專利名稱：一種新型的無級自動變速器電液速比控制方法
技術領域：
本發明涉及一種無級自動變速器的電液控制方法，特別涉及一種新型的無 級自動變速器電液速比控制方法。
背景技術：
與機械傳動，電氣傳動等傳動相比，液壓傳動具有結構緊湊、傳動力大、 定位精確、運動平穩、易于實現自動控制、機件潤滑良好、壽命長等優點，因 此，液壓傳動廣泛應用于機械工業、冶金工業、石油工業、工程建筑、船舶、 航空、軍事、宇航等工業部門。近年來，液壓傳動與電子技術的結合步步深入， 時至今日，在盡可能小的空間內傳出盡可能大的功率并滿足精確控制要求的場 合，液壓傳動己穩居各種傳動方式之首，無可替代。這種情況改變了人們對它 進行認識、分析和綜合的方式方法，使得液壓傳動的元件類型、油路結構、系 統設計和制作工藝都發生了深刻的變化。無級自動變速器電液控制系統是一個復雜的液壓控制回路，根據其控制方 式分為機液控制和電液控制兩種，電子技術的進步使得機液控制方式趨于淘 汰，在無級自動變速器的設計時基本考慮采用電液控制方式。目前，無級自動 變速器的電液速比控制系統形式種類多樣有應用高速開關閥引導平衡閥的， 有應用比例減壓閥直接控制的，甚至有通過伺服閥實現控制的。但由以上形式 組成的速比控制方法仍然存在以下問題l)能耗大這些電執行元件需要通過大電流才能完成對速比的控制，這增 加了汽車蓄電池的負載，對于車輛的可靠性造成影響。2) 成本高采用先導閥和主閥兩級機構，增加了成本。3) 控制精度差和速度慢采用先導閥和主閥兩級機構，控制作用必須經過 先導機構作引導，后級主閥在精度和速度上必然受到影響。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是..解決上述現有技術存在的問題，為無級自 動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、經濟，與以往的無級自動變速器速比控制方法相比，具有價格低廉、能耗 小、通用性好、響應速度快、重復精度高、結構簡單、工藝性好、抗污染能力 強、工作穩定可靠等優點。本發明采用的技術方案是這種新型的無級自動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， 本發明還包括有推力鋼帶式無級傳動機構和電液比例換向閥，推力鋼帶式無級 傳動機構由主動帶輪、主動帶輪油缸、主動帶輪活塞、主動帶輪軸、主動帶輪 軸錐盤、被動帶輪、被動帶輪油缸、被動帶輪活塞、被動帶輪軸、被動帶輪軸 錐盤、V型金屬帶以及傳動鋼球組成；電液比例換向閥由閥套、閥芯、電磁閥、 彈簧以及進油口、控制口、回油口組成，推力鋼帶式無級傳動機構的主動帶輪 轉速和被動帶輪轉速分別通過主動帶輪轉速傳感器和被動帶輪轉速傳感器轉換成電信號送入電子控制單元TCU，電子控制單元TCU將其計算出實際的速 比，并將該速比與目標速比相比較，輸出速比控制信號經比例放大器調理放大， 連接至電液比例換向閥的電磁閥，控制電磁閥的過通電流，電液比例換向閥在 電磁閥與彈簧的共同作用下，主動帶輪和被動帶輪作軸向位移，改變V型金屬 帶在主動帶輪及被動帶輪的半徑，跟蹤目標速比。本發明在傳統的無級自動變速器電壓控制方法的基礎上進行改造，將其速 比控制方法重新設計，改用一個兩位三通的電液比例換向閥作為主控元件，采 用推力鋼帶式無級傳動機構的主動帶輪、被動帶輪、V型金屬帶作為執行元件， 與以往的無級自動變速器速比控制方法相比，具有價格低廉、能耗小、通用性 好、響應速度快、工作效率高、重復精度高、結構簡單、工藝性好、抗污染能 力強、工作穩定可靠、經濟適用等諸多優點


圖1為無級自動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構圖 圖3為電液比例換向閥工作原理圖 圖4為推力鋼帶式無級傳動機構結構圖 圖5為比例放大器電路原理圖
具體實施例方式參見圖1，本發明的無級自動變速器電液速比控制方法，包括已有技術的油 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，已有技術電子控制單元TCU可采用湖南江麓容大車輛傳 動有限責任公司制造的無級自動變速器電子控制單元TCU，已有技術比例放大 器7可采用湖南江麓容大車輛傳動有限責任公司制造的無級自動變速器比例放大器。本發明還包括有推力鋼帶式無級傳動機構8和電液比例換向閥9，參見 圖4，推力鋼帶式無級傳動機構8由主動帶輪10、主動帶輪油缸11、主動帶輪 活塞12、主動帶輪軸13、主動帶輪軸錐盤14、被動帶輪15、被動帶輪油缸16、 被動帶輪活塞17、被動帶輪軸18、被動帶輪軸錐盤19、 V型金屬帶20以及傳動鋼球21組成；參見圖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以及進油口26、控制口27、回油口28組成，推力鋼帶式無 級傳動機構8的主動帶輪10轉速和被動帶輪15轉速分別通過主動帶輪轉速傳 感器29和被動帶輪轉速傳感器30轉換成電信號送入電子控制單元TCU，電子 控制單元TCU將其計算出實際的速比，并將該速比與目標速比相比較，差值 通過一定的算法輸出速比控制信號，經比例放大器7調理放大，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，主動帶輪10和被動帶輪15作軸向位移，改 變V型金屬帶20在主動帶輪及被動帶輪的半徑，跟蹤目標速比。圖2、 3分別所示為本發明中所用的電液比例換向闊的外形結構圖及其工 作原理圖，該電液比例換向閥共由三個液壓閥口，即進油口、控制口和回油口。 該比例換向閥可以根據左端比例電磁鐵的電磁力及右端彈簧的壓緊力的平衡 結果，將閥芯停留在某個位置，從而決定控制口與進油口相通或與回油口相通。 以下詳細討論整個速比控制方法的工作原理。圖1所示為整個無級自動變速器速比控制方法，主動帶輪和被動帶輪的轉 速分別通過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 算出實際的速比，并將該速比與目標速比進行比較，根據這個差值通過一定的 算法控制比例換向閥的過通電流，通過該閥的控制口與進油口或回油口的通斷 改變主動缸內液壓油的體積，引起主動帶輪可移動部分即有剖面線部分的軸向 位移，達到改變主動帶輪及被動帶輪半徑的目的，從而跟蹤目標速比當要求 速比增大時，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，主動帶輪油缸泄油，主動帶輪可移動部分向右軸向移動，主動帶輪的直徑減小，而被動帶輪的直徑相應增大，從而速比 增大當要求速比減小時，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，這樣控制口與進油口接通，主動帶輪油缸進油，主動帶 輪可移動部分向左軸向移動，主動帶輪的直徑增大，而被動帶輪的直徑相應減 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，有利于節能；電流的變化程度可以決定閥口開度的大小，有利 于提高速比控制的響應速度和控制精度。參見圖4，本發明由主動帶輪IO、主動帶輪油缸ll、主動帶輪活塞12、主動帶輪軸13、主動帶輪軸錐盤14、被動帶輪15、被動帶輪油缸16、被動帶輪 活塞17、被動帶輪軸18、'被動帶輪軸錐盤19、 V型金屬帶20以及傳動鋼球 21組成，主動帶輪10、主動帶輪軸錐盤14、被動帶輪15、被動帶輪軸錐盤19 其工作面為直線錐面體，其中主動帶輪IO在主動帶輪油缸11、主動帶輪活塞 12作用下軸向移動，主動帶輪軸錐盤14與主動帶輪軸13連接固定，被動帶輪 19在被動帶輪油缸18、被動帶輪活塞17作用下軸向移動，被動帶輪軸錐盤19 與被動帶輪軸18連接固定，主動帶輪軸13上和被動帶輪軸18上都加工有用 于安放鋼球21的滑道，鋼球滑道結構將主動帶輪10、被動帶輪15分別與主動 帶輪軸13和被動帶輪軸18周向定位，主動帶輪軸13和被動帶輪軸18中間都 具有供油通道，分別連接主動帶輪油缸11和被動帶輪油缸16，被動帶輪軸18 中間供油通道還連接動壓補償油缸，主動帶輪油缸ll與主動帶輪IO連接固定， 被動帶輪油缸16與被動帶輪15連接固定，V型金屬帶20跨接于主動帶輪10、 主動帶輪軸錐盤14和被動帶輪15、被動帶輪軸錐盤19，并由它們夾緊。V型金屬帶20為由多個V型金屬推片和兩組金屬環組成的高柔性金屬帶，在兩側工作輪擠壓力作用下，推擠前進來傳遞動力，兩邊的金屬環由多層薄鋼 帶環疊合而成。在傳動中主要用來把金屬片約束在一起，并正確引導金屬片元 件的運動。這種帶的特點是使帶輪可以最小的巻繞半徑工作，速比工作范圍大， 轉矩傳遞容量高。參見圖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，第二部分是前級高速化驅動電路，第三部分是次級驅動電路。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快恢復二極管FR2B。本比例放大器應用于車輛傳動電控單元，電控單元通過從無級自動變速器 獲得輸入轉速、輸入模擬信號、輸入開關量，并且這些信號量通過電平轉換之 后進入本比例放大器進行處理，最后把經過處理器處理的控制信號量輸出去控 制無級自動變速器。因此本比例放大器主要是一種無級自動變速器電控單元中 的比例電磁閥驅動電路。比例電磁閥PWM控制信號通過高速化電容及濾波電路、前級高速化驅動 電路、次級驅動最后輸出到電磁閥，從而實現對比例電磁閥的控制。電路圖中，Cl為加速電容，Rl、 C2構成低通濾波電路，R2、 Ql、 Q2、 Dl為前級開路集電極高速化驅動電路，當Q1導通時，Q2截止，從Q1晶體 管的發射極向集電極引入電流。當Q1截止，Q2導通并對功率管的柵極輸入電 容進行高速充電，使用這種電路結構，使得在導通/截止時的驅動能力均能夠強 化，同時在Q1集電極上附加上拉電阻R2，在Q2射極跟隨器電路導通時的開 關特性也變得高速。Ml功率管是進一步增大輸出驅動電流，D2是快恢復繼流 二極管，同時保護功率管漏極，C3消除輸出PWM的尖峰。
權利要求
1、一種新型的無級自動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級傳動機構和電液比例換向閥，推力鋼帶式無級傳動機構由主動帶輪、主動帶輪油缸、主動帶輪活塞、主動帶輪軸、主動帶輪軸錐盤、被動帶輪、被動帶輪油缸、被動帶輪活塞、被動帶輪軸、被動帶輪軸錐盤、V型金屬帶以及傳動鋼球組成；電液比例換向閥由閥套、閥芯、電磁閥、彈簧以及進油口、控制口、回油口組成，推力鋼帶式無級傳動機構的主動帶輪轉速和被動帶輪轉速分別通過主動帶輪轉速傳感器和被動帶輪轉速傳感器轉換成電信號送入電子控制單元TCU，電子控制單元TCU將其計算出實際的速比，并將該速比與目標速比相比較，輸出速比控制信號經比例放大器調理放大，連接至電液比例換向閥的電磁閥，控制電磁閥的過通電流，電液比例換向閥在電磁閥與彈簧的共同作用下，主動帶輪和被動帶輪作軸向位移，改變V型金屬帶在主動帶輪及被動帶輪的半徑，跟蹤目標速比。
全文摘要
一種新型的無級自動變速器電液速比控制方法，采用一個兩位三通的電液比例換向閥作為主控元件，采用推力鋼帶式無級傳動機構為執行作元件，控制無級自動變速器的速比。推力鋼帶式無級傳動機構的主動帶輪轉速和被動帶輪轉速分別通過速度傳感器送入電子控制單元TCU進行計算、比較，輸出控制信號經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級傳動機構的主、被動帶輪軸向位移，改變速比，跟蹤目標速比。本發明價格低廉，能耗小，響應速度快，重復精度高，通用性好，而且結構簡單，工藝性好，抗污染能力強，穩定可靠，技術性能優良。
文檔編號F16H61/00GK101245851SQ20071003569
公開日2008年8月20日 申請日期2007年9月7日 優先權日2007年9月7日
發明者劉金剛, 卓 沈, 薛殿倫, 魏芳洲 申請人:湖南江麓容大車輛傳動有限責任公司