專利名稱:小體積、低成本無級變速器電液控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種汽車自動變速器電液控制系統(tǒng),尤其是小體積、低成本的無級變速器電液控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
節(jié)能減排、以人為本是當(dāng)今世界發(fā)展的主題,順應(yīng)這種發(fā)展趨勢,自上世紀(jì)80年代以來,汽車自動變速器將高效、節(jié)能、操作舒適、安全、可靠作為主要追求目標(biāo),相繼誕生了全液壓和電液比例控制系統(tǒng)。由于電液比例控制系統(tǒng)可以省去復(fù)雜、龐大的液壓信號傳遞管路,用電信號傳遞液壓參數(shù),不但能加快系統(tǒng)響應(yīng),而且使整機(jī)動力系統(tǒng)控制更方便、靈活,在整機(jī)節(jié)能控制方面具有更好的優(yōu)勢,因此一經(jīng)推出,便發(fā)展很快。時至今日,市場 上所有國外品牌中高端汽車自動變速控制系統(tǒng),全部采用機(jī)電液高度一體化的電液控制系統(tǒng)。與其他形式的汽車自動變速器電液控制系統(tǒng)相比,無級變速器電液控制系統(tǒng)不僅需要完成離合器的動態(tài)控制,而且需要完成變速機(jī)構(gòu)的控制具備快速準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)夾緊力和準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)速比的能力。其結(jié)構(gòu)和功能相對復(fù)雜。各功能的具體要求如下1、變速機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)①準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)夾緊力的能力,合理控制金屬帶的夾緊力,是減少無級變速器液壓系統(tǒng)溢流和節(jié)流損失、提高傳動效率的重要措施。如果夾緊力過小,則金屬帶和帶輪之間會打滑,不僅會降低傳動效率,同時加劇金屬帶和帶輪的磨損;如果夾緊力過大,會顯著增大液壓系統(tǒng)溢流和節(jié)流損失、降低無級變速器的傳動效率,同時會縮短金屬帶使用壽命。根據(jù)汽車的運(yùn)行工況,把夾緊力控制在合理的目標(biāo)范圍內(nèi)是無級變速器電液控制系統(tǒng)的一個重要任務(wù)。因此,無級變速器電液控制系統(tǒng)應(yīng)該能夠在車輛行駛的任意工況下提供所需的極限液壓力;并保證該液壓力在很大范圍內(nèi)精確可調(diào)。②準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)速比的能力。為了滿足經(jīng)濟(jì)性和動力性要求,應(yīng)使無級變速器速比根據(jù)整車的行駛條件,按照駕駛員的意圖自動實(shí)現(xiàn)動態(tài)匹配。因此,無級變速器電液控制系統(tǒng)需要在速比快速變化時向金屬帶輪液壓缸提供足夠的流量;同時盡量減少金屬帶夾緊力與速比調(diào)節(jié)過程中的耦合效應(yīng)。2、起步離合器控制系統(tǒng)。在離合器工作過程中,要求其接合平順、分離徹底,離合器的控制即是其主、從動盤之間的正壓力控制。因此對于無級變速器電液控制系統(tǒng)來說,必須保證結(jié)合時,向前進(jìn)/倒檔液壓缸提供足夠的流量的能力,并且保證離合器接合后的壓力穩(wěn)定;保證分離時,完成前進(jìn)/倒檔液壓缸快速泄荷;同時滿足起步滑磨控制的要求。當(dāng)前的無級變速器電液控制系統(tǒng),為了實(shí)現(xiàn)以上各功能要求分別采用了如下方式。I、變速機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)采用電液比例控制方式,控制原理如圖2所示。夾緊力控制以電液比例溢流閥作為主控元件,工作原理為TCU(變速器控制單元)根據(jù)汽車的行駛工況確定目標(biāo)夾緊力,并計算出從動帶輪液壓缸的目標(biāo)壓力,然后將實(shí)際壓力與目標(biāo)壓力相比較,根據(jù)兩者之差通過控制算法給出控制量,調(diào)節(jié)比例溢流閥線圈的平均電流,從而改變比例溢流閥輸出壓力(從動帶輪液壓缸的壓力),實(shí)現(xiàn)目標(biāo)夾緊力跟蹤。速比控制以電液比例減壓/泄荷閥為主控元件,采用位置閉環(huán)控制,具體的工作原理為TCU采集主動帶輪和從動帶輪的轉(zhuǎn)速,計算出實(shí)際速比,同時根據(jù)車輛行駛エ況確定目標(biāo)速比,并將兩者的差值通過一定的算法給出控制量,調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)比例減壓閥線圈的平均電流,改變比例減壓閥控制ロ的油壓,即主動帶輪液壓缸的油壓,主動帶輪可移動部分在金屬帶軸向推力和油缸液壓力作用下移動,改變主動帶輪及從動帶輪嚙合半徑,從而引起速比的變化,直至達(dá)到目標(biāo)速比。
2、起步離合器控制在系統(tǒng)主回路上串聯(lián)ー個直動減壓閥,系統(tǒng)主壓カ經(jīng)過該直動減壓閥減壓后形成ニ級壓力,以該ニ級壓カ為基準(zhǔn)油壓,通過TCU控制高速開關(guān)閥的占空比,實(shí)現(xiàn)先導(dǎo)壓カ的無級調(diào)節(jié),利用該先導(dǎo)壓カ控制功率級平衡閥(離合器控制閥)控制ロ壓力,實(shí)現(xiàn)起步離合器正壓カ的控制。當(dāng)前普遍使用的這種無級變速器電液控制系統(tǒng),制造成本較高、同時體積較大。其中成本較高的原因在于在所有的電磁閥中,比例閥的制造成本最高(單價超過了 1000元),其次是高速開關(guān)閥的制造成本(單價超過600元),最便宜的是普通電磁閥(成本只 有150元左右),傳統(tǒng)的無級變速器電液控制系統(tǒng)使用了比例溢流閥和比例減壓閥各I個,同時使用了 I個高速開關(guān)閥。體積較大的原因在干由于無級變速器改變速比的快慢主要取決于比例減壓閥向主動帶輪液壓缸的供油能力,而比例減壓閥的通徑大小是影響其供油能力的關(guān)鍵因素,需要較大的通徑(不低于12_),該閥的大通徑導(dǎo)致整個電液控制閥塊在高度和寬度方向都比較大,在傳動機(jī)構(gòu)要求越來越緊湊的今天,其應(yīng)用越來越受到現(xiàn)限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的無級變速器電液控制系統(tǒng)制造成本較高和體積較大等問題,提供一種低成本、小體積的電液控制系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是,ー種小體積、低成本無級變速器電液控制系統(tǒng),包括變速器油箱,濾清器,液壓油泵,主速比主控閥,副速比主控閥,夾緊力主控閥,自動變速箱主動帶輪,主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器,自動變速箱從動帶輪,從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器,金屬帯,金屬帶連接自動變速箱主動帶輪和自動變速箱從動帶輪,壓カ傳感器,自動變速箱控制單元TCU,前進(jìn)擋離合器,倒擋離合器,電子線路,離合器主控閥,電磁換向閥,蓄能緩沖閥,蓄能緩沖閥節(jié)流ロ,普通電磁閥,速比高速開關(guān)電磁閥,夾緊力高速開關(guān)電磁閥,直動式減壓閥;油路連接關(guān)系為變速器油箱經(jīng)濾清器與液壓油泵連接,液壓油泵分別接主速比主控閥、副速比主控閥、夾緊カ主控閥的輸入口和自動變速箱從動帶輪的進(jìn)油ロ ;主速比主控閥、副速比主控閥、夾緊力主控閥的反饋ロ與進(jìn)油ロ連接;主速比主控閥的控制ロ與夾緊カ高速開關(guān)電磁閥的輸出口相連,卸油ロ接油箱,在輸出ロ裝有壓カ傳感器;副速比主控閥、夾緊カ主控閥的控制ロ與速比高速開關(guān)電磁閥的輸出口相連,副速比主控閥、夾緊カ主控閥的輸出口與自動變速箱主動帶輪進(jìn)油ロ相連;離合器主控閥輸入口與直動式減壓閥出口相連,控制ロ與蓄能緩沖閥輸入ロ相連,平衡壓カ反饋ロ連接輸出口,輸出口與三位四通電磁換向閥Pロ同時相連,卸油ロ接油箱;前進(jìn)擋離合器接三位四通電磁換向閥A ロ,倒擋離合器接三位四通電磁換向閥B ロ ;三位四通電磁換向閥卸油ロ接油箱;普通電磁閥、速比高速開關(guān)電磁閥、夾緊力高速開關(guān)電磁閥的輸入口連接直動式減壓閥的輸出口,卸油ロ接油箱;電路連接關(guān)系為自動變速箱控制單元TCU分別接主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器、從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器,壓カ傳感器,三位四通電磁換向閥、普通電磁閥、速比高速開關(guān)電磁閥,夾緊力高速開關(guān)電磁閥;主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器、從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器分別設(shè)在自動變速箱主動帶輪和自動變速箱從動帶輪旁。主速比主控閥、副速比主控閥、夾緊力主控閥、離合器主控閥為通徑8mm的液壓平衡閥。蓄能緩沖閥為ー個通徑為8mm的直動式溢流閥,該閥的開啟壓カ為0. SMPa0蓄能緩沖閥節(jié)流ロ是通徑為0. 8mm阻尼孔。本發(fā)明的有益效果是I、降低了成本,利用2個高速開關(guān)閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的2個比例閥實(shí)現(xiàn)變速機(jī)構(gòu)控制,利用普通電磁開關(guān)閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高速開關(guān)閥實(shí)現(xiàn)離合器自動控制,總成本可節(jié)約1200元以上;2、縮小了體積,所有的功率級液壓平衡閥的通徑均選擇為8_,整個閥塊的高度可以減小6mm以上;3、可靠性高,整個系統(tǒng)無精密的電液比例閥,其抗污染能 カ大大增強(qiáng),同時采用全數(shù)字式電子驅(qū)動方式,其可靠性比傳統(tǒng)的電液控制系統(tǒng)大有提高。
圖I是本發(fā)明工作原理示意圖。圖中,速器油箱(1),濾清器(2),液壓油泵(3),主速比主控閥(5),副速比主控閥
(6),夾緊カ主控閥(7),自動變速箱主動帶輪(8),主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器(9),自動變速箱從動帶輪(10),從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器(11),金屬帶(12),壓カ傳感器(13),自動變速箱控制單元TCU (14),前進(jìn)擋離合器(15),倒擋離合器(16),電子線路(17),離合器主控閥(18),電磁換向閥(19),蓄能緩沖閥(20),蓄能緩沖閥節(jié)流ロ(21),普通電磁閥(23),速比高速開關(guān)電磁閥(24),夾緊カ高速開關(guān)電磁閥(25),直動式減壓閥(26)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例如圖I所示,ー種小體積、低成本無級變速器電液控制系統(tǒng),其特征在于包括變速器油箱1,濾清器2,液壓油泵3,主速比主控閥5,副速比主控閥6,夾緊カ主控閥7,自動變速箱主動帶輪8,主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器9,自動變速箱從動帶輪10,從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器11,金屬帶12,金屬帶12連接自動變速箱主動帶輪8和自動變速箱從動帶輪10,壓カ傳感器13,自動變速箱控制單元TCU14,前進(jìn)擋離合器15,倒擋離合器16,電子線路17,離合器主控閥18,電磁換向閥19,蓄能緩沖閥20,蓄能緩沖閥節(jié)流ロ 21,普通電磁閥23,速比高速開關(guān)電磁閥24,夾緊カ高速開關(guān)電磁閥25,直動式減壓閥26 ;油路連接關(guān)系為變速器油箱I經(jīng)濾清器2與液壓油泵3連接,液壓油泵3分別接主速比主控閥5,副速比主控閥6,夾緊カ主控閥7的輸入口和自動變速箱從動帶輪10的進(jìn)油ロ ;主速比主控閥5、副速比主控閥6、夾緊カ主控閥7的反饋ロ與進(jìn)油ロ連接;主速比主控閥5的控制ロ與夾緊カ高速開關(guān)電磁閥25的輸出口相連,卸油ロ接油箱1,在輸出口裝有壓カ傳感器(13);副速比主控閥6、夾緊カ主控閥7的控制ロ與速比高速開關(guān)電磁閥24的輸出口相連,副速比主控閥6、夾緊カ主控閥7的輸出口與自動變速箱主動帶輪(8)進(jìn)油ロ相連;離合器主控閥18輸入口與直動式減壓閥26出口相連,控制ロ與蓄能緩沖閥20輸入口相連,平衡壓カ反饋ロ連接輸出口,輸出口與三位四通電磁換向閥19P ロ同時相連,卸油ロ接油箱I ;前進(jìn)擋離合器15接三位四通電磁換向閥19A ロ,倒擋離合器16接三位四通電磁換向閥19B ロ ;三位四通電磁換向閥19卸油ロ接油箱I ;普通電磁閥23、速比高速開關(guān)電磁閥24、夾緊カ高速開關(guān)電磁閥25的輸入口連接直動式減壓閥26的輸出口,卸油ロ接油箱I ;電路連接關(guān)系為自動變速箱控制單元TCU14分別接主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器9、從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器11,壓カ傳感器13,三位四通電磁換向閥19、普通電磁閥23、速比高速開關(guān)電磁閥24,夾緊カ高速開關(guān)電磁閥25 ;主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器9、從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器11分別設(shè)在自動變速箱主動帶輪8和自動變速箱從動帶輪10旁。
主速比主控閥5、副速比主控閥6、夾緊カ主控閥7、離合器主控閥18為通徑8mm的液壓平衡閥。蓄能緩沖閥20為ー個通徑為8mm的直動式溢流閥,該閥的開啟 壓カ為0. SMPa0蓄能緩沖閥節(jié)流ロ 21是通徑為0. 8mm阻尼孔。本發(fā)明工作原理I、變速機(jī)構(gòu)控制,自動變速箱控制單元TCU14根據(jù)汽車的行駛エ況確定目標(biāo)夾緊力,并計算出從動帶輪液壓缸的目標(biāo)壓力,然后將實(shí)際壓力與目標(biāo)壓カ相比較,根據(jù)兩者之差通過控制算法給出控制量,調(diào)節(jié)速比高速開關(guān)電磁閥24的占空比,從而改變速比高速開關(guān)電磁閥24的輸出壓力,該壓力作用于主速比主控閥5的一端,主速比主控閥5的另一端作用壓カ來自于液壓油泵3出口壓力,從而構(gòu)成了一個先導(dǎo)液控式溢流閥,自動變速箱從動帶輪10液壓缸的壓カ因而受控于速比高速開關(guān)電磁閥24的占空比,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)夾緊カ跟蹤。夾緊カ高速開關(guān)電磁閥25為主控元件,采用速比閉環(huán)控制,具體的工作原理為自動變速箱控制單元TCU14通過主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器9和從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器11采集自動變速箱主動帶輪8,自動變速箱從動帶輪10的轉(zhuǎn)速,計算出實(shí)際速比,同時根據(jù)車輛行駛エ況確定目標(biāo)速比,并將兩者的差值通過一定的算法給出控制量,調(diào)節(jié)夾緊カ高速開關(guān)電磁閥25線圈的占空比,從而改變夾緊力高速開關(guān)電磁閥25的輸出壓力,該輸出壓力作用于副速比主控閥6和夾緊カ主控閥7的一端,副速比主控閥6和夾緊カ主控閥7的另一端作用壓カ取自自己的輸出口,從而構(gòu)成了一個先導(dǎo)液控式減壓閥,因此控制ロ的油壓受控于夾緊力高速開關(guān)電磁閥25線圈的占空比,即自動變速箱主動帶輪8液壓缸的油壓受控于夾緊力高速開關(guān)電磁閥25線圈的占空比,自動變速箱主動帶輪8可移動部分在金屬帶12軸向推力和油缸液壓力作用下移動,改變自動變速箱主動帶輪8及自動變速箱從動帶輪10嚙合半徑,從而引起速比的變化,直至達(dá)到目標(biāo)速比。由于夾緊力高速開關(guān)電磁閥25的工作頻率非常高,可以達(dá)到500Hz以上,其在小壓カ范圍線性調(diào)節(jié)方面已經(jīng)優(yōu)于傳統(tǒng)的比例閥,因此以其為主控元件,不會降低變速機(jī)構(gòu)的控制品質(zhì)。2、起步離合器控制在車輛起步時,自動變速箱控制單元TCU14根據(jù)駕駛員意圖,控制普通電磁閥23打開,此時控制普通電磁閥23馬上聯(lián)通直動式減壓閥26調(diào)節(jié)出的二次壓力,該二次壓カ通過蓄能緩沖閥節(jié)流ロ 21后作用于離合器主控閥18的一端,由于蓄能緩沖閥節(jié)流ロ 21的作用,離合器主控閥18下端的壓カ不能馬上建立起來,而是在蓄能緩沖閥20的作用下逐漸建立起來,蓄能緩沖閥20相當(dāng)于ー個蓄能器,其壓カ的建立需要一定體積的液壓油充滿,由于蓄能緩沖閥節(jié)流ロ 21的作用,充油流量受到限制,需要0. 8s的時間才能充滿,在這段時間內(nèi),其壓カ呈現(xiàn)單調(diào)上升趨勢。離合器主控閥18的另一端平衡壓カ取自自己的輸出口,從而構(gòu)成了一個先導(dǎo)液控式減壓閥,在單調(diào)上升的控制壓力下,其出ロ壓カ也呈現(xiàn)出單調(diào)上升曲線,從而完成離合器的自動滑磨控制。顯然,這種自緩沖離合器控制方式與傳統(tǒng)的高速開關(guān)閥控制方式相比,其緩沖時間不能自動調(diào)節(jié),但由于無級變速器不同于其他形式的變速器,其離合器的應(yīng)用只在汽車起步階段,而行駛階段換擋控制時 不需要使用離合器,使用條件并非多變,因此調(diào)整好調(diào)壓曲線后,應(yīng)用于所有起步エ況沒有問題。這種自緩沖離合器控制方式,由于是全液壓控制,軟件程序參與較少,因此其可靠性大大增加,同時降低了成本。
權(quán)利要求
1.一種小體積、低成本無級變速器電液控制系統(tǒng),其特征在于包括變速器油箱(1),濾清器(2),液壓油泵(3),主速比主控閥(5),副速比主控閥(6),夾緊力主控閥(7),自動變速箱主動帶輪(8),主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器(9),自動變速箱從動帶輪(10),從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器(11),金屬帶(12),金屬帶(12)連接自動變速箱主動帶輪(8)和自動變速箱從動帶輪(10),壓力傳感器(13),自動變速箱控制單元TCU (14),前進(jìn)擋離合器(15),倒擋離合器(16),電子線路(17),離合器主控閥(18),電磁換向閥(19),蓄能緩沖閥(20),蓄能緩沖閥節(jié)流口(21),普通電磁閥(23),速比高速開關(guān)電磁閥(24),夾緊力高速開關(guān)電磁閥(25),直動式減壓閥(26);油路連接關(guān)系為變速器油箱(I)經(jīng)濾清器(2)與液壓油泵(3)連接,液壓油泵(3)分別接主速比主控閥(5),副速比主控閥(6),夾緊力主控閥(7)的輸入口和自動變速箱從動帶輪(10)的進(jìn)油口 ;主速比主控閥(5)、副速比主控閥(6)、夾緊力主控閥(7)的反饋口與進(jìn)油口連接;主速比主控閥(5)的控制口與夾緊力高速開關(guān)電磁閥(25)的輸出口相連,卸油口接油箱(I),在輸出口裝有壓力傳感器(13);副速比主控閥(6)、夾緊力主控閥⑵的控制口與速比高速開關(guān)電磁閥(24)的輸出口相連,副速比主控閥(6)、夾緊力主控閥(7)的輸出口與自動變速箱主動帶輪(8)進(jìn)油口相連;離合器主控閥(18)輸入口與直動式減壓閥(26)出口相連,控制口與蓄能緩沖閥(20)輸入口相連,平衡壓力反饋口連接輸出口,輸出口與三位四通電磁換向閥(19)P 口同時相連,卸油口接油箱⑴;前進(jìn)擋離合器(15)接三位四通電磁換向閥(19)A 口,倒擋離合器(16)接三位四通電磁換向閥(19)B 口 ;三位四通電磁換向閥(19)卸油口接油箱(I);普通電磁閥(23)、速比高速開關(guān)電磁閥(24)、夾緊力高速開關(guān)電磁閥(25)的輸入口連接直動式減壓閥(26)的輸出口,卸油口接油箱(I);電路連接關(guān)系為自動變速箱控制單元TCU (14)分別接主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器(9)、從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器(11),壓力傳感器(13),三位四通電磁換向閥(19)、普通電磁閥(23)、速比高速開關(guān)電磁閥(24),夾緊力高速開關(guān)電磁閥(25);主動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器(9)、從動帶輪轉(zhuǎn)速傳感器(11)分別設(shè)在自動變速箱主動帶輪(8)和自動變速箱從動帶輪(10)旁。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小體積、低成本無級變速器電液控制系統(tǒng),其特征在于主速比主控閥(5)、副速比主控閥(6)、夾緊力主控閥(7)、離合器主控閥(18)為通徑8mm的液壓平衡閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小體積、低成本無級變速器電液控制系統(tǒng),其特征在于蓄能緩沖閥(20)為一個通徑為8_的直動式溢流閥,該閥的開啟壓力為O. 8MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小體積、低成本無級變速器電液控制系統(tǒng),其特征在于蓄能緩沖閥節(jié)流口(21)是通徑為O. 8mm阻尼孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小體積、低成本無級變速器電液控制系統(tǒng),該電液控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無級變速器變速機(jī)構(gòu)的數(shù)字化控制,同時可以實(shí)現(xiàn)離合器的車輛起步控制。本發(fā)明的有益效果是1、降低了成本,利用2個高速開關(guān)閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的2個比例閥實(shí)現(xiàn)變速機(jī)構(gòu)控制,利用普通電磁開關(guān)閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高速開關(guān)閥實(shí)現(xiàn)離合器自動控制,總成本可節(jié)約1200元以上;2、縮小了體積,所有的功率級液壓平衡閥的通徑均選擇為8mm,整個閥塊的高度可以減小6mm以上;3、可靠性高,整個系統(tǒng)無精密的電液比例閥,其抗污染能力大大增強(qiáng),同時采用全數(shù)字式電子驅(qū)動方式,其可靠性比傳統(tǒng)的電液控制系統(tǒng)大有提高。
文檔編號F16H61/462GK102840324SQ20121031050
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者劉金剛, 李少云, 譚志飛, 楊世平 申請人:湘潭大學(xué)