專利名稱：氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于車輛傳動自動操縱技術(shù)領(lǐng)域的離合器操縱系統(tǒng)，更具體地 說，本發(fā)明涉及一種氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機械式自動變速器(Automated Manual Transmission，AMT)技術(shù)近幾年在國外商 用車輛上得到了迅速的發(fā)展，特別是在重型載貨車上裝用AMT已經(jīng)成為重型商用車的發(fā)展 趨勢。應(yīng)用AMT技術(shù)的載貨汽車受到了用戶和駕駛員的一致好評。歐美各載貨汽車生產(chǎn)商 紛紛推出了自己的AMT產(chǎn)品，從而使復(fù)雜多變條件下工作的車輛的換檔品質(zhì)和起步性能得 到提高。目前中國重型車輛裝用的基本都是手動機械式變速器，已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的生 產(chǎn)能力，AMT是一種經(jīng)濟型的自動變速器，在重型載貨車上具有廣闊的應(yīng)用空間。開發(fā)生產(chǎn) AMT可以保留原有的手動變速器生產(chǎn)線，可大大節(jié)省用于重建專業(yè)生產(chǎn)線及設(shè)備的投資，因 而具有巨大的現(xiàn)實意義。機械式自動變速器AMT基本不需改變機械式變速器本體，并且同時具有傳統(tǒng)傳動系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、價格低廉、重量輕等優(yōu)點。并且重型卡車裝上機械式自動變 速器AMT后，能減輕駕駛員疲勞強度，并具有良好動力性和燃油經(jīng)濟性，低污染等優(yōu)點。對于AMT而言，起步與換檔過程中的離合器控制一直是AMT的關(guān)鍵技術(shù)，它不僅要 求起步平穩(wěn)、快捷，提高車輛的換檔品質(zhì)，而且要求能滿足駕駛員的意圖，同時要求能適應(yīng) 外界行駛環(huán)境的變化以及能適應(yīng)離合器自身參數(shù)的變化。所以，自動離合器控制系統(tǒng)的研 究對AMT的發(fā)展乃至重型商用車市場的發(fā)展都具有重要的意義。離合器自動操縱系統(tǒng)是根據(jù)車輛傳動系統(tǒng)的功能要求，由電控單元根據(jù)車輛的工 況信息，發(fā)出指令，通過控制元件控制執(zhí)行機構(gòu)，在可控范圍內(nèi)實現(xiàn)離合器分離、接合的自 動操縱，而且要求響應(yīng)迅速、動作精確。可控范圍指離合器的分離、接合速度及位移控制精 確程度的范圍。離合器的自動操縱無論作為獨立使用的系統(tǒng)還是作為自動變速器的子系統(tǒng)，在動 力傳動系統(tǒng)的自動操縱技術(shù)領(lǐng)域都占有核心地位，其中離合器執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計和控制是該 領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。目前離合器執(zhí)行機構(gòu)的自動操縱形式在向多樣化發(fā)展，主要有以電機為動力源的 電動電控式、以液壓為動力的電控液動式、電控氣動式和氣動液控式等形式，其中電控氣動 式以其成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點得到越來越多的應(yīng)用，特別是在本身帶有氣源的中、重型商 用車上應(yīng)用前景廣闊。但是由于中、重型商用車使用工況復(fù)雜，對車輛的安全性要求較高， 這樣就對離合器的自動控制系統(tǒng)提出了較為苛刻的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了中、重型商用車使用工況復(fù)雜對車輛的安全性要求較高，對離合器的自動控制系統(tǒng)提出了較為苛刻的技術(shù)要求的問題，提供了一種氣 動手自一體離合器操縱系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的氣動手自一體離合器 操縱系統(tǒng)包括缸體、離合器主缸、1號排氣閥、2號排氣閥、液壓缸、非接觸式位移傳感器、1 號進氣閥、2號進氣閥、液控氣閥、1號手動閥和2號手動閥。1號手動閥的T 口與離合器主缸上的一個油口管路連接，1號手動閥的P 口與離合 器主缸上另一個油口管路連接，1號手動閥的A 口和液控氣閥與液壓缸右端油口管路連接。2號手動閥的B 口與液控氣閥的P 口管路連接，2號手動閥的A 口和1號進氣閥與 2號進氣閥的P 口管路連接，2號手動閥的P 口與車上的氣壓源管路連接。液控氣閥的A 口和缸體的氣口、1號進氣閥、2號進氣閥、1號排氣閥和2號排氣閥 的A 口管路連接。技術(shù)方案中液壓缸和液控氣閥是一上一下地設(shè)置在閥體內(nèi)，所述的液壓缸和液控 氣閥的對稱軸線平行；所述的非接觸式位移傳感器安裝在閥體的上端面上即安裝在液壓缸 的上方，并使傳感器桿與活塞右端的活塞桿固定連接；所述的1號排氣閥和2號排氣閥均 采用型號為MHE2-MS1H-3/2G-M7的排氣通道A 口至T 口具有流量控制功能的排氣閥。1號 進氣閥和2號進氣閥均采用型號為MHE4-M1H-3/2G-1/4的進氣閥；所述的1號排氣閥、2號 排氣閥、1號進氣閥、2號進氣閥和非接觸式位移傳感器的接線端和車上的電控單元電線連 接。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是I .試驗數(shù)據(jù)采集和分析在所進行的試驗中，采用CANoe作為監(jiān)控軟件，根據(jù)測試需求設(shè)置CAN-database 和CAPL，并設(shè)置了所需要監(jiān)測的變量，包括有離合器位置、氣閥的開關(guān)狀態(tài)，設(shè)計適合控 制上述變量的面板。根據(jù)所建的MATLAB/Simulink模型RTW產(chǎn)生控制程序代碼，轉(zhuǎn)入Cosmic 中集成，主程序和底層API驅(qū)動程序在Cosmic中編寫。運行CANoe，并在控制面板上改變控 制變量來調(diào)試程序，監(jiān)測變量的運行情況。1.臺架試驗參閱圖4，在對采用本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的離合器進行接 合位置和速度關(guān)系的臺架試驗中，試驗結(jié)果如圖中所示。圖中目標(biāo)位移曲線為離合器接合 時的目標(biāo)位置，實際位移曲線為離合器實際接合位置，從圖中可以看出，位置控制的超調(diào)量 很小，接合速度與目標(biāo)速度基本一致，控制結(jié)果可以接受。2.裝車試驗參閱圖5至7，在臺架試驗的基礎(chǔ)上，進行了整車起步控制過程的道路試驗，試驗 結(jié)果如圖中所示，分別為小油門(油門開度為10%)、中油門(油門開度為50%)與大油門 (油門開度為100%)時整車的起步過程曲線。如圖中所示，整個離合器接合過程中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速與輸入軸轉(zhuǎn)速變化平穩(wěn)，接合過 程控制良好，故整車的控制策略良好，并驗證了氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)是可行的。II .與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)中采用了兩個手動閥，可以實現(xiàn)自 動模式與手動模式之間的切換，有效提高了系統(tǒng)的可靠性與安全性。
2.本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)中電控單元根據(jù)非接觸式位移傳 感器的位移信號控制兩個進氣閥與兩個排氣閥的動作，從而精確控制離合器分離和接合時 的位移和速度。3.本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、加工工藝性好、響 應(yīng)速度快與控制精度高的優(yōu)點，本離合器操縱系統(tǒng)更適合于帶有壓縮氣源的中、重型商用 車輛。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明圖1是本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的軸測投影圖。圖3是本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成主視圖上的全剖 視圖。圖4是采用本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的離合器進行臺架試驗 的試驗結(jié)果圖。圖5是采用本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的整車小油門(10%油門 開度)起步過程試驗曲線。圖6是采用本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的整車中油門(50%油門 開度)起步過程試驗曲線。圖7是采用本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的整車大油門(100%油 門開度)起步過程試驗曲線。圖中1.離合器推桿，2.活塞，3.缸體，4.閥體，5.液控氣閥，6. 1號手動閥，7.油 箱，8.離合器主缸，9.離合器踏板，10. 1號排氣閥，11. 2號排氣閥，12.液壓缸，13.非接觸 式位移傳感器，14. 1號進氣閥，15. 2號進氣閥，16.氣壓源，17. 2號手動閥，18.電控單元， a.目標(biāo)位移曲線，b.實際位移曲線，c.剎車信號曲線，d.離合器位移曲線，e.發(fā)動機轉(zhuǎn)速 曲線，f.油門開度曲線，g.輸入軸轉(zhuǎn)速曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的描述參閱圖1至圖3，本發(fā)明提供了氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)。主要解決中、重型 商用車對氣動離合器自動操縱裝置要求苛刻的技術(shù)問題，提高了氣動操縱系統(tǒng)的可靠性， 同時解決了離合器位移傳感器的安裝問題。將離合器的操縱分為兩種模式，一種為手動模 式，另一種為自動模式。本裝置更適合于帶有壓縮氣源的中、重型商用車輛。氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)是由執(zhí)行機構(gòu)和自動控制系統(tǒng)兩大部分組成。執(zhí)行 機構(gòu)部分包括有離合器推桿1、活塞2、缸體3、閥體4、液控氣閥5、1號手動閥6、油箱7、離合 器主缸8、離合器踏板9、1號排氣閥10、2號排氣閥11、液壓缸12、非接觸式位移傳感器13、 1號進氣閥14、2號進氣閥15、(車上不帶氣壓源時)氣壓源16和2號手動閥17。液壓缸 12和液控氣閥5是一上一下地設(shè)置在閥體4內(nèi)，液壓缸12和液控氣閥5的對稱軸線平行， 非接觸式位移傳感器13安裝在閥體4的上端面上即處于液壓缸12的上方，并使傳感器桿與活塞2右端的活塞桿固定連接，用來檢測離合器分離與結(jié)合的位移。1號排氣閥10、2號 排氣閥11、1號進氣閥14和2號進氣閥15是通過一個匯流板集中地安裝在閥體4的前端 面上。閥體4與缸體3通過螺栓連接在一起，缸體3的中軸線和液壓缸12的中軸線共線。1號手動閥6的T 口通過一個油過濾器分別借助于油管和油箱7與離合器主缸8 上的一油口管路連接，1號手動閥6的P 口與離合器主缸8上另一油口管路連接，1號手動 閥6的A 口同時和液控氣閥5與液壓缸12右端油口管路連接。離合器主缸8中活塞桿的伸 出端與離合器踏板9轉(zhuǎn)動連接，離合器踏板9通過銷軸連接在車體上。2號手動閥17的P 口與氣壓源16出口(氣管)管路連接，2號手動閥17的B 口與液控氣閥5的P 口(氣管) 管路連接，液控氣閥5的A 口與缸體3右端的氣口管路連接，2號手動閥17的A 口同時和1 號進氣閥14與2號進氣閥15的P 口(氣管)管路連接，進氣閥中的1號進氣閥14與2號 進氣閥15的A 口和缸體3右端的氣口(氣管)管路連接。液控氣閥5的A 口和進氣閥中 的1號進氣閥14與2號進氣閥15的A 口(氣管)管路連接，液控氣閥5的A 口通過一氣 過濾器和1號排氣閥10與2號排氣閥11的A 口(氣管)管路連接，1號排氣閥10與2號 排氣閥11的A 口通過同一氣過濾器與缸體3右端的氣口(氣管)管路連接，1號排氣閥10 和2號排氣閥11的T 口與大氣連接。液控氣閥5內(nèi)的活塞左側(cè)安裝有復(fù)位彈簧，離合器主缸8內(nèi)的活塞的左側(cè)安裝有 復(fù)位彈簧。缸體3內(nèi)的活塞2的左側(cè)裝有離合器推桿1，離合器推桿1上套裝有復(fù)位彈簧， 活塞2右側(cè)的活塞桿裝在液壓缸12內(nèi)成滑動連接，活塞2左側(cè)的離合器推桿1與活塞2右 側(cè)的活塞桿的對稱軸線共線。缸體3內(nèi)的活塞2右側(cè)作用的是來自氣動源16的具有一定 壓力的空氣。離合器分離過程是以氣壓源16為動力。氣壓源16的具有一定壓力的空氣有 兩條路徑進入缸體3內(nèi)活塞2的右側(cè)。由缸體3中的活塞2直接驅(qū)動離合器推桿1來實現(xiàn) 離合器的分離。缸體3內(nèi)活塞2右側(cè)的氣體由排氣閥10與排氣閥11排出。在套裝在離合 器推桿1上的復(fù)位彈簧的作用下離合器推桿1向右運動時離合器接合。本發(fā)明所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)中的1號排氣閥10、2號排氣閥11、1 號進氣閥14、2號進氣閥15中電磁鐵的接線端與非接觸式位移傳感器13的輸出端分別和 車上的電控單元18電線連接。1號排氣閥10和2號排氣閥11為脈寬調(diào)制控制的高速開關(guān)氣閥，可以選用的型號 很多，實施例中所選用的型號均為MHE2-MS1H-3/2G-M7的排氣通道A 口至T 口具有流量控 制功能的1號排氣閥10和2號排氣閥11，實施例中所選用的型號均為MHE4-M1H-3/2G-1/4 的1號進氣閥14和2號進氣閥15，選用型號為A437的非接觸式位移傳感器13，和現(xiàn)有的 電控單元18等其他零件相配套地應(yīng)用于重型商用車的實施例中。對于中型商用車的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案與重型商用 車的技術(shù)方案相同，根據(jù)中型商用車的使用工況和技術(shù)要求選用與之相匹配的零部件。氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的工作原理氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)的工作模式分為兩種一種為手動模式，另一種為 自動模式。1.手動模式1)在手動模式下離合器分離過程按下1號手動閥6和2號手動閥17的按鈕，1號手動閥6處于A 口與T 口(雙向)連通位置，2號手動閥17處于P 口與B 口連通位置，系統(tǒng)切換到手動控制模式。踏動離合器 踏板9推動離合器主缸8內(nèi)的活塞向左運動，離合器主缸8中活塞左腔的壓力油分別進入 液控氣閥5和液壓缸12的右腔，液控氣閥5在壓力油的作用下使P 口與A 口連通，實現(xiàn)氣 動源16中具有一定壓力(6bar-12bar)的氣體經(jīng)兩位三通開關(guān)閥即2號手動閥17的P 口 與B 口與液控氣閥5的P 口與A 口后進入缸體3中活塞2的右側(cè)，推動活塞2與離合器推 桿1向左運動，實現(xiàn)離合器分離?；钊?與離合器推桿1向左運動時，油箱7為液壓缸12 補油，防止在液壓缸12中形成負壓，阻礙活塞2的運動。2)在手動模式下離合器結(jié)合過程1號手動閥6處于A 口與T 口連通位置，2號手動閥17處于P 口與B 口連通位置， 1號進氣閥14，2號進氣閥15處于P 口與A 口不連通位置；1號排氣閥10和2號排氣閥11 打開，即1號排氣閥10和2號排氣閥11的A 口與T 口(大氣)連通，釋放缸體3內(nèi)的活塞 2右側(cè)中的氣體，液壓缸12中的壓力油在缸體3內(nèi)活塞2左側(cè)復(fù)位彈簧的作用下流回油箱 7和離合器主缸8的左腔，離合器的接合速度依據(jù)離合器踏板9的變化規(guī)律，駕駛員通過控 制離合器踏板9的變化規(guī)律，實現(xiàn)離合器的平穩(wěn)接合。2.自動模式1)在自動模式下離合器分離過程釋放1號手動閥6禾Π 2號手動閥17的按鈕，1號手動閥6禾Π 2號手動閥17的P 口 與A 口處于連通位置，系統(tǒng)切換到自動控制模式。電控單元18控制1號進氣開關(guān)閥14和2 號進氣開關(guān)閥15接通，即1號進氣閥14和2號進氣閥15的P 口與A 口處于連通位置；氣 動源16中具有一定壓力(6bar-12bar)的氣體經(jīng)兩位三通開關(guān)閥即2號手動閥17的P與A 口后再經(jīng)過1號進氣閥14和2號進氣閥15的P 口與A 口進入缸體3內(nèi)的活塞2右側(cè)，推 動活塞2與離合器推桿1向左運動，使離合器分離。在此過程中，非接觸式位移傳感器13 用以檢測離合器推桿1的位移，電控單元18實時接收非接觸式位移傳感器13傳來的信號。2)在自動模式下離合器接合過程1號手動閥6和2號手動閥17的P 口與A 口處于連通位置，電控單元18控制1號 進氣閥14和2號進氣閥15的P 口與A 口處于不連通位置。根據(jù)控制規(guī)律和控制算法，電 控單元18發(fā)出指令控制1號排氣閥10與2號排氣閥11向大氣排放氣體的流量，釋放缸體 3內(nèi)的活塞2右側(cè)的氣體，在套裝在離合器推桿1上的復(fù)位彈簧的作用下離合器推桿1向右 運動，電控單元18實時接收非接觸式位移傳感器13傳來的信號，精確控制離合器接合時的 位移和速度。
權(quán)利要求
一種氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)，包括缸體(3)、離合器主缸(8)、1號排氣閥(10)、2號排氣閥(11)、液壓缸(12)、非接觸式位移傳感器(13)、1號進氣閥(14)和2號進氣閥(15)，其特征是氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)加裝了液控氣閥(5)、1號手動閥(6)和2號手動閥(17)；1號手動閥(6)的T口與離合器主缸(8)上的一油口管路連接，1號手動閥(6)的P口與離合器主缸(8)上另一油口管路連接，1號手動閥(6)的A口和液控氣閥(5)與液壓缸(12)右端油口管路連接；2號手動閥(17)的B口與液控氣閥(5)的P口管路連接，2號手動閥(17)的A口和1號進氣閥(14)與2號進氣閥(15)的P口管路連接，2號手動閥(17)的P口與車上的氣壓源(16)管路連接；液控氣閥(5)的A口和缸體(3)的氣口、1號進氣閥(14)、2號進氣閥(15)、1號排氣閥(10)和2號排氣閥(11)的A口管路連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)，其特征是液壓缸(12)和液控 氣閥(5) —上一下地設(shè)置在閥體(4)內(nèi)，液壓缸(12)和液控氣閥(5)的對稱軸線平行。
3.按照權(quán)利要求2所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)，其特征是非接觸式位移傳感 器(13)安裝在閥體(4)的上端面上即安裝在液壓缸(12)的上方，并使傳感器桿與活塞(2) 右端的活塞桿固定連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)，其特征是1號排氣閥(10)和 2號排氣閥(11)均采用型號為MHE2-MS1H-3/2G-M7的排氣通道A 口至T 口具有流量控制功 能的排氣閥，1號進氣閥(14)和2號進氣閥(15)均采用型號為MHE4-M1H-3/2G-1/4的進氣 閥。
5.按照權(quán)利要求1所述的氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)，其特征是1號排氣閥(10)、 2號排氣閥(11)、1號進氣閥(14)、2號進氣閥(15)和非接觸式位移傳感器(13)的接線端 和車上的電控單元(18)電線連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣動手自一體離合器操縱系統(tǒng)。旨在解決對車輛安全性要求較高的問題。該系統(tǒng)包括有缸體、液控氣閥、1號手動閥、離合器主缸、1號排氣閥、2號排氣閥、液壓缸、非接觸式位移傳感器、1號進氣閥、2號進氣閥和2號手動閥。1號手動閥的T口與離合器主缸的油口管路連接，P口與離合器主缸的另一油口管路連接，A口和液控氣閥與液壓缸右端油口管路連接。2號手動閥的P口與車上氣壓源管路連接，B口與液控氣閥的P口管路連接，A口與1號進氣閥、2號進氣閥的P口管路連接。液控氣閥的A口與缸體、1號進氣閥、2號進氣閥、1號排氣閥和2號排氣閥的A口管路連接。液壓缸和液控氣閥設(shè)置在閥體內(nèi)，液壓缸和液控氣閥的對稱軸線平行。
文檔編號F16D48/02GK101893044SQ20101023160
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者付堯, 何煦, 劉振杰, 孫少華, 張煜, 李興忠, 胡廷輝, 雷雨龍 申請人:吉林大學(xué)