CN101504072A - 液压无级自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压无级自动变速器，包括变速机构和自动调速机构，变速机构由双向变量泵和双向变量马达组成容积调速回路，双向变量泵的排量、油液输入、输出方向可调；双向变量马达的排量可调，转向取决于双向变量泵的油液输入、输出方向。自动调速机构中，电控单元根据档位控制器、节气门传感器和车速传感器给出的信号，计算出双向变量马达应该输出的转速大小和旋转方向，从而通过双向变量泵排量调节装置和双向变量马达排量调节装置自动调节双向变量泵和双向变量马达的排量以及双向变量泵的油液输出方向。本发明调速范围广，传动效率高，体积小、重量轻、噪声小，变速时不会出现跳档、乱档、换档冲击等现象。

Description

液压无级自动变速器

技术领域

本发明涉及一种自动变速器，具体地说是一种用于汽车的液压无级自动变速器。

背景技术

变速器是汽车中一个非常重要的组成部分，通过变速器，可以实现汽车运动方向和速度的控制和变换。目前汽车上使用的变速器都是机械变速器，它们可分为2大类：手动变速器和自动变速器。

机械变速器大都是有级变速器，在发动机转速一定时，有级变速器具有有限的几个定值传动比供选择，例如5个前进档和一个倒车档。手动变速器换档靠人工操作，自动变速器换档依赖于液压和电子系统控制。自动变速器是汽车发展的一个方向。

目前，汽车自动变速器逐步向多档位方向发展，已出现6档甚至8档自动变速器。档位多使变速器具有更大的速比范围和更细密的档位之间的速比分配，从而改善汽车的动力性、燃油经济性和换档平顺性，但档位愈多，变速器的结构愈复杂，执行元件和齿轮数目会随之增加，不但成本增加，体积和重量也会增大，对于前轮驱动的汽车而言还会增加动力传动系统布置的困难。

为了解决多档位带来的结构上的问题，汽车传动系统中出现了无级变速器。无级变速器是在一定的传动比范围内，有无数多个传动比可供选择，无级变速器的换挡性能、舒适性能和安全性能更好。目前，无级变速器多采用金属带和摩擦轮来实现变速，它仍属机械变速器，工作时金属带和摩擦轮之间易出现打滑，工作效率较低，传动功率较小。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压无级自动变速器，该液压无级自动变速器采用液压传动系统实现无级调速，调速范围广，传动效率高，体积小、重量轻、噪声小，变速时不会出现跳档、乱档、换挡冲击等现象。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种液压无级自动变速器，其特征在于：它包括变速机构和自动调速机构。变速机构由双向变量泵和双向变量马达组成容积调速回路；双向变量泵的两个接口分别与双向变量马达的两个接口连接；正向补油单向阀、反向补油单向阀的出口分别与双向变量泵的两个接口连接；正向压力单向阀、反向压力单向阀的进口分别与双向变量马达的两个接口连接；减压阀的进、出口分别与辅助泵的出口和正向补油单向阀、反向补油单向阀的进口连接；溢流阀的进口和出口分别与辅助泵的出口和进口连接；正向压力单向阀、反向压力单向阀的出口与压力传感器连接。自动调速机构包括电控单元、双向变量泵排量调节装置、双向变量马达排量调节装置、档位控制器、节气门传感器和车速传感器，电控单元的一端分别与档位控制器、节气门传感器和车速传感器连接，另一端与分别与双向变量泵排量调节装置、双向变量马达排量调节装置和压力传感器连接。

本发明的自动调速机构中，所述电控单元根据档位控制器、节气门传感器和车速传感器给出的信号，计算出双向变量马达输出的转速大小和旋转方向，并通过双向变量泵排量调节装置和双向变量马达排量调节装置自动调节双向变量泵和双向变量马达的排量以及双向变量泵油液的输出方向。

节气门传感器将检测的节气门开度大小信号、车速传感器将检测的车速信号、档位控制器将档位信号输入电控单元，经电控单元处理后输出控制双向变量泵排量调节装置和双向变量马达排量调节装置。

双向变量泵排量调节装置调节双向变量泵的排量；双向变量马达排量调节装置调节双向变量马达的排量。

压力传感器测量双向变量泵的工作压力，并将检测信号输入电控单元，经电控单元处理后输出控制双向变量泵排量调节装置和双向变量马达排量调节装置。

变速机构由双向变量泵和双向变量马达组成容积调速回路。双向变量泵的排量可调，油液输入、输出方向可调，所以双向变量泵的排量调节范围为：正向最大排量至反向最大排量；双向变量马达排量可调，双向变量马达的转向取决于双向变量泵的油液输入、输出方向，所以双向变量马达的排量调节范围为：正向最小排量至正向最大排量。双向变量泵排量调节装置和双向变量马达排量调节装置分别由对应的阀控式电液伺服机构组成。

对于双向变量泵和双向变量马达组成的容积调速回路，双向变量马达的转速n_M与双向变量泵的转速n_P、双向变量泵的排量V_P和双向变量马达的排量V_M符合下列关系：

$n_M=\frac{V_P}{V_M}{n}_P$

双向变量泵的动力来自于发动机，所以双向变量泵的转速n_P和方向取决于发动机。当改变双向变量泵的排量V_P或双向变量马达的排量V_M，或同时改变双向变量泵的排量V_P和双向变量马达的排量V_M时，双向变量马达的转速n_M随之改变，从而实现汽车的无级调速。当通过双向变量泵排量调节装置改变双向变量泵的油液输入、输出方向时，双向变量马达的油液输入、输出方向随之改变，从而改变了双向变量马达的旋转方向，实现汽车的前进和倒车。

当档位控制器处于驻车档时，双向变量泵排量为0，双向变量马达排量最小，此时双向变量马达输出转速为0；当档位控制器处于空档时，双向变量泵排量为0，双向变量马达排量最小，此时双向变量马达输出转速为0；当档位控制器处于倒车档时，双向变量泵反向排量最大，双向变量马达排量在最大和最小之间变化，此时双向变量马达输出转速在反向最小转速和反向最大转速之间变化，使汽车速度在最小倒车速度和最大倒车速度之间变化；当档位控制器处于前进档时，双向变量泵正向排量在最小和最大之间调节，双向变量马达排量在最大和最小之间调节，此时双向变量马达输出转速在正向最小转速和正向最大转速之间变化，使汽车速度在前进方向最小速度和最大速度之间变化。

压力传感器用于检测双向变量泵的工作压力，当工作压力因负载过大超过最高限制压力时，压力传感器检测的压力信号经电控单元处理后可根据程序逐步减小双向变量泵的排量，同时逐步增大双向变量马达的排量，使双向变量马达的转速逐渐降低直至为0，以起到安全保护的作用。

辅助泵与溢流阀共同组成自动调速机构的动力源，同时通过减压阀及正向补油单向阀、反向补油单向阀补充变速机构因为泄漏而减少的油液。

与现有技术相比，本发明采用液压传动系统实现无级调速，调速范围广，传动效率高，体积小、重量轻、噪声小，变速时不会出现跳档、乱档、换挡冲击等现象。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

附图中主要标记说明：

1-双向变量泵                2-双向变量泵排量调节装置

3-双向变量马达              4-双向变量马达排量调节装置

5-压力传感器                6-电控单元

7-节气门传感器              8-车速传感器

9-档位控制器                10-正向补油单向阀

11-反向补油单向阀           12-正向压力单向阀

13-反向压力单向阀             14-辅助泵

15-减压阀                     16-溢流阀

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

本发明所述的液压无级自动变速器由变速机构和自动调速机构组成。

变速机构由双向变量泵1和双向变量马达3组成容积调速回路。双向变量泵1的两个接口分别与双向变量马达3的两个接口连接；正向补油单向阀10、反向补油单向阀11的出口分别与双向变量泵1的两个接口连接；正向压力单向阀12、反向压力单向阀13的进口分别与双向变量马达3的两个接口连接。减压阀15的进、出口分别与辅助泵14的出口和正向补油单向阀10、反向补油单向阀11的进口连接；溢流阀16的进口和出口分别与辅助泵14的出口和进口连接。正向压力单向阀12、反向压力单向阀13的出口与压力传感器5连接。

双向变量泵1的排量可调，油液输入、输出方向可调，所以双向变量泵的排量调节范围为：正向最大排量至反向最大排量；双向变量马达3的排量可调，双向变量马达3的转向取决于双向变量泵1的油液输出、输入方向，所以双向变量马达的排量调节范围为：正向最小排量至正向最大排量。双向变量泵排量调节装置2和双向变量马达排量调节装置4分别由对应的阀控式电液伺服机构组成。

对于双向变量泵1和双向变量马达3组成的容积调速回路，双向变量马达3的转速与双向变量泵1的转速和双向变量泵1的排量成正比，与双向变量马达3的排量成反比。

双向变量泵1的动力来自于发动机，所以双向变量泵1的转速和方向取决于发动机。当改变双向变量泵1的排量或双向变量马达3的排量，或同时改变双向变量泵1和双向变量马达3的排量时，双向变量马达的转速随之改变，从而实现调速。因为双向变量泵1和双向变量马达3的排量可以连续调节，因而可以实现无级调速。当通过双向变量泵排量调节装置2改变双向变量泵1的油液输入、输出方向时，双向变量马达3的油液输入、输出方向随之改变，从而改变了双向变量马达3的旋转方向，实现汽车的前进和倒车。

自动调速机构由电控单元6、双向变量泵排量调节装置2、双向变量马达排量调节装置4、档位控制器9、节气门传感器7和车速传感器8组成。电控单元6根据档位控制器9、节气门传感器7和车速传感器8给出的信号，计算出双向变量马达3应该输出的转速大小和旋转方向，从而通过双向变量泵排量调节装置2和双向变量马达排量调节装置4自动调节双向变量泵1和双向变量马达3的排量以及双向变量泵1的油液输出方向。

当档位控制器9处于驻车档时，双向变量泵1的排量为0，双向变量马达3的排量最小，此时双向变量马达3的输出转速为0；当档位控制器9处于空档时，双向变量泵1的排量为0，双向变量马达3的排量最小，此时双向变量马达输出转速为0；当档位控制器9处于倒车档时，双向变量泵1的反向排量最大，双向变量马达3排量在最大和最小之间调节，此时双向变量马达3的输出转速在最小倒车速度和最大倒车速度之间变化；当档位控制器9处于前进档时，双向变量泵1的正向排量在最小和最大之间调节，双向变量马达3的排量在最大和最小之间调节，此时双向变量马达3的输出转速在最小速度和最大速度之间变化，使汽车速度在前进方向最小速度和最大速度之间变化。

压力传感器5用于检测双向变量泵1的工作压力，当工作压力因负载过大超过最高限制压力时，压力传感器5检测的压力信号经电控单元6处理后可根据程序逐步减小双向变量泵1的排量，同时逐步增大双向变量马达3的排量，使双向变量马达3的转速逐渐降低直至为0，以起到安全保护的作用。

辅助泵14与溢流阀16共同组成自动调速机构的动力源，同时通过减压阀15及正向补油单向阀10、反向补油单向阀11补充变速机构因为泄漏而减少的油液。

Claims (5)

1、一种液压无级自动变速器，其特征在于：它包括变速机构和自动调速机构，变速机构由双向变量泵(1)和双向变量马达(3)组成容积调速回路；双向变量泵(1)的两个接口分别与双向变量马达(3)的两个接口连接；正向补油单向阀(10)、反向补油单向阀(11)的出口分别与双向变量泵(1)的两个接口连接；正向压力单向阀(12)、反向压力单向阀(13)的进口分别与双向变量马达(3)的两个接口连接；减压阀(15)的进、出口分别与辅助泵(14)的出口和正向补油单向阀(10)、反向补油单向阀(11)的进口连接；溢流阀(16)的进口和出口分别与辅助泵(14)的出口和进口连接；正向压力单向阀(12)、反向压力单向阀(13)的出口与压力传感器(5)连接；自动调速机构包括电控单元(6)、双向变量泵排量调节装置(2)、双向变量马达排量调节装置(4)、档位控制器(9)、节气门传感器(7)和车速传感器(8)，电控单元(6)的一端分别与档位控制器(9)、节气门传感器(7)和车速传感器(8)连接，另一端分别与双向变量泵排量调节装置(2)、双向变量马达排量调节装置(4)和压力传感器(5)连接。

2、根据权利要求1所述的液压无级自动变速器，其特征在于：所述电控单元(6)根据档位控制器(9)、节气门传感器(7)和车速传感器(8)给出的信号，计算出双向变量马达(3)输出的转速大小和旋转方向，并通过双向变量泵排量调节装置(2)和双向变量马达排量调节装置(4)自动调节双向变量泵(1)和双向变量马达(3)的排量以及双向变量泵(1)油液的输出方向。

3、根据权利要求1所述的液压无级自动变速器，其特征在于：节气门传感器(7)将检测的节气门开度大小信号、车速传感器(8)将检测的车速信号、档位控制器(9)将档位信号输入电控单元(6)，经电控单元(6)处理后输出控制双向变量泵排量调节装置(2)和双向变量马达排量调节装置(4)。

4、根据权利要求1所述的液压无级自动变速器，其特征在于：双向变量泵排量调节装置(2)调节双向变量泵(1)的排量；双向变量马达排量调节装置(4)调节双向变量马达(3)的排量。

5、根据权利要求1所述的液压无级自动变速器，其特征在于：压力传感器(5)测量双向变量泵(1)的工作压力，并将检测信号输入电控单元(6)，经电控单元(6)处理后输出控制双向变量泵排量调节装置(2)和双向变量马达排量调节装置(4)。