CN106151310A - 液压操纵机构、ecu、离合器系统和汽车 - Google Patents

Abstract

一种液压操纵机构、ECU、离合器系统和汽车，其中液压操纵机构包括：离合器分离副缸；控制阀，具有进油孔、出油孔和泄油孔，所述进油孔连通机油泵，所述出油孔连通离合器分离副缸；开关装置，用于通过ECU控制控制阀的出油孔与进油孔连通以向离合器分离副缸充油，和控制所述出油孔与泄油孔连通以从离合器分离副缸中泄油。本液压操纵机构借助开关装置并配合控制阀来控制离合器分离、接合。而且，每次换档时，驾驶员可以操纵开关装置来控制离合器分离，解放了脚部动作，换档操作方便，减轻驾驶员劳动强度。

Description

液压操纵机构、ECU、离合器系统和汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种液压操纵机构、ECU、离合器系统和汽车。

背景技术

在现有具有手动变速器的汽车中，参照图1，液压操纵机构包括：离合器踏板1、通过推杆与踏板1连接的主缸2、以及通过液压管4与主缸2连接的离合器分离副缸3。在换档时，首先，驾驶员要踩下离合器踏板1，离合器踏板1驱使主缸2的推杆移动，以使主缸2内的液压油经由液压管4流向离合器分离副缸3，实现离合器的分离；然后，推动变速杆切换至所需档位；最后，缓慢释放开离合器踏板1，使离合器分离副缸3内的液压油经由液压管4流向主缸2，实现离合器接合。

在整个换档过程中，驾驶员只能通过脚控制离合器踏板的方式来实现离合器的分离、接合，整个换档操作比较麻烦，故现有人工控制的液压式操纵机构存在加重驾驶员劳动强度的问题。

发明内容

本发明解决的问题是，现有人工控制的液压式操纵机构存在加重驾驶员劳动强度的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种液压操纵机构，该液压操纵机构包括：

离合器分离副缸；

控制阀，具有进油孔、出油孔和泄油孔，所述进油孔连通机油泵，所述出油孔连通离合器分离副缸；

开关装置，用于通过ECU控制控制阀的出油孔与进油孔连通以向离合器分离副缸充油，和控制所述出油孔与泄油孔连通以从离合器分离副缸中泄油。

可选地，所述开关装置设于汽车变速杆上。

可选地，所述开关装置为按钮开关或行程开关。

可选地，所述控制阀为电磁阀。

可选地，所述电磁阀为机油控制阀。

可选地，在所述离合器分离副缸上设有行程传感器，用于监测活塞行程、并将所述活塞行程反馈给ECU。

可选地，所述机油泵包括机械机油泵和电子机油泵；

所述机械机油泵和电子机油泵均与控制阀的进油孔连通；

所述电子机油泵能够与ECU通信，用于发动机自动停机时从所述ECU获取工作的指令，并根据所述工作的指令泵油。

本发明还提供一种离合器系统，该离合器系统包括：

离合器；

上述任一所述的液压操纵机构，通过对离合器分离副缸充油来控制离合器分离，和通过从离合器分离副缸中泄油来控制离合器接合。

本发明还提供一种用于汽车的ECU，所述ECU与上述任一所述的液压操纵机构配合，配合的方式为：

所述ECU用于接收所述开关装置发送的分离指令，并根据所述分离指令控制所述控制阀的出油孔与进油孔连通以向离合器分离副缸充油，至离合器分离；

所述ECU还用于接收所述开关装置发送的接合指令，并根据所述接合指令控制所述控制阀的出油孔与泄油孔连通以从离合器分离副缸中泄油。

可选地，所述ECU包括：

接收单元，用于接收开关装置发送的分离指令和接合指令；

指令单元，用于根据所述接收单元接收到的分离指令或接合指令，向控制阀发送控制指令。

可选地，所述ECU还包括：存储单元，用于存储离合器在各种工况下分离和接合过程所对应的控制阀PWM信号占空比，所述工况包括：所述机械机油泵泵油油压、机油温度、离合器分离副缸的活塞行程；

所述接收单元还用于：获取离合器分离和接合时机械机油泵泵油油压、机油温度、活塞行程；

所述指令单元还用于：获取所述接收单元接收到的离合器分离和接合时机械机油泵泵油油压、机油温度和活塞行程，以及获取所述存储单元中对应接收单元获取的机械机油泵泵油油压、机油温度和活塞行程下的控制阀PWM信号占空比，之后将所述控制指令和PWM占空比信号发送控制阀。

可选地，所述ECU还包括：

判断单元，用于监测空挡信号，在监测到空挡信号后，判断汽车的档位状态，所述档位状态包括变速箱是否在档以及发动机转速；

选择单元，用于获取所述档位状态，且当所述变速箱在档且发动机转速为0时，所述选择单元还用于发送控制电子机油泵工作的信号。

本发明还提供一种汽车，包括上述离合器系统和任一所述的ECU。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本液压操纵机构借助开关装置并配合控制阀来控制离合器分离、接合。而且，每次换档时，驾驶员可以操纵开关装置来控制离合器分离，解放了脚部动作，换档操作方便，减轻驾驶员劳动强度。

进一步地，本方案的液压操纵机构中，机油泵包括机械机油泵和电子机油泵，机械机油泵和电子机油泵均与控制阀的进油孔连通。发动机运转时可带动机械机油泵泵油，为离合器分离提供机油。但当发动机自动停机且汽车挂着档位、驾驶员踩着刹车时，离合器还处于接合状态，机械机油泵无法提供机油油压来实现离合器分离操作。此时电子机油泵与ECU通信，从ECU获取工作的指令，并根据工作的指令开始泵油，以促使离合器分离。因此，电子机油泵可满足发动机自动停机时的离合器分离操作。相比于传统使用电控离合器来实现发动机自动停机时的离合器分离操作，电子机油泵成本较低且简单耐用，并能够较好地满足离合器分离需求。

附图说明

图1是现有技术的液压操纵机构的立体图；

图2是本发明具体实施例的液压操纵机构的结构示意图；

图3是本发明具体实施例的汽车ECU和液压操纵机构的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图2，本实施例的液压操纵机构包括：

离合器分离副缸10；

控制阀11，具有进油孔、出油孔和泄油孔(图中未示出)，进油孔通过主油道121连通机械机油泵13，出油孔通过液压油道122连通离合器分离副缸10，泄油孔通向油底壳；

开关装置14，设于变速杆15上，用于控制控制阀11的油路切换，使出油孔与进油孔连通以通过液压油道122向离合器分离副缸10充油，和使出油孔与泄油孔连通以通过液压油道122从离合器分离副缸10中泄油，泄出的机油流向油底壳。

离合器分离副缸10包括中空缸体101和位于阀腔102内的活塞103，活塞103将阀腔102间隔为非油腔123和油腔124，油腔124与液压油道122连通，在非油腔123中设有回位弹簧(图中未示出)，回位弹簧的两端沿缸体101轴向分别与活塞103和非油腔123腔壁相抵。活塞103面向非油腔123的端面连接有推杆104，推杆104沿缸体101轴向伸出并与离合器的分离叉105连接。在换档过程中，本实施例的液压操纵机构的工作原理为：

首先，在档位保持过程中，离合器接合，在离合器分离副缸10中的回位弹簧的弹力作用下活塞103处于靠近液压油道122一侧，此时油腔124的容积接近于0。

当需要换档时，通过开关装置14控制控制阀11的进油孔和出油孔连通，机械机油泵13泵出的机油通过控制阀11的出油孔输出，经液压油道122输送到离合器分离副缸10的油腔124，油腔124中的机油对活塞103施加推力，活塞103克服回位弹簧的弹力带动推杆104背向油腔124移动，离合器的分离叉105在推杆104的推动下通过离合器的分离轴承推动分离杠杆，至分离杠杆牵引离合器主动盘与从动盘分离；

接着，推动变速杆15以切换档位；

之后，通过开关装置14控制控制阀11的出油孔与泄油孔连通，离合器分离副缸10的油腔124中的机油通过液压油道122回流至控制阀11并经泄油孔泄出至油底壳中。由于油压释放，离合器分离副缸10在回位弹簧的弹力作用下带动推杆104朝向油腔124移动，推杆104与分离叉105逐渐分离至离合器的主动盘与从动盘接合。

与现有技术相比，本实施例的开关装置14位于变速杆15上，每次换档时，驾驶员只需把手放在变速杆15上，顺便操纵开关装置14，解放了脚部动作，换档操作方便，减轻驾驶员劳动强度。作为变形例，还可以是：将开关装置14设于方向盘上，或设于驾驶舱内其他触手可及又不影响变速杆操作的部件上。

在本实施例的液压操纵机构的前提下，可以舍弃离合器踏板和离合器主缸，仅借助开关装置14并配合控制阀11来控制离合器分离、接合。但不限于此，作为变形例，也可以保留离合器踏板和离合器主缸，这样，一个离合器系统包括两套液压操纵机构，驾驶员可以根据习惯、喜好通过某一套液压操纵机构进行换档操作。

在本实施例中，参照图2，开关装置14与汽车电子控制单元(ElectronicControl Unit，ECU)电连接。当需要离合器分离时，控制开关装置14发送给ECU一分离指令，ECU接收分离指令后输出控制指令，控制控制阀11的进油孔和出油孔连通；当需要离合器接合时，控制开关装置14发送接合指令给ECU，ECU接收接合指令后输出控制指令，控制控制阀11的油路切换至控制阀11的出油孔和泄油孔连通。

在本实施例中，开关装置14为行程开关，行程开关具有外设的按钮，当按下按钮，按钮推动传动机构，使动触点与静触点接触以实现输出一高电位、或分离以实现输出一低电位。而且，按钮按下的行程决定了行程开关输出高电位水平，如按钮被按下的行程越大，行程开关输出电位越高。当需要离合器分离时，按下行程开关按钮，行程开关向ECU发送高电位，并根据高电位水平控制控制阀11出油孔开口大小和开通时间，进而控制离合器分离副缸10的活塞103的移动位移，在离合器分离控制阶段，需保持行程开关的按钮始终处于按下状态；在换挡后，松开按钮，行程开关向ECU发送低电位，ECU控制控制阀11的油路切换，离合器分离副缸10泄油至离合器接合并保持接合状态。应用行程开关，驾驶员可根据经验，控制行程开关按下的行程，来控制离合器处于全分离或半分离的工作状态，实现档位切换。通常，根据工作原理，行程开关可分为滑片电阻式行程开关和霍尔式行程开关。以滑片电阻式行程开关为例，按下按钮时，按钮通过传动机构控制滑片移动以改变电阻值，进而控制输出电位水平。

除行程开关外，作为变形例，还可以是：开关装置选择按钮开关，按钮开关的工作原理与行程开关的工作原理相似，但相比于行程开关，按钮开关只能发送固定电位，不能实现对控制阀的出油口开口大小的控制，也就不能实现控制离合器处于全分离或半分离的工作状态。

在本实施例中，离合器分离副缸10上设有行程传感器106，行程传感器106用于监测离合器分离副缸10中的活塞103运动行程，以精确控制离合器分离、接合。具体地，行程传感器106与ECU电连接，在通过开关装置14控制离合器分离过程，行程传感器106实时监测活塞103行程，并将活塞103运动位移信号反馈给ECU，ECU对该位移信号进行处理后，控制控制阀11向离合器分离副缸10输油的时间、流量和油压，以精确控制离合器分离。同样地，在离合器接合过程中，通过行程传感器106也能实现精确控制离合器接合的目的。

控制阀11的类型可选择电磁阀。在本实施例中，控制阀11为机油控制阀。机油控制阀相比于其他电磁阀，能够更精确控制输油流量和油压。具体地，ECU根据行程传感器106以及机械机油泵13上的机油压力传感器133的反馈信息，利用PWM的占空比信号对机油控制阀进行精确控制。其中，PWM是脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)的英文缩写，占空比是方波高低电平时间跟周期的比例。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，在本实施例中，ECU根据机械机油泵的泵油油压、机油温度等工况，通过对PWM信号的占空比进行修正来控制机油控制阀的出油孔开口大小、打开时间，来实时调节整个换档过程的输油流量、油压和时间。例如，在离合器分离阶段，当发动机转速较低，机械机油泵泵油压力较低时，占空比信号会被正向修正，高电平持续时间延长，机油控制阀的阀芯移动位移较大以确保出油孔开口较大，以缩短离合器分离副缸10充油至离合器分离过程的时间。相反地，若发动机转速过高，机械机油泵泵油压力较大，占空比信号被反向修正，高电平持续时间缩短，机油控制阀的阀芯移动位移较小以保证出油孔开口较小，以适当延长离合器分离副缸10充油至离合器分离过程的时间。另外，当机油温度较低时，由于机油粘度大导致流速减慢，因此，PWM信号的占空比在离合器分离阶段会被正向修正，以增大出油孔输油流量和油压，能够在较短时间内完成离合器分离副缸10分离至离合器分离过程的时间；PWM信号的占空比在离合器接合阶段会被反向修正，延缓离合器分离副缸10的回油时间，延长离合器接合时间，以避免发动机熄火。

在本实施例中，参照图2，在发动机曲轴箱的油底壳中还设有电子机油泵16，控制阀11通过主油道121同时与电子机油泵16和机械机油泵13连通。电子机油泵16能够与ECU通信，用于发动机自动停机时从ECU获取工作的指令，并根据工作的指令开始泵油。发动机运转时会带动机械机油泵13泵油，为离合器分离提供机油，但是当发动机自动停机且汽车挂着档位、驾驶员踩着刹车时，离合器还处于接合状态，机械机油泵13无法提供足够的机油油压，此时如需要进行离合器分离操作，就需要电子机油泵16提供额外的油压补给。

电子机油泵16的工作原理为：

在发动机处于自动停机状态时，驾驶员需要踩住制动踏板，制动系统传感器会发送空档信号给ECU，ECU接收空档信号后会判断汽车的档位状态，该档位状态包括变速箱是否在档以及发动机转速。当变速箱在档且发动机转速为0时，ECU会判断发动机处于自动停机状态，并进一步控制机油控制阀的出油孔和进油孔连通并保持该状态。

之后汽车启停系统被激活，汽车内的AGM型电池开始供电以使电子机油泵16工作，电子机油泵16泵油以促使并保持离合器分离。

接着，驾驶员轻点一下油门踏板，发动机即可重新启动，带动机械机油泵13会重新泵油，之后松开制动踏板并加油门，ECU会控制机油控制阀逐渐泄压而使离合器接合。在制动踏板松开后，汽车启停系统关闭，电子机油泵16停止工作。

在传统的手动变速器(Manual Transmission，MT)汽车中，可通过设置电控离合器来解决发动机自动停机时的离合器分离操作，但是对于满足发动机自动停机时的离合器分离需求，电控离合器的成本太高。相比于电控离合器，本实施例的电子机油泵成本较低，且简单耐用，能够较好地满足离合器分离要求。

本发明还提供一种离合器系统，该离合器系统包括离合器和上述液压操纵机构，通过对离合器分离副缸充油来控制离合器分离，和通过从离合器分离副缸中泄油来控制离合器接合。

本发明还提供一种汽车，包括上述离合器系统。

为配合具有上述液压操纵机构的离合器系统工作，结合参照图3，本发明还提出一种ECU，ECU与上述液压操纵机构配合，配合方式为：ECU能够接收开关装置14发送的分离指令，并根据所述分离指令控制所述控制阀11的出油孔与进油孔连通以向离合器分离副缸充油，至离合器分离；所述ECU还用于接收所述开关装置14发送的接合指令，并根据所述接合指令控制所述控制阀11的出油孔与泄油孔连通以从离合器分离副缸中泄油。

对此，ECU包括：接收单元20，用于接收开关装置14发送的分离指令和接合指令；

指令单元21，用于根据接收单元20接收到的分离指令向控制阀11发送控制指令以使进油孔和出油孔连通，和根据接收到的接合指令向控制阀11发送控制指令以使出油孔和泄油孔连通。

在本实施例中，ECU还包括：存储单元22，用于储存离合器在各种工况下分离和接合过程所对应的控制阀PWM信号占空比，所述工况包括：机油泵泵油油压、机油温度、离合器分离副缸的活塞行程；所述接收单元20还用于：获取离合器分离和接合时机械机油泵的泵油油压、机油温度和活塞行程；所述指令单元21还用于：获取接收单元20接收到的离合器分离和接合时机械机油泵泵油油压、机油温度和活塞行程，以及获取所述存储单元22中对应该机械机油泵泵油油压、机油温度和活塞行程的控制阀PWM信号占空比，之后将控制指令和PWM占空比信号发送控制阀11。

当在油底壳中还设有电子机油泵时，ECU还包括：判断单元，用于监测汽车制动系统发送的空挡信号，在监测到空挡信号后，判断汽车的档位状态，所述档位状态包括变速箱是否在档以及发动机转速；

选择单元，用于获取所述档位状态，且当所述变速箱在档且发动机转速为0时，所述选择单元还用于发送控制电子机油泵工作的信号。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种液压操纵机构，其特征在于，包括：

离合器分离副缸；

控制阀，具有进油孔、出油孔和泄油孔，所述进油孔连通机油泵，所述出油孔连通离合器分离副缸；

开关装置，用于通过ECU控制控制阀的出油孔与进油孔连通以向离合器分离副缸充油，和控制所述出油孔与泄油孔连通以从离合器分离副缸中泄油。

2.如权利要求1所述的液压操纵机构，其特征在于，所述开关装置设于汽车变速杆上。

3.如权利要求1所述的液压操纵机构，其特征在于，所述开关装置为按钮开关或行程开关。

4.如权利要求1所述的液压操纵机构，其特征在于，所述控制阀为电磁阀。

5.如权利要求4所述的液压操纵机构，其特征在于，所述电磁阀为机油控制阀。

6.如权利要求1所述的液压操纵机构，其特征在于，在所述离合器分离副缸上设有行程传感器，用于监测活塞行程、并将所述活塞行程反馈给ECU。

7.如权利要求1所述的液压操纵机构，其特征在于，所述机油泵包括机械机油泵和电子机油泵；

所述机械机油泵和电子机油泵均与控制阀的进油孔连通；

所述电子机油泵能够与ECU通信，用于发动机自动停机时从所述ECU获取工作的指令，并根据所述工作的指令泵油。

8.一种离合器系统，其特征在于，包括：

离合器；

权利要求1～7任一项所述的液压操纵机构，通过对离合器分离副缸充油来控制离合器分离，和通过从离合器分离副缸中泄油来控制离合器接合。

9.一种用于汽车的ECU，其特征在于，所述ECU与权利要求1-7任一项所述的液压操纵机构配合，配合的方式为：

所述ECU用于接收所述开关装置发送的分离指令，并根据所述分离指令控制所述控制阀的出油孔与进油孔连通以向离合器分离副缸充油，至离合器分离；

所述ECU还用于接收所述开关装置发送的接合指令，并根据所述接合指令控制所述控制阀的出油孔与泄油孔连通以从离合器分离副缸中泄油。

10.如权利要求9所述的ECU，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收开关装置发送的分离指令和接合指令；

指令单元，用于根据所述接收单元接收到的分离指令或接合指令，向控制阀发送控制指令。

11.如权利要求9或10所述的ECU，其特征在于，所述ECU还包括：存储单元，用于存储离合器在各种工况下分离和接合过程所对应的控制阀PWM信号占空比，所述工况包括：所述机械机油泵泵油油压、机油温度、离合器分离副缸的活塞行程；

所述接收单元还用于：获取离合器分离和接合时机械机油泵泵油油压、机油温度、活塞行程；

所述指令单元还用于：获取所述接收单元接收到的离合器分离和接合时机械机油泵泵油油压、机油温度和活塞行程，以及获取所述存储单元中对应接收单元获取的机械机油泵泵油油压、机油温度和活塞行程下的控制阀PWM信号占空比，之后将所述控制指令和PWM占空比信号发送控制阀。

12.如权利要求9或10所述的ECU，其特征在于，还包括：

判断单元，用于监测空挡信号，在监测到空挡信号后，判断汽车的档位状态，所述档位状态包括变速箱是否在档以及发动机转速；

选择单元，用于获取所述档位状态，且当所述变速箱在档且发动机转速为0时，所述选择单元还用于发送控制电子机油泵工作的信号。

13.一种汽车，其特征在于，包括权利要求8所述的离合器系统和权利要求9～12任一项所述的ECU。