CN113153858B - 汽车离合器自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车离合器自动控制系统，包括离合器控制缸和存储液体的储液箱，包括：驱动泵；控制阀；液控调压阀，具有阀体、在阀体内移动的阀芯、第一开口、第二开口和溢流口，基于第一开口上承受的压力和第二开口上承受的压力之间的压力差，阀芯在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，在离合器分离期间，压力差使阀芯沿第一方向移动到第一位置而完全关闭溢流口，液体进入离合器控制缸，在离合器半结合期间，压力差使阀芯沿与第一方向相反的第二方向移动到第二位置而部分地关闭溢流口，液体经由部分打开的溢流口返回储液箱，在离合器快速结合期间，压力差使阀芯沿第二方向移动到第三位置而打开溢流口，液体经由打开的溢流口返回储液箱。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车离合器自动控制系统。
背景技术
手动挡汽车的离合器自动控制系统要求能模拟人工实现离合器快速分离与平稳地接合，这个过程需要自动控制系统能够根据采集到的车况信息(车速、发动机转速、刹车、油门、驾驶员换挡意图等)及时通过驱动装置驱动离合器动作。现有的自动离合器的驱动装置有很多种，比如气液增压缸、螺杆机构等。前者需要用液压比例阀、高速电磁阀来进行控制，控制系统复杂，后者反应不够灵敏，使离合器接合不够平顺，影响乘车者的乘车体验。
发明内容
本发明提供了一种汽车离合器自动控制系统，包括离合器控制缸和存储液体的储液箱，所述汽车离合器自动控制系统包括：驱动泵，其与储液箱流体连通，构造成能够将储液箱中的液体泵送出，以及将储液箱外部的液体抽回进储液箱；控制阀，其一端与驱动泵流体连通，构造成允许液体从驱动泵经由控制阀的另一端流出，而禁止液体经由控制阀流入驱动泵；液控调压阀，其具有阀体、能够在阀体内移动的阀芯、第一开口、第二开口和溢流口，第一开口与控制阀的另一端流体连通，以接收从驱动泵泵送出的、流经控制阀的液体，第二开口与驱动泵直接流体连通，以接收从驱动泵泵送出的液体，溢流口与储液箱流体连通，其中，基于第一开口上承受的压力和第二开口上承受的压力之间的压力差，阀芯在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，其中，在离合器分离期间，所述压力差使阀芯沿第一方向移动到第一位置而完全关闭溢流口，液体进入离合器控制缸，其中，在离合器半结合期间，所述压力差使阀芯沿与第一方向相反的第二方向移动到第二位置而部分地关闭溢流口，液体经由部分打开的溢流口返回储液箱，其中，在离合器快速结合期间，所述压力差使阀芯沿第二方向移动到第三位置而打开溢流口，液体经由打开的溢流口返回储液箱。
优选地，所述驱动泵是双向齿轮泵，在离合器分离和半结合期间，双向齿轮泵正转，以将储液箱中的液体泵送出，在离合器快速结合期间，双向齿轮泵反转，以将液体抽回储液箱中。
优选地，所述驱动泵包括第一泵和第二泵，在离合器分离和半结合期间，第一泵工作，以将储液箱中的液体泵送出，在离合器快速结合期间，第二泵工作，以将液体抽回储液箱中。
优选地，所述控制阀是单向阀。
优选地，所述控制阀是换向阀，在离合器分离期间，换向阀导通，在离合器半结合和快速结合期间，换向阀截止。
优选地，在离合器分离期间，双向齿轮泵以第一速度正转，一方面将液体从储液箱经由控制阀泵送至第一开口，另一方面将液体从储液箱直接泵送至第二开口，由于控制阀的阻力，液体对第二开口的第二压力大于液体对第一开口的第一压力，并且大于液体对第一开口的压力与外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对第一开口的压力之和，导致阀芯移动至第一位置，完全关闭溢流口，并将流至第一开口的液体推压至离合器控制缸。
优选地，在离合器半结合期间，双向齿轮泵以小于第一速度的第二速度正转，液体对第二开口的压力变小，使得外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对第一开口施加的压力大于第二开口上承受的压力，使液控调压阀移动至第二位置，通过压力差来控制溢流器的开合度，从而控制离合器的结合速度。
优选地，在离合器快速结合期间，双向齿轮泵反转，将液体从第二开口抽回储液箱，同时外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对离合器驱动缸施加压力，进而对第一开口施加压力，导致第一开口上承受的压力与第二开口上承受的压力之间的压力差使液控调压阀移动至第三位置，完全打开溢流口。
优选地，所述驱动泵具有内部泄漏通道，在离合器半结合和快速结合期间，流回驱动泵的液体经由内部泄露通道流回储液箱。
优选地，第一节流阀设置在溢流口与储液箱之间的通路中。
优选地，第二节流阀设置在第一开口与控制阀之间的通路中。
优选地，第三节流阀设置在阀芯中，该第三节流阀具有与液控调压阀的第一开口流体连通的节流通道，并在离合器半结合期间与溢流口流体连通，该节流通道中具有节流孔，该节流孔的尺寸基于汽车型号和工况要求来设计。
优选地，溢流口与储液箱之间的通路中的第一节流阀、第一开口与控制阀之间的通路中的第二节流阀和阀芯中的第三节流阀均为薄壁节流阀。
优选地，还包括三通阀，第一开口和离合器控制缸经由该三通阀与一脚踏离合器缸连接，该三通阀具有阀体、能够在阀体内移动的阀芯、手动控制开口和自动控制开口，基于自动控制和手动控制的指示，三通阀的阀芯能够在自动控制位置和手动控制位置之间移动，在自动控制位置，三通阀的阀芯关闭手动控制开口，打开自动控制开口，使得驱动泵输出的液体能够进入三通阀，并进入离合器控制缸，以自动控制离合器，在手动控制位置，三通阀的阀芯关闭自动控制开口，打开手动控制开口，使得经由脚踏离合器缸中的液体能够进入三通阀，并进入离合器控制缸，以手动控制离合器。
本发明还提供了一种汽车离合器自动控制系统，包括离合器控制缸、存储液体的储液箱、驱动泵，所述驱动泵与储液箱流体连通，能够从储液箱抽吸液体并泵送到离合器控制缸，所述汽车离合器自动控制系统包括一三通阀，离合器控制缸经由该三通阀与驱动泵和一脚踏离合器缸分别连接，该三通阀具有阀体、能够在阀体内移动的阀芯、手动控制开口和自动控制开口，基于自动控制和手动控制的指示，三通阀的阀芯能够在自动控制位置和手动控制位置之间移动，在自动控制位置，三通阀的阀芯关闭手动控制开口，打开自动控制开口，使得驱动泵输出的液体能够进入三通阀，并进入离合器控制缸，以自动控制离合器，在手动控制位置，三通阀的阀芯关闭自动控制开口，打开手动控制开口，使得经由脚踏离合器缸中的液体能够进入三通阀，并进入离合器控制缸，以手动控制离合器
附图说明
在下面结合附图详细描述的本发明的优选实施方式中，本发明的优点和目的可以得到更好地理解。为了在附图中更好地显示各部件的关系，附图并非按比例绘制。附图中:
图1示出根据本发明的汽车离合器自动控制系统的示意图；
图2示出根据本发明的汽车离合器自动控制系统的液控调压阀，其中，液控调压阀的阀芯处于第一位置；
图3示出根据本发明的汽车离合器自动控制系统的液控调压阀，其中，液控调压阀的阀芯处于第二位置；
图4示出根据本发明的汽车离合器自动控制系统的液控调压阀，其中，液控调压阀的阀芯处于第三位置；
图5示出根据本发明的汽车离合器自动控制系统与脚踏离合器缸连接起来的示意图，其中，汽车离合器为手动控制；
图6示出根据本发明的汽车离合器自动控制系统与脚踏离合器缸连接起来的示意图，其中，汽车离合器为自动控制；
图7示出根据本发明的汽车离合器自动控制系统的液控调压阀中设置的节流通道。
具体实施方式
将参照附图详细描述根据本发明的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。术语“依次包括A、B、C等”仅指示所包括的部件A、B、C等的排列顺序，并不排除在A和B之间和/或B和C之间包括其它部件的可能性。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。
下面，参照图1至图7，详细描述根据本发明的优选实施方式。
首先，参见图1，其示出根据本发明的汽车离合器自动控制系统的示意图。该汽车离合器自动控制系统包括储液箱1，其用于储存液体；驱动泵2，其与储液箱流体连通，构造成能够将储液箱中的液体泵送出，以及将储液箱外部的液体抽回储液箱。在本实施例中，驱动泵为双向齿轮泵，在离合器分离和半结合期间，双向齿轮泵正转，将储液箱中的液体泵送出，在离合器快速结合期间，双向齿轮泵反转，将储液箱外部的液体抽回储液箱。当然，除了双向齿轮泵，齿轮泵还可以包括两个泵，即第一泵和第二泵，其中，第一泵用于在离合器分离和半结合期间工作，以将储液箱中的液体泵送出，第二泵用于在离合器快速结合期间工作，以将液体抽回储液箱中。本领域技术人员能够明白驱动泵的具体形式，只要能够实现本发明的目的即可。
汽车离合器自动控制系统还包括控制阀3，其一端与驱动泵2流体连通，构造成允许液体从驱动泵经由控制阀的另一端流出，而禁止液体经由控制阀流入驱动泵；液控调压阀4，其具有阀体41、能够在阀体内移动的阀芯42、第一开口43、第二开口44和溢流口45，第一开口43与控制阀的另一端流体连通，以接收从驱动泵泵送出的、流经控制阀的液体，第二开口44与驱动泵直接流体连通，以接收从驱动泵泵送出的液体，溢流口45与储液箱流体连通。该控制阀还具有轻微减压作用，这是因为由于控制阀对液体的阻力，流经控制阀的液体对第一开口的压力略小于从驱动泵直接流向第二开口的液体对第二开口的压力，从而使得阀芯在第一开口侧的压力和第二开口侧的压力差的作用下向左(第一方向)运动。在本实施例中，控制阀是单向阀，其仅允许液体从驱动泵经由控制阀流出。然而，除了单向阀，还可以使用换向阀(例如电控换向阀)，在离合器分离期间，换向阀导通，允许液体从驱动泵经由控制阀流出，在离合器半结合和快速结合期间，换向阀截止，禁止液体经由控制阀流入驱动泵。
由此可见，驱动泵2与离合器控制缸5通过两条油路相连：一条依次连接具有驱动泵2、控制阀3和离合器控制缸5，另一条依次连接液控调压阀4和离合器控制缸5。
基于第一开口上承受的压力和第二开口上承受的压力之差，阀芯能够在对应于离合器分离的第一位置、对应于离合器半结合的第二位置和对应于离合器快速结合的第三位置之间移动，在第一位置，阀芯完全关闭溢流口，如图2所示，在第二位置，阀芯部分地关闭溢流口，如图3所示，在第三位置，阀芯打开溢流口，如图4所示。
下面以双向齿轮泵和单向阀为例描述本发明的汽车离合器自动控制系统的操作过程。
为了使离合器分离，双向齿轮泵以第一速度正转，一方面将液体从储液箱经由控制阀泵送至第一开口，另一方面将液体从储液箱直接泵送至第二开口，由于控制阀的阻力，液体对第二开口的压力大于液体对第一开口的压力，并且大于液体对第一开口的压力与外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对第一开口的压力之和，导致阀芯向左朝向第一位置移动，并最终完全关闭溢流口，将流至第一开口的液体推压至离合器控制缸，以实现离合器分离。
为了使离合器半结合，双向齿轮泵以小于第一速度的第二速度正转，液体对第二开口的压力变小，使得外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对第一开口施加的压力与液体对第一开口施加的压力之和大于第二开口上承受的压力，使液控调压阀向右(第二方向)朝向第二位置移动，部分地关闭溢流口，液体经由部分打开的溢流口进入储液箱，通过压力差可控制溢流口的开合度，进而控制离合器的结合速度。
为了使离合器快速结合，双向齿轮泵反转，将液体从第二开口泵送至储液箱，使第二开口处的压力快速下降，外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对离合器驱动缸施加压力，进而对第一开口施加压力，此时，第一开口上承受的压力与第二开口上承受的压力之间的压力差使液控调压阀向右朝向第三位置移动，完全打开溢流口，液体经由溢流口返回储液箱。
驱动泵还具有内部泄漏通道21，在离合器半结合和快速结合期间，流回驱动泵的液体经由内部泄露通道流回储液箱。
本自动控制系统还可以与车辆的手动控制系统一起使用，如图5和6所示。本自动控制系统还包括一三通阀6，第一开口和离合器控制缸经由该三通阀与一脚踏离合器缸7连接，该三通阀6具有阀体、能够在阀体内移动的阀芯、手动控制开口61和自动控制开口62。当需要自动控制时，三通阀的阀芯能够移动到自动控制位置，三通阀的阀芯关闭手动控制开口61，打开自动控制开口62，使得驱动泵输出的液体能够进入三通阀，并进入离合器控制缸，以自动控制离合器，如图6所示。当需要手动控制时，三通阀的阀芯能够移动到手动控制位置，三通阀的阀芯关闭自动控制开口，打开手动控制开口，使得经由脚踏离合器缸中的液体能够进入三通阀，并进入离合器控制缸，以手动控制离合器，如图5所示。
为适应不同车型变速系统的差异，使离合器接合都能够平顺，可在溢流口与储液箱之间的通路中设置第一节流阀8、在第一开口与控制阀之间的通路中设置第二节流阀9、或在液控调压阀的阀芯中设置第三节流阀，其具有节流通道10(如图5、6和7所示)。该节流通道与液控调压阀的第一开口侧流体连通，并在离合器半结合期间与溢流器流体连通，该节流通道中具有节流孔11，该节流孔的尺寸基于汽车型号和工况要求而设计。上述节流阀均为薄壁节流阀，其节流特性不受液体“温度-粘度”特性的影响，因而不会因温度变化而变化。并且，节流阀的具体位置可根据不同车型的特点而定，同时设计相应的节流口参数，在不同位置增设节流阀可以使系统压力控制更精细，使离合器的结合过程更加精确平顺，提高乘车者的满意度。
通过本发明的汽车离合器自动控制系统，可以实现以下有益效果：
-控制单元的指令直接传输到驱动泵，通过控制驱动泵输出功率和转向来控制离合器的接合状态。由于液控调压阀体积小、质量轻、摩擦小、启动惯性小，反应快，所以可实现离合器对控制指令的快速响应。
-从驱动泵到离合器控制缸之间的中间控制元件少，控制精度高。
-液控调压阀的相对运动面为液体摩擦，磨损少，寿命长。
以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整地实施本方案，但并不是对本发明的限制。上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。
Claims (14)
1.一种汽车离合器自动控制系统，包括离合器控制缸和存储液体的储液箱，其特征在于，所述汽车离合器自动控制系统包括：
驱动泵，其与储液箱流体连通，构造成能够将储液箱中的液体泵送出，以及将储液箱外部的液体抽回进储液箱；
控制阀，其一端与驱动泵流体连通，构造成允许液体从驱动泵经由控制阀的另一端流出，而禁止液体经由控制阀流入驱动泵；
液控调压阀，其具有阀体、能够在阀体内移动的阀芯、第一开口、第二开口和溢流口，第一开口与控制阀的另一端流体连通，以接收从驱动泵泵送出的、流经控制阀的液体，第二开口与驱动泵直接流体连通，以接收从驱动泵泵送出的液体，溢流口与储液箱流体连通，
其中，基于第一开口上承受的压力和第二开口上承受的压力之间的压力差，阀芯在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，
其中，在离合器分离期间，所述压力差使阀芯沿第一方向移动到第一位置而完全关闭溢流口，液体进入离合器控制缸，
其中，在离合器半结合期间，所述压力差使阀芯沿与第一方向相反的第二方向移动到第二位置而部分地关闭溢流口，液体经由部分打开的溢流口返回储液箱，
其中，在离合器快速结合期间，所述压力差使阀芯沿第二方向移动到第三位置而打开溢流口，液体经由打开的溢流口返回储液箱。
2.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，所述驱动泵是双向齿轮泵，在离合器分离和半结合期间，双向齿轮泵正转，以将储液箱中的液体泵送出，在离合器快速结合期间，双向齿轮泵反转，以将液体抽回储液箱中。
3.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，所述驱动泵包括第一泵和第二泵，在离合器分离和半结合期间，第一泵工作，以将储液箱中的液体泵送出，在离合器快速结合期间，第二泵工作，以将液体抽回储液箱中。
4.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，所述控制阀是单向阀。
5.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，所述控制阀是换向阀，在离合器分离期间，换向阀导通，在离合器半结合和快速结合期间，换向阀截止。
6.如权利要求2所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，在离合器分离期间，双向齿轮泵以第一速度正转，一方面将液体从储液箱经由控制阀泵送至第一开口，另一方面将液体从储液箱直接泵送至第二开口，由于控制阀的阻力，液体对第二开口的压力大于液体对第一开口的压力，并且大于液体对第一开口的压力与外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对第一开口的压力之和，导致阀芯移动至第一位置，完全关闭溢流口，并将流至第一开口的液体推压至离合器控制缸。
7.如权利要求6所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，在离合器半结合期间，双向齿轮泵以小于第一速度的第二速度正转，液体对第二开口的压力变小，使得外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对第一开口施加的压力与液体对第一开口的压力之和大于第二开口上承受的压力，使液控调压阀移动至第二位置，通过压力差来控制溢流口的开合度，从而控制离合器的结合速度。
8.如权利要求2所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，在离合器快速结合期间，双向齿轮泵反转，将液体从第二开口抽回储液箱，外部负载和离合器驱动缸的复位弹簧对离合器驱动缸施加压力，进而对第一开口施加压力，导致第一开口上承受的压力与第二开口上承受的压力之间的压力差使液控调压阀移动至第三位置，完全打开溢流口。
9.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，所述驱动泵具有内部泄漏通道，在离合器半结合和快速结合期间，流回驱动泵的液体经由内部泄漏通道流回储液箱。
10.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，第一节流阀设置在溢流口与储液箱之间的通路中。
11.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，第二节流阀设置在第一开口与控制阀之间的通路中。
12.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，第三节流阀设置在阀芯中，该第三节流阀具有与液控调压阀的第一开口流体连通的节流通道，并在离合器半结合期间与溢流口流体连通，该节流通道中具有节流孔，该节流孔的尺寸基于汽车型号和工况要求来设计。
13.如权利要求10至12中任一项所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，溢流口与储液箱之间的通路中的第一节流阀、第一开口与控制阀之间的通路中的第二节流阀和阀芯中的第三节流阀均为薄壁节流阀。
14.如权利要求1所述的汽车离合器自动控制系统，其特征在于，还包括三通阀，第一开口和离合器控制缸经由该三通阀与一脚踏离合器缸连接，该三通阀具有阀体、能够在阀体内移动的阀芯、手动控制开口和自动控制开口，基于自动控制和手动控制的指示，三通阀的阀芯能够在自动控制位置和手动控制位置之间移动，在自动控制位置，三通阀的阀芯关闭手动控制开口，打开自动控制开口，使得驱动泵输出的液体能够进入三通阀，并进入离合器控制缸，以自动控制离合器，在手动控制位置，三通阀的阀芯关闭自动控制开口，打开手动控制开口，使得经由脚踏离合器缸中的液体能够进入三通阀，并进入离合器控制缸，以手动控制离合器。
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2020
- 2020-01-22 CN CN202010074269.XA patent/CN113153858B/zh active Active
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