一种汽车变速箱液压控制系统和方法
技术领域
本发明设计一种汽车变速箱液压控制系统和方法。
背景技术
汽车自动变速箱的选换档执行机构一般分为电动式选换档执行机构和电液式选换档执行机构。在这两种执行机构中,相比较而言,电液式选换档执行机构可靠性较高,其内部的布置可以较为灵活。
然而,当前的电液式选换档执行机构基本只能实现五个档位(即,1档、2档、3档、4档、5档)的选换档操作。而当前希望电液式选换档执行机构能够实现更多的档位选择,以期提高响应特性和控制特性,使输入性更加优良。
发明内容
本发明提供一种六档的汽车变速箱液压系统,旨在使系统具有良好的响应特性以及准确的控制特性。
具体而言,本发明提供一种汽车变速箱液压控制系统,其中,蓄能器通过液压控制油路连接至液压执行系统,该液压执行系统包括离合器控制子系统、选档子系统和换档子系统,控制单元分别连接至这三个子系统,且液压控制油路也分别通向这三个子系统,离合器控制子系统包括互连的离合器控制阀和离合器油缸,液压控制油路通向离合器控制阀,选档子系统包括由所述液压控制油路分支出的第一选档支路和第二选档支路,在第一选档支路中,第一选档控制阀连接第一选档缸,在第二选档支路中,第二选档控制阀连接第二选档缸,由此,第一选档支路和第二选档支路共实现四个选档位置的切换;所述液压控制油路也通向选档子系统,选档子系统用于在换档子系统切换至其中一个选档位置时挂档至特定档位。
优选地,换档子系统包括第一换档控制阀和第二换档控制阀,这两个换档控 制阀均为两位三通比例电磁阀且分别连通至换档缸内的两个腔。
更优选地,所述四个选档位置分别为第一、第二、第三、第四选档位置,当选档子系统切换至第一、第二、第三选档位置中的任一选档位置时,通过所述第一换档控制阀导通而第二换档控制阀截止来选定奇数档位,通过所述第一换档控制阀截止而第二换档控制阀导通来选定偶数档位。
更优选地,所述第一和第二选档控制阀均为三位四通流量比例控制阀,选档子系统和换档子系统的档位控制逻辑如下:第一选档控制阀在右位导通,第二选档控制阀在中位截止,则选档子系统切换到第一选档位置,在第一选档位置处,当第一换档控制阀导通时,则挂档至1档,当第二换档控制阀导通时,则挂档至2档;第一选档控制阀在左位导通,第二选档控制阀在中位截止,则选档子系统切换到第二选档位置,在第二选档位置处,当第一换档控制阀导通时,则挂档至3档,当第二换档控制阀导通时,则挂档至4档;第一选档控制阀在中位截止,第二选档控制阀在右位导通,则选档子系统切换到第三选档位置,在第三选档位置处,当第一换档控制阀导通时,则挂档至5档,当第二换档控制阀导通时,则挂档至6档;第一选档控制阀在中位截止,第二选档控制阀在左位导通,则选档子系统切换到第四选档位置,在第四选档位置处,当第一换档控制阀导通时,则挂档至倒档。
优选地,所述第一和第二选档控制阀均为开关电磁阀,这两个开关电磁阀共同连接到一选档控制比例阀并各自连接到所述第一和第二选档缸。
更优选地,所述选档控制比例阀是三位四通流量比例电磁阀,所述开关电磁阀是两位四通开关电磁阀。
优选地,所述第一选档控制阀由互连的第一选档控制电磁阀和第一液压滑阀构成,所述第二选档控制阀由互连的第二选档控制电磁阀和第二液压滑阀构成。
更优选地,所述第一选档控制电磁阀是比例电磁阀,第二选档控制电磁阀是开关电磁阀。
优选地,所述系统设置压力传感器,该压力传感器连接到蓄能器,该压力传感器还与控制单元耦接。
优选地,在电机和蓄能器之间设置安全阀。
优选地,所述系统设置电流传感器,该电流传感器连接到用于为蓄能器提供 供油动力的电机,同时,该电流传感器与耦接。
优选地,所述系统设置位移传感器,该位移传感器与控制单元耦接并连接到所述离合器油缸。
另外,本发明还提供一种汽车变速箱液压控制方法,其中,由蓄能器通过液压控制油路供油以执行液压控制,所述液压控制油路通向离合器控制阀以实现离合器油缸的动作,由所述液压控制油路还分支出第一选档支路和第二选档支路,在第一选档支路中,第一选档控制阀控制第一选档缸,从而实现两个选档位置,在第二选档支路中,第二选档控制阀控制第二选档缸,从而实现另外两个选档位置,由此,第一选档支路和第二选档支路共实现四个选档位置的切换,在这四个选档位置中,第一、第二、第三选档位置各自对应两个档位,第四选档位置对应于倒档;在换档操作期间,当切换至第一、第二、第三选档位置中的任一选档位置时,基于所切换到的选档位置挂档至与该切换到的换档位置对应的两个档位中的任意一个档位,由此实现留个档位的切换;档切换至第四选档位置时,将档位挂档于倒档。
优选地,所述换档操作采用第一换档控制阀和第二换档控制阀以及换档缸实现,这两个换档控制阀均为两位三通比例电磁阀且分别连通至换档缸内的两个腔,当切换至特定的选档位置时,第一和第二换档控制阀通过其中一个开启而另一个截止来挂档至特定档位。
更优选地,档选档子系统切换至第一、第二、第三选档位置中的任一选档位置时,通过所述第一换档控制阀导通而第二换档控制阀截止来选定奇数档位,通过所述第一换档控制阀截止而第二换档控制阀导通来选定偶数档位。
更优选地,所述第一和第二选档控制阀均为三位四通流量比例控制阀,选档子系统和换档子系统的档位控制逻辑如下:第一选档控制阀在右位导通,第二选档控制阀在中位截止,则选档子系统切换到第一选档位置,在第一选档位置处,当第一换档控制阀导通时,则挂档至1档,当第二换档控制阀导通时,则挂档至2档;第一选档控制阀在左位导通,第二选档控制阀在中位截止,则选档子系统切换到第二选档位置,在第二选档位置处,当第一换档控制阀导通时,则挂档至3档,当第二换档控制阀导通时,则挂档至4档;第一选档控制阀在中位截止,第二选档控制阀在右位导通,则选档子系统切换到第三选档位置,在第三选档位 置处,当第一换档控制阀导通时,则挂档至5档,当第二换档控制阀导通时,则挂档至6档;第一选档控制阀在中位截止,第二选档控制阀在左位导通,则选档子系统切换到第四选档位置,在第四选档位置处,当第一换档控制阀导通时,则挂档至倒档。
优选地,所述第一和第二选档控制阀均为开关电磁阀,这两个开关电磁阀共同连接到一选档控制比例阀并各自控制所述第一和第二选档缸。
更优选地,所述选档控制比例阀是三位四通流量比例电磁阀,所述开关电磁阀是两位四通开关电磁阀。
优选地,所述第一选当控制阀由互连的第二选档控制电磁阀和第一液压滑阀构成,所述第二选档控制阀由互连的第二选档控制电磁阀和第二液压滑阀构成。
更优选地,所述第一选档控制电磁阀是比例电磁阀,第二选档控制电磁阀是开关电磁阀。
优选地,设置压力传感器,该压力传感器监测蓄能器的压力,该压力传感器还与控制单元耦接,控制单元接收压力传感器传送来的感测压力,如果该感测压力小于预定压力值时,控制单元将启动用于为蓄能器供油提供动力的电机,在电机启动后,如果压力传感器所感测到的压力大于所述预定压力值时,控制单元将使电机关停。
优选地,在用于为蓄能器供油提供动力的电机和蓄能器之间设置安全阀,如果控制单元出现故障,则启动安全阀。
优选地,设置电流传感器,该电流传感器监测用于为蓄能器供油提供动力的电机的电流,控制单元与电流传感器耦接,并接收电流传感器传来的电流感测值,如该电流感测值小于预定电流值时,控制单元判断是否需要电机工作,如果该电流感测值大于预定电流值时,控制单元将使电机关停。
优选地,设置位移传感器,该位移传感器与控制单元耦接并连接到所述离合器油缸,位移传感器监测离合器油缸的位置,控制单元接收从位移传感器传来的位移感测值。
本发明通过双作用液压缸和比例电磁阀的组合使用,有效地实现了六档位变速箱的电液式选换档,相比于现有技术中的五档位选换档,不仅使系统具有良好的响应特性和准确的控制特性,而且也有利于使空间布置更为灵活。
附图说明
图1示出根据本发明第一实施例的汽车变速箱液压系统的油路控制图;
图2示出了根据本发明所要实现的四个换档位置以及六个档位以及倒档的俯视图;
图3示出根据本发明第二实施例的汽车变速箱液压系统的档位控制图;
图4示出根据本发明第三实施例的汽车变速箱液压系统的档位控制图;
具体实施方式
在下文中,相同的附图标记指代相同的元件。
根据本发明的汽车变速箱液压系统旨在实现六档位的电液式选换档。
图1示出根据本发明第一实施例的汽车变速箱液压系统的油路控制图。在图1中,在该液压系统中,由电机5向油泵4提供驱动力,油泵4通过单向阀7向蓄能器11提供油,再由蓄能器11通过液压控制油路12向液压执行系统供油。该液压执行系统包括离合器控制子系统、选档子系统和换档子系统。这三个子系统均由控制单元24所控制。在离合器控制子系统中,控制单元24通过控制离合器控制阀13来操控离合器油缸14.
优选地,该系统中可设置压力传感器10,其检测蓄能器11的压力。同时,该压力传感器10还可与控制单元24耦接,由此,控制单元24接收压力传感器传来的感测压力。如果该感测压力小于预定压力值时,控制单元24将启动电机5。在电机5启动后,如果压力传感器所感测到的压力大于所述预定压力值时,控制单元24将使电机5关停。
优选地,在电机5和蓄能器11之间可设置安全阀9,如果控制单元24和/或压力传感器10出现故障导致系统无法正常工作,当系统压力高于特定压力值时,可启动安全阀9,以保证系统安全。
在该系统中还可以设置电流传感器6,用以监测电机5的电流。控制单元24与电流传感器6耦接,并接收电流传感器6传来的电流感测值。如该电流感测值小于预定电流值时,控制单元24将根据系统实际压力需要来判断是否需要电机5工作。如果该电流感测值大于预定电流值时,控制单元24将使电机5关停,以保护电机不至于过载而失效。
还可以在系统中设置位移传感器23,用以检测离合器油缸14的位置,。控 制单元24与位移传感器23耦接,并接收位移传感器23传来的位移感测值。由此,控制单元24根据当前的车辆状态调整离合器控制阀13的电流以满足离合器的控制需求。
本发明所要实现的六档位电液式选换档主要由选档子系统和换档子系统完成。
如图1所示,选档子系统包括从液压控制油路12分支出的两条支路,其中,第一支路包含相互连通的第一选档控制阀15和第一选档缸16,而第二支路包含相互连通的第二选档控制阀17和第二选档缸18。
第一选档控制阀15是三位四通流量比例控制阀,所谓“三位”,是指在该控制阀内,阀芯可处于三个工作位置:左位、中位、右位。当阀芯处于中位时,全部油口阻断,控制阀不导通(OFF)。而当阀芯在左位和右位之间切换时,其后的执行元件做正反运动。
与第一选档控制阀15连通的第一选档缸16是双作用三位置油缸。因此,油缸中活塞两侧均有油。由此,在第一选档控制阀15中阀芯在左位和右位之间切换时,第一选档缸16可实现两个选档位置的选择,即,第一选档位置和第二选档位置。在图1中,第一选档位置对应于1档和2档两个档位,第二选档位置对应于3档和4档两个档位。
类地,第二选档控制阀17也是三位四通流量比例控制阀,而第二选档缸18也是双作用三位置油缸。因此,在第二选档控制阀17的阀芯在左位和右位之间切换时,第二选档缸18也可实现两个选档位置的选择,分别是第三选档位置和第四选档位置。在图1中,第三选档位置对应于5档和6档两个档位,第四选档位置对应于倒档(R档)这一档位。
如上文所述,在选档控制阀中,如阀芯处于中位,则全部油口阻断,由此,该选档控制阀所对应油路支路也响应断开。因此,通过操纵相应的选档控制阀使相应的阀芯是否处于中位,就可以实现在两条支路中的切换。在其中一条支路导通的情况下,通过操纵导通支路中的选档控制阀使相应的阀芯处于左位或右位,可以进一步在两个选档位置之间进行切换。
由此,选档子系统中的两条支路就可以实现四个选档位置之间的切换。
如上文所述,第一至第三选档位置中每一位置分别对应两个档位。因此,选 档位置的确定并不足以确定档位。因此,当选档子系统切换至特定选档位置时,换档子系统负责基于改选当位置换档至特定档位。例如,当选档子系统切换至第一选档位置,换档子系统可以基于第一选档位置切换至1档,也可以切换至2档。
举例而言,如图1所示,液压控制油路12也通向换档子系统22.该换档子系统22包括第一换档控制阀19和第二换档控制阀20,这两个换档控制阀均为两位三通比例电磁阀且分别连通至换挡缸21内的两个腔。当通过选档子系统选定特定的选档位置时,这两个换档控制阀进一步操纵以确定特定的档位。特别地,如图1所示,可以通过第一换档控制阀19导通而第二换档控制阀20截止来选定奇数档位(例如,1档、3档、5档),反之,可以通过第一换档控制阀19截止而第二换档控制阀导通来选定偶数档位(例如,2档、4档、6档)。
由此,在控制单元24的总体控制下,通过选档子系统中的两个选档控制阀以及换档子系统中的两个换档控制阀,就可以选定1-6档以及倒档中的特定档位。
例如,这四个控制阀与1-6档以及倒档的控制逻辑可见于下表:
档位 |
第一选档控制阀15 |
第二选档控制阀17 |
第一换档控制阀19 |
第二换档控制阀20 |
1档 |
右位导通 |
中位截止 |
导通 |
截止 |
2档 |
右位导通 |
中位截止 |
截止 |
导通 |
3档 |
左位导通 |
中位截止 |
导通 |
截止 |
4档 |
左位导通 |
中位截止 |
截止 |
导通 |
5档 |
中位截止 |
右位导通 |
导通 |
截止 |
6档 |
中位截止 |
右位导通 |
截止 |
导通 |
倒档 |
中位截止 |
左位导通 |
导通 |
截止 |
如上表可见,当第二选档控制阀17的阀芯处于中位时,第二选档支路被截断,此时,第一选档控制阀15的阀芯处于左/右位而使第一选档支路导通。在此情况下,如第一选档控制阀15阀芯处于右位,则选档位置处于(1-2)档,此时最终选择处于1档还是2档,则由两个换档控制阀19、20各自导通/截止来控制。(3-6)档的档位选择与此类似。
图2示出了根据本发明所要实现的四个换档位置以及六个档位以及倒档的俯视图。
图3示出根据本发明第二实施例的汽车变速箱液压系统的档位控制图。该第 二实施例在档位控制逻辑上与图1所示第一实施例完全相同,主要区别在于:在选档子系统中,第一实施例采用两个选档控制阀来各自控制两个选档缸,由此确定四个选档位置;而图3所示第二实施例采用了相同的选档控制逻辑,单具体配置上有所不同。
如图3所示,选档控制比例阀30同时连接到两个开关电磁阀31、32,这两个开关电磁阀31、32各自控制两个选档缸16、18,从而实现四个选档位置的切换。
在第二实施例中,选档控制比例阀30可以使三位四通流量比例电磁阀,而开关电磁阀31、32为两位四通开关电磁阀,这些电磁阀的动作均由控制单元24控制。
图4示出根据本发明第三实施例的汽车变速箱液压系统的档位控制图。图4所示的第三实施例在选档控制逻辑上与第一和第二实施例相同,但采用了不同的配置。
如图4所示,两个选档控制电磁阀40、41各自连接到两个液压滑阀42、43,这两个液压滑阀42、43又各自连接到两个选档缸16、18,从而通过两个选档控制电磁阀和两个液压滑阀的组合来控制选档缸实现四个选档位置的切换。
在第三实施例中,优选地,选档控制电磁阀40为比例电磁阀,而选档控制电磁阀41为开关电磁阀。
概括而言,综合上述三个实施例,均采用两个电磁阀分别控制两个选档缸,由此实现选档缸中四个选档位置的切换。进一步,在换挡子系统的配合下,就可以实现六个档位以及倒档的选定。
总而言之,本发明通过双作用液压缸和比例电磁阀的组合使用,有效地实现了六档位变速箱的电液式选换档,相比于现有技术中的五档位选换档,不仅使系统具有良好的响应特性和准确的控制特性,而且也有利于使空间布置更为灵活。
本领域技术人员还可以理解的是,本发明的保护范围并不仅限于上述实施例,所有对本发明的等同变换均落在本发明的范围内。