。每一个辊子120、122被承载用于绕着 其轴线在相应的托架166、168上旋转。每一个托架166、168可枢转地连接 到相应的安装部件170、172。
[0084] 每一个安装部件170、172被承载在细长的控制构件174上，使得可防 止安装部件沿着控制构件174直线移动。控制构件174可以以直线往复方式 在方向C上移动，从而使安装部件170、172也在方向C上移动。(在该实施 例中，控制构件不包括具有图1-4中所示的狭槽结构的可移动部件和固定部 件。)每一个托架通过安装部件170、172与控制构件174之间的连接以及通 过辊子120、122中心处通过其与反作用构件160的接触产生的反作用点被 定位在环形空腔内。在该实施例中，反作用转矩由反作用构件160承受， 而不是由控制构件174来承受。
[0085] 反作用构件160包括具有孔182的主体180，变速器输入轴和/或输出轴 可以以间隙通过所述孔。反应轴184、190同轴地且在相反的方向上从主体 180突出，并且正交于变速器轴线在变速器的中心平面内对齐。每一个反 作用轴184、190的端部保持在孔中，所述孔分别形成在变速器的壳体100 和固定到壳体100的安装块194中，使得轴184、190可以在所述孔内旋转。 由于联结器被应用于反作用构件160，从而使得所述反作用构件旋转，这 将推动轴184、190旋转。然而，通过将轴184、190的端部限制在所述孔内 抵抗了反作用转矩。反作用构件160通过球形接头186、188可操作地连接 到每一个辊子120、122的中心，以便将反作用转矩从辊子120、122传送到 反作用构件160并允许辊子120、122和反作用构件160之间的相对枢转运 动。反作用构件160被安装用于在圆盘旋转期间响应于由圆盘/辊子接触产 生的反作用转矩绕着变速器轴线旋转，从而改变变速器比率。
[0086] 控制构件174在孔192处通过反作用构件160但不连接到该反作用构 件。在控制构件174与孔192之间具有适当的足够间隙，以避免承受反作用 转矩且反作用构件绕着变速器轴线旋转时产生污垢。
[0087] 反作用构件160在变速器轴线的径向可移动且可以在非径向方向上移 动，使得该反作用构件160平衡环形空腔内由每一个辊子120、122产生的 反作用载荷。
[0089] 图9显示具体表现本发明的双腔变速器的一部分。所述变速器包括输 入座圈210和在变速器轴线的方向上设置到输入座圈210的相对侧的类似 的第一和第二输出座圈214(仅显示一个)。每一个输出座圈214都具有面 向输入座圈210的工作面216。输入座圈210具有分别面向第一和第二输出 座圈214的第一和第二工作面212。因此，两个环形空腔被限定为第一个环 形空腔在输入座圈210与第一输出座圈214之间而第二个环形空腔在输入 座圈210与第二输出座圈之间。
[0090] 第一组辊子220、222设置在第一环形空腔内以在输入座圈210与第一 输出座圈之间传送驱动力，并且第二组辊子220'、222'设置在第二环形空 腔内以在输入座圈210与第二输出座圈214之间传送驱动力。每一个辊子 220,222；220',222'安装在相应的托架组件224,226；224',226'上。每一个托架组 件都包括托架266和安装部分270。辊子220被安装用于在托架266上旋转。 所述托架连接到安装部件270，使得所述托架自由地进行倾斜运动以改变 辊子220,222；220',222'的倾斜角度，从而改变变速器比率。各个托架组件 224,226；
224',226'被安装用于绕着通过相应辊子的中心的轴线枢转运动。
224',226'被安装用于绕着通过相应辊子的中心的轴线枢转运动。
[0091] 各个致动器280,280'与每一个空腔相关联。每一个致动器280,280'包括 固定到变速器的外壳200的主体282,282'、和通过根据情况适当施加到致动 器280,280'电信号或液压流体可以线性驱动进入主体和退出主体的致动杆 284,284'。
[0092] 在每一个空腔内，两个托架组件224,226；224',226'的安装部件270连接 到共用的控制杆274,274'，使得所述安装部件固定到抵抗直线移动的控制 杆，但是可以相对于所述控制杆枢转。每一个控制杆274,274'通过允许控 制杆与致动杆之间的枢转运动的接头288,288'连接到相应的致动杆 284,284'。因此，致动器284,284'的操作使控制杆274,274'直线运动，因此使 托架组件224,226；224',226'直线运动。
[0093] 每一个空腔都具有反作用构件260,260'，辊子220,222；220',222'通过球 形接头可操作地连接到所述反作用构件，使得反作用构件承受由相应辊子 产生的反作用载荷，这基本上与前述实施例的布置相似。如前述实施例， 每一个反作用构件260,260'具有反作用轴，所述反作用轴中的一个的端部 保持在变速器的外壳200的孔内。另一个反作用轴通过轭架286,286'固定， 所述轭架具有使控制杆274,274'通过的孔。
[0094] 反作用构件260,260'通过载荷共享组件可操作地连接。载荷共享组件 包括通过枢轴292安装到外壳286的杆件290。杆件290可枢转地关于枢轴 292对称地连接到轭架286,286'。因此，相等且相反的力通过所述反作用构 件的轭架被施加到每一个反作用构件，从而确保相等的反作用转矩施加到 两个环形空腔中的辊子220,222；220',222'。
[0095] 图10-12显示了本发明的另一个实施例。变速器包括输入座圈310和在 变速器轴线的方向上设置到输入座圈310的相对侧的类似的第一和第二输 出座圈314(仅显示一个输出座圈)。在座圈限定的两个环形空腔中的每一 个内具有三个辊子320,322,324；320',322'(所述辊子中的一个没有显示在附 图中)。
[0096] 变速器包括在每一个空腔中的反作用构件360,360'。反作用构件 360,360'通过载荷平衡组件连接到彼此，所述载荷平衡组件包括可枢转地 安装在变速器的外壳300上的杆件390，每一个反作用构件360关于杆件的 枢轴392对称地可枢转地连接到杆件390。
[0097] 每一个辊子320,322,324；320',322'被承载以通过相应的托架组件 326,328,330；326',328'(所述托架组件中的一个没有显示在附图中)旋转。 每一个辊子托架组件
320,322,324；320',322都包括托架366和安装部件370。 辊子320被安装用于在托架366上旋转。托架366连接到安装部件370，使得 所述托架自由地进行倾斜运动以改变辊子320,
322,324；320',322'的倾斜角 度，从而改变变速器比率。控制销钉372从每一个安装部件突出。
320,322,324；320',322都包括托架366和安装部件370。 辊子320被安装用于在托架366上旋转。托架366连接到安装部件370，使得 所述托架自由地进行倾斜运动以改变辊子320,
322,324；320',322'的倾斜角 度，从而改变变速器比率。控制销钉372从每一个安装部件突出。
[0098] 环形控制构件340,340'设置在每一个空腔中。每一个控制构件340,340' 具有三个径向槽342，所述径向槽中的每一个容纳控制销钉372中的一个。 所述变速器还包括与每一个空腔相关联的致动器。每一个致动器都包括固 定到变速器的外壳300的主体382,382'、和通过根据情况适当地施加电信号 或液压流体到致动器可以线性驱动进入主体或退出主体的致动杆384(附 图中可以仅看到所述致动杆中的一个)。每一个致动杆384通过枢轴 344,344'连接到相应的控制构件340,340'。致动器的操作通过该布置使控制 构件
340,340'旋转，进而使控制销钉370移动并因此使托架366在其相应的 安装部件370上旋转。
340,340'旋转，进而使控制销钉370移动并因此使托架366在其相应的 安装部件370上旋转。
[0099] 在图13和图14中，反作用构件460被安装用于响应于高于预先确定水 平的反作用转矩绕着变速器轴线旋转。反作用构件460包括具有孔482的主 体480，变速器输入轴和/或输出轴可以以间隙通过所述孔。反作用轴 484,490同轴地且在相反的方向上从主体480突出，并且在变速器的中心平 面内正交于变速器轴线对准。如第二实施例，反作用轴490中的一个通过 轭架486连接到致动器480。另一个反作用轴连接到弹性安装组件430。
[0100] 在该实施例中，弹性安装组件430包括反作用轴490连接到的支撑杆 432和连接到变速器的外壳的托架434。支撑杆432通过压缩弹簧436被保持 在支架中，反作用轴490抵抗所述压缩弹簧施加转矩反作用力。反作用转 矩形成到支撑杆432上的连接且其旋转传输到反作用轴490。弹簧436可以 被设置成在施加的力超过特定阈值时偏斜。施加的力可以被检测并采用以 将输入信号提供给控制构件470，例如使得控制构件用于减少检测到的反 作用转矩，从而操作以减少通过变速器的转矩。.
[0101] 在本发明的包括如上一段中所述的变速器的实施例中，所述变速器被 构造成使得由反作用构件在转矩超过阈值时引起的比率的减小用于补充 控制系统的操作。因此，如果操作条件的瞬时变化造成发动机的突然加速 或减速，则具有该结构的变速器可以保护增压装置的部件和相关联的部件 不会受到过大转矩而损坏。
[0102] 将可以看出在这些实施例中的每一个中，变速器使滚动元件倾斜的致 动基本上或者整个发生在滚动元件的径向外侧。因此，负责执行致动的部 件最小侵入或者没有侵入到滚动元件之间的空间中。在这些实施例中的每 一个中，变速器使滚动元件倾斜的致动发生在在平行于变速器轴线的方向 上不会延伸超过座圈的空间中。在很多情况下，当变速器用作较大传输系 统的部件时，在变速器轴线方向上在座圈之外具有一点或者没有可用空 间，其中部件可以被封装在所述空间内。另外，在每一个实施例中，倾斜 旋转所围绕的轴线与诸如轴以及替代的轴线的物理部件不一致，所述轴线 由对通过远离倾斜轴线的部件(例如，致动点和反作用点)使托架进行的 运动的限制来限定。
[0103] 增压装置还包括控制系统，所述控制系统操作以产生要施加到变速器 的致动器的信号，以使所述致动器以比率Rv运行，该目的是为了优化内燃 机70的操作。
[0104] 图15中呈现显示适当的控制策略的总流程图。图16中显示具体的示 例，并且现在将说明其操作。
[0105] 控制系统响应诸如车辆油门踏板的操作控制(或者某些其它的控制装 置，例如巡航控制)的位置，所述位置提供影响车辆操作者的意图的所需 发动机操作要求。这将产生增压器控制变量要求，该要求可以是增压器压 缩机速度、增压器空气压力、空气质量流量或者直接输出的发动机转矩。 选择的控制变量要求接着将用作可以是闭环或开环的控制策略中的主控 制输入。在该实施例中，这通过计算空气压力获得，所述空气压力应该出 现在增压器80的出口处。这会产生增压器空气压力要求400。控制系统然 后计算在当前发动机转速ωc下获得增压器空气压力要求所需的空气流量。 在开环实施例中，增压器压缩机特性图412接着用于确定增压器的速度， 所述速度将获得空气流量要求，并且从所述速度产生开环稳态增压器速度 要求。由此,目标(或者稳态)变速器比率(在本示例中可以考虑为有效控 制变量)可以被供给到级414。
[0106] 通常，由于之前所述的理由(因为净发动机转矩分布图将不会是平滑 且渐进的，并且在曲柄处可以明显有过多的惯性转矩和冲击)在控制变量 要求中不期望应用阶跃变化或近阶跃变化。作为替代，目标变速器比率要 求被修改以确定瞬时变速器比率目标，所述瞬时变速器比率目标具有使得 施加到曲柄的惯性转矩不会造成总增压器载荷(关于曲柄)超过阈值的变 化率。这优选地通过渐近地接近稳态变速器比率目标来获得。工作台414 因此发出适当修改的变速器比率和变速器比率信号的变化率。在本示例 中，所述信号在416处也被修改，使得所述信号在取决于瞬时操作参数420 的范围的饱和极限内下降。这些参数可以包括(潜在地)：
[0107] ·变速器比率(由测量的变速器输入和输出速度获得)，以确保所述 要求不会使变速器试图采用其运转范围之外的比率；
[0108] ·变速器的输出速度，以确保所述要求不会使变速器试图超过其最大 输出速度；
[0109] ·增压器速度，以确保所述要求不会使增压器试图超过其最大操作速 度；要由变速器传送的功率和转矩(可以由空气流量要求和增压器空气压 力要求获得)以确保所述功率和转矩不会超过最大操作值。
[0110] 瞬时目标接着用于确定控制装置级422，所述控制装置级具有为提供 用于驱动直接控制变速器比率的致动器424的线性位置要求的输出。将会 理解的是线性位置为涉及变速器比率的信号。该级在具有已知线性位置的 致动器被例如用作步进电动机的情况下可以是开环，或者在使用非定位致 动器的情况下为闭环；本实施例采用后一种布置。闭环控制级422也具有 误差输入，所述误差输入为其输出呈现的线性位置要求与测量的线性位置 426之间的差值。
[0111] 此外，至封闭控制级422的输入包括在434处相结合以获得指示变速器 转矩的信号的测量的空气流量430和测量的增压器压力比432。这些将用于 变速器输出扭矩的稳态值供给到终极限级440中。
[0112] 终极限级440的函数用于进一步限制变速器比率和如果需要的话限制 变速器比率的变化率，使得涉及曲柄的惯性转矩不会过大，并且不会违反 各种变速器和增压器极限。这包括防止变速器超过其容许的转矩包迹。在 该实施例中，为了确保不超过容许的变速器输出转矩(下方表达式中的‘最 大变速器转矩’)极限，可以满足输出速度(即，增压器速度)的变速器变 化率小于最大容许值(即， )的条件。使用对线性致动器的 最终要求在438中计算 的值，由此：
[0113]
[0114] 该惯性转矩值在限制级440中与稳态转矩值相结合，并且变速器比率 和比率的变化率适当地修改。
[0115] 类似地，变速器比率本身可以在440中受到限制，从而不超过最大增 压器或压缩机速度。
[0116] 图17显示控制系统的用于输入变量的突然改变的动作，例如驾驶员迅 速压下油门踏板。图表的左手列显示了不考虑饱和极限的这种响应，而右 手列显示了饱和极限的作用，如上所述。
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