专利名称：一种电控机械式自动变速器的气液选换挡机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电控机械式自动变速器的气液选换挡机构，应用于汽车变速器领 域。
背景技术：
随着传动技术的不断发展，汽车自动变速已经成为变速器发展的必然趋势，自动 变速能够减轻驾驶者的负担、减少驾驶疲劳导致的安全隐患，提高了行车安全；不仅如此， 目前非专业驾驶员正在不断增多，使用自动变速器可以减少非专业驾驶员的误操作，同时 还能使车辆获得良好的行驶性能和经济特性，减少对环境的污染。目前汽车自动变速器主 要有液力自动变速器AT、电控机械式自动变速器AMT、无级自动变速器CVT、双离合器自动 变速器DCT。其中，电控机械式自动变速器AMT是在传统手动变速器基础上，增加执行机构、 传感器以及控制单元TCU。驾驶员通过手柄等给TCU的指令和传感器信号经TCU处理后， TCU做出判断，当判断为选换挡或者离合器动作，则发出指令，驱动相应的执行机构，完成指 令指示的动作。执行机构按动力源不同可分为气压驱动机构、液压驱动机构和电机驱动机构。目 前，液压驱动机构具有控制响应比较好、精度比较高、驱动力大、可靠性好等优点，因此液压 驱动机构获得普遍应用。但液压驱动机构需要有从电动泵到执行缸等一系列液压元件，这 使得液压驱动机构成本偏高。而商用汽车上广泛使用气源，在此基础上，开发气压驱动机构 就可以利用车上自带的气泵、蓄能器，出于成本的考虑气压驱动机构在商用汽车上得到广 泛应用。气压驱动机构以空气作为传动介质，其成本低，且不存在环境污染，对气压元件的 精度要求也比较低。但由于空气压缩性大，因此气压驱动机构的控制精度不高，在对于离合 器控制时，较难实现气缸位置和速度的精确控制。选换挡时也难实现挡位的准确停靠。气 压作为动力源还存在驱动力不足问题，需要增加省力机构，从而加大了气压驱动机构的整 体尺寸。这些问题一直困扰着气压驱动电控机械式自动变速器AMT的发展。传统的AMT气压执行机构利用车辆自带气源，只需要增加电磁阀和执行气缸。虽 然它结构简单、气压元件少，但使用气压作为选换挡机构直接的动力源存在一些缺点。其中 的气压选换挡执行机构，常采用多位置气缸和普通的开关电磁阀，通过多个开关电磁阀的 开闭，实现不同位置。其中多位置气缸需要特别设计，会增加成本，且多位置缸随着停靠位 置的增多，其长度会增加，不利于空间布置。若采用普通气缸，控制阀则常用伺服阀或者比 例阀，整套机构对于阀和气缸的要求较高，增加成本，且要在短时间实现挡位的准确停靠 相对于液压执行机构较难。传统的AMT液压执行机构需要独立的电动泵提供液压油，整套 机构还包括油箱、过滤器、单向阀、压力继电器、蓄能器、若干电磁阀和执行油缸，整套液压 执行机构元件较多。其中AMT液压选换挡机构也常采用多位置油缸和普通的开关电磁阀， 和气压选换挡机构一样有着采用多位置缸的缺点。无论是传统的气压选换挡机构还是传统 的液压选换挡机构，它们都采用普通的开关电磁阀，采用开关电磁阀决定了换挡的过程是 被动的，这使得摩擦环进入摩擦同步时刻的冲击很大，使摩擦环的寿命减小。发明内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，综合气压驱动和液压驱动两者 各自的优点，为电控机械式自动变速器AMT提供一种气液选换挡机构，提高AMT选换挡工作 的可靠性，减小同步器冲击，尽量降低系统成本。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是气缸的左腔连接两位五通电磁 阀，稳定气源通过两位五通电磁阀与气缸连通，气缸和建压油缸组合为一体且两者内腔相 连通，气缸内腔设有的气缸活塞使气缸具有分成左、右两腔，建压油缸内腔设有的建压油缸 活塞使建压油缸具有左、右两腔，气缸活塞和建压油缸活塞通过活塞连杆连成一体，气缸活 塞的面积大于建压油缸活塞的面积；建压油缸的右腔通过单向阀和过滤器连通储油箱；建 压油缸的右腔通过出油管路分别连接选挡电磁阀组和换挡电磁阀组，选挡电磁阀组和换挡 电磁阀组分别连接选挡油缸和换挡油缸。本实用新型的有益效果是1、本实用新型将气压与液压的优点都融合在同一套电控机械式自动变速器AMT 执行机构中，相对于气压执行机构，虽增加了一些元件，但能获得液压控制的优点，提高AMT 驱动机构工作的可靠性；相对于液压执行机构，在享有同样控制优点的同时，减少了整套机 构的元件数量，降低了制造成本。借助车辆带气源的优势，利用该气源建立压力油，通过气 缸气流方向的控制，实现建压油缸的充油和建压，且两活塞存在面积比，因此能够用很小的 气压获得满足执行机构所需的高压油液，省去了电动泵、压力继电器和蓄能器等机构，且利 用油液易实现精确位置控制。2、本实用新型的选换挡执行机构选择普通缸，通过控制就能实现多挡位选择。选 换挡电磁阀均为高速开关阀。控制单元TCU以选换挡油缸活塞位移作为反馈信号，通过调 节高速开关阀PWM信号占空比，实现选挡或换挡油缸进排油油量的控制，进而实现挡位的 精确停靠。换挡时，通过对高速开关阀进排油量的控制，保证挡位停靠准确的同时减小同步 环冲击，有利于延长同步器寿命，3、本实用新型同样适用于离合器执行机构，离合器执行机构可利用气源建立的油 压通过闭环控制实现离合器位移和速度的精确控制。
图1为本实用新型的结构示意图。图中1.气缸；2.建压油缸；3.储油箱；4.过滤器；5.单向阀；6.两位五通电磁 阀；7.选挡电磁阀组；8.换挡电磁阀组；9.选挡油缸；10.换挡油缸；11.出油管路；12.回 油管路；13.管道；14、15.磁性开关a.气缸活塞；b.建压油缸活塞；c.活塞连杆。
具体实施方式
如图1所示，气缸1和建压油缸2组合为一体，气缸1和建压油缸2的内腔相连通。 气缸1的内腔设有气缸活塞a，气缸活塞a将气缸1分成左、右两腔，建压油缸2内腔设有建 压油缸活塞b，建压油缸活塞b将建压油缸2分成左、右两腔，并且气缸活塞a和建压油缸 活塞b均具有磁性。气缸活塞a和建压油缸活塞b通过活塞连杆c连接为一体，且气缸活塞a和建压油缸活塞b具有面积比，气缸活塞a的面积大于建压油缸活塞b的面积。气缸 1的左腔连接两位五通电磁阀6，两位五通电磁阀6外接稳定气源，稳定气源通过两位五通 电磁阀6与气缸1连通，使稳定气源通过两位五通电磁阀6驱动气缸1。建压油缸2的右腔通过单向阀5和过滤器4连通储油箱3，储油箱3与建压油缸2 之间设有单向阀5，储油箱3为建压油缸2的右腔提供充足油液，且高压油不能窜入储油箱 3。常状态下两位五通电磁阀6断电，稳定气源通向气缸1的左腔，气缸1的右腔与大气相 通，气缸活塞a在气压力的作用下，通过活塞连杆c推动建压油缸活塞b，从而在建压油缸2 右腔中建立油压。当两位五通电磁阀6通电，使得稳定气源通向气缸1的右腔时，气缸1左 腔与大气相通，于是建压油缸活塞b向左运动，导致建压油缸2内压力小于大气压，从而储 油箱3内油液经过滤器4和单向阀5进入建压油缸2。建压油缸2的左腔存在来自右腔油液的渗入，且当气缸活塞a、建压油缸活塞b、活 塞连杆c组成的活塞连杆组左移时，建压油缸2的左腔要保持和大气相通，因此将建压油缸 2的左腔通过管道13将空气与储油箱3的油箱口 02相连，储油箱3通过另一油箱口 01与 大气相通。储油箱3最大油液量的高度要低于油箱口 02的高度。建压油缸2的右腔通过出油管路11输出高压油，出油管路11分别连接选挡电磁 阀组7和换挡电磁阀组8，选挡电磁阀组7和换挡电磁阀组8分别连接选挡油缸9和换挡 油缸10，建压油缸2通过出油管路11对选挡电磁阀组7和换挡电磁阀组8输出高压油，高 压油通过选挡电磁阀组7驱动选挡油缸9，高压油通过换挡电磁阀组8驱动换挡油缸10，选 挡油缸9和换挡油缸10均为普通缸，选挡电磁阀组7和换挡电磁阀组8都是高速开关阀。 选挡油缸9和换挡油缸10分别通过选挡电磁阀组7和换挡电磁阀组8以及回油管路12连 通储油箱3，油液经回油管路12返回储油箱3。选挡电磁阀组7和换挡电磁阀组8通过PWM 信号控制选挡油缸9和换挡油缸10的进油油量，从而实现对选挡和换挡位置的精确停靠， 并且减小换挡时同步器冲击。在气缸1外设置磁性开关15，磁性开关15的位置与气缸活塞a的位置相应，在建 压油缸2外设置另一磁性开关14，另一磁性开关14的位置与建压油缸活塞b的位置相应。 本实用新型所建立的液压油量至少能保证执行机构完成一个工作流程(选换挡以及离合 器分离结合)，且建压油缸2建压一次时间很短。选挡油缸9、换挡油缸10以及离合器执行 油缸可随时使用建压油缸2中的油压。一个选换挡及离合动作流程结束后两位五通电磁阀 6通电，使气缸活塞a左移，进而建压油缸2充入油液，直到建压油缸活塞b到达磁性开关 14的位置，此时建压油缸2恢复充足油液状态，同时磁性开关15还会给控制单元TCU —个 触发，TCU接收到该触发后立即使两位五通电磁阀6断电回复常态，从而建立油压。该压力 与气源压力成正比，且比较稳定。磁性开关14保证系统工作安全可靠和故障诊断作用。建 立的液压油由于太久未换挡会渗入到建压油缸活塞b左侧，会导致其右侧的压力油油量无 法完成一个工作循环。这一过程中建压油缸活塞b会向磁性开关14的方向移动。当建压 油缸活塞b移动到磁性开关14处，TCU会接收到一个触发，此时TCU立即使两位五通电磁 阀6通电，将气缸1右腔接通气源，左腔接大气，完成补油；TCU可以从两次磁性开关14起 作用的时间间隔判断油缸是否存在故障漏油，间隔短则为故障漏油。一般情况下磁性开关 14处于屏蔽状态，因为在选换挡或离合等动作或者两位五通电磁阀6通电建立充油的过程 中，建压油缸活塞b同样会通过磁性开关14。这两种情况下，磁性开关14给TCU的触发是
5被TCU屏蔽的。
权利要求1.一种电控机械式自动变速器的气液选换挡机构，气缸(1)的左腔连接两位五通电磁 阀(6)，稳定气源通过两位五通电磁阀(6)与气缸(1)连通，其特征是所述气缸(1)和建压 油缸(2)组合为一体且两者内腔相连通，气缸⑴内腔设有的气缸活塞(a)使气缸⑴具 有分成左、右两腔，建压油缸(2)内腔设有的建压油缸活塞(b)使建压油缸(2)具有左、右 两腔，气缸活塞(a)和建压油缸活塞(b)通过活塞连杆(c)连成一体，气缸活塞(a)的面积 大于建压油缸活塞(b)的面积；建压油缸(2)的右腔通过单向阀(5)和过滤器⑷连通储 油箱(3)；建压油缸(2)的右腔通过出油管路(11)分别连接选挡电磁阀组(7)和换挡电磁 阀组(8)，选挡电磁阀组(7)和换挡电磁阀组⑶分别连接选挡油缸(9)和换挡油缸(10)。
2.根据权利要求1所述的一种电控机械式自动变速器的气液选换挡机构，其特征是 所述气缸活塞(a)和建压油缸活塞(b)均具有磁性，在气缸(1)外设置有与气缸活塞(a) 位置相应的磁性开关(15)，在建压油缸(2)外设置有与建压油缸活塞(b)位置相应的另一 磁性开关(14)。
3.根据权利要求1所述的一种电控机械式自动变速器的气液选换挡机构，其特征是 建压油缸(2)的左腔通过管道(13)连通储油箱(3)的油箱口(02)，储油箱(3)最大油液量 的高度低于油箱口(02)的高度。
4.根据权利要求1所述的一种电控机械式自动变速器的气液选换挡机构，其特征是 选挡油缸(9)和换挡油缸(10)分别通过选挡电磁阀组(7)和换挡电磁阀组(8)以及回油 管路(12)连通储油箱(3)。
专利摘要本实用新型公开一种电控机械式自动变速器的气液选换挡机构，气缸的左腔连接两位五通电磁阀，稳定气源通过两位五通电磁阀与气缸连通，气缸和建压油缸组合为一体且两者内腔相连通，气缸活塞和建压油缸活塞通过活塞连杆连成一体，气缸活塞的面积大于建压油缸活塞的面积；建压油缸的右腔通过单向阀和过滤器连通储油箱；建压油缸的右腔通过出油管路分别连接选挡电磁阀组和换挡电磁阀组，选挡电磁阀组和换挡电磁阀组分别连接选挡油缸和换挡油缸。通过气缸气流方向的控制实现建压油缸的充油和建压，实现选挡或换挡油缸进排油油量的控制，实现挡位的精确停靠的同时减小同步环冲击，有利于延长同步器寿命。
文档编号F16H61/38GK201779249SQ201020299888
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者何仁, 姜博 申请人:江苏大学