專利名稱：泵控cvt電液控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶式無級變速器，尤其涉及一種適用于金屬帶式無級變速器 (CVT)的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無級變速器(ContinuouslyVariable Transmission，簡稱 CVT)可以連續(xù)的改變傳動比，使發(fā)動機(jī)在最佳燃油經(jīng)濟(jì)曲線或最佳動力性曲線的情況下運行，且在變速情況下能連續(xù)提供動力，極大的改善了汽車的動力性、燃油的經(jīng)濟(jì)性以及駕駛員乘坐的舒適性。現(xiàn)有車用CVT的控制系統(tǒng)，主要是以閥控電液控制系統(tǒng)為主。液壓泵軸一般都與發(fā)動機(jī)輸出軸相連接，液壓泵的動力是由發(fā)動機(jī)提供，只要發(fā)動機(jī)啟動工作，液壓泵及整個液壓系統(tǒng)就開始工作，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速直接影響液壓泵的轉(zhuǎn)速，液壓泵不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。又根據(jù)金屬帶式無級變速器結(jié)構(gòu)本身的需要，金屬帶式無級變速器的液壓系統(tǒng)需要足夠大的壓力來保證錐盤對金屬帶的夾緊力，保壓系統(tǒng)由泵和溢流閥承擔(dān)，存在較大的溢流損耗，整個液壓系統(tǒng)消耗能量較多，CVT整體效率不高。此外，夾緊力和速比控制閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，易磨損，抗污染能力差；電液控制系統(tǒng)中速比控制和夾緊力控制存在互相牽扯、干擾的缺陷；對于單壓力回路系統(tǒng)因主、從油缸面積不等，還存在動壓不平衡的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種在于解決現(xiàn)有CVT中不必要的能量損耗的問題，其次在于提高可靠性和降低成本的泵控CVT電液控制系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案泵控CVT電液控制系統(tǒng)，包括主動輪液壓缸、從動輪液壓缸、速比控制液壓回路、夾緊力控制液壓回路、控制器、主動輪液壓缸壓力傳感器和從動輪液壓缸壓力傳感器；所述主動輪液壓缸和從動輪液壓缸的有效面積相等；
所述速比控制液壓回路包括電機(jī)II和雙向液壓泵，所述電機(jī)II驅(qū)動雙向液壓泵，雙向液壓泵的兩端油口分別與主動輪液壓缸和從動輪液壓缸連通；
所述夾緊力控制液壓回路包括電機(jī)I、液壓泵、蓄能器和單向閥；所述電機(jī)I驅(qū)動液壓泵，所述液壓泵的出油口與兩個單向閥的入口連通，其中一個單向閥的出口與主動輪液壓缸相通，另一個單向閥的出口與從動輪液壓缸相通；所述蓄能器安裝在液壓泵與其中一個單向閥連接的管路上；
所述主動輪液壓缸壓力傳感器安裝在與主動輪液壓缸相通的管路上，所述從動輪液壓缸壓力傳感器安裝在與從動輪液壓缸相通的管路上；
所述電機(jī)I、電機(jī)II、主動輪液壓缸壓力傳感器和從動輪液壓缸壓力傳感器均與控制器連接。
與現(xiàn)有技術(shù)通過液壓閥來控制壓力和速比相比，在本發(fā)明的泵控CVT電液控制系統(tǒng)中，壓力和速比的控制都是通過對液壓泵轉(zhuǎn)速的控制來實現(xiàn)的，具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明的速比控制液壓回路中的雙向液壓泵進(jìn)、出油口分別與主、從動輪液壓缸油路連通，減小了雙向液壓泵的出入口壓力差，在泵的流量方面，也只是需要快速改變CVT速比時，才會有較大需求，在大部分情況下，速比變化并不要求很快，泵的流量并不大，所以速比調(diào)節(jié)液壓泵的功率消耗并不大；壓力控制液壓泵流量很小，只是補充系統(tǒng)泄漏而已，其消耗功率更??；整個控制系統(tǒng)沒有溢流損耗，相比現(xiàn)有技術(shù)，液壓系統(tǒng)能量消耗大為降低。2、系統(tǒng)液壓元件等零件極少，并省去了現(xiàn)有技術(shù)中價格昂貴，精度較高的滑閥(比例閥)，大大降低了系統(tǒng)生產(chǎn)成本，提高了系統(tǒng)的整體壽命和可靠性，改善了對油液污染的敏感性，便于控制及維修。3、該泵控CVT電液控制系統(tǒng)中，主、從動輪液壓缸面積相等，克服了目前單壓力回路系統(tǒng)因主、從動輪液壓缸面積不等，而存在動壓不平衡的問題。4、解決了目前電液控制系統(tǒng)中速比控制和夾緊力控制互相牽扯干擾的耦合問題。 本發(fā)明的速比控制液壓回路和夾緊力控制液壓回路并聯(lián)在主動輪液壓缸和從動輪液壓缸的兩個主油路上，并且有兩個單向閥隔離，分別控制速比和夾緊力，互相關(guān)聯(lián)卻又不互相干擾，使得控制更加簡單，方便實現(xiàn)規(guī)定范圍內(nèi)速比和夾緊力的精確調(diào)節(jié)。5、體積小，重量輕，效率高，更容易集成一體化。


圖1為泵控CVT電液控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為泵控CVT電液控制系統(tǒng)的原理方框圖。附圖中1 一電機(jī)I; 2—液壓泵；3—蓄能器；4 一單向閥；5—雙向液壓泵； 6—電機(jī)II ； 7a—主動輪液壓缸壓力傳感器；7b—從動輪液壓缸壓力傳感器；8—主動輪液壓缸；9一從動輪液壓缸；10—汽車發(fā)動機(jī)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1、2所示，泵控CVT電液控制系統(tǒng)，包括主動輪液壓缸8、從動輪液壓缸9、速比控制液壓回路、夾緊力控制液壓回路、控制器、主動輪液壓缸壓力傳感器7a和從動輪液壓缸壓力傳感器7b。主動輪液壓缸8和從動輪液壓缸9的有效面積相等。速比控制液壓回路包括電機(jī)II 6和雙向液壓泵5，電機(jī)II 6驅(qū)動雙向液壓泵5，雙向液壓泵5的兩端油口分別與主動輪液壓缸8和從動輪液壓缸9連通。夾緊力控制液壓回路包括電機(jī)I 1、液壓泵 2、蓄能器3和單向閥4 ；電機(jī)I 1驅(qū)動液壓泵2，液壓泵2的出油口與兩個單向閥4的入口連通，其中一個單向閥4的出口與主動輪液壓缸8相通，另一個單向閥4的出口與從動輪液壓缸9相通；蓄能器3安裝在液壓泵2與其中一個單向閥4連接的管路上。主動輪液壓缸壓力傳感器7a安裝在與主動輪液壓缸8相通的管路上，從動輪液壓缸壓力傳感器7b安裝在與從動輪液壓缸9相通的管路上。電機(jī)I 1、電機(jī)II 6、主動輪液壓缸壓力傳感器7a和從動輪液壓缸壓力傳感器7b均與控制器連接。夾緊力控制主要由電機(jī)11、液壓泵2，主動輪液壓缸壓力傳感器7a、從動輪液壓缸壓力傳感器7b和控制器來完成，控制器通過控制由電機(jī)Il驅(qū)動的液壓泵2的轉(zhuǎn)速來調(diào)整系統(tǒng)壓力，在主動輪液壓缸8和從動輪液壓缸9的油路中通過主動輪液壓缸壓力傳感器7a 及從動輪液壓缸壓力傳感器7b反饋到控制器，保證油壓能在正常的壓力范圍內(nèi)工作，蓄能器3起穩(wěn)定油壓和減小油壓波動的作用。速比控制主要由控制器通過電機(jī)II 6控制雙向液壓泵5的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，來改變主動輪液壓缸8和從動輪液壓缸9的壓力比及其容積比關(guān)系，并通過主動輪液壓缸壓力傳感器7a和從動輪液壓缸壓力傳感器7b將轉(zhuǎn)速信號反饋給控制器形成速比閉環(huán)控制，從而實現(xiàn)速比的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定。當(dāng)電機(jī)II 6正轉(zhuǎn)(或轉(zhuǎn)速增大)時，閉式系統(tǒng)中從動輪液壓缸9中的油液經(jīng)過雙向液壓泵5流向主動輪液壓缸8，此時，主動輪液壓缸8內(nèi)油液增加，單向閥4截斷回流，主動輪液壓缸8的壓力增大并向右移動，進(jìn)一步夾緊金屬帶，使金屬帶的有效回轉(zhuǎn)半徑增大。從動輪液壓缸9中的油液量減少也向右移動(與主動輪液壓缸移動位移相等)， 從動輪上金屬帶的有效回轉(zhuǎn)半徑減小，CVT速比減小，從動輪液壓缸9的壓力由液壓泵2保證；反之，當(dāng)電機(jī)II 6反轉(zhuǎn)(或轉(zhuǎn)速減小)時，CVT速比增大；電機(jī)II 6的轉(zhuǎn)速越快，主動輪液壓缸8和從動輪液壓缸9的移動速度越快，速比調(diào)節(jié)響應(yīng)就越快。其中，兩個單向閥4在主動輪液壓缸8或從動輪液壓缸9壓力增大時，起隔離的作用，防止油液回流向液壓泵2。蓄能器3的在夾緊力回路中能有效穩(wěn)定液壓回路中的壓力波動，減小電機(jī)I 1負(fù)載波動，且在電機(jī)I 1停止運轉(zhuǎn)時，為速比閉式液壓回路提供的短時的壓力和油液，節(jié)省能量。本系統(tǒng)中，速比控制液壓回路主要由控制器(單片機(jī))控制電機(jī)II 6的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及其運行時間和電機(jī)I 1的轉(zhuǎn)速，使其形成PWM調(diào)速的閉式液壓系統(tǒng)。當(dāng)電機(jī)116正轉(zhuǎn)(或轉(zhuǎn)速增加)時，閉式系統(tǒng)中從動輪液壓缸9中的油液經(jīng)過雙向液壓泵5流向主動輪液壓缸8，此時，主動輪液壓缸8內(nèi)油液增加，單向閥4截斷回流，主動輪液壓缸8的壓力增大并向右移動，進(jìn)一步夾緊金屬帶，使金屬帶的有效回轉(zhuǎn)半徑增大。從動輪液壓缸9中的油液量減少也向右移動(與主動輪移動位移相等)，從動輪上金屬帶的有效回轉(zhuǎn)半徑減小，這樣，變速器速比減小；反之，當(dāng)電機(jī)II 6反正轉(zhuǎn)(或轉(zhuǎn)速減小)時，變速器速比增加。由于電機(jī)II 6靠PWM 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，因此電機(jī)II 6的轉(zhuǎn)速直接影響到速比閉式控制的變速快慢。當(dāng)PWM脈寬調(diào)制的占空比高時，電流越大，電機(jī)II 6的轉(zhuǎn)速越快，主動輪液壓缸8、從動輪液壓缸9的移動速度越快，速比調(diào)節(jié)響應(yīng)就越快。在夾緊力控制回路中，系統(tǒng)主要由電機(jī)I 1驅(qū)動液壓泵2，蓄能器3用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。在主動輪液壓缸8和從動輪液壓缸9油路中通過主動輪液壓缸壓力傳感器7a及從動輪液壓缸壓力傳感器7b反饋到控制器(單片機(jī))，保證油壓能在正常的壓力范圍內(nèi)工作并分析處理夾緊力的壓力比。當(dāng)主動輪液壓缸壓力傳感器7a或從動輪液壓缸壓力傳感器7b 檢測到油液的壓力在控制器設(shè)定的壓力以上時，則電機(jī)I 1停止運轉(zhuǎn)，液壓泵2則停止供油，兩個單向閥4鎖住主動輪液壓缸8和從動輪液壓缸9的油路。此時速比回路液壓系統(tǒng)的油液泄漏、壓力降低都由蓄能器3補充，因此，無級變速器可在電機(jī)I 1不耗能的情況下正常工作一段時間。當(dāng)壓力降低到控制器設(shè)定的最低值，即蓄能器3補油補壓達(dá)到極限時， 又通過對電機(jī)I 1的供電，使其液壓泵2繼續(xù)工作，為整個液壓系統(tǒng)和蓄能器3補充油液和壓力，夾緊力系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)簡便。當(dāng)汽車開始運行時，該電液控制系統(tǒng)也上電運作，通過A/D接口接收節(jié)氣門傳感器信號，制動器踏板傳感器信號，主、從動輪液壓缸壓力傳感器信號，和單片機(jī)直接接收的無級變速器輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器和輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器，由控制器(單片機(jī))分析處理接收到的信號，再確定出無級變速器的目標(biāo)速比、夾緊力情況。單片機(jī)外設(shè)接PWM驅(qū)動器，調(diào)節(jié)電機(jī) I 1的轉(zhuǎn)速控制夾緊力大小，調(diào)節(jié)電機(jī)II 6的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、運行時間來控制汽車變速器速比。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.泵控CVT電液控制系統(tǒng)，其特征在于包括主動輪液壓缸(8)、從動輪液壓缸(9)、速比控制液壓回路、夾緊力控制液壓回路、控制器、主動輪液壓缸壓力傳感器(7a)和從動輪液壓缸壓力傳感器(7b)；所述主動輪液壓缸(8)和從動輪液壓缸(9)的有效面積相等；所述速比控制液壓回路包括電機(jī)II (6)和雙向液壓泵(5)，所述電機(jī)II (6)驅(qū)動雙向液壓泵(5)，雙向液壓泵(5)的兩端油口分別與主動輪液壓缸(8)和從動輪液壓缸(9)連通； 所述夾緊力控制液壓回路包括電機(jī)I (1)、液壓泵(2)、蓄能器(3)和單向閥(4)；所述電機(jī)I (1)驅(qū)動液壓泵(2)，所述液壓泵(2)的出油口與兩個單向閥(4)的入口連通，其中一個單向閥(4)的出口與主動輪液壓缸(8)相通，另一個單向閥(4)的出口與從動輪液壓缸 (9 )相通；所述蓄能器(3 )安裝在液壓泵(2 )與其中一個單向閥(4 )連接的管路上；所述主動輪液壓缸壓力傳感器(7a)安裝在與主動輪液壓缸(8)相通的管路上，所述從動輪液壓缸壓力傳感器(7b)安裝在與從動輪液壓缸(9)相通的管路上；所述電機(jī)I (1)、電機(jī)II (6)、主動輪液壓缸壓力傳感器(7a)和從動輪液壓缸壓力傳感器(7b)均與控制器連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種泵控CVT電液控制系統(tǒng)，包括主、從動輪液壓缸、速比控制液壓回路、夾緊力控制液壓回路、控制器和兩個壓力傳感器；主、從動輪液壓缸的有效面積相等；速比控制液壓回路包括電機(jī)Ⅱ和雙向液壓泵，雙向液壓泵的兩端油口分別與主、從動輪液壓缸連通；夾緊力控制液壓回路包括電機(jī)Ⅰ、液壓泵、蓄能器和單向閥；液壓泵的出油口通過兩個單向閥分別與主、從動輪液壓缸相通；兩個壓力傳感器分別安裝在與主、從動輪液壓缸相通的管路上。速比控制液壓回路中的雙向液壓泵進(jìn)、出油口分別與主、從動輪液壓缸管路連通，減小了雙向液壓泵的出入口壓力差，速比調(diào)節(jié)液壓泵的功率消耗不大；壓力控制液壓泵流量很小，只是補充系統(tǒng)泄漏，消耗功率更小。
文檔編號F16H61/4008GK102494128SQ20111041458
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者廖江林, 梁曉龍, 石曉輝, 程昶, 葛帥帥, 郝建軍 申請人:重慶市科學(xué)技術(shù)研究院, 重慶理工大學(xué)