CN112815083A - 集成amt气阀装置及其迷宫状气道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成AMT气阀装置及其迷宫状气道，包括安装在变速箱中两列并排排布的若干个换向阀分体，换向阀分体设置有导电体接触结构，与电磁线圈线引构成电路；每个换向阀分体在轴向设置两个密封圈，在横截面方向上分割出输出域和进气域；每两个换向阀分体之间保留有安全距离，能够避免换向阀的电磁线圈通电产生的矫顽磁场干涉存在的侧向力。若干个换向阀分体通过曲线划分为迷宫形式的多个面域作为通道设置，去包含中心圆或者外圆环，通过选择性的打通被分割后的环形状面，形成控制气路。本发明方便更换维护，亦能服务于定期取下检查，更为安全。本发明中迷宫式的阀面设计，可以得到具有较高紧凑水平的集成装置。

Description

集成AMT气阀装置及其迷宫状气道

技术领域

本发明涉及汽车传动领域，尤其涉及一种集成AMT气阀装置及其迷宫状气道。

背景技术

商用车(Commercial Vehicle)AMT(Automated Manual Transmission)，在手动变速箱的基础上增加微机及气动系统，具有易于司机换挡、简化驾驶室安装、防止发动机操作时的误操作等几个显著特点，以及相应的燃油经济提升潜力(伴随控制逻辑的灵活程度而具有较高的提升能力)。在欧洲商用车市场，近两年几乎早已标配AMT，因其同时是最近大热的“商用车自动驾驶”、“商用车无人驾驶”方案的必要性的基础配置。那么随着我国新能源汽车智能化、轻量化、电控化、集成化的深入发展，尤其是布局商用车自动驾驶，将AMT国产化的需求也渐渐的日益增高。在国内，AMT技术也是刚刚起步，有较大的空白。近两年自主生产的重卡、大客车等大型车辆上采用的AMT技术，其中核心部件的阀模块的布置形式多源自美国伊顿变速箱公司初创的分体线控形式来体现的，通过连接器交互多个机械个体。比如在单体的电磁阀或电机平台上设计的：外挂式离合器执行器、外挂式换挡助力缸；或是局部集成，比如双电机平台上设计的：外挂式的选换挡执行器。

在汽车传动领域动力系统中，AMT气阀装置本身包含了离合器结合分离、高低挡换挡、中间轴制动、换挡执行以及半挡执行集成控制的气动系统。并且，作为先进的电控总成，不仅要实现AMT的各项功能，而且要考虑提升选换档的响应速度，同时选换挡过程中要实现PWM控制方式控制从动部分运动和执行部分的输出力，减轻对齿轮、换挡拨叉等部件的冲击，实现精准平稳的控制，通过设计能源类型及其能量大小以及可分级或多级控制的有效操作系统，作为一种接口并入变速齿轮箱。在手动变速箱的技术上增加电控控制技术，就可以实现手自一体变速箱，即AMT变速箱。

本发明设计一种紧凑的机械集成装置，重量轻、占用空间小、可靠且易于安装与拆卸。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种集成AMT气阀装置及其迷宫状气道，利用流体领域的能量控制技术，设置一种集成阀方案布置在变速箱上，并作为变速箱上动作部件的能源串口，并能够利用流体信号与电信号控制其换挡、中间轴制动、离合器的有效工作。本发明针对应用于AMT变速器中，将手动变速器赋予改装效果的，一种可用微机控制的一种包含自动操纵气动系统的具体装置，对其进行探索。本发明属于AMT变速器中的核心部件，一般来说通常作为变速器的一部分分体，与箱体固连。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种集成AMT气阀装置，包括安装在变速箱中两列并排排布的若干个换向阀分体，所述换向阀分体设置有导电体接触结构，与换向阀分体上包含的电磁线圈线引构成电路；每个换向阀分体在轴向设置两个密封圈，在横截面方向上分割出中心圆和外圆环的两个有效面域，作为换向阀的输出域和进气域；

所述两列并排排布的若干个换向阀分体中，每两个换向阀分体之间保留有安全距离，所述安全距离能够避免换向阀的电磁线圈通电产生的矫顽磁场干涉存在的侧向力。

进一步地，所述换向阀分体具有两种形式，一种形式为：设有两个可更换的位置，同时每个位置两个通道，一个打开一个关闭；另一种形式为：设有两个可更换的位置，同时每个位置三个通道，初始状态进气口关闭，排气口与输出口导通，切换后进气口与输出口导通，排气口关闭。

进一步地，集成AMT气阀装置中还包括逆止阀，逆止阀通过集成密封体实现，当一侧进气时，阀口结构受力主方向其效果造成压紧集成密封体，气压越大变形程度越大，密封接触也更稳固。当另一侧进气时，结合集成密封体的上支点约束构成杠杆结构，阀口弹性变形至打开。通过以上过程满足逆止功能。

进一步地，所述集成密封体为橡胶材料，满足设计意图所需的变形，并且结构设置满足小于材料拉伸强度，利于变形后的有效恢复。

进一步地，集成AMT气阀装置中还包括安全阀和气压传感器，二者位置一致，在所需气路区域设置一堵头，与阀体密封连接，在密闭区域与气路设一通道，二者导通。

进一步地，集成AMT气阀装置的安装孔采用钢垫密封，安装螺栓的大小满足预紧力要求与振型的要求。

进一步地，其中用于离合器控制的一组换向阀，居中的布置在气阀装置的金属壳体上，均匀传热，优化预热速度。

本发明还提供了一种集成AMT气阀装置的迷宫状气道，所述两列并排排布的若干个换向阀分体通过曲线划分为迷宫形式的多个面域，换向阀体迷宫面位于换向阀分体导电体接触结构的另一侧，利用迷宫形式的多个面域作为通道设置，去包含中心圆或者外圆环，通过选择性的打通被分割后的环形状面，形成控制气路。

进一步地，所述多个面域通过密封筋的实际形式进行区域划分，并且满足气路通径要求。

本发明的有益效果：本发明首先考虑了一个模块化的集成思想，将所有变速器控制系统中易损且高要求的磁性换向装置整合集成在一个变速箱分体上，既方便更换维护，亦能服务于定期取下检查，尤其是在一种车辆无法移动的情况下，另外在控制过程中的协同处理更有速度优势，整体流程中的各分层级有所区别，更为安全。本发明中迷宫式的阀面设计，可以得到具有较高紧凑水平的集成装置。

集成模块作为变速器的一部分分体，附加了低温环境下的执行热管理功能。

逆止阀通过集成密封体实现，当一侧进气时，阀口结构受力主方向其效果造成压紧集成密封体，气压越大变形程度越大，密封接触也更稳固。当另一侧进气时，结合集成密封体的上支点约束构成杠杆结构，阀口弹性变形至打开。具有实现在较小空间布置较大通径的装置逆止功能的好处。

附图说明

图1为本发明装置的爆炸图。

图2为本发明装置的换向阀的局部剖切图。

图3为本发明装置中换向阀的气路结构简图。

图4为本发明装置中换向阀的磁路结构简图。

图5为本发明装置中迷宫状气道全部输出功能简图。

图6为本发明装置中气动原理图。

图7为本发明装置的逆止装置的局部剖切图。

图8为本发明装置的逆止装置，导通状态图。

图9为本发明装置的逆止装置，逆止状态图。

图10为本发明装置的迷宫状气道主供能腔22功能简图。

图11为本发明装置的换向阀分布结构思路图。

图1中，开关25、螺栓61、接触盖体62、阀体63、螺栓64、逆止装置24、换向阀分体10；

图2、3和图10中，进气域71、中心圆面域711、外圆环面域712、输出域72、排气域73、密封圈701；

图4中，安全间隔I(safe)81、设计意图的主方向的力82、磁场相邻存在侧向力83、干涉区域84；

图5、6中，进气口00、换向阀分体10、换向阀11、换向阀12、换向阀13、换向阀14、换向阀15、换向阀16、换向阀17、换向阀18、换向阀19、换向阀110、换向阀111、换向阀112、换向阀113、换向阀114、一级闭合腔21、主供能腔22、离合器执行气缸23、逆止装置24、开关25、后副箱挡位执行气缸26、中间轴执行气缸27、前副箱执行气缸28、主箱执行气缸29、气压传感器40、后副箱输出气道耦合第一位置51、一级闭合腔21、主供能腔22、后副箱输出气道耦合第二位置54、离合器进气气道55、前副箱输出气道耦合第一位置56、前副箱输出气道耦合第二位置57、离合器输出气道58、离合器排气气道59、主箱输出气道耦合第一腔510、主箱输出气道耦合第二腔511、制动器控制阀输出气道512；

图7中，斜侧通道74、集成密封体75、带大流量通道的密封阀板76、后方通道77；

图8、9中，进气通道781、第一密封位置791、进气通道782、密封位置792。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

本发明提供的一种集成AMT气阀装置及其迷宫状气道，包括安装在变速箱中两列并排排布的若干个换向阀分体，一般变速箱中至少有两对相对应一个执行机构，因此将换向阀分体按两列分布，并用螺钉紧固在阀体上，形成两列完整的换向阀结构。所述换向阀分体设置有导电体接触结构，与换向阀分体上包含的电磁线圈线引构成电路，并且在其上形成盖体外壳，起一定整理和保护作用；为了合理利用空间，解决紧凑布置的问题。

如图1所示，为本发明装置的结构简图，设有阀体63，逆止装置24、开关25(安全阀)自约束于阀体上。设有多组换向阀分体10，用螺栓64约束于阀体上。设有接触盖体62，用螺栓61约束于阀体上，并于换向阀分体10接触后形成有效电路。

布置如图2所示阀体与换向阀构成装配体，在ZY或ZX方向设置为轴向，每个换向阀分体在轴向设置两个密封圈，提取XY方向的换向阀分体关键构成，在横截面方向上分割出中心圆和外圆环的两个有效面域，作为换向阀的输出域和进气域；图2为装置结构简图中换向阀配合部分的局部图。结合图3、图11主要为了表达标准化的换向阀的具体气道构成。进气域71为中心圆面域711或外圆环面域712，具有密封圈701，第一类换向阀，可以布置为输出域72处于外圆环，相对换向阀的侧面，进气域为中心圆面域711；第二类换向阀，可以布置为输出域72处于中心圆，相对换向阀同心孔，进气域为外圆环面域712，尤其是这一类还将附带排气口73，与输出域72同心布置。

换向阀之所以采用相对均匀的间隔，不仅考虑紧凑的要求，还取决于磁场干涉的程度。所述两列并排排布的若干个换向阀分体中，每两个换向阀分体之间保留有安全距离，所述安全距离能够避免换向阀的电磁线圈通电产生的矫顽磁场干涉存在的侧向力。基于系统换向阀个数，将换向阀按一定空间距离布置。

图4示意了，磁装置中，具有安全间隔I(safe)81。其中，动衔铁具有设计意图的主方向的力82以及磁场相邻存在侧向力83。存在磁场相邻存在侧向力83主要区域表现在干涉区域84。

所述两列并排排布的若干个换向阀分体通过曲线划分为迷宫形式的多个面域，换向阀体迷宫面也是构成组合式变速箱的某一分体的接触面，位于换向阀分体导电体接触结构的另一侧，利用迷宫形式的多个面域作为通道设置，去包含中心圆或者外圆环，通过选择性的打通被分割后的环形状面，形成控制气路。图示换向阀具有中心圆面域与外圆环面域，二者关闭与导通可以关联即实现相邻区域的通道开启与关闭，比如高低挡输出气道耦合第一位置51与主供能腔22可以通过被换向阀12所控制。

如图5所示，表达换向阀按本发明思想布置后的简图，气阀装置包括进气口00、换向阀分体10、换向阀11、换向阀12、换向阀13、换向阀14、换向阀15、换向阀16、换向阀17、换向阀18、换向阀19、换向阀110、换向阀111、换向阀112、换向阀113、换向阀114、一级闭合腔21、主供能腔22、离合器执行气缸23、逆止装置24、开关25、后副箱挡位执行气缸26、中间轴执行气缸27、前副箱执行气缸28、主箱执行气缸29、气压传感器40、后副箱输出气道耦合第一位置51、一级闭合腔21、主供能腔22、后副箱输出气道耦合第二位置54、离合器进气气道55、前副箱输出气道耦合第一位置56、前副箱输出气道耦合第二位置57、离合器输出气道58、离合器排气气道59、主箱输出气道耦合第一腔510、主箱输出气道耦合第二腔511和制动器控制阀输出气道512；按照如图6所示布置得到的具体结果，其中，主供能腔22功能简图如图10所示。

结合图5，将所示区域不影响通径面积的划分(考虑到模具的流动性，设计成若干曲线划分，不能过多的走横平竖直线路)，所述多个面域通过密封筋的实际形式进行区域划分，并且满足气路通径要求。对于流体流动系统来讲，所允许通过的最小截面面积，决定了整段流体的通过速度。

集成AMT气阀装置的安装孔采用钢垫密封，安装螺栓的大小满足预紧力要求与振型的要求。安装孔应当考虑气压与密封材料的变形关系。阀体作为变速箱的某一分体，所涉及的阀体与变速箱连接工况：高温-20℃到200℃、密封还需可靠、模态振型。关于优化阀体模态振型问题，一般设计螺栓位置相对排列均匀，可用CAE技术进行校正。

本发明中采用的换向阀分体具有两种形式，一种形式为：设有两个可更换的位置，同时每个位置两个通道，一个打开一个关闭；另一种形式为：设有两个可更换的位置，同时每个位置三个通道，初始状态进气口关闭，排气口与输出口导通，切换后进气口与输出口导通，排气口关闭。

集成AMT气阀装置中还包括逆止阀，要求大通径的一种逆止阀，逆止阀通过集成密封体实现，当一侧进气时，阀口结构受力主方向其效果造成压紧集成密封体，气压越大变形程度越大，密封接触也更稳固。当另一侧进气时，结合集成密封体的上支点约束构成杠杆结构，阀口弹性变形至打开。通过以上过程满足逆止功能。集成密封体为橡胶材料，满足设计意图所需的变形，并且结构设置满足小于材料拉伸强度，利于变形后的有效恢复。

图7为逆止装置24的安装位置剖面。所展示了部分气路，包括具体使用时，主供能腔22的流体能量，经由斜侧通道74与后方通道77耦合的具体布置，另外配合集成密封体75与带大流量通道的密封阀板76，最终得到大通径的逆止气路，在狭窄的空间通过本发明布置能够有效保证流体的高速流动。

如图8和图9所示，为逆止装置24的剖视图以及结构简图，示出了逆止装置24的具体构成思路。参看图8状态，进气通道781与进气通道782是相通的，主要由于此时压强作用于阀口锐角口，结构约束情况相对自由，继而瞬间打破。参看图9状态，进气通道781与进气通道782是断开的，主要由于此时压强作用于阀口钝角口，结构约束情况相对稳定，同时还还安装有第一密封位置791和第二密封位置792，继而使密封接触程度随压强增大而增加，由此密封有效，使逆止逻辑成立。

集成AMT气阀装置中还包括安全阀和气压传感器，二者位置一致，在离合器输出气道58区域区域设置一堵头，与阀体密封连接，在密闭区域与离合器输出气道58区域设一通道，二者导通。

本发明考虑到在商用车重卡低温环境中使用时，变速器将有规定的预热环节，分别在-20℃以上的正常使用，-20℃到-30℃，要求发动机怠速10分钟以上，车辆不能换档，最后尤其是在-30℃以下，规定预热至温度在-30℃以上后，才能进行发动机点火操作。本发明提出的气阀装置，其中离合器控制在发动机怠速或不启动时，是可以独立启动的。首先线圈是此时车用机电系统中唯一的发热元件，尤其在发动机不开启的情况下。因此在装置布置上，特别将离合器控制相关的一组换向阀，居中的布置在气阀装置的金属壳体上，考虑均匀传热。最终可以起到优化预热速度的技术效果。

本发明首先考虑了一个模块化的集成思想，将所有变速器控制系统中易损且高要求的磁性换向装置整合集成在一个变速箱分体上，既方便更换维护，亦能服务于定期取下检查，尤其是在一种车辆无法移动的情况下，另外在控制过程中的协同处理更有速度优势，整体流程中的各分层级有所区别，更为安全。另外，对于阐述的整个气动控制系统而言，具体装置设计可以撇下气缸部分，具体这样布置的原因是因为这部分的寿命通常是可靠的，不需要特定设置维护环节的。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种集成AMT气阀装置，其特征在于，包括安装在变速箱中两列并排排布的若干个换向阀分体，所述换向阀分体设置有导电体接触结构，与换向阀分体上包含的电磁线圈线引构成电路；每个换向阀分体在轴向设置两个密封圈，在横截面方向上分割出中心圆和外圆环的两个有效面域，作为换向阀的输出域和进气域；

所述两列并排排布的若干个换向阀分体中，每两个换向阀分体之间保留有安全距离，所述安全距离能够避免换向阀的电磁线圈通电产生的矫顽磁场干涉存在的侧向力。

2.根据权利要求1所述的一种集成AMT气阀装置，其特征在于，所述换向阀分体具有两种形式，一种形式为：设有两个可更换的位置，同时每个位置两个通道，一个打开一个关闭；另一种形式为：设有两个可更换的位置，同时每个位置三个通道，初始状态进气口关闭，排气口与输出口导通，切换后进气口与输出口导通，排气口关闭。

3.根据权利要求1所述的一种集成AMT气阀装置，其特征在于，集成AMT气阀装置中还包括逆止阀，逆止阀通过集成密封体实现，当一侧进气时，阀口结构受力主方向其效果造成压紧集成密封体，气压越大变形程度越大，密封接触也更稳固。当另一侧进气时，结合集成密封体的上支点约束构成杠杆结构，阀口弹性变形至打开。通过以上过程满足逆止功能。

4.根据权利要求3所述的一种集成AMT气阀装置，其特征在于，所述集成密封体为橡胶材料，满足设计意图所需的变形，并且结构设置满足小于材料拉伸强度，利于变形后的有效恢复。

5.根据权利要求1所述的一种集成AMT气阀装置，其特征在于，集成AMT气阀装置中还包括安全阀和气压传感器，二者位置一致，在所需气路区域设置一堵头，与阀体密封连接，在密闭区域与气路设一通道，二者导通。

6.根据权利要求1所述的一种集成AMT气阀装置，其特征在于，集成AMT气阀装置的安装孔采用钢垫密封，安装螺栓的大小满足预紧力要求与振型的要求。

7.根据权利要求1所述的一种集成AMT气阀装置，其特征在于，其中用于离合器控制的一组换向阀，居中的布置在气阀装置的金属壳体上，均匀传热，优化预热速度。

8.一种基于权利要求1所述的集成AMT气阀装置的迷宫状气道，其特征在于，所述两列并排排布的若干个换向阀分体通过曲线划分为迷宫形式的多个面域，换向阀体迷宫面位于换向阀分体导电体接触结构的另一侧，利用迷宫形式的多个面域作为通道设置，去包含中心圆或者外圆环，通过选择性的打通被分割后的环形状面，形成控制气路。

9.根据权利要求8所述的集成AMT气阀装置的迷宫状气道，其特征在于，所述多个面域通过密封筋的实际形式进行区域划分，并且满足气路通径要求。

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