一种车用液压换挡系统
技术领域
本发明属于汽车技术领域,涉及一种车用液压换挡系统。
背景技术
目前,市场上的自动变速器绝大多数都会采用液力控制,通过改变控制阀芯的位置,从而改变液压系统中的液压油通道,实现对执行元件的控制。
现有的液压系统如图4所示,其中气泡1-手动阀芯结构,气泡2-正比例电磁阀,气泡3-ZR7(倒档)阀芯,气泡4-XR3阀芯,气泡5-ZR4(C3安全)阀芯,气泡6-XR4阀芯,气泡7-XR2(C1安全)阀芯,气泡8-ZR8(B2安全)阀芯,气泡9-ZR3阀芯,气泡10-XR6阀芯,气泡11-ZL1阀芯,气泡12-C1离合器,气泡13-XR1阀芯,气泡14-C2离合器,气泡15-C3离合器,气泡16-XL3阀芯,气泡17-B1制动器,气泡18-B2制动器,气泡19-开关电磁阀,气泡20-XL2(电磁阀压力开关)阀芯,气泡21-主油压反比例电磁阀,气泡22-ZR6(主调压)阀芯,气泡23-减振阀阀芯。
现有的液压系统中,变速箱在R档的时候,即使变速箱处于故障状态,气泡3是R档控制阀芯,通过气泡19开关电磁阀S1和S2的调控,气泡3会配合气泡5(ZR4C3安全阀芯)和气泡8(ZR8B2安全阀芯),使C3离合器和B2制动器的压力一直保持连通,保证变速箱能够行驶。当变速箱在D档时,除了B1制动器的压力不经过所有互锁阀芯的调控,直接由电磁阀直达B1制动器,其余C1离合器、C2离合器和C3离合器都会在互锁阀芯的作用下进行工作。气泡7是C1离合器安全阀芯,保证了C1离合器的正常工作。而当变速箱发生异常时,气泡4(XR3阀芯)、气泡5(C3安全阀芯)、气泡6(XR4阀芯)、气泡9(ZR3阀芯)和气泡19(开关电磁阀)的作用下,即使控制器不参与控制,变速箱也会根据当前状态分别进入三档或者五档,而不让车辆处于失控状态,保证了驾驶员和车辆的安全。
现有的液压系统虽然在控制出现问题是时,通过机械上的阀芯互锁结构能够保证变速箱正常运转,保证车辆不在半路抛锚,但是现有的液压系统机械结构复杂,在互锁的阀芯出现机械问题时,车辆将存在安全隐患,安全可靠性不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题,提出了一种车用液压换挡系统,该车用液压换挡系统所要解决的技术问题是:如何在简化液压阀芯机械结构的情况下保证车辆行车安全性。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种车用液压换挡系统,包括TCU、主油路、手动阀芯结构以及由制动器B1、制动器B2、离合器C1、离合器C2和离合器C3组成的用于匹配不同挡位的换挡执行元件,所述手动阀芯结构的进油口与主油路连接,所述手动阀芯结构的出油口分别设置有用于控制制动器B1和离合器C2工作的电磁阀,各电磁阀均与所述TCU电连接并受TCU控制,其特征在于,所述主油路和离合器C3之间的油路上设置有用于控制所述离合器C3工作的反比例电磁阀VC3,所述手动阀芯结构的出油口与制动器B2之间设有用于控制制动器B2工作的反比例电磁阀VB2,所述手动阀芯结构的出油口与离合器C1之间设有用于控制离合器C1工作的反比例电磁阀VC1,所述反比例电磁阀VC1、反比例电磁阀VC3和反比例电磁阀VB2均与所述TCU电连接并受TCU控制。
本车用液压换挡系统取消了阀芯互锁结构,直接在主油路与制动器B1、制动器B2、离合器C1、离合器C2和离合器C3之间分别连接电磁阀,TCU通过控制与制动器B1、制动器B2、离合器C1、离合器C2和离合器C3连接的电磁阀的通断电来实现不同挡位的切换,其中主油路和离合器C3之间的油路上设置的电磁阀为反比例电磁阀VC3,手动阀芯结构与离合器C1之间的油路上设置的电磁阀为反比例电磁阀VC1,手动阀芯结构与制动器B2之间的邮路上设置的电磁阀为反比例电磁阀VB2,在TCU工作正常时,根据正常的换挡策略进行控制,在TCU工作异常时,由于反比例电磁阀的特性是在不通电的情况下为油路开通状态,能够在变速箱的挡位无论处于行驶挡或者倒挡时,都能够保持正常行驶,即当前手动阀芯结构的挡位处于行驶挡时,车辆仍能保持前进,在当前手动阀芯结构的挡位处于倒挡时,也能保持倒挡行驶,在简化机械机构的情况下,仍保证了行车的安全性。
在上述的车用液压换挡系统中,连接在制动器B1和手动阀芯结构的出油口之间的电磁阀为正比例电磁阀VB1,连接在离合器C2和手动阀芯结构的出油口之间的电磁阀为正比例电磁阀VC2,所述正比例电磁阀VB1和正比例电磁阀VC2均与TCU电连接并受TCU控制。TCU通过控制正比例电磁阀VC2和正比例电磁阀VB1得电来实现开通油路,与其余反比例电磁阀组合实现不同挡位切换。
在上述的车用液压换挡系统中,所述手动阀芯结构的出油口包括第一出油口和第二出油口,所述第一出油口通过管路与反比例电磁阀VB2连接,所述第二出油口分别通过第二管路与反比例电磁阀VC1、正比例电磁阀VC2和正比例电磁阀VB1连接。在手动阀芯结构的挡位处于倒挡时,主油路上的油压通过第一出油口流出,第二出油口截止,在反比例电磁阀VB2不通电时,通过反比例电磁阀VB2流入到制动器B2,使制动器B2工作,在挡位处于行驶挡时,主油路上的第一出油口截止,主油路上的油压通过第二出油口流出到反比例电磁阀VC1、正比例电磁阀VC2和正比例电磁阀VB1。
在上述的车用液压换挡系统中,所述车用液压换挡系统还包括挡位传感器,所述挡位传感器与所述TCU连接,所述TCU根据档位信号控制正比例电磁阀VB1、正比例电磁阀VC2、反比例电磁阀VC1、反比例电磁阀VC3和反比例电磁阀VB2的通断电,进而控制行驶挡和倒挡的切换以及行驶挡的挡位升降。
在上述的车用液压换挡系统中,在TCU工作异常时,在手动阀芯结构的挡位为行驶挡位时,反比例电磁阀VC1和反比例电磁阀VC3在TCU不控制的情况下处于通油状态,离合器C1和离合器C3分别在反比例电磁阀VC1和反比例电磁阀VC3的作用下进行工作,变速箱进入三挡行驶。在TCU工作异常不输出控制时,由于反比例电磁阀VC1和反比例电磁阀VC3的应用,能够在挡位为行驶挡时以三挡进行正常行驶,保证在TCU出现异常时行车的安全性。
在上述的车用液压换挡系统中,在TCU工作异常时,在手动阀芯结构的挡位为倒挡挡位时,反比例电磁阀VB2和反比例电磁阀VC3在TCU不控制的情况下处于通油状态,制动器B2和离合器C3分别在反比例电磁阀VB2和反比例电磁阀VC3的作用下进行工作,变速箱保持倒挡行驶。在挡位为倒挡时,此时手动阀芯结构的第一出油口为导通状态,即使TCU出现故障无法给出控制指令给各电磁阀,由于反比例电磁阀VB2和反比例电磁阀VC3为不通电时为通油状态,主油路的油压仍能通过反比例电磁阀VB2和反比例电磁阀VC3,从而使制动器VB2和离合器C3工作,从而保持车辆倒挡行驶,保证车辆行车安全。
在上述的车用液压换挡系统中,所述主油路包括油底壳组件、油泵、电磁阀压力开关、主油压电磁阀和主调压阀芯,所述油泵通过第一管路与所述手动阀芯结构的进油口和反比例电磁阀VC3连接,所述油底壳组件通过管路连接油泵和主调压阀芯,所述主调压阀芯连接第一管路,所述主调压阀芯连接主油压电磁阀的出油口,所述主油压电磁阀的进油口连接电磁阀压力开关的出油口,所述电磁阀压力开关的进油口连接第一管路。
在上述的车用液压换挡系统中,所述电磁阀压力开关与第一管路之间连接有滤网。
在上述的车用液压换挡系统中,所述主油压电磁阀为反比例电磁阀。
在上述的车用液压换挡系统中,所述反比例电磁阀VC1、正比例电磁阀VC2、反比例电磁阀VC3、正比例电磁阀VB1和反比例电磁阀VB2上均设有减震阀阀芯。
在上述的车用液压换挡系统中,所述反比例电磁阀VC1与离合器C1之间的油路、正比例电磁阀VC2与离合器C2之间的油路、反比例电磁阀VC3与离合器C1之间的油路以及正比例电磁阀VB1与制动器B1之间的油路均设有缓冲阀芯。缓冲阀芯的设置,能够对油压起到缓冲作用,使换挡更加平顺。
与现有技术相比,本车用液压换挡系统具有以下优点:
1、本发明取消了复杂的阀芯互锁结构,将机械上的阀芯互锁保证变速箱的可靠性,通过TCU控制来实现,降低了变速器的硬件成本,优化了装配工艺。
2、本发明在简化硬件结构的基础上,将连接制动器B2、连接离合器C1和离合器C3的电磁阀采用反比例电磁阀,并将制动器B2与手动阀芯结构的第一出油口连接,离合器C1与手动阀芯结构的第二出油口连接,离合器C3与主油路连接,保证变速箱在发生异常时,无论车辆目前挡位是处于行驶挡还是倒挡,都能保持在原先状态下正常行驶,车辆不会出现失控,保证了驾驶员和车辆的安全。
附图说明
图1是本发明的液压结构示意图。
图2是本发明各挡位离合器和制动器所处的工作状态示意图。
图3是本发明的控制结构示意图。
图4是现有的液压结构示意图。
图中,1、主油路;1a、主调压阀芯;1b、主油压电磁阀;1c、电磁阀压力开关;1d、滤网;1e、油泵;1f、油底壳组件;2、手动阀芯结构;2a、第一出油口;2b、第二出油口;3、第一管路;4、第二管路;5、缓冲阀芯;6、减震阀阀芯;7、换挡执行元件;8、TCU;9、挡位传感器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
如图1、2、3所示,本车用液压换挡系统包括TCU 8、主管路、手动阀芯结构2以及由制动器B1、制动器B2、离合器C1、离合器C2和离合器C3组成的用于匹配不同挡位的换挡执行元件7,手动阀芯结构2的进油口与主管路连接,手动阀芯结构2的出油口分别设置有用于控制制动器B1和离合器C2工作的电磁阀,各电磁阀均与TCU 8电连接并受TCU 8控制,其特征在于,主管路和离合器C3之间的管路上设置有用于控制离合器C3工作的反比例电磁阀VC3,手动阀芯结构2的出油口与制动器B2之间设有用于控制制动器B2工作的反比例电磁阀VB2、手动阀芯结构2的出油口与离合器C1之间设有用于控制离合器C1工作的反比例电磁阀VC1,反比例电磁阀VC1、反比例电磁阀VC3和反比例电磁阀VB2均与TCU 8电连接并受TCU 8控制。
作为优选方案,连接在制动器B1和手动阀芯结构2的出油口之间的电磁阀为正比例电磁阀VB1,连接在离合器C2和手动阀芯结构2的出油口之间的电磁阀为正比例电磁阀VC2,正比例电磁阀VB1和正比例电磁阀VC2均与TCU 8电连接并受TCU 8控制。TCU 8通过控制正比例电磁阀VC2和正比例电磁阀VB1得电来实现开通管路,与其余反比例电磁阀组合实现不同挡位切换。
作为优选方案,手动阀芯结构2的出油口包括第一出油口2a、第二出油口2b、第三出油口和第二进油口,第一出油口2a通过管路与反比例电磁阀VB2连接,第二出油口2b分别通过第二管路4与反比例电磁阀VC1、正比例电磁阀VC2和正比例电磁阀VB1连接,第三出油口和第二进油口均通过管路连接到第二管路4上,第二进油口与第二管路4之间的管路上设有泄压阀。在手动阀芯结构2的挡位处于倒挡时,主管路上的油压通过第一出油口2a流出,第二出油口2b、第三出油口和第四出油口均截止,在反比例电磁阀VB2不通电时,通过反比例电磁阀VB2流入到制动器B2,使制动器B2工作,在挡位处于行驶挡时,主管路上的第一出油口2a截止,主管路上的油压通过第二出油口2b、第三出油口或第四出油口流出到反比例电磁阀VC1、正比例电磁阀VC2和正比例电磁阀VB1。
作为优选方案,本车用液压换挡系统还包括挡位传感器9,挡位传感器9与TCU 8连接,TCU 8根据档位信号控制正比例电磁阀VB1、正比例电磁阀VC2、反比例电磁阀VC1、反比例电磁阀VC3和反比例电磁阀VB2的通断电,进而控制行驶挡和倒挡的切换以及行驶挡的挡位升降。
作为优选方案,在TCU 8工作异常时,在手动阀芯结构2的挡位为行驶挡位时,反比例电磁阀VC1和反比例电磁阀VC3在TCU8不控制的情况下处于通油状态,离合器C1和离合器C3分别在反比例电磁阀VC1和反比例电磁阀VC3的作用下进行工作,变速箱进入三挡行驶。在TCU 8工作异常不输出控制时,由于反比例电磁阀VC1和反比例电磁阀VC3的应用,能够在挡位为行驶挡时以三挡进行正常行驶,保证在TCU 8出现异常时行车的安全性。
作为优选方案,在TCU 8工作异常时,在手动阀芯结构2的挡位为倒挡挡位时,反比例电磁阀VB2和反比例电磁阀VC3在TCU8不控制的情况下处于通油状态,制动器B2和离合器C3分别在反比例电磁阀VB2和反比例电磁阀VC3的作用下进行工作,变速箱保持倒挡行驶。在挡位为倒挡时,此时手动阀芯结构2的第一出油口2a为导通状态,即使TCU 8出现故障无法给出控制指令给各电磁阀,由于反比例电磁阀VB2和反比例电磁阀VC3为不通电时为通油状态,主管路的油压仍能通过反比例电磁阀VB2和反比例电磁阀VC3,从而使制动器VB2和离合器C3工作,从而保持车辆倒挡行驶,保证车辆行车安全。
作为优选方案,主管路包括油底壳组件1f、油泵1e、电磁阀压力开关1c、主油压电磁阀1b和主调压阀芯1a,油泵1e通过第一管路3与手动阀芯结构2的进油口和反比例电磁阀VC3连接,油底壳组件1f通过管路连接油泵1e和主调压阀芯1a的第一出油口连接,主调压阀芯1a的第二出油口和第二进油口均连接第一管路3,主调压阀芯1a的第一进油口连接主油压电磁阀1b的出油口,主油压电磁阀1b的进油口连接电磁阀压力开关1c的出油口,电磁阀压力开关1c的进油口连接第一管路3。
作为优选方案,电磁阀压力开关1c与第一管路3之间连接有滤网1d。
作为优选方案,主油压电磁阀1b为反比例电磁阀。
作为优选方案,反比例电磁阀VC1、正比例电磁阀VC2、反比例电磁阀VC3、正比例电磁阀VB1和反比例电磁阀VB2上均设有减震阀阀芯6。
作为优选方案,反比例电磁阀VC1与离合器C1之间的管路、正比例电磁阀VC2与离合器C2之间的管路、反比例电磁阀VC3与离合器C1之间的管路以及正比例电磁阀VB1与制动器B1之间的管路均设有缓冲阀芯5。缓冲阀芯5的设置,能够对油压起到缓冲作用,使换挡更加平顺。
作为优选方案,油泵1e与第一管路3之间的管路上连接有用于测量油温的温度表、用于泄压的泄压阀和用于测量油压的压力表,温度表、泄压阀和压力表均与TCU 8连接。TCU8能够根据温度表和压力表采集的数据进行油压控制,控制更加安全可靠。
本车用液压换挡系统的工作原理为:图2为各挡位对应的离合器和制动器的工作状态,黑点表示离合器和制动器为工作状态,即离合器结合或制动器结合状态。手动阀芯结构2的挡位由操作杆实现切换,通过挡位传感器9对变速箱的挡位进行检测,在挡位为P或N挡时,TCU 8控制反比例电磁阀VC1、反比例电磁阀VC3和反比例电磁阀VB2均通电,从而使离合器C1、离合器C2、离合器C3、制动器B1和制动器B2均不工作;在检测的挡位为R挡时,TCU 8控制反比例电磁阀VC1通电,反比例电磁阀VC1截止通油,离合器1不工作,主油路1上的油压通过手动阀芯结构2的第一出油口2a到反比例电磁阀VB2,反比例电磁阀VB2通油使制动器B2工作,主油路1上的油压通过反比例电磁阀VC3使离合器C3工作,使车辆在R挡行驶,正比例电磁阀VC2和正比例电磁阀VB1由于不通电,均处于截止状态;在检测的挡位为D挡时,手动阀芯结构2的第二出油口2b和第三出油口导通,第一出油口2a截止,前进1挡控制反比例电磁阀VC3和反比例电磁阀VB2均通电,离合器C1工作,实现前进一挡行驶,即D1挡行驶;前进2挡控制反比例电磁阀VC3、反比例电磁阀VB2和正比例电磁阀VB1均通电,离合器C1和制动器B1工作,实现前进二挡行驶,即D2挡行驶;前进3挡控制反比例电磁阀VB2通电,离合器C1和离合器C3工作,实现前进3挡行驶,即D3挡行驶;前进4挡控制反比例电磁阀VC3、反比例电磁阀VB2和正比例电磁阀VC2均通电,此时离合器C1和离合器C2工作,实现前进4挡行驶,即D4挡行驶;前进5挡控制反比例电磁阀VC1和正比例电磁阀VC2均通电,此时离合器C2和离合器C3工作,实现前进5挡行驶,即D5挡行驶;前进6挡控制反比例电磁阀VC1、反比例电磁阀VC3、反比例电磁阀VB2、正比例电磁阀VC2和正比例电磁阀VB1均通电,此时离合器C2和制动器B1工作,实现前进6挡行驶,即D6挡行驶。本车用液压换挡系统的TCU 8根据挡位信号控制相应的反比例电磁阀VC1、正比例电磁阀VC2、反比例电磁阀VC3、正比例电磁阀VB1和反比例电磁阀VB2的通断电来实现制动器B1、制动器B2、离合器C1、离合器C2和/或离合器C3工作,从而实现车辆挂入不同挡位。本车用液压换挡系统取消了机械上的阀芯互锁结构,通过在主油路1与制动器B1、制动器B2、离合器C1、离合器C2和离合器C3之间设置电磁阀,并选用不同特性的电磁阀,并将主油路1通向制动器B1、制动器B2、离合器C1、离合器C2和离合器C3的管路进行合理设计,通过TCU 8的控制,在简化了装配工艺的情况下,实现变速箱控制的可靠性;本车用液压换挡系统在TCU 8工作正常时,能够根据正常的换挡策略进行控制,在TCU8工作异常时,由于反比例电磁阀的特性是在不通电的情况下为管路通油状态,能够在变速箱的挡位无论处于行驶挡或者倒挡时,都能够保持正常行驶,即当前手动阀芯结构2的挡位处于行驶挡时,车辆仍能保持三挡前进,在当前手动阀芯结构2的挡位处于倒挡时,也能保持倒挡行驶,在简化机械机构的情况下,仍保证了行车的安全性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。