CN102494128B - 泵控cvt电液控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泵控CVT电液控制系统，包括主、从动轮液压缸、速比控制液压回路、夹紧力控制液压回路、控制器和两个压力传感器；主、从动轮液压缸的有效面积相等；速比控制液压回路包括电机Ⅱ和双向液压泵，双向液压泵的两端油口分别与主、从动轮液压缸连通；夹紧力控制液压回路包括电机Ⅰ、液压泵、蓄能器和单向阀；液压泵的出油口通过两个单向阀分别与主、从动轮液压缸相通；两个压力传感器分别安装在与主、从动轮液压缸相通的管路上。速比控制液压回路中的双向液压泵进、出油口分别与主、从动轮液压缸管路连通，减小了双向液压泵的出入口压力差，速比调节液压泵的功率消耗不大；压力控制液压泵流量很小，只是补充系统泄漏，消耗功率更小。

Description

泵控CVT电液控制系统

技术领域

本发明涉及一种带式无级变速器，尤其涉及一种适用于金属带式无级变速器（CVT）的控制系统。

背景技术

无级变速器（Continuously Variable Transmission，简称CVT）可以连续的改变传动比，使发动机在最佳燃油经济曲线或最佳动力性曲线的情况下运行，且在变速情况下能连续提供动力，极大的改善了汽车的动力性、燃油的经济性以及驾驶员乘坐的舒适性。

 现有车用CVT的控制系统，主要是以阀控电液控制系统为主。液压泵轴一般都与发动机输出轴相连接，液压泵的动力是由发动机提供，只要发动机启动工作，液压泵及整个液压系统就开始工作，发动机转速直接影响液压泵的转速，液压泵不能根据需要进行调节转速。又根据金属带式无级变速器结构本身的需要，金属带式无级变速器的液压系统需要足够大的压力来保证锥盘对金属带的夹紧力，保压系统由泵和溢流阀承担，存在较大的溢流损耗，整个液压系统消耗能量较多，CVT整体效率不高。此外，夹紧力和速比控制阀结构复杂，价格昂贵，易磨损，抗污染能力差；电液控制系统中速比控制和夹紧力控制存在互相牵扯、干扰的缺陷；对于单压力回路系统因主、从油缸面积不等，还存在动压不平衡的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种在于解决现有CVT中不必要的能量损耗的问题，其次在于提高可靠性和降低成本的泵控CVT电液控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：泵控CVT电液控制系统，包括主动轮液压缸、从动轮液压缸、速比控制液压回路、夹紧力控制液压回路、控制器、主动轮液压缸压力传感器和从动轮液压缸压力传感器；所述主动轮液压缸和从动轮液压缸的有效面积相等；

所述速比控制液压回路包括电机Ⅱ和双向液压泵，所述电机Ⅱ驱动双向液压泵，双向液压泵的两端油口分别与主动轮液压缸和从动轮液压缸连通；

所述夹紧力控制液压回路包括电机Ⅰ、液压泵、蓄能器和单向阀；所述电机Ⅰ驱动液压泵，所述液压泵的出油口与两个单向阀的入口连通，其中一个单向阀的出口与主动轮液压缸相通，另一个单向阀的出口与从动轮液压缸相通；所述蓄能器安装在液压泵与其中一个单向阀连接的管路上；

所述主动轮液压缸压力传感器安装在与主动轮液压缸相通的管路上，所述从动轮液压缸压力传感器安装在与从动轮液压缸相通的管路上；

所述电机Ⅰ、电机Ⅱ、主动轮液压缸压力传感器和从动轮液压缸压力传感器均与控制器连接。

与现有技术通过液压阀来控制压力和速比相比，在本发明的泵控CVT电液控制系统中，压力和速比的控制都是通过对液压泵转速的控制来实现的，具有以下优点：

1、本发明的速比控制液压回路中的双向液压泵进、出油口分别与主、从动轮液压缸油路连通，减小了双向液压泵的出入口压力差，在泵的流量方面，也只是需要快速改变CVT速比时，才会有较大需求，在大部分情况下，速比变化并不要求很快，泵的流量并不大，所以速比调节液压泵的功率消耗并不大；压力控制液压泵流量很小，只是补充系统泄漏而已，其消耗功率更小；整个控制系统没有溢流损耗，相比现有技术，液压系统能量消耗大为降低。

2、系统液压元件等零件极少，并省去了现有技术中价格昂贵，精度较高的滑阀（比例阀），大大降低了系统生产成本，提高了系统的整体寿命和可靠性，改善了对油液污染的敏感性，便于控制及维修。

3、该泵控CVT电液控制系统中，主、从动轮液压缸面积相等，克服了目前单压力回路系统因主、从动轮液压缸面积不等，而存在动压不平衡的问题。

4、解决了目前电液控制系统中速比控制和夹紧力控制互相牵扯干扰的耦合问题。本发明的速比控制液压回路和夹紧力控制液压回路并联在主动轮液压缸和从动轮液压缸的两个主油路上，并且有两个单向阀隔离，分别控制速比和夹紧力，互相关联却又不互相干扰，使得控制更加简单，方便实现规定范围内速比和夹紧力的精确调节。

5、体积小，重量轻，效率高，更容易集成一体化。

附图说明

图1为泵控CVT电液控制系统的结构示意图；

图2为泵控CVT电液控制系统的原理方框图。

附图中： 1—电机I； 2—液压泵； 3—蓄能器； 4—单向阀； 5—双向液压泵； 6—电机Ⅱ； 7a—主动轮液压缸压力传感器； 7b—从动轮液压缸压力传感器； 8—主动轮液压缸； 9—从动轮液压缸； 10—汽车发动机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1、2所示，泵控CVT电液控制系统，包括主动轮液压缸8、从动轮液压缸9、速比控制液压回路、夹紧力控制液压回路、控制器、主动轮液压缸压力传感器7a和从动轮液压缸压力传感器7b。主动轮液压缸8和从动轮液压缸9的有效面积相等。速比控制液压回路包括电机Ⅱ6和双向液压泵5，电机Ⅱ6驱动双向液压泵5，双向液压泵5的两端油口分别与主动轮液压缸8和从动轮液压缸9连通。夹紧力控制液压回路包括电机Ⅰ1、液压泵2、蓄能器3和单向阀4；电机Ⅰ1驱动液压泵2，液压泵2的出油口与两个单向阀4的入口连通，其中一个单向阀4的出口与主动轮液压缸8相通，另一个单向阀4的出口与从动轮液压缸9相通；蓄能器3安装在液压泵2与其中一个单向阀4连接的管路上。主动轮液压缸压力传感器7a安装在与主动轮液压缸8相通的管路上，从动轮液压缸压力传感器7b安装在与从动轮液压缸9相通的管路上。电机Ⅰ1、电机Ⅱ6、主动轮液压缸压力传感器7a和从动轮液压缸压力传感器7b均与控制器连接。

夹紧力控制主要由电机I1、液压泵2，主动轮液压缸压力传感器7a、从动轮液压缸压力传感器7b和控制器来完成，控制器通过控制由电机I1驱动的液压泵2的转速来调整系统压力，在主动轮液压缸8和从动轮液压缸9的油路中通过主动轮液压缸压力传感器7a及从动轮液压缸压力传感器7b反馈到控制器，保证油压能在正常的压力范围内工作，蓄能器3起稳定油压和减小油压波动的作用。

速比控制主要由控制器通过电机Ⅱ6控制双向液压泵5的转速和转向，来改变主动轮液压缸8和从动轮液压缸9的压力比及其容积比关系，并通过主动轮液压缸压力传感器7a和从动轮液压缸压力传感器7b将转速信号反馈给控制器形成速比闭环控制，从而实现速比的调节和稳定。当电机Ⅱ6正转（或转速增大）时，闭式系统中从动轮液压缸9中的油液经过双向液压泵5流向主动轮液压缸8，此时，主动轮液压缸8内油液增加，单向阀4截断回流，主动轮液压缸8的压力增大并向右移动，进一步夹紧金属带，使金属带的有效回转半径增大。从动轮液压缸9中的油液量减少也向右移动（与主动轮液压缸移动位移相等），从动轮上金属带的有效回转半径减小，CVT速比减小，从动轮液压缸9的压力由液压泵2保证；反之，当电机Ⅱ6反转（或转速减小）时，CVT速比增大；电机Ⅱ6的转速越快，主动轮液压缸8和从动轮液压缸9的移动速度越快，速比调节响应就越快。

其中，两个单向阀4在主动轮液压缸8或从动轮液压缸9压力增大时，起隔离的作用，防止油液回流向液压泵2。蓄能器3的在夹紧力回路中能有效稳定液压回路中的压力波动，减小电机Ⅰ1负载波动，且在电机Ⅰ1停止运转时，为速比闭式液压回路提供的短时的压力和油液，节省能量。

本系统中，速比控制液压回路主要由控制器（单片机）控制电机Ⅱ6的转速、转向及其运行时间和电机Ⅰ1的转速，使其形成PWM调速的闭式液压系统。当电机Ⅱ6正转（或转速增加）时，闭式系统中从动轮液压缸9中的油液经过双向液压泵5流向主动轮液压缸8，此时，主动轮液压缸8内油液增加，单向阀4截断回流，主动轮液压缸8的压力增大并向右移动，进一步夹紧金属带，使金属带的有效回转半径增大。从动轮液压缸9中的油液量减少也向右移动（与主动轮移动位移相等），从动轮上金属带的有效回转半径减小，这样，变速器速比减小；反之，当电机Ⅱ6反正转（或转速减小）时，变速器速比增加。由于电机Ⅱ6靠PWM调节转速，因此电机Ⅱ6的转速直接影响到速比闭式控制的变速快慢。当PWM脉宽调制的占空比高时，电流越大，电机Ⅱ6的转速越快，主动轮液压缸8、从动轮液压缸9的移动速度越快，速比调节响应就越快。

在夹紧力控制回路中，系统主要由电机Ⅰ1驱动液压泵2，蓄能器3用来调节系统压力。在主动轮液压缸8和从动轮液压缸9油路中通过主动轮液压缸压力传感器7a及从动轮液压缸压力传感器7b反馈到控制器（单片机），保证油压能在正常的压力范围内工作并分析处理夹紧力的压力比。当主动轮液压缸压力传感器7a或从动轮液压缸压力传感器7b检测到油液的压力在控制器设定的压力以上时，则电机Ⅰ1停止运转，液压泵2则停止供油，两个单向阀4锁住主动轮液压缸8和从动轮液压缸9的油路。此时速比回路液压系统的油液泄漏、压力降低都由蓄能器3补充，因此，无级变速器可在电机Ⅰ1不耗能的情况下正常工作一段时间。当压力降低到控制器设定的最低值，即蓄能器3补油补压达到极限时，又通过对电机Ⅰ1的供电，使其液压泵2继续工作，为整个液压系统和蓄能器3补充油液和压力，夹紧力系统控制结构简便。

当汽车开始运行时，该电液控制系统也上电运作，通过A/D接口接收节气门传感器信号，制动器踏板传感器信号，主、从动轮液压缸压力传感器信号，和单片机直接接收的无级变速器输入轴转速传感器和输出轴转速传感器，由控制器（单片机）分析处理接收到的信号，再确定出无级变速器的目标速比、夹紧力情况。单片机外设接PWM驱动器，调节电机Ⅰ1的转速控制夹紧力大小，调节电机Ⅱ6的转速、转向、运行时间来控制汽车变速器速比。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.泵控CVT电液控制系统，包括主动轮液压缸（8）、从动轮液压缸（9）、速比控制液压回路、夹紧力控制液压回路、控制器、主动轮液压缸压力传感器（7a）和从动轮液压缸压力传感器（7b）；其特征在于：所述主动轮液压缸（8）和从动轮液压缸（9）的有效面积相等；

所述速比控制液压回路包括电机Ⅱ（6）和双向液压泵（5），双向液压泵（5）的两端油口分别与主动轮液压缸（8）和从动轮液压缸（9）连通；

所述夹紧力控制液压回路包括电机Ⅰ（1）、液压泵（2）、蓄能器（3）和单向阀（4）；所述液压泵（2）的出油口与两个单向阀（4）的入口连通，其中一个单向阀（4）的出口与主动轮液压缸（8）相通，另一个单向阀（4）的出口与从动轮液压缸（9）相通；所述蓄能器（3）安装在液压泵（2）与其中一个单向阀（4）连接的管路上；

所述主动轮液压缸压力传感器（7a）安装在与主动轮液压缸（8）相通的管路上，所述从动轮液压缸压力传感器（7b）安装在与从动轮液压缸（9）相通的管路上；

所述电机Ⅰ（1）、电机Ⅱ（6）、主动轮液压缸压力传感器（7a）和从动轮液压缸压力传感器（7b）均与控制器连接；

本系统中，速比控制液压回路主要由控制器控制电机Ⅱ的转速、转向及其运行时间，夹紧力控制液压回路主要由控制器控制电机Ⅰ的转速，使泵控CVT电液控制系统形成PWM调速的闭式液压系统。