CN107448595B - 一种液力机械自动变速箱的电液操纵系统及操控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液力机械自动变速箱的电液操纵系统及操控方法，包括换挡控制系统、换挡手柄、电磁阀、液压换挡阀组、离合器；其中换挡控制系统通过线缆分别与换挡手柄、电磁阀相连，电磁阀与液压换挡阀组相连；通过电磁阀控制液压换挡阀组，从而控制离合器活塞充、放油，实现离合器的接合和分离。本发明能实现履带车辆的液力机械式自动变速箱自动换挡操作，通过液压控制系统的调压阀及时调节系统油压，保证回路中具有稳定的油压，并且能实现手动换挡模式和自动换挡模式的平稳切换，保证系统的安全性。

Description

一种液力机械自动变速箱的电液操纵系统及操控方法

技术领域

本发明涉及自动变速箱换挡控制领域，尤其涉及一种液力机械自动变速箱的电液操纵系统及操控方法。

背景技术

自动变速技术经历了几十年的发展和演变，形成了当今车辆传动系统广泛采用的一项技术。自动变速箱的类型很多，目前主要有：液力机械自动变速箱AT(AutomaticTransmission)、自动机械变速箱AMT(Automatic Mechanical Transmission)、机械式无级变速箱CVT(Continuously Variable Transmission)、双离合器式自动变速箱DCT(DualClutch Transmission)。由于液力机械自动变速箱具有良好的道路自适应能力，提高了车辆的动力性和平均行驶车速，使车辆起步加速更加平稳，提高了车辆的乘坐舒适性，在军用和民用车辆中得到了广泛的应用。

通常来说，液力机械式自动变速箱由液力变矩器、行星齿轮机构以及电液操纵系统组成。其中液力变矩器主要实现车辆平稳起步、发动机与传动系的柔性传动以及闭锁离合器的接合与分离；行星齿轮机构通过离合器的接合及分离实现了自动换挡。电液操纵系统主要包含四个方面:供油调压以及流量控制系统、换挡操纵系统、换挡控制系统以及液力变矩器供油系统(包含闭锁离合器控制系统、冷却润滑系统)。自动变速箱换挡控制系统(Transmission Control Unit,简称TCU)通过输出换挡信号到换挡电磁阀，从而控制离合器的接合与分离，实现自动换挡操作。

电液操纵系统是液力机械式自动变速箱实现换挡操作的关键系统，是实现换挡过程和换挡品质控制的主要部件。根据不同变速箱的液力变矩器、行星齿轮机构的不同，换挡操纵系统也有不同的设计要求，虽然理论上液力机械自动变速器的稳定性、舒适性有很大的提升，但是在实际应用中，由于液压换挡控制系统控制离合器活塞的输出压力稳定性差、离合器结合或分离过程冲击较大，导致变速箱换挡过程中产生较大的换挡冲击，降低了车辆行驶过程的稳定性。因此急需符合变速箱结构的特点和换挡规律要求的电液操纵系统，保证换挡稳定性，并减轻换挡冲击。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种液力机械自动变速箱的电液操纵系统及操控方法，用以解决现有技术中的诸多问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

在基于本发明的一个实施例中，提供了一种液力机械自动变速箱的电液操纵系统，包括换挡控制系统、换挡手柄、电磁阀、液压换挡阀组、离合器；其中换挡控制系统通过线缆分别与换挡手柄、电磁阀相连，电磁阀与液压换挡阀组相连；通过电磁阀控制液压换挡阀组，从而控制离合器活塞充、放油，实现离合器的接合和分离。

在基于本发明系统的另一个实施例中，换挡控制系统包括：微处理器、CAN通讯单元、串口通讯单元、信号处理电路、PWM驱动电路、数字滤波电路和电源单元；

信号处理电路分别将采集到的挡位、离合器油压、变速箱转速信息传递给数字滤波电路，数字滤波电路对信号进行处理后传递给微处理器，微处理器根据接收到的信号状态，向PWM驱动电路发送换挡控制信号，接收CAN通讯单元采集的车辆工作状态信息，并向CAN通讯单元发送换挡信息和变速箱状态信息，接收串口通讯单元在采集与调试工控机采集到的单功能调试控制指令，并向串口通讯单元发送接收的信息和当前换挡控制系统的状态。

在基于本发明系统的另一个实施例中，液压换挡阀组包括控制阀体、阀体底板；所述离合器包括换挡离合器C1、C2、C3、CL、CH、CR、闭锁离合器CV；所述电磁阀包括M0-M6；所述控制阀体包括主控调压阀D1、调压阀D2-D8、应急调压阀D9、D10；

液压油通过主控调压阀D1进入控制阀体中，电磁阀M0调节调压阀D8的位置控制换挡离合器C2结合/分离；电磁阀M1调节调压阀D7的位置，D7与D10常通控制换挡离合器C1结合/分离；电磁阀M2调节调压阀D6的位置控制换挡离合器C3结合/分离；电磁阀M3调节调压阀D2的位置控制闭锁离合器CV结合/分离；电磁阀M4调节调压阀D5的位置，D5与D9常通控制换挡离合器CH结合/分离；电磁阀M5调节调压阀D4的位置控制换挡离合器CL结合/分离；电磁阀M6调节调压阀D3的位置，D3与D9常通控制换挡离合器CR结合/分离；其中D9、D10在系统非正常工作时可以手动调节。

在基于本发明系统的另一个实施例中，控制阀体还包括溢流阀D0，液压油经过溢流阀D0进入主控调压阀D1中，起到定压溢流作用，保证系统中具有稳定的工作油压。

在基于本发明系统的另一个实施例中，阀体底板上设置有主控制油压传感器、闭锁离合器CV油压传感器、C3离合器油压传感器、CL离合器油压传感器、CH离合器油压传感器、CR离合器油压传感器、C1离合器油压传感器、C2离合器油压传感器，其中主控制油压传感器与主控调压阀连接，各离合器油压传感器与对应的离合器连接；所述闭锁离合器CV油压传感器、C3离合器油压传感器、CL离合器油压传感器、CH离合器油压传感器、CR离合器油压传感器、C1离合器油压传感器、C2离合器油压传感器均与信号处理电路相连，将采集到各离合器油压信号发送至信号处理电路。

在基于本发明系统的另一个实施例中，电磁阀为高速开关电磁阀，安装在液压换挡阀组的高速开关电磁阀座内，用于接收换挡控制系统的换挡控制指令，产生控制压力，控制对应离合器的接合和分离。

在基于本发明系统的另一个实施例中，换挡控制指令为换挡控制系统向高速开关电磁阀发送的占空比信号，电磁阀产生电磁力驱动调压阀阀芯的上下移动改变阀体内油液的流动路径，油压通过阀体内的油道流入或流出对应的离合器活塞，使离合器接合或分离，通过不同离合器的接合和分离状态，实现变速箱内齿轮传动机构的传动路线的改变，即实现了变速箱的换挡、变速过程。

在基于本发明系统的另一个实施例中，包括：

S1、换挡控制系统接收车辆状态信息；

S2、换挡控制系统根据步骤S1中获取的信息，向电磁阀输出PWM信号，控制电磁阀产生控制压力；该压力作用在液压换挡阀组上，使调压阀芯移动，进而输出油压使对应离合器活塞移动。

在基于本发明系统的另一个实施例中，还包括：

步骤S3、换挡阀组上的油压传感器，向换挡控制系统提供液压回路中到各离合器处的液压压力信息，换挡控制系统根据接收到的信息实时调节换挡控制信号。

在基于本发明系统的另一个实施例中，步骤S2具体包括：

当需要离合器结合时，换挡控制系统发出PWM信号，通过PWM信号实现电磁阀对输出油压控制，电磁阀输出油压推动调压阀阀芯移动，主油压供应的液压油流入离合器的活塞腔内，活塞在油腔油压的作用下，克服压力弹簧的阻力和活塞本身同离合器活塞之间的摩擦力，产生移动消除各个摩擦片间的间隙，把摩擦离合器的主动部分和从动部分压紧结合在一起，使两部分扭转质量的角速度趋于一致，使离合器结合；

当需要离合器分离时，换挡控制系统发出PWM信号，使电磁阀输出油压不断降低，调压阀主油压进油口关闭，同时调压阀回油口打开，离合器中的液压油通过回油口放油，活塞在回位弹簧的作用下，克服活塞的移动阻力，活塞向左移动开始回到原来位置，使离合器分离。

本发明有益效果如下：

本发明能实现履带车辆的液力机械式自动变速箱自动换挡操作，通过液压控制系统的调压阀及时调节系统油压，保证回路中具有稳定的油压，并且能实现手动换挡模式和自动换挡模式的平稳切换；具有应急阀，在换挡控制系统故障的情况下通过手动调节应急阀的阀芯位置可以使变速箱保持二挡行驶、停车和原地转向等操作，能够提高液力机械自动变速箱的换挡稳定性和换挡品质，保证系统的安全性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的电液比例控制系统结构示意图；

图2所示为本发明的换挡控制系统结构示意图；

图3为本发明的电液操纵换挡系统离合器控制原理图；

图4为本发明的液压换挡阀组结构图；

图5为本发明的控制阀体内部油路分布示意图；

图6为本发明的阀体底板内部油路分布示意图。

其中，1—控制阀体；2—阀体底板；3—电磁阀组；4—溢流阀D0；5—调压阀D10阀体；6—调压阀D10阀芯；7—调压阀芯压紧弹簧；8—主控调压阀D1阀芯；9—调压阀D2阀芯；10—调压阀D4阀芯；11—调压阀D8阀芯；12—调压阀D7阀芯；13—调压阀D6阀芯；14—调压阀D3阀芯；15—调压阀D5阀芯；16—应急调压阀D9阀芯；17—主控制油压传感器；18—闭锁离合器CV油压传感器；19—C3离合器油压传感器；20—CL离合器油压传感器；21—CH离合器油压传感器；22—CR离合器油压传感器；23—C1离合器油压传感器；24—C2离合器油压传感器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

根据本发明的一个具体实施例，公开了一种液力机械自动变速箱的电液操纵系统，包括：换挡控制系统、换挡手柄、两个以上电磁阀、液压换挡阀组；其中换挡控制系统通过线缆分别与换挡手柄、电磁阀相连，电磁阀与液压换挡阀组相连；通过电磁阀控制液压换挡阀组，从而控制离合器活塞充、放油，实现离合器的接合和分离；

其中换挡控制系统用于制定换挡控制策略和输出换挡指令，通过CAN总线接收发动机转速信号、油门开度信号，通过传感器采集变速箱输入轴转速信号、变速箱输出轴转速信号和车速信号；换挡控制系统向电磁阀输出PWM信号作为换挡控制信号，如图1所示。

如图2所示的换挡控制系统结构示意图，换挡控制系统包括微处理器、CAN通讯单元、串口通讯单元、开关信号处理电路、模拟信号处理电路、频率信号处理电路、PWM驱动电路、数字滤波电路和电源单元；开关信号处理电路、模拟信号处理电路和频率信号处理电路分别将采集到的离合器油压、挡位、变速箱转速等信息传递给数字滤波电路，数字滤波电路对信号进行处理后传递给微处理器，微处理器根据接收到的信号状态，向PWM驱动电路发送换挡控制信号，接收CAN通讯单元采集的车辆工作状态信息，并向CAN通讯单元发送换挡信息和变速箱状态信息，接收串口通讯单元采集到的单功能调试控制指令，并向串口通讯单元发送接收的信息和当前换挡控制系统的状态。

微处理器，根据换挡手柄的位置判断变速箱处于手动换挡模式还是自动换挡模式，当换挡手柄处于手动换挡模式时，微处理器根据换挡手柄位置以及发动机和变速箱的工作状态信号，向PWM驱动电路发送换挡控制信号；当变速箱处于自动换挡模式时，结合发动机和变速箱状态信号，根据自动换挡控制策略制定换挡指令，向驱动电路发送换挡控制信号；同时向CAN通讯单元发送换挡信息和变速箱状态信息，向串口通讯单元发送接收的信息和上传当前换挡控制系统的状态，包括电磁阀的开关、离合器油压、挡位等信息；

CAN通讯单元，换挡控制系统通过CAN通讯单元从CAN总线上下载所需的车辆工作状态信息，包括发动机输出轴转速、油门开度信号、车辆行驶状态等信息，同时向总线上传变速箱的工作状态、变速箱的输出轴转速、换挡控制系统的状态、换挡调速信息等变速箱及换挡控制系统的信息；

串口通讯单元，用于外部的采集及与调试工控机通讯，接收采集与调试工控机下发的单功能调试控制指令，并将来自微处理器的采集数据和自身控制状态发送到采集与调试工控机，由采集与调试工控机进行保存；

开关信号处理电路，用于将换挡手柄的选位信号输送到微处理器；模拟信号处理电路，用于将换挡离合器的油压信号输送到微处理器；频率信号处理电路，用于将变速箱的输入轴转速信号和输出轴转速信号输送到微处理器；PWM驱动电路，接收微处理器发出的PWM信号，经过功率放大后驱动换挡阀组电磁阀座上的电磁阀；数字滤波电路，根据信号特点对接收的信号进行数字滤波，以实现变速箱传动系统状态的获取，以及反馈控制；

电源单元，用于将24V车载蓄电池提供的不稳定直流电转换成稳定的5V和24V直流电，分别向采集模块、微处理器和PWM驱动电路供电。

在本发明的一个具体实施例中，电磁阀为高速开关电磁阀，高速开关电磁阀安装在液压换挡阀组的高速开关电磁阀座4内，用于接收换挡控制系统的换挡控制指令，产生控制压力，控制对应离合器的接合和分离。

如图3所示，为电液操纵换挡系统离合器控制原理图，M0～M6为电磁阀，D2～D8为调压阀(每个调压阀都有调压阀阀芯和调压阀芯压紧弹簧)，D0为溢流阀，D1为主控调压阀，D9、D10为应急调压阀，C1、C2、C3、CL、CH、CR为换档离合器，CV为闭锁离合器。液压油经过溢流阀D0进入主控调压阀D1中，起到定压溢流作用，保证系统中具有稳定的工作油压，液压油通过主控调压阀D1进入控制阀体中，D1起到调整油路中油压的作用，电磁阀M0调节调压阀D8的位置控制离合器C2结合/分离；电磁阀M1调节调压阀D7的位置，D7与D10常通控制离合器C1结合/分离；电磁阀M2调节调压阀D6的位置控制离合器C3结合/分离；电磁阀M3调节调压阀D2的位置控制闭锁离合器CV结合/分离；电磁阀M4调节调压阀D5的位置，D5与D9常通控制离合器CH结合/分离；电磁阀M5调节调压阀D4的位置控制离合器CL结合/分离；电磁阀M6调节调压阀D3的位置，D3与D9常通控制离合器CR结合/分离；其中D9、D10在系统处于非正常工作时可以手动调节。

如图4所示，液压系统的液压油主要在控制阀体和阀体底板中流通，控制阀体和阀体底板内部油路主要根据液压换挡系统控制原理设计。

电液换挡操纵系统主要控制液压系统电磁阀M0～M6来调节调压阀D0～D7向各换挡离合器(C1、C2、C3、CH、CL、CR、CV)控制活塞充、放油，来控制离合器的结合、分离；换挡控制系统故障时，通过手动调节应急阀D9、D10来进行应急换挡；溢流阀D0和主控调压阀D1的作用是为换挡阀组内部的液压油路提供稳定的油压，当供油系统油压变化时通过调节D1的阀芯位置保证稳定的输入油压。

本发明的换挡控制指令为换挡控制系统向高速开关电磁阀发送的占空比信号，在本发明的一个具体实施例中，换挡控制过程如下：

空挡→1挡：换挡控制系统向电磁阀M1、M5发送占空比信号，正常工作情况下D10与D7常通，由电磁阀M1产生的电磁力驱动调压阀D7打开液压换挡阀组中到C1离合器活塞的油压回路，向C1离合器充油，使C1结合；M5电磁阀产生的电磁力驱动调压阀D4打开液压阀组中到CL离合器活塞的油压回路，向CL离合器充油，使CL结合，对于本发明针对的自动变速器，通过结合C1和CL离合器可实现换一挡的换挡过程。

1挡→2挡：换挡控制系统向电磁阀M1、M4发送占空比信号，正常工作状况下D9调压阀与D5调压阀常通，M1和M4电磁阀产生的电磁力驱动调压阀D7和D5打开向离合器C1和CH充油的油压回路，使C1和CH结合，对于本发明针对的自动变速器，通过C1和CH离合器结合可实现换二挡的换挡过程。

同理，2挡→3挡由M0和M5驱动调压阀D8和D4打开向离合器C2和CL充油的回路；3挡→4挡由M0和M4驱动调压阀D8和D5打开离合器C2和CH充油的回路；4挡→5挡由M2和M5分别驱动调压阀D6和D4打开向离合器C3和CL的充油的回路；4挡→5挡由M2和M4驱动调压阀D6和D5打开向离合器C3和CH充油的回路；1挡→倒挡由M1和M6驱动调压阀D7和D3打开离合器C1和CR充油的回路。

当变速箱的液力变矩器闭锁时，换挡控制系统向电磁阀M3发送占空比信号，驱动调压阀D2打开向闭锁离合器CV充油的回路，闭锁离合器CV结合则液力变矩器闭锁。

当换挡控制系统停止向电磁阀发送占空比信号，则各对应的调压阀关断供油油路，打开回油油路使离合器活塞放油，分离各相应离合器。

紧急换挡过程如下：

当换挡控制系统出现故障时，通过手动调节调压阀D10阀芯的位置使D10与主油路相通，控制离合器C1结合；

手动调节调压阀D9的阀芯位置上移，则D9使主油路与离合器CH的控制活塞相通，使离合器CH结合，则变速箱换到二挡工作；手动调节手动调节调压阀D9的阀芯位置下移，则D9使主油路与离合器CR的控制活塞相通，使离合器CR结合，则变速箱换到倒挡工作。

如图6所示主控制油压传感器与主控调压阀连接，离合器油压传感器与对应的离合器连接。液压控制油路既起到传递油压的作用，又能通过主调压阀和油液在回路中流动的过程稳定油压，使换挡过程能够更加稳定。具体地闭锁离合器CV油压传感器、C3离合器油压传感器、CL离合器油压传感器、CH离合器油压传感器、CR离合器油压传感器、C1离合器油压传感器、C2离合器油压传感器均与信号处理电路相连，将采集到各离合器油压信号发送至信号处理电路

应急阀用于在电液换挡系统不能正常工作时，通过手动调节应急阀可以使车辆以固定的挡位行驶或者实现倒挡和摘空挡。换挡阀组上还安装了油压传感器，向换挡控制系统提供液压回路中到各离合器处的液压压力，便于换挡控制系统实时调节换挡控制信号。通过改变调压阀芯的位置，从而改变控制阀体给离合器的油压情况，实现各离合器活塞充、放油，控制各离合器的接合和分离。液力机械变速箱换挡操作主要是通过在液压换挡阀组中建立工作油压，使液压换挡阀组向控制各离合器结合或分离的液压活塞充、放油，由于液压活塞充放油的缓冲特性缓解了变速箱的离合器的结合或分离的冲击振动，提高了车辆换挡过程的稳定性和舒适性。

其中换挡手柄用于手动换挡模式和自动换挡模式的选择，以及手动换挡模式下，驾驶员通过改变换挡手柄的位置选择期望换挡的挡位。

本发明的液力自动变速箱的电液操纵系统的换挡模式有：自动换挡模式和手动换挡模式。

在自动换挡模式下，自动换挡模式下，换挡手柄有D、T、L三种自动换挡模式。其中，换挡模式D用于铺面路，如果起步时手柄选择此位，起步挡为2挡，控制器在2～6挡之间自动选挡；换挡模式T用于铺面路、土路、砂石路、冰雪路面上，如果起步时手柄选择此位，起步挡为2挡，控制器在2～5挡之间自动选挡；换挡模式L用于土路或起伏路，如果起步时手柄选择此位，起步挡为1挡，控制器在1～4挡之间自动选挡。换挡控制系统根据车辆状态信息判断当前行驶状态下是否适合换挡，当满足换挡条件，则换挡控制系统向高速开关电磁阀输出换挡指令；换挡控制系统在驾驶员选定自动换挡模式时，即选定了该模式下的换挡控制策略。在车辆行驶过程中，换挡控制系统通过CAN总线下载发动机信息和车辆行驶信息，包括发动机输出轴转速、油门开度信号、车辆行驶状态等信息，同时通过变速箱上的传感器接收变速箱输入轴转速和输出轴转速信号、换挡离合器油压信号；根据以上信号，结合选定的换挡规律判断是否进行换挡以及当前车辆行驶状态下的目标挡位，制定换挡控制策略。当换挡控制系统确定需要换挡时，换挡控制系统根据换挡控制略和目标挡位，向电磁阀输出相应的换挡控制信号，由电磁阀驱动液压换挡阀组实现换挡。

在手动换挡模式下，换挡控制系统根据换挡手柄位置判断换挡，当驾驶员改变换挡手柄位置发出换挡指令后，换挡控制系统根据车辆的状态向高速开关电磁阀输出换挡指令。手动换挡模式下，驾驶员依据自己对路面情况和车辆行驶状态的判断，通过手动改变换挡手柄的柄位来选择换挡过程的目标挡位，其中换挡手柄有升挡、降挡、空挡、倒挡以及原地转向等状态。换挡过程中换挡控制系统同样要通过CAN总线和传感器获取发动机输出轴转速、油门开度、车辆状态信息以及通过传感器获得变速箱输入轴转速和输出轴转速信号、换挡离合器油压信号等，以此判断目前车辆行驶状态是否满足换挡条件，当换挡控制系统判断车辆可以进行换挡操作时，换挡控制系统向电磁阀输出相应的换挡控制信号，由电磁阀驱动换挡执行机构(液压换挡阀组)实现换挡。

液力机械自动变速箱的电液操纵方法，包括：

S1、换挡控制系统接收车辆状态信息；

换挡控制系统通过CAN总线接收发动机转速信号、油门开度信号，通过传感器采集变速箱输入轴转速信号、变速箱输出轴转速信号和车速信号。

S2、换挡控制系统根据步骤S1中获取的信息，向电磁阀输出PWM信号，控制电磁阀产生控制压力；该压力作用在液压换挡阀组上，使调压阀芯移动，进而输出油压使对应离合器活塞移动；

换挡控制系统向电磁阀输出PWM信号，控制器通过调节输出信号不同的占空比，使电磁阀的电磁铁的电磁力发生变化，电磁力与其它力的合力使比例电磁铁阀芯产生位移，进而控制液桥部分的液阻，使高速开关电磁阀输出一定的压力；

当需要离合器结合时，换挡控制系统发出PWM信号，通过PWM信号来控制绝缘栅双极型功率管的通断，实现电磁阀输出油压控制，电磁阀输出油压不断推动调压阀阀芯移动，主油压供应的液压油通过调压阀节流口的缓冲作用流入离合器的活塞腔内，活塞在油腔油压的作用下，克服压力弹簧的阻力和活塞本身同离合器活塞之间的摩擦力，而产生移动消除各个摩擦片间的间隙。把摩擦离合器的主动部分和从动部分压紧结合在一起，使两部分扭转质量的角速度趋于一致，使离合器结合，来自发动机的动力经传动齿轮输出。

当需要离合器分离时，换挡控制系统发出PWM信号，使电磁阀输出油压不断降低，调压阀主油压进油口关闭，同时调压阀回油口打开，离合器中的液压油通过回油口放油。活塞在回位弹簧的作用下，克服活塞的移动阻力，活塞向左移动开始回到原来位置，使离合器分离，切断动力传输。

如图3所示，为电液操纵换挡系统离合器控制原理图，M0～M6为电磁阀，D2～D8为调压阀，D0为溢流阀，D1为主控调压阀，D9、D10为应急阀，C1、C2、C3、CL、CH、CR为换档离合器，CV为闭锁离合器。电液换挡操纵系统主要控制液压系统电磁阀M0～M6来调节调压阀D0～D7向各离合器(C1、C2、C3、CH、CL、CR、CV)控制活塞充、放油，来控制离合器的结合、分离；换挡控制系统故障时，通过手动调节应急阀D9、D10来进行应急换挡；溢流阀D0和主调压阀D1的作用是为换挡阀组内部的液压油路提供稳定的油压，当供油系统油压变化时通过调节D1的阀芯位置保证稳定的输入油压。

具体地，当换挡控制系统向电磁阀M0输出信号时，电磁阀产生的控制压力作用到调压阀D8的阀芯产生位移，进而输出液压油压紧离合器C2使其接合；同理，当换挡控制系统向电磁阀输出占空比控制信号时，通过调节换挡阀组的调压阀阀芯位置使离合器接合。

换挡控制过程中，通过调压阀阀芯的上下移动改变阀体内油液的流动路径，油压通过阀体内的油道流入或流出对应的离合器活塞，使离合器接合或分离，通过不同离合器的接合和分离状态，实现变速箱内齿轮传动机构的传动路线的改变，即实现了变速箱的换挡、变速过程。

进一步地，本发明的液压控制阀组还设有应急阀D9、D10，当车辆在行驶过程中电液操纵系统出现故障无法进行换挡操作时，可通过人工调节应急阀D9使离合器C1压紧、通过调节应急阀D10到“2”或“R”位使离合器CH或CR压紧；当应急阀D9工作，并且应急阀D10工作在“2”位时，液压阀组使车辆以二挡行驶；当应急阀D9工作，并且应急阀D10工作在“R”位时，液压阀组使车辆实现倒挡；当电液操纵系统能够工作正常时，应急阀D9换到关闭位，应急阀D10位于“0”位，车辆换挡过程由电液操纵系统控制。

步骤S3、换挡阀组上的油压传感器，向换挡控制系统提供液压回路中到各离合器处的液压压力信息，换挡控制系统根据接收到的信息实时调节换挡控制信号。

当传感器反馈到换挡控制系统的换挡阀组输出各离合器的工作油压低于设定阈值，则换挡控制系统通过增大到相应电磁阀的占空比，增强调压阀芯的驱动力，实现增大离合器工作油压的目的；当传感器反馈的离合器工作油压高于设定阈值，则换挡控制系统减小相应电磁阀的占空比，降低调压阀芯的驱动力，使阀芯上移，实现降低离合器工作油压的目的。因此，通过以上方式使换挡控制系统能够实时调节换挡控制信号。

有益效果：

本发明能实现履带车辆的液力机械式自动变速箱自动换挡操作，通过液压控制系统的调压阀及时调节系统油压，保证回路中具有稳定的油压，并且能实现手动换挡模式和自动换挡模式的平稳切换；具有应急阀，在换挡控制系统故障的情况下通过手动调节应急阀的阀芯位置可以使变速箱保持二挡行驶、停车和原地转向等操作，能够提高液力机械自动变速箱的换挡稳定性和换挡品质，保证系统的安全性。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种液力机械自动变速箱的电液操纵系统的操控方法，其特征在于，所述电液操纵系统包括换挡控制系统、换挡手柄、电磁阀、液压换挡阀组、离合器；其中换挡控制系统通过线缆分别与换挡手柄、电磁阀相连，电磁阀与液压换挡阀组相连；通过电磁阀控制液压换挡阀组，从而控制离合器活塞充、放油，实现离合器的接合和分离；

所述换挡控制系统包括：微处理器、CAN通讯单元、串口通讯单元、信号处理电路、PWM驱动电路、数字滤波电路和电源单元；

信号处理电路分别将采集到的挡位、离合器油压、变速箱转速信息传递给数字滤波电路，数字滤波电路对信号进行处理后传递给微处理器，微处理器根据接收到的信号状态，向PWM驱动电路发送换挡控制信号，接收CAN通讯单元采集的车辆工作状态信息，并向CAN通讯单元发送换挡信息和变速箱状态信息，接收串口通讯单元在采集与调试工控机采集到的单功能调试控制指令，并向串口通讯单元发送接收的信息和当前换挡控制系统的状态；

所述微处理器，根据换挡手柄的位置判断变速箱处于手动换挡模式还是自动换挡模式，当换挡手柄处于手动换挡模式时，微处理器根据换挡手柄位置以及发动机和变速箱的工作状态信号，向PWM驱动电路发送换挡控制信号；当变速箱处于自动换挡模式时，结合发动机和变速箱状态信号，根据自动换挡控制策略制定换挡指令，向驱动电路发送换挡控制信号；同时向CAN通讯单元发送换挡信息和变速箱状态信息，向串口通讯单元发送接收的信息和上传当前换挡控制系统的状态，包括电磁阀的开关、离合器油压、挡位信息；

所述液压换挡阀组包括控制阀体、阀体底板；所述离合器包括换挡离合器C1、C2、C3、CL、CH、CR、闭锁离合器CV；所述电磁阀包括M0、M1、M2、M3、M4、M5、M6；所述控制阀体包括主控调压阀D1、调压阀D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、应急调压阀D9、D10；

液压油通过主控调压阀D1进入控制阀体中，电磁阀M0调节调压阀D8的位置控制换挡离合器C2结合/分离；电磁阀M1调节调压阀D7的位置，D7与D10常通控制换挡离合器C1结合/分离；电磁阀M2调节调压阀D6的位置控制换挡离合器C3结合/分离；电磁阀M3调节调压阀D2的位置控制闭锁离合器CV结合/分离；电磁阀M4调节调压阀D5的位置，D5与D9常通控制换挡离合器CH结合/分离；电磁阀M5调节调压阀D4的位置控制换挡离合器CL结合/分离；电磁阀M6调节调压阀D3的位置，D3与D9常通控制换挡离合器CR结合/分离；D9、D10在系统处于非正常工作时手动调节；

所述电液操纵系统的操控方法包括：

步骤S1、换挡控制系统接收车辆状态信息；

步骤S2、换挡控制系统根据步骤S1中获取的信息，向电磁阀输出PWM信号，控制电磁阀产生控制压力；该压力作用在液压换挡阀组上，使调压阀芯移动，进而输出油压使对应离合器活塞移动；

所述步骤S2中，所述换挡控制系统的换挡控制过程如下：

空挡换至1挡：换挡控制系统向电磁阀M1、M5发送占空比信号，正常工作情况下D10与D7常通，由电磁阀M1产生的电磁力驱动调压阀D7打开液压换挡阀组中到C1离合器活塞的油压回路，向C1离合器充油，使C1结合；M5电磁阀产生的电磁力驱动调压阀D4打开液压阀组中到CL离合器活塞的油压回路，向CL离合器充油，使CL结合，通过结合C1和CL离合器实现换一挡的换挡过程；

1挡换至2挡：换挡控制系统向电磁阀M1、M4发送占空比信号，正常工作状况下D9调压阀与D5调压阀常通，M1和M4电磁阀产生的电磁力驱动调压阀D7和D5打开向离合器C1和CH充油的油压回路，使C1和CH结合，通过C1和CH离合器结合实现换二挡的换挡过程；

2挡换至3挡：由M0和M5驱动调压阀D8和D4打开向离合器C2和CL充油的回路；3挡换至4：挡由M0和M4驱动调压阀D8和D5打开离合器C2和CH充油的回路；4挡换至5挡：由M2和M5分别驱动调压阀D6和D4打开向离合器C3和CL的充油的回路；5挡换至6挡：由M2和M4驱动调压阀D6和D5打开向离合器C3和CH充油的回路；1挡换至倒挡：由M1和M6驱动调压阀D7和D3打开离合器C1和CR充油的回路；

所述调压阀D2、D3、D4、D5为双向调压阀，所述调压阀D6、D7、D8为单向调压阀。

2.如权利要求1所述的液力机械自动变速箱的电液操纵系统的操控方法，其特征在于，所述控制阀体还包括溢流阀D0，液压油经过溢流阀D0进入主控调压阀D1中，起到定压溢流作用，保证系统中具有稳定的工作油压。

3.如权利要求2所述的液力机械自动变速箱的电液操纵系统的操控方法，其特征在于，所述阀体底板上设置有主控制油压传感器、闭锁离合器CV油压传感器、C3离合器油压传感器、CL离合器油压传感器、CH离合器油压传感器、CR离合器油压传感器、C1离合器油压传感器、C2离合器油压传感器，其中主控制油压传感器与主控调压阀连接，各离合器油压传感器与对应的离合器连接；所述闭锁离合器CV油压传感器、C3离合器油压传感器、CL离合器油压传感器、CH离合器油压传感器、CR离合器油压传感器、C1离合器油压传感器、C2离合器油压传感器均与信号处理电路相连，将采集到各离合器油压信号发送至信号处理电路。

4.如权利要求3所述的液力机械自动变速箱的电液操纵系统的操控方法，其特征在于，所述电磁阀为高速开关电磁阀，安装在液压换挡阀组的高速开关电磁阀座内，用于接收换挡控制系统的换挡控制指令，产生控制压力，控制对应离合器的接合和分离。

5.如权利要求4所述的液力机械自动变速箱的电液操纵系统的操控方法，其特征在于，所述换挡控制指令为换挡控制系统向高速开关电磁阀发送的占空比信号，电磁阀产生电磁力驱动调压阀阀芯的上下移动改变阀体内油液的流动路径，油压通过阀体内的油道流入或流出对应的离合器活塞，使离合器接合或分离，通过不同离合器的接合和分离状态，实现变速箱内齿轮传动机构的传动路线的改变，即实现了变速箱的换挡、变速过程。

6.如权利要求5所述的液力机械自动变速箱的电液操纵系统的操控方法，其特征在于，还包括：

步骤S3、换挡阀组上的油压传感器，向换挡控制系统提供液压回路中到各离合器处的液压压力信息，换挡控制系统根据接收到的信息实时调节换挡控制信号。

7.如权利要求6所述的液力机械自动变速箱的电液操纵系统的操控方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

当需要离合器结合时，换挡控制系统发出PWM信号，通过PWM信号实现电磁阀对输出油压控制，电磁阀输出油压推动调压阀阀芯移动，主油压供应的液压油流入离合器的活塞腔内，活塞在油腔油压的作用下，克服压力弹簧的阻力和活塞本身同离合器活塞之间的摩擦力，产生移动消除各个摩擦片间的间隙，把摩擦离合器的主动部分和从动部分压紧结合在一起，使两部分扭转质量的角速度趋于一致，使离合器结合；

当需要离合器分离时，换挡控制系统发出PWM信号，使电磁阀输出油压不断降低，调压阀主油压进油口关闭，同时调压阀回油口打开，离合器中的液压油通过回油口放油，活塞在回位弹簧的作用下，克服活塞的移动阻力，活塞向左移动开始回到原来位置，使离合器分离。