专利名称：一种应用光驱动调压的动力换挡变速器换挡系统和方法
技术领域：
本发明属于光驱动机械技术领域以及机械传动技术领域，涉及光驱动机械技术在动力换挡变速领域的应用，特别涉及一种应用光驱动调压的动力换挡变速器换挡的装置和方法。
背景技术：
2003年，研究人员研制出了一种光致弯曲液晶高分子材料(Nature，2003年425期，第145页)，该材料在紫外光的照射下能够产生三维的弯曲形变，在可见光或热的作用下形变又能够回复，整个过程重复进行，材料本身却不出现疲劳。该材料可以将光能直接转化为机械能，实现利用光直接驱动机械。目前基于此项研究成果，已有公开的多个专利技术，如《一种光驱动微阀及其驱动方法》(复旦大学，2009101990),《一种光驱动马达及其驱动方法》(同济大学，20101025)，《光驱动机器人及驱动机器人的方法》(复旦大学，200910053151)，《一种光驱动微型轮式车辆及其驱动方法》(同济大学，201010123456)等，但尚未有光驱动设备在动力换挡变速领域的装置和应用方法的公开。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用光驱动调压的动力换挡变速器换挡的系统和方法，光致形变材料在光的作用下可产生弯曲形变，这个过程将光能直接转化为机械能，本发明利用光致形变材料这一特点，可以直接通过光致形变材料的变形将光能转化为所需的机械能，且通过光的强弱对光驱动调压阀进行比例控制，结构简单、尺寸明显减小。本发明的技术方案如下一种光驱动换挡变速器换挡系统，包括主油路、光驱动调压阀单元、电子控制单元以及变速器电磁阀单元，所述电子控制单元输出端分别与所述光驱动调压阀单元以及变速器电磁阀单元相连，所述电子控制单元读取车辆换挡信息，控制所述变速器电磁阀单元与所述光驱动调压阀单元之间的电路的通断，所述光驱动调压阀单元串联在所述主油路与所述变速器电磁阀单元之间，接受所述电子控制单元控制，实时比例控制流向所述变速器电磁阀单元的油压。所述光驱动调压阀单元包括调压阀、光感材料以及光源一和光源二，所述光感材料与调压阀阀芯相连，所述两种光源一和光源二安装在光感材料的感光位置，所述的光源一、光源二与所述电子控制单元相连，接受所述电子控制单元的指令控制所述光感材料的动作，光源一可将光感材料推出，光源二可将光感材料收回，从而分别将阀芯推出、收回。所述光源一为可见光。进一步的，所述光源一的光强可为100毫瓦每平方厘米。所述光源二为紫外光。所述光源二的波长范围为20(T450nm。所述主油路中设有两个溢流阀，保证换挡油路油压维持在所需的范围内。
本发明还公开了一种光驱动换挡变速器换挡控制方法，包括以下步骤(I)等待车辆换挡信号，如果换挡信号高，则接通变速器电磁阀，转入步骤(2);如果换挡信号低，则继续等待；(2)控制光源一启动,提高光源一的输出电压,增加光源一光强，并监测变速器电磁阀的油压大小，当判断油压小于P1时，继续步骤(2);当判断油压达到P1时，转入步骤(3);(3)降低光源一的输出电压，同时监测变速器电磁阀油压大小，当判断油压继续上升至P2时，转入步骤(4);(4)再次提高光源一的输出电压，同时监测变速器电磁阀油压大小，当判断油压快速升高达到P3时，关闭光源一，同时，启动光源二，待阀芯归位后，关闭光源二。本发明的有益效果如下本发明首次提出了一种光驱动设备在动力换挡变速器的应用，相对于传统的液压阀而言，光驱动具有可远程操作等其他驱动方式所不具备的特点；且本发明结构简单，在空间狭小、强磁场等条件苛刻的场所也可应用，克服了某些环境下无法使用装置实施工作的缺陷。
图1是本发明组成结构图；图2是本发明动力换挡变速器油压变化曲线图；其中，P0为换档开始油压，P1为平稳结合开始油压，P2为平稳结合结束油压，P3为换档结束油压。
具体实施例方式如图1所示，一种光驱动换挡变速器换挡系统，包括主油路10、光驱动调压阀单元20、电子控制单元30以及变速器电磁阀单元40，电子控制单元30的输出端分别与光驱动调压阀单元20以及变速器电磁阀单元40相连，电子控制单元30读取车辆换挡信息，控制变速器电磁阀单元40与光驱动调压阀单元20之间的电路的通断，光驱动调压阀单元20串联在主油路10与变速器电磁阀单元40之间，接受电子控制单元30控制，实时比例控制流向变速器电磁阀单元40的油压。本实施例中，主油路10为动力换挡变速器提供换挡油压,与其他元件并联,主油路10中设有两个溢流阀，保证换挡油路油压维持在所需的范围内。光驱动调压阀单元20串联在主油路10与变速器电磁阀单元40之间，光驱动调压阀单元20包括调压阀、光感材料以及光源一和光源二，光感材料与调压阀阀芯相连，两种光源一和光源二安装在光感材料的感光位置，光源一、光源二与电子控制单元30相连，接受电子控制单元30的指令控制光感材料的动作，光源一可将光感材料推出，光源二可将光感材料收回，从而分别将阀芯推出、收回。电子控制单元30输出端连接光源一、光源二以及及变速器电磁阀单元。通过编程进行逻辑运算，电子控制单元30控制变速器电磁阀单元40的通断，根据所需的换挡策略对进行换挡动作控制。电子控制单元30通过控制变速器电磁阀单元40开关量电压的高或低，实现变速器电磁阀通或者断的控制。电磁阀通处于右位，电磁阀断，阀芯处于左位。当电子控制单元30控制变速器电磁阀单元40与光驱动调压单元20接通时没，电子控制单元30根据换挡过程所需的油压变化过程调整光源一和光源二的通断及亮度，以比例控制光驱动调压阀，实现油路油压的控制。变速器电磁阀单元40中并联了多个变速器电磁阀41，多个变速器电磁阀41接受电子控制单元30控制，分别作为光驱动调压的动力换挡变速器的执行端，当电子控制单元判30判断其中I个变速器电磁阀41需要接通，同时另外一个需要断开时，变速器电磁阀41接受指令采取动作后，相应的挡位离合器随之断开或者接合，从而与光驱动调压阀断开或连接。光源一和光源二安装在光驱动调压阀感光位置，光感材料动作受到光源一和光源二的直接控制。光源的种类、强弱及光照时间可精确影响光驱动调压阀阀芯位置。本实施例中，光源一可将光驱动调压阀阀芯推出，使变速器电磁阀油压增大，光源二可将光驱动调压阀阀芯收回，使变速器电磁阀41油压降低。光源一和光源二通过电路与电子控制单元30相连，由于电子控制单元30提供的电压与光源一和光源二的光强 线性相关，当电子控制单元30提高或降低输出电压时，光源一和光源二的光强随之增加或降低，影响光驱动调压阀阀芯的推出与收回速度，从而控制接入的动力换挡变速器油压的变化。由于光强范围以及变化规律除与电压成线性关系以外，还跟不同的感光材料的特性有关，有的感光材料光照强度弱就能产生较大的形变，有的感光材料光照强度很强也只能产生较小的形变。本实施例中，光源一优选为可见光，光强可为100毫瓦每平方厘米左右；光源二优选为紫外光或者波长范围为20(T450nm的光源。本发明还公开了一种光驱动换挡变速器换挡控制方法，包括以下步骤:(I)等待车辆换挡信号，如果换挡信号高，则接通变速器电磁阀41，转入步骤(2)；如果换挡信号低，则继续等待；(2)控制光源一启动，提高光源一的输出电压，增加光源一光强，并监测变速器电磁阀41的油压大小，当判断油压小于P1时，继续步骤(2);当判断油压达到P1时，转入步骤
(3)；(3)降低光源一的输出电压，同时监测变速器电磁阀41油压大小，当判断油压继续上升至P2时，转入步骤(4);(4)再次提高光源一的输出电压，同时监测变速器电磁阀41油压大小，当判断油压快速升高达到P3时，关闭光源一，同时，启动光源二，待阀芯归位后，关闭光源二。图2是本发明动力换挡变速器油压变化曲线图。其中，P。为换档开始油压，P1为平稳结合开始油压，P2为平稳结合结束油压，P3为换档结束油压。如图2所示，当驾驶人员启动换挡，电子控制单元30首先控制变速器相应的变速器电磁阀41的阀芯移动,使相应离合器油缸接入光驱动调压阀油压,此时油压为Ρ(!。同时启动光源一，光强度高，阀芯快速移动，油压快速升高达到P1 ;然后维持光源一，光强度低，阀芯缓慢移动，经dt时间后，油压缓慢升高达到P2 ;再次，维持光源一，光强度高，阀芯快速移动，油压快速升高达到P3。此时换挡过程结束。电子控制单元30关闭光源一，启动光源二，使阀芯回位，等待下一次换挡过程。本实施例中，dt的长短跟所需油压变化规律有关，不同的变速器在不同的工况下其油压变化规律均不同，dt的长短由电子控制单元30控制。
上述的对本发明的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种光驱动换挡变速器换挡系统，其特征在于:包括主油路、光驱动调压阀单元、电子控制单元以及变速器电磁阀单元，所述电子控制单元的输出端分别与所述光驱动调压阀单元以及变速器电磁阀单元相连，所述电子控制单元读取车辆换挡信息，控制所述变速器电磁阀单元与所述光驱动调压阀单元之间的电路的通断，所述光驱动调压阀单元串联在所述主油路与所述变速器电磁阀单元之间，接受所述电子控制单元控制，实时比例控制流向所述变速器电磁阀单元的油压。
2.根据权利要求1所述的光驱动换挡变速器换挡系统，其特征在于:所述光驱动调压阀单元包括调压阀、光感材料以及光源一和光源二，所述光感材料与调压阀阀芯相连，所述光源一和光源二安装在光感材料的感光位置，所述的光源一、光源二与所述电子控制单兀相连，接受所述电子控制单元的指令控制所述光感材料的动作，光源一将光感材料推出，光源二将光感材料收回，从而分别将阀芯推出、收回。
3.根据权利要求2所述的光驱动换挡变速器换挡系统，其特征在于:所述光源一为可见光。
4.根据权利要求3所述的光驱动换挡变速器换挡系统，其特征在于:所述光源一的光强可为100毫瓦每平方厘米。
5.根据权利要求2所述的光驱动换挡变速器换挡系统，其特征在于:所述光源二为紫外光。
6.根据权利要求2所述的光驱动换挡变速器换挡系统，其特征在于:所述光源二的波长范围为20(T450nm。
7.根据权利要求1所述的光驱动换挡变速器换挡系统，其特征在于:所述主油路中设有两个溢流阀，保证换挡油路油压维持在所需的范围内。
8.一种实现权利要求1所述装置的换挡控制方法，其特征在于:包括以下步骤， (1)等待车辆换挡信号，如果换挡信号高，则接通变速器电磁阀，转入步骤(2);如果换挡信号低，则继续等待； (2)控制光源一启动,提高光源一的输出电压，增加光源一光强，并监测变速器电磁阀的油压大小，当判断油压小于P1时，继续步骤(2);当判断油压达到P1时，转入步骤(3)； (3)降低光源一的输出电压，同时监测变速器电磁阀油压大小，当判断油压继续上升至P2时，转入步骤(4)； (4)再次提高光源一的输出电压，同时监测变速器电磁阀41油压大小，当判断油压快速升高达到P3时，关闭光源一，同时，启动光源二，待阀芯归位后，关闭光源二。
全文摘要
本发明公开了一种光驱动换挡变速器换挡系统，包括主油路、光驱动调压阀单元、电子控制单元以及变速器电磁阀单元，电子控制单元的输出端分别与光驱动调压阀单元以及变速器电磁阀单元相连，电子控制单元读取车辆换挡信息，控制变速器电磁阀单元与光驱动调压阀单元之间的电路的通断，光驱动调压阀单元串联在主油路与变速器电磁阀单元之间，接受电子控制单元控制，实时比例控制流向变速器电磁阀单元的油压。该装置是光驱动比例阀在工程机械传动技术中的应用，可集成为较小的尺寸，在空间狭小、强磁场等条件苛刻的场所也可应用，克服了某些环境下无法使用装置实施工作的缺陷。
文档编号F16H61/00GK103075508SQ20131001131
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者朱玉田, 刘钊, 王攀峰, 吴昊, 郑雷, 高成 申请人:同济大学, 徐州锐智传动技术有限公司, 上海锐凌传动技术有限公司