CN116624589A - 伺服辅助机械传动装置和控制设有伺服辅助机械变速箱的伺服辅助机械传动装置的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种伺服辅助机械传动装置(4)，其设有伺服辅助机械变速箱(8)，包括主轴(11)和第二轴(12)，其机械地相互连接以限定多个前进挡(I、II、III、IV、V)和倒挡(R)以及液压回路(25)，其包括：收集常压油的油箱(28)；双作用的液压致动器(14)，用于啮合和脱离挡位(I、II、III、IV、V、R)，以及一对电磁阀(32、33)，其中，在伺服辅助机械变速箱(8)的正常运行期间，当没有执行换挡时，第一电磁阀(32)被禁用，并且没有压力油通过第二电磁阀(33)供应，以隔离啮合和脱离液压致动器(14)，并且在第二电磁阀(33)出现故障或失灵的情况下，第一活塞(21)沿第一方向(A)以与倒挡(R)相反的方式滑动。

Description

伺服辅助机械传动装置和控制设有伺服辅助机械变速箱的伺 服辅助机械传动装置的方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2022年2月18日提交的意大利专利申请号102022000003086的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种伺服辅助机械传动装置和一种控制设有伺服辅助机械变速箱的伺服辅助机械传动装置的方法。
背景技术
设有两个驱动轮的车辆如今非常普遍，这两个驱动轮通过电控机械式自动传动装置(AMT)接收由内燃机产生的扭矩。伺服辅助机械传动装置在结构上类似于传统的手动机械传动装置，不同之处在于由驾驶员驱动的离合器踏板和变速杆由相应的电动或液压伺服控制装置代替。
伺服辅助机械变速箱包括主轴和第二轴(或输出轴)，通过差速器和一对半轴将运动传递给驱动轮。伺服辅助机械变速箱包括例如五个或六个前进挡和倒挡，该倒挡通过确定旋转方向反转的枢轴将主轴连接到第二轴。
还提供了控制单元，其监督伺服辅助机械变速箱和伺服辅助离合器的操作并命令伺服辅助离合器的打开和闭合，命令挡位的啮合和脱离以及命令通过由各自的液压电磁阀命令的液压致动器来选择挡位。
伺服辅助机械变速箱由用于啮合/脱离挡位的液压致动器致动，并由用于选择挡位等级的液压致动器致动。等级选择液压致动器通常是单作用的并且包括一个单一的致动室，该致动室被设计成充满压力油并且由可以机械滑动并且连接到伺服辅助变速箱的活塞界定。而啮合式液压致动器是双作用的，并且包括两个致动室，它们被设计成交替地充满压力油，并排放置，并且由一个可以机械滑动并连接到伺服辅助变速箱的活塞隔开。用于啮合和脱离等级的液压致动器连接到液压回路，该液压回路包括针对每个致动室的由电子控制单元驱动的相应的三通电磁阀。
此外，为了防止在车辆调挡期间发生不希望的倒挡啮合，车辆通常设有机械锁定装置，其取决于挡位(I、II、III、IV、V、R)在伺服辅助机械变速箱中的布置，不允许从同等级的前进挡开始啮合倒挡，而是允许从任何其他前进挡开始传递到倒挡。然而，到目前为止所描述的这种类型的机械锁定装置从经济的角度来看是一种不利的解决方案并且体积相当大。
US2014291101描述了一种已知类型的伺服辅助机械传动装置。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种伺服辅助机械传动装置，其没有上述缺点，特别是易于制造且成本效益好。
本发明的另一个目的是提供一种用于控制设有伺服辅助机械变速箱的伺服辅助机械传动装置的方法，该方法没有上述缺点，特别是易于实施且成本效益好。
根据本发明，提供了一种伺服辅助机械传动装置和一种用于控制设有伺服辅助机械变速箱的伺服辅助机械传动装置的方法，其中，伺服辅助机械传动装置包括主轴和第二轴，它们机械地相互连接以限定多个前进挡和倒挡，以及伺服辅助机械传动装置设有液压回路，该液压回路包括：
收集常压油的油箱；
双作用的液压致动器，用于啮合和脱离挡位，包括两个第一致动室，这两个第一致动室被设计为交替地充满压力油并且被第一活塞隔开，该第一活塞可以沿第一方向机械滑动并连接到伺服辅助机械变速箱；和
一对电磁阀，即第一比例四通电磁阀和第二三通电磁阀，第一比例四通电磁阀流速受控并联接至两个第一致动室以将第一致动室连接至油箱；并且其中，第二三通电磁阀为压力控制比例阀，其与第一电磁阀串联，并且设计成用于调节供应到第一电磁阀的油的压力。
其中，在伺服辅助机械变速箱正常运行期间，当不执行换挡时，第一电磁阀不工作，并且压力油不被供应通过第二电磁阀，以隔离啮合和脱离液压致动器，并且在第二电磁阀出现故障或失灵的情况下，第一活塞以与倒挡相反的方式沿第一方向滑动。
附图说明
现在将参考附图描述本发明，附图说明了本发明的非限制性示例实施例，其中：
图1是设有根据本发明制造的伺服辅助机械传动装置的车辆的示意图；和
图2是图1的伺服辅助机械传动装置的液压回路的示意图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1总体上表示具有两个前轮(未示出)和两个后驱动轮2的车辆，后驱动轮2通过伺服辅助传动装置4接收由内燃机3产生的扭矩。伺服辅助传动装置4包括伺服辅助离合器5，其容纳在与发动机3一体的钟状物中并且被设计成将发动机3的驱动轴6连接到终止于伺服辅助机械变速箱8的传动轴7。在级联中，差速器9连接到伺服辅助变速箱8，一对半轴10从该差速器9开始，每个半轴与相应的后驱动轮2成一体。
伺服辅助机械变速箱8包括以角速度ω1旋转的主轴11以及以角速度ω2旋转的第二轴12(或输出轴)，并且通过差速器9和一对半轴10将运动传递给后驱动轮2。伺服辅助机械变速箱8(如图2中更好地示出)包括例如由罗马数字表示的五个前进挡(第一挡I、第二挡II、第三挡III、第四挡IV、第五挡V)。主轴11和第二轴12通过多个齿轮对彼此机械联接，每个齿轮对限定各自的齿轮并且包括安装在主轴11上的主齿轮和安装在第二轴12上的第二齿轮。伺服辅助机械变速箱8还包括倒挡R，倒挡R通过确定旋转方向反转的枢轴将主轴11连接到第二轴12。
伺服辅助机械变速箱8由液压致动器13致动以啮合/脱离挡位，即沿图2中指示的方向A移动，并由液压致动器14致动以选择挡位的等级，即沿图2中指示的方向B移动。
通过插入由液压致动器15致动的伺服辅助离合器5，主轴11连接到驱动轴6，驱动轴6被发动机3引导旋转并以角速度ωm旋转。
车辆1包括电子控制单元——ECU(示意性地示出)，其控制伺服辅助传动装置4，并且除其他外，驱动伺服辅助变速箱8的液压致动器13和14以及伺服辅助离合器5的液压致动器15。
根据图2所示，液压致动器13是双作用的并且包括两个致动室16、18，其被设计为充满压力油(其构成液压致动器13的命令流)，并排放置并且由活塞17隔开，活塞17可以机械滑动并连接到伺服辅助变速箱8。换言之，双作用的液压致动器13能够在活塞17上产生两个相反方向的液压推力；因此，液压致动器13不包括任何弹簧。
液压致动器14也是双作用的并且包括两个致动室19、20，它们被设计成交替地充满压力油(其构成液压致动器14的命令流)，并排放置并且通过可以机械滑动并连接到伺服辅助变速箱8的活塞21隔开。换言之，双作用的液压致动器14能够在活塞21上产生两个相反方向的液压推力；因此，液压致动器14不包括任何弹簧。
液压致动器15是单作用的并且包括一个单一的致动室22，其被设计成充满压力油(其构成液压致动器15的命令流)并且由活塞23界定，活塞23可以机械地滑动并且连接到伺服辅助离合器5。换言之，单作用的液压致动器15能够在活塞23上产生单方向的液压推力；因此，液压致动器15还包括设计成产生与液压推力相反的弹性推力的弹簧24。
液压致动器15连接到液压回路25，液压回路25包括用于致动室22的对应的阀26，优选电磁阀26，其由电子控制单元——ECU驱动。此外，液压回路25包括包含常压油的油箱28、包含压力油的液压蓄能器29以及从油箱28吸取并供应液压蓄能器29的电动泵30。
阀27，优选电磁阀27，能够保持相应的致动室22隔离以保持致动室22中油压恒定，能够将致动室22连接到油箱28以降低致动室22中的油压，并设计成将致动室22连接至液压蓄能器29，以提高致动室22中的油压。
电磁阀27包括阀芯(spool)，该阀芯在三个不同位置(对应于隔离的致动室22、对应于连接到油箱28的致动室22和对应于连接到液压蓄能器29的致动室22)通过电磁致动器轴向移动。电磁阀27为比例阀，并且其流速被命令；换言之，电磁阀27被制造成使得相应阀芯的轴向位置与流过电磁阀26、27的油的流速成比例。
液压回路19还包括用于液压致动器14的对应的阀32，优选由电子控制单元——ECU驱动的四通电磁阀32，并且阀32串联放置在阀33处，优选三通电磁阀33。四通电磁阀32能够保持各致动室19、20隔离，从而保持各致动室19、20中的油压恒定，能够将各致动室19、20连接至油箱28，以降低致动室19、20中的油压，并且设计成将每个致动室19、20连接到三通电磁阀33。
四通电磁阀32可以通过电磁致动器布置在不同位置中，其对应于隔离的致动室19、20，或者对应于致动室19连接至油箱28而致动室20连接至三通电磁阀33的情况，或者仍然对应于致动室20连接至油箱28而致动室19连接至三通电磁阀33的情况。四通电磁阀32为比例阀，并且其流速被命令；换言之，四通电磁阀32被制造成使得与流过四通电磁阀32的油的流速成比例地被驱动。
三通电磁阀33包括阀芯，该阀芯在三个不同位置通过电磁致动器轴向移动以连接到油箱28、连接到液压蓄能器29或连接到四通电磁阀32(以及连接到电磁阀26)。三通电磁阀33为比例阀，并且被命令受压；换言之，三通电磁阀33被制造成使得与流过三通电磁阀33的油压成比例地被驱动。还换言之，三通电磁阀33被设计成调节供给到液压致动器13、14的油压。
最后，液压回路25包括用于致动室16的由电子控制单元——ECU驱动的相应的电磁阀26，以及用于致动室18三通电磁阀33；液压致动器13连接到两个电磁阀26、33。
电磁阀26能够保持驱动室16隔离以保持驱动室16中的油压恒定，能够将驱动室16连接至油箱28以降低致动室16中的油压，并且被设计成将致动室16连接到三通电磁阀33。电磁阀26包括阀芯，该阀芯在三个不同位置(对应于隔离的致动室16、对应于连接至油箱28的致动室16和对应于连接到三通电磁阀33的致动室16)通过电磁致动器轴向移动。电磁阀26为比例阀，并且其流速被命令；换言之，电磁阀26被制造成使得相应阀芯的轴向位置与流过电磁阀26的油的流速成比例。
在使用时，在伺服辅助机械变速箱8的正常运行期间，当没有执行换挡时，三通电磁阀33通常被电子控制单元——ECU禁用；这意味着在伺服辅助机械变速箱8的正常运行期间，当没有执行换挡时，液压致动器14不通过三通电磁阀33供给压力油并且活塞21没有沿方向A移动的风险。
但是，如果三通电磁阀33的电源出现故障或失灵，则通过四通电磁阀32向液压致动器14供应压力油。活塞21因此可以沿方向A自由移动。
液压回路25被制造成使得在三通电磁阀33的电源出现故障或失灵的情况下，致动室19连接到油箱28，而向致动室20供应压力油；以这种方式，活塞21总是沿特定方向(即从右到左)移动，防止倒挡R被啮合。
换言之，通过四通电磁阀32对压力油的供应，在三通电磁阀33出现故障或失灵的情况下，使活塞21沿方向A滑动，即与倒挡R相反。
根据伺服辅助机械变速箱8中挡位(I、II、III、IV、V、R)的布置，四通电磁阀32连接到致动室19、20，使得当三通电磁阀33的电源出现故障或失灵时，活塞21的滑动总是沿方向A以与倒挡R相反的方式进行。
同样重要的是要强调以下事实，即在伺服辅助机械变速箱8的正常运行期间，当没有执行换挡时，三通电磁阀33通常被电子控制单元——ECU禁用，这意味着在四通电磁阀32的电源出现故障或失灵的情况下，液压致动器14无论如何都不会被供应压力油并且活塞21没有沿方向A移动的风险。换言之，当没有执行换挡时，三通电磁阀33在伺服辅助机械变速箱8的正常运行期间隔离液压致动器14，并且在四通电磁阀32的电源出现故障或失灵的情况下也防止活塞21沿该方向的不期望的运动。
在前述公开内容中描述的液压回路25具有一些优点。特别地，其制造简单并且有效地允许防止在车辆调档期间发生不期望的倒挡啮合，即使不提供机械锁定装置的存在，该机械锁定装置允许仅从第一前进挡传递至倒挡。
附图标记
1 车辆
2 后驱动轮
3 内燃机
4 伺服辅助传动装置
5 伺服辅助离合器
6 驱动轴
7 传动轴
8 伺服辅助机械变速箱
9 差速器
10 半轴
11 主轴
12 第二轴
13 液压致动器
14 液压致动器
15 液压致动器
16 致动室
17 活塞
18 致动室
19 致动室
20 致动室
21 活塞
22 致动室
23 活塞
24 弹簧
25 液压回路
26 电磁阀
27 电磁阀
28 油箱
29 液压蓄能器
30 电动泵
32 四通电磁阀
33 三通电磁阀
A 方向
B 方向
ECU 电子控制单元

Claims (7)

1.一种伺服辅助机械传动装置(4)，伺服辅助机械传动装置(4)设有伺服辅助机械变速箱(8)，所述伺服辅助机械变速箱(8)包括主轴(11)和第二轴(12)，主轴(11)和第二轴(12)机械地相互连接以限定多个前进挡(I、II、III、IV、V)和倒挡(R)，以及伺服辅助机械传动装置(4)设有液压回路(25)，所述液压回路(25)包括：
收集常压油的油箱(28)；
双作用的液压致动器(14)，其用于啮合和脱离挡位(I、II、III、IV、V、R)，包括两个第一致动室(19、20)，两个第一致动室(19、20)被设计成交替地充满压力油并且被第一活塞(21)隔开，第一活塞(21)能沿第一方向(A)机械滑动并连接到伺服辅助机械变速箱(8)；和
一对电磁阀(32、33)，即第一比例四通电磁阀(32)和第二三通电磁阀(33)，第一比例四通电磁阀(32)的流速受控并联接至两个第一致动室(19、20)，以将第一致动室(19、20)连接至油箱(28)；并且其中，第二三通电磁阀(33)为压力控制比例阀，其与第一电磁阀(32)串联，并且设计成用于调节供应到第一电磁阀(32)的油的压力；
其中，在伺服辅助机械变速箱(8)正常运行期间，当没有执行换挡时，第一电磁阀(32)被禁用，并且没有压力油通过第二电磁阀(33)供应，以隔离啮合和脱离液压致动器(14)，并且在第二电磁阀(33)出现故障或失灵的情况下，第一活塞(21)以与倒挡(R)相反的方式沿第一方向(A)滑动。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其中，根据伺服辅助机械变速箱(8)中挡位(I、II、III、IV、V、R)的布置，当没有执行换挡时，在伺服辅助机械变速箱(8)的正常运行期间第二电磁阀(33)出现故障或者失灵的情况下，第一电磁阀(32)连接至第一致动室(19、20)，使得第一活塞(21)的滑动总是沿着第一方向(A)以与倒挡(R)相反的方式发生。
3.根据权利要求1所述的传动装置，其中，第二三通电磁阀(33)连接到油箱(28)和连接到包含压力油的液压蓄能器(29)。
4.根据权利要求1所述的传动装置，包括双作用的液压致动器(13)以选择挡位(I、II、III、IV、V、R)的等级，包括第二致动室(16)和第三致动室(18)，其被设计成交替地充满压力油并且被第一活塞(17)隔开，第一活塞(17)可以沿第二方向(B)机械地滑动并且连接到伺服辅助机械变速箱(8)。
5.根据权利要求4所述的传动装置，包括第三比例电磁阀(26)，其流速受控并且连接到第二致动室(16)，以将所述第二致动室(16)连接到油箱(28)和第二电磁阀(33)。
6.根据权利要求5所述的传动装置，其中，第二三通电磁阀(33)连接至第三致动室(18)。
7.一种控制伺服辅助机械传动装置(4)的方法，伺服辅助机械传动装置(4)设有伺服辅助机械变速箱(8)，所述伺服辅助机械变速箱(8)包括主轴(11)和第二轴(12)，主轴(11)和第二轴(12)机械地相互连接以限定多个前进挡(I、II、III、IV、V)和倒挡(R)，以及伺服辅助机械传动装置设有液压回路(25)，所述液压回路(25)包括：
收集常压油的油箱(28)；
双作用的液压致动器(14)，用于啮合和脱离挡位(I、II、III、IV、V、R)，包括两个第一致动室(19、20)，两个第一致动室(19、20)被设计成交替地充满压力油并且被第一活塞(21)隔开，第一活塞(21)能沿第一方向(A)机械滑动并连接到伺服辅助机械变速箱(8)；和
一对电磁阀(32、33)，即第一比例四通电磁阀(32)和第二三通电磁阀(33)，第一比例四通电磁阀(32)的流速受控并且第一比例四通电磁阀(32)联接到两个第一致动室(19、20)，以将第一致动室(19、20)连接至油箱(28)；并且其中，第二三通电磁阀(33)为压力控制比例阀，其与第一电磁阀(32)串联，并且设计成用于调节供应到第一电磁阀(32)的油的压力；
所述方法的特征在于，包括以下步骤：
当没有执行换挡时，在伺服辅助机械变速箱(8)正常运行期间第二电磁阀(33)出现故障或失灵的情况下，将第一致动室(19、20)连接到第一电磁阀(32)，使得第一活塞(21)的滑动总是沿着第一方向(A)以与倒挡(R)相反的方式发生；和
当没有执行换挡时，禁用第一电磁阀(32)，使得不通过第二电磁阀(33)供应压力油，并且使得在伺服辅助机械变速箱(8)的正常运行期间隔离啮合和脱离液压致动器(14)和第二电磁阀(33)。
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