專利名稱：電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬帶式無級變速器，屬于無級變速傳動領域，尤其涉及一種電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)。
背景技術：
無級變速傳動是一種理想的傳動方式，自汽車誕生以來一直是人們追求的目標。 金屬帶式無級自動變速器能根據(jù)車輛行駛條件自動連續(xù)變化速比，使發(fā)動機按最佳燃油經(jīng) 濟性曲線或最佳動力性曲線工作。它與常規(guī)變速傳動相比，可以顯著提高汽車的燃油經(jīng)濟性，改善汽車的動力性和乘坐舒適性，降低發(fā)動機的排放污染等優(yōu)點?，F(xiàn)有技術中，汽車金屬帶式無級變速器絕大部分采用電子液壓系統(tǒng)控制，電液控制系統(tǒng)無級變速器最主要的耗能零部件是泵和液壓系統(tǒng)。如圖1所示，系統(tǒng)中的油泵Ia由 發(fā)動機帶動，只要發(fā)動機工作，油泵Ia和液壓系統(tǒng)就要工作，尤其是目前絕大多數(shù)用的都 是齒輪泵，屬于定量泵，為了保證調(diào)速的反應速度，必須保證一定的流量，為了保證液壓缸 對錐盤_金屬帶的夾緊力，必須保證足夠大的壓力，能量損耗是不可避免的，是這種加壓和 調(diào)速系統(tǒng)固有的特點和缺點。電液控制系統(tǒng)無級變速器除了存在上述的缺點外，還存在以 下不足一、電液控制系統(tǒng)中油泵Ia由發(fā)動機帶動，若是發(fā)動機工作在高速狀態(tài)下多余的 油泵排量流回油箱，無形中就產(chǎn)生很大的節(jié)流損耗；若是發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，又會引起壓力閥 可以調(diào)節(jié)的有效范圍減小，影響無級變速器的工作性能；二、電液控制系統(tǒng)中速比控制和夾 緊力控制存在互相牽扯相互干擾的缺陷；三、夾緊力的大小主要通過滑閥2a(比例閥)控 制，但滑閥價格貴，易受磨損，抗污染能力差，低負荷下運行時經(jīng)濟性差。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術中的不足之處，本發(fā)明提供了一種高效節(jié)能、可靠性高、成本低廉的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)，包括主動輪液壓缸、從動輪液壓缸、并聯(lián)在主動輪液壓缸和從動輪液壓缸上的速比控制回路和夾緊力控制回路；所述速比控制回路包括直流電機I、雙向液壓泵和雙向液壓鎖，所述雙向液壓泵由直流電機I驅(qū)動，雙向液壓泵的兩個油口分別與雙向液壓鎖的進油口連通，雙向液壓鎖的 出油口分別與主動輪液壓缸和從動輪液壓缸連通；所述夾緊力控制回路包括直流電機II、油泵、單向閥和錐閥，所述油泵由直流電機II驅(qū)動，油泵的出油口與兩個單向閥的進油口連通，其中一個單向閥的出油口與主動輪液 壓缸連通，另一個單向閥的出油口與從動輪液壓缸連通；在其中一個單向閥與主動輪液壓 缸連通的主油路上和另一個單向閥與從動輪液壓缸連通的主油路上分別并聯(lián)一個錐閥，所 述錐閥的出油口連接油箱。進一步，所述速比控制回路還包括梭閥，所述梭閥并聯(lián)在雙向液壓泵的兩個油口分別與雙向液壓鎖的進油口連通的主油路之間，梭閥的進油口與油箱連通；[0009]進一步，所述夾緊力控制回路還包括安全閥，所述安全閥并聯(lián)在與主動輪液壓缸 和從動輪液壓缸連通的主油路之間并靠近主動輪液壓缸和從動輪液壓缸，安全閥的出油口 連接油箱；進一步，所述夾緊力控制回路還包括蓄能器，所述蓄能器連接在油泵的出油口與 兩個單向閥的進油口連通的支油路上； 進一步，還包括電機和電磁閥控制回路，所述電機和電磁閥控制回路包括主動輪 壓力傳感器、從動輪壓力傳感器、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和控制器；所述主 動輪壓力傳感器設置在主動輪液壓缸的進油口端，從動輪壓力傳感器設置在從動輪液壓缸 的出油口端，所述主動輪壓力傳感器和從動輪壓力傳感器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器與控制器連 接；所述輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器固定設置在主動輪的轉(zhuǎn)軸上，輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器固定設置在從 動輪的轉(zhuǎn)軸上，所述輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器和輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器的信號輸出端接入控制器；所 述控制器分別通過驅(qū)動器控制直流電機I、直流電機II和錐閥。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、解決了目前電液控制系統(tǒng)中速比控制和夾緊力控制互相牽扯干擾的問題。本發(fā) 明的速比控制回路和夾緊力控制回路并聯(lián)在主動輪液壓缸和從動輪液壓缸的兩個主油路 上，分別控制速比和夾緊力，相互關聯(lián)卻又互不干涉，能實現(xiàn)規(guī)定范圍內(nèi)任意速比和夾緊力 的精確調(diào)節(jié)。2、本發(fā)明的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)的液壓泵跟發(fā)動機分離開來，由專 門的直流電機帶動，解決了節(jié)流功率損耗問題，同時由于液壓泵的進油口與出油口分別與 主動輪液壓缸和從動輪液壓缸連通，從而減小了液壓泵出入口之間的壓力差，可以很大程 度上減少功率損耗。初步計算一般情況下傳遞150NM扭矩速比調(diào)節(jié)時直流電機消耗的最大 功率不到300瓦。因此能最大限度的節(jié)省燃油，經(jīng)濟性好。3、節(jié)能效果顯著。由于用直流電機驅(qū)動液壓泵工作從而避免了節(jié)流損耗和溢流、 卸荷損耗，另外電動機與執(zhí)行元件的液壓缸可做到較為理想的功率匹配。4、提高了系統(tǒng)的壽命和可靠性，有效降低生產(chǎn)成本。由于用價格低廉、可靠性高的 定量泵和錐閥(高速開關電磁閥)取代價格貴、精度要求高的滑閥(比例閥)，克服了滑閥 成本高，易受磨損，抗污染能力差，低負荷下運行時經(jīng)濟性差的缺點。5、體積小、重量輕、效率高，可以實現(xiàn)高度集成一體化。

圖1為現(xiàn)有技術中電液控制系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本發(fā)明的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)的結構示意圖；圖3為電機和電磁閥控制回路的方框原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地描述。圖2為本發(fā)明的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)的結構示意圖，圖3為電機和 電磁閥控制回路的方框原理圖，如圖所示電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)包括主動輪 液壓缸12、從動輪液壓缸13、電機和電磁閥控制回路、并聯(lián)在主動輪液壓缸12和從動輪液壓缸13上的速比控制回路和夾緊力控制回路。速比控制回路包括直流電機I 1、雙向液壓泵2、梭閥3和雙向液壓鎖4。雙向液壓泵2由直流電機I 1驅(qū)動，雙向液壓泵2的兩個油口分別與雙向液壓鎖4的進油口連通，雙 向液壓鎖4的出油口分別與主動輪液壓缸12和從動輪液壓缸13連通；梭閥3并聯(lián)在雙向 液壓泵2的兩個油口分別與雙向液壓鎖4的進油口連通的主油路之間，梭閥3的進油口與 油箱連通。其中主動輪液壓缸12和從動輪液壓缸13的橫截面面積相等。雙向液壓泵2、雙 向液壓鎖4、主動輪液壓缸12和從動輪液壓缸13組成閉式油路，由直流電動機Il向雙向液 壓泵2提供動力。系統(tǒng)中梭閥3的作用是使閉式油路無論速比增加還是減小均能給系統(tǒng)補 充油液，防止雙向液壓泵2的吸油口吸收空氣。夾緊力控制回路包括直流電機II 8、油泵7、單向閥5、安全閥10、蓄能器6和錐閥 9 (本實施例采用高速開關電磁閥)。油泵7由直流電機II 8驅(qū)動，油泵7的出油口與兩個 單向閥5的進油口連通，其中一個單向閥的出油口與主動輪液壓缸12連通，另一個單向閥 的出油口與從動輪液壓缸13連通；在其中一個單向閥與主動輪液壓缸12連通的主油路上 和另一個單向閥與從動輪液壓缸13連通的主油路上分別并聯(lián)一個錐閥9，錐閥9的出油口 連接油箱。安全閥10并聯(lián)在與主動輪液壓缸12和從動輪液壓缸13連通的主油路之間并 靠近主動輪液壓缸12和從動輪液壓缸13，安全閥10的出油口連接油箱，安全閥10的作用 是保證回路中的油壓不超過系統(tǒng)設定的最大值。蓄能器6連接在油泵7的出油口與兩個單 向閥5的進油口連通的支油路上，支油路上的蓄能器6可有效地穩(wěn)定液壓回路的壓力波動。電機和電磁閥控制回路包括主動輪壓力傳感器11a、從動輪壓力傳感器lib、輸入 軸轉(zhuǎn)速傳感器、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和控制器。主動輪壓力傳感器Ila設置在主動輪液壓缸 12的進油口端，從動輪壓力傳感器lib設置在從動輪液壓缸13的出油口端，主動輪壓力傳 感器Ila和從動輪壓力傳感器lib分別通過A/D轉(zhuǎn)換器與控制器連接。輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器 固定設置在主動輪的轉(zhuǎn)軸上，輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器固定設置在從動輪的轉(zhuǎn)軸上，輸入軸轉(zhuǎn)速 傳感器和輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器的信號輸出端接入控制器?？刂破鞣謩e通過驅(qū)動器控制直流電 機I 1、直流電機II 8和錐閥9。直流電機Il的轉(zhuǎn)速、方向和運行時間由控制器(本實施例的控制器采用單片機) 控制，形成PWM調(diào)速式閉式液壓系統(tǒng)。當電機I 1正轉(zhuǎn)時，主動輪液壓缸12和從動輪液壓缸 13向右移，且移動距離相等，這樣主動輪工作半徑變大，從動輪工作半徑變小，速比增加。當 速比增加到目標速比時，單片機控制直流電機I 1停止運轉(zhuǎn)，此后速比就保持在當前目標 速比下，直到下次需要變速時直流電機I 1重新開始運轉(zhuǎn)才發(fā)生改變。同理當直流電機I 1 反轉(zhuǎn)時速比減小，速比減小的量也是由直流電機Il的運轉(zhuǎn)時間確定。另外PWM脈寬調(diào)制占 空比越高，直流電機Il轉(zhuǎn)動的速度就越大，這樣主動輪液壓缸12和從動輪液壓缸13運動 的速度就越快，速比調(diào)節(jié)響應就越快。夾緊力控制回路主要是控制金屬帶夾緊力的大小來高效的傳遞扭矩。具體的實施 是通過控制錐閥9的脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術來調(diào)節(jié)的。系統(tǒng)中的兩個錐閥9屬于二位二 通閥，分別連著主油路和油箱，當錐閥9通電時(即電磁閥開)主油路與油箱接通。需要進 行壓力控制時，錐閥9的控制口進行開和關的交替動作，此時主油路的流量以及油壓的增 量將與錐閥9的變調(diào)率成正比。若要使控制主油路壓力升高，就延長錐閥9關的時間；反 之，若要主油路的壓力降低則延長錐閥9開的時間。控制口壓力的值通過主動輪壓力傳感器1 Ia和從動輪壓力傳感器1 Ib反饋至控制器，控制器將反饋值與目標值比較后，將相應的 控制信號經(jīng)驅(qū)動器送到錐閥，根據(jù)脈寬調(diào)制工作方式，調(diào)整錐閥9開或關的時間長短不同 (即通過的平均流量不同)，從而達到控制壓力高低的目的。錐閥9對油液清潔度要求低， 泄漏量也比較小。駕駛員發(fā)動汽車后，控制系統(tǒng)開始工作，控制器(單片機)首先通過A/D轉(zhuǎn)換器接 口將各種傳感器的信號讀入，單片機根據(jù)采集到的相關信號通過分析處理來確定無級變速 器的目標速比和夾緊力。單片機外接驅(qū)動器，通過PWM調(diào)速控制直流電機Il的正反轉(zhuǎn)、運 轉(zhuǎn)時間和運轉(zhuǎn)速度，從而控制速比。至于夾緊力控制是由直流電機118和錐閥9來完成的。 直流電機118工作，主油路的壓力值通過壓力傳感器反饋至控制器，與目標夾緊力比較后 控制器通過控制錐閥9的脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術來調(diào)節(jié)夾緊力。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求一種電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)，包括主動輪液壓缸(12)和從動輪液壓缸(13)，其特征在于還包括并聯(lián)在主動輪液壓缸(12)和從動輪液壓缸(13)上的速比控制回路和夾緊力控制回路；所述速比控制回路包括直流電機I(1)、雙向液壓泵(2)和雙向液壓鎖(4)，所述雙向液壓泵(2)由直流電機I(1)驅(qū)動，雙向液壓泵(2)的兩個油口分別與雙向液壓鎖(4)的進油口連通，雙向液壓鎖(4)的出油口分別與主動輪液壓缸(12)和從動輪液壓缸(13)連通；所述夾緊力控制回路包括直流電機II(8)、油泵(7)、單向閥(5)和錐閥(9)，所述油泵(7)由直流電機II(8)驅(qū)動，油泵(7)的出油口與兩個單向閥(5)的進油口連通，其中一個單向閥的出油口與主動輪液壓缸(12)連通，另一個單向閥的出油口與從動輪液壓缸(13)連通；在其中一個單向閥與主動輪液壓缸(12)連通的主油路上和另一個單向閥與從動輪液壓缸(13)連通的主油路上分別并聯(lián)一個錐閥(9)，所述錐閥(9)的出油口連接油箱。
2.根據(jù)權利要求1所述的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)，其特征在于所述速比 控制回路還包括梭閥(3)，所述梭閥(3)并聯(lián)在雙向液壓泵(2)的兩個油口分別與雙向液壓 鎖(4)的進油口連通的主油路之間，梭閥(3)的進油口與油箱連通。
3.根據(jù)權利要求1所述的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)，其特征在于所述夾緊 力控制回路還包括安全閥(10)，所述安全閥(10)并聯(lián)在與主動輪液壓缸(12)和從動輪液 壓缸(13)連通的主油路之間并靠近主動輪液壓缸(12)和從動輪液壓缸(13)，安全閥(10) 的出油口連接油箱。
4.根據(jù)權利要求1所述的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)，其特征在于所述夾緊 力控制回路還包括蓄能器(6)，所述蓄能器(6)連接在油泵(7)的出油口與兩個單向閥(5) 的進油口連通的支油路上。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項權利要求所述的電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)， 其特征在于還包括電機和電磁閥控制回路，所述電機和電磁閥控制回路包括主動輪壓力 傳感器(11a)、從動輪壓力傳感器(lib)、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器、輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和控制器； 所述主動輪壓力傳感器設置在主動輪液壓缸(12)的進油口端，從動輪壓力傳感器設置在 從動輪液壓缸(13)的出油口端，所述主動輪壓力傳感器和從動輪壓力傳感器分別通過A/ D轉(zhuǎn)換器與控制器連接；所述輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器固定設置在主動輪的轉(zhuǎn)軸上，輸出軸轉(zhuǎn)速 傳感器固定設置在從動輪的轉(zhuǎn)軸上，所述輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器和輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器的信號輸 出端接入控制器；所述控制器分別通過驅(qū)動器控制直流電機I⑴、直流電機II⑶和錐閥 (9)。
專利摘要本實用新型公開了一種電機驅(qū)動無級變速器電液控制系統(tǒng)，包括主動輪液壓缸、從動輪液壓缸、并聯(lián)在主動輪液壓缸和從動輪液壓缸上的速比控制回路和夾緊力控制回路。本實用新型的速比控制回路和夾緊力控制回路并聯(lián)在主動輪液壓缸和從動輪液壓缸的兩個主油路上，分別控制速比和夾緊力，相互關聯(lián)卻又互不干涉，能實現(xiàn)規(guī)定范圍內(nèi)任意速比和夾緊力的精確調(diào)節(jié)；由于用直流電機驅(qū)動無級變速器液壓泵工作從而避免了節(jié)流損耗和溢流、卸荷損耗，另外電動機與執(zhí)行元件的液壓缸可做到較為理想的功率匹配；同時該控制系統(tǒng)的使用壽命長、可靠性高、生產(chǎn)成本低、體積小、重量輕，可以實現(xiàn)高度集成一體化。
文檔編號F16H61/06GK201588926SQ20092029424
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者衛(wèi)建偉, 呂威, 張 雄, 楊英, 蔣強, 郝建軍 申請人:重慶理工大學