專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電液速比控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的電液控制方法，特別涉及一種新型的無(wú) 級(jí)自動(dòng)變速器電液速比控制方法。
背景技術(shù)：
與機(jī)械傳動(dòng)，電氣傳動(dòng)等傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)力大、 定位精確、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、機(jī)件潤(rùn)滑良好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因 此，液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)、冶金工業(yè)、石油工業(yè)、工程建筑、船舶、 航空、軍事、宇航等工業(yè)部門(mén)。近年來(lái)，液壓傳動(dòng)與電子技術(shù)的結(jié)合步步深入， 時(shí)至今日，在盡可能小的空間內(nèi)傳出盡可能大的功率并滿(mǎn)足精確控制要求的場(chǎng) 合，液壓傳動(dòng)己穩(wěn)居各種傳動(dòng)方式之首，無(wú)可替代。這種情況改變了人們對(duì)它 進(jìn)行認(rèn)識(shí)、分析和綜合的方式方法，使得液壓傳動(dòng)的元件類(lèi)型、油路結(jié)構(gòu)、系 統(tǒng)設(shè)計(jì)和制作工藝都發(fā)生了深刻的變化。無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電液控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的液壓控制回路，根據(jù)其控制方 式分為機(jī)液控制和電液控制兩種，電子技術(shù)的進(jìn)步使得機(jī)液控制方式趨于淘 汰，在無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)時(shí)基本考慮采用電液控制方式。目前，無(wú)級(jí)自動(dòng) 變速器的電液速比控制系統(tǒng)形式種類(lèi)多樣有應(yīng)用高速開(kāi)關(guān)閥引導(dǎo)平衡閥的， 有應(yīng)用比例減壓閥直接控制的，甚至有通過(guò)伺服閥實(shí)現(xiàn)控制的。但由以上形式 組成的速比控制方法仍然存在以下問(wèn)題l)能耗大這些電執(zhí)行元件需要通過(guò)大電流才能完成對(duì)速比的控制，這增 加了汽車(chē)蓄電池的負(fù)載，對(duì)于車(chē)輛的可靠性造成影響。2) 成本高采用先導(dǎo)閥和主閥兩級(jí)機(jī)構(gòu)，增加了成本。3) 控制精度差和速度慢采用先導(dǎo)閥和主閥兩級(jí)機(jī)構(gòu)，控制作用必須經(jīng)過(guò) 先導(dǎo)機(jī)構(gòu)作引導(dǎo)，后級(jí)主閥在精度和速度上必然受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是..解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，為無(wú)級(jí)自 動(dòng)變速器速比控制提供一種更可靠的電液控制方式。該速比控制方式高效、可 靠、經(jīng)濟(jì)，與以往的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器速比控制方法相比，具有價(jià)格低廉、能耗 小、通用性好、響應(yīng)速度快、重復(fù)精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、抗污染能力 強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種新型的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電液速比控制方 法，包括有油泵、油箱、溢流閥、安全閥、電子控制單元TCU、比例放大器， 本發(fā)明還包括有推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電液比例換向閥，推力鋼帶式無(wú)級(jí) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由主動(dòng)帶輪、主動(dòng)帶輪油缸、主動(dòng)帶輪活塞、主動(dòng)帶輪軸、主動(dòng)帶輪 軸錐盤(pán)、被動(dòng)帶輪、被動(dòng)帶輪油缸、被動(dòng)帶輪活塞、被動(dòng)帶輪軸、被動(dòng)帶輪軸 錐盤(pán)、V型金屬帶以及傳動(dòng)鋼球組成；電液比例換向閥由閥套、閥芯、電磁閥、 彈簧以及進(jìn)油口、控制口、回油口組成，推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)帶輪 轉(zhuǎn)速和被動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速分別通過(guò)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速傳感器和被動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入電子控制單元TCU，電子控制單元TCU將其計(jì)算出實(shí)際的速 比，并將該速比與目標(biāo)速比相比較，輸出速比控制信號(hào)經(jīng)比例放大器調(diào)理放大， 連接至電液比例換向閥的電磁閥，控制電磁閥的過(guò)通電流，電液比例換向閥在 電磁閥與彈簧的共同作用下，主動(dòng)帶輪和被動(dòng)帶輪作軸向位移，改變V型金屬 帶在主動(dòng)帶輪及被動(dòng)帶輪的半徑，跟蹤目標(biāo)速比。本發(fā)明在傳統(tǒng)的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電壓控制方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，將其速 比控制方法重新設(shè)計(jì)，改用一個(gè)兩位三通的電液比例換向閥作為主控元件，采 用推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)帶輪、被動(dòng)帶輪、V型金屬帶作為執(zhí)行元件， 與以往的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器速比控制方法相比，具有價(jià)格低廉、能耗小、通用性 好、響應(yīng)速度快、工作效率高、重復(fù)精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、抗污染能 力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)適用等諸多優(yōu)點(diǎn)


圖1為無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電液速比控制方法原理圖 圖2為電液比例換向閥結(jié)構(gòu)圖 圖3為電液比例換向閥工作原理圖 圖4為推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 圖5為比例放大器電路原理圖
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電液速比控制方法，包括已有技術(shù)的油 泵l、濾油器2、油箱3、比例溢流閥4、安全閥5、蓄能器6、電子控制單元 TCU、比例放大器7，已有技術(shù)電子控制單元TCU可采用湖南江麓容大車(chē)輛傳 動(dòng)有限責(zé)任公司制造的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電子控制單元TCU，已有技術(shù)比例放大 器7可采用湖南江麓容大車(chē)輛傳動(dòng)有限責(zé)任公司制造的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器比例放大器。本發(fā)明還包括有推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8和電液比例換向閥9，參見(jiàn) 圖4，推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8由主動(dòng)帶輪10、主動(dòng)帶輪油缸11、主動(dòng)帶輪 活塞12、主動(dòng)帶輪軸13、主動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)14、被動(dòng)帶輪15、被動(dòng)帶輪油缸16、 被動(dòng)帶輪活塞17、被動(dòng)帶輪軸18、被動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)19、 V型金屬帶20以及傳動(dòng)鋼球21組成；參見(jiàn)圖2、圖3，電液比例換向閥9由閥套22、閥芯23、電 磁閥24、彈簧25以及進(jìn)油口26、控制口27、回油口28組成，推力鋼帶式無(wú) 級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8的主動(dòng)帶輪10轉(zhuǎn)速和被動(dòng)帶輪15轉(zhuǎn)速分別通過(guò)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速傳 感器29和被動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速傳感器30轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入電子控制單元TCU，電子 控制單元TCU將其計(jì)算出實(shí)際的速比，并將該速比與目標(biāo)速比相比較，差值 通過(guò)一定的算法輸出速比控制信號(hào)，經(jīng)比例放大器7調(diào)理放大，連接至電液比 例換向閥9的電磁閥24，控制電磁閥24的過(guò)通電流，電液比例換向閥9在電 磁閥24與彈簧25的共同作用下，主動(dòng)帶輪10和被動(dòng)帶輪15作軸向位移，改 變V型金屬帶20在主動(dòng)帶輪及被動(dòng)帶輪的半徑，跟蹤目標(biāo)速比。圖2、 3分別所示為本發(fā)明中所用的電液比例換向闊的外形結(jié)構(gòu)圖及其工 作原理圖，該電液比例換向閥共由三個(gè)液壓閥口，即進(jìn)油口、控制口和回油口。 該比例換向閥可以根據(jù)左端比例電磁鐵的電磁力及右端彈簧的壓緊力的平衡 結(jié)果，將閥芯停留在某個(gè)位置，從而決定控制口與進(jìn)油口相通或與回油口相通。 以下詳細(xì)討論整個(gè)速比控制方法的工作原理。圖1所示為整個(gè)無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器速比控制方法，主動(dòng)帶輪和被動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn) 速分別通過(guò)各自的速度傳感器送入電子控制單元TCU，電子控制單元TCU計(jì) 算出實(shí)際的速比，并將該速比與目標(biāo)速比進(jìn)行比較，根據(jù)這個(gè)差值通過(guò)一定的 算法控制比例換向閥的過(guò)通電流，通過(guò)該閥的控制口與進(jìn)油口或回油口的通斷 改變主動(dòng)缸內(nèi)液壓油的體積，引起主動(dòng)帶輪可移動(dòng)部分即有剖面線部分的軸向 位移，達(dá)到改變主動(dòng)帶輪及被動(dòng)帶輪半徑的目的，從而跟蹤目標(biāo)速比當(dāng)要求 速比增大時(shí)，只需將比例換向閥的電流減小，其閥芯在彈簧力和電磁力的作用 下右移，這樣控制口與回油口接通，主動(dòng)帶輪油缸泄油，主動(dòng)帶輪可移動(dòng)部分向右軸向移動(dòng)，主動(dòng)帶輪的直徑減小，而被動(dòng)帶輪的直徑相應(yīng)增大，從而速比 增大當(dāng)要求速比減小時(shí)，只需將比例換向閥的電流增大，其閥芯在彈簧力和 電磁力的作用下左移，這樣控制口與進(jìn)油口接通，主動(dòng)帶輪油缸進(jìn)油，主動(dòng)帶 輪可移動(dòng)部分向左軸向移動(dòng)，主動(dòng)帶輪的直徑增大，而被動(dòng)帶輪的直徑相應(yīng)減 小，從而速比減小。采用這種控制方法，選擇剛度較小的平衡彈簧，控制用電 流可以比較小，有利于節(jié)能；電流的變化程度可以決定閥口開(kāi)度的大小，有利 于提高速比控制的響應(yīng)速度和控制精度。參見(jiàn)圖4，本發(fā)明由主動(dòng)帶輪IO、主動(dòng)帶輪油缸ll、主動(dòng)帶輪活塞12、主動(dòng)帶輪軸13、主動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)14、被動(dòng)帶輪15、被動(dòng)帶輪油缸16、被動(dòng)帶輪 活塞17、被動(dòng)帶輪軸18、'被動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)19、 V型金屬帶20以及傳動(dòng)鋼球 21組成，主動(dòng)帶輪10、主動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)14、被動(dòng)帶輪15、被動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)19 其工作面為直線錐面體，其中主動(dòng)帶輪IO在主動(dòng)帶輪油缸11、主動(dòng)帶輪活塞 12作用下軸向移動(dòng)，主動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)14與主動(dòng)帶輪軸13連接固定，被動(dòng)帶輪 19在被動(dòng)帶輪油缸18、被動(dòng)帶輪活塞17作用下軸向移動(dòng)，被動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)19 與被動(dòng)帶輪軸18連接固定，主動(dòng)帶輪軸13上和被動(dòng)帶輪軸18上都加工有用 于安放鋼球21的滑道，鋼球滑道結(jié)構(gòu)將主動(dòng)帶輪10、被動(dòng)帶輪15分別與主動(dòng) 帶輪軸13和被動(dòng)帶輪軸18周向定位，主動(dòng)帶輪軸13和被動(dòng)帶輪軸18中間都 具有供油通道，分別連接主動(dòng)帶輪油缸11和被動(dòng)帶輪油缸16，被動(dòng)帶輪軸18 中間供油通道還連接動(dòng)壓補(bǔ)償油缸，主動(dòng)帶輪油缸ll與主動(dòng)帶輪IO連接固定， 被動(dòng)帶輪油缸16與被動(dòng)帶輪15連接固定，V型金屬帶20跨接于主動(dòng)帶輪10、 主動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)14和被動(dòng)帶輪15、被動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)19，并由它們夾緊。V型金屬帶20為由多個(gè)V型金屬推片和兩組金屬環(huán)組成的高柔性金屬帶，在兩側(cè)工作輪擠壓力作用下，推擠前進(jìn)來(lái)傳遞動(dòng)力，兩邊的金屬環(huán)由多層薄鋼 帶環(huán)疊合而成。在傳動(dòng)中主要用來(lái)把金屬片約束在一起，并正確引導(dǎo)金屬片元 件的運(yùn)動(dòng)。這種帶的特點(diǎn)是使帶輪可以最小的巻繞半徑工作，速比工作范圍大， 轉(zhuǎn)矩傳遞容量高。參見(jiàn)圖5、比例放大器電路由三部分組成，第一部分是加速電容及濾波電路，第二部分是前級(jí)高速化驅(qū)動(dòng)電路，第三部分是次級(jí)驅(qū)動(dòng)電路。Mh功率 管NTD25P06， Ql、 Q2三極管S9013LT1 ， Rl、 R2、 R3是金屬膜電阻，Cl、 C2、 C3是瓷片電容，D1二極管IN4148， D2快恢復(fù)二極管FR2B。本比例放大器應(yīng)用于車(chē)輛傳動(dòng)電控單元，電控單元通過(guò)從無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器 獲得輸入轉(zhuǎn)速、輸入模擬信號(hào)、輸入開(kāi)關(guān)量，并且這些信號(hào)量通過(guò)電平轉(zhuǎn)換之 后進(jìn)入本比例放大器進(jìn)行處理，最后把經(jīng)過(guò)處理器處理的控制信號(hào)量輸出去控 制無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器。因此本比例放大器主要是一種無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電控單元中 的比例電磁閥驅(qū)動(dòng)電路。比例電磁閥PWM控制信號(hào)通過(guò)高速化電容及濾波電路、前級(jí)高速化驅(qū)動(dòng) 電路、次級(jí)驅(qū)動(dòng)最后輸出到電磁閥，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)比例電磁閥的控制。電路圖中，Cl為加速電容，Rl、 C2構(gòu)成低通濾波電路，R2、 Ql、 Q2、 Dl為前級(jí)開(kāi)路集電極高速化驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，Q2截止，從Q1晶體 管的發(fā)射極向集電極引入電流。當(dāng)Q1截止，Q2導(dǎo)通并對(duì)功率管的柵極輸入電 容進(jìn)行高速充電，使用這種電路結(jié)構(gòu)，使得在導(dǎo)通/截止時(shí)的驅(qū)動(dòng)能力均能夠強(qiáng) 化，同時(shí)在Q1集電極上附加上拉電阻R2，在Q2射極跟隨器電路導(dǎo)通時(shí)的開(kāi) 關(guān)特性也變得高速。Ml功率管是進(jìn)一步增大輸出驅(qū)動(dòng)電流，D2是快恢復(fù)繼流 二極管，同時(shí)保護(hù)功率管漏極，C3消除輸出PWM的尖峰。
權(quán)利要求
1、一種新型的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電液速比控制方法，包括有油泵、油箱、溢流閥、安全閥、電子控制單元TCU、比例放大器，其特征在于還包括有推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電液比例換向閥，推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由主動(dòng)帶輪、主動(dòng)帶輪油缸、主動(dòng)帶輪活塞、主動(dòng)帶輪軸、主動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)、被動(dòng)帶輪、被動(dòng)帶輪油缸、被動(dòng)帶輪活塞、被動(dòng)帶輪軸、被動(dòng)帶輪軸錐盤(pán)、V型金屬帶以及傳動(dòng)鋼球組成；電液比例換向閥由閥套、閥芯、電磁閥、彈簧以及進(jìn)油口、控制口、回油口組成，推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速和被動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速分別通過(guò)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速傳感器和被動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入電子控制單元TCU，電子控制單元TCU將其計(jì)算出實(shí)際的速比，并將該速比與目標(biāo)速比相比較，輸出速比控制信號(hào)經(jīng)比例放大器調(diào)理放大，連接至電液比例換向閥的電磁閥，控制電磁閥的過(guò)通電流，電液比例換向閥在電磁閥與彈簧的共同作用下，主動(dòng)帶輪和被動(dòng)帶輪作軸向位移，改變V型金屬帶在主動(dòng)帶輪及被動(dòng)帶輪的半徑，跟蹤目標(biāo)速比。
全文摘要
一種新型的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器電液速比控制方法，采用一個(gè)兩位三通的電液比例換向閥作為主控元件，采用推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為執(zhí)行作元件，控制無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的速比。推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速和被動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速分別通過(guò)速度傳感器送入電子控制單元TCU進(jìn)行計(jì)算、比較，輸出控制信號(hào)經(jīng)比例放大器后控制電液比例換向閥的電磁鐵，電液比例換向閥控制推力鋼帶式無(wú)級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主、被動(dòng)帶輪軸向位移，改變速比，跟蹤目標(biāo)速比。本發(fā)明價(jià)格低廉，能耗小，響應(yīng)速度快，重復(fù)精度高，通用性好，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，抗污染能力強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，技術(shù)性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)F16H61/00GK101245851SQ20071003569
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者劉金剛, 卓 沈, 薛殿倫, 魏芳洲 申請(qǐng)人:湖南江麓容大車(chē)輛傳動(dòng)有限責(zé)任公司