一种混合动力自动变速箱用换挡控制阀组及其控制方法与流程

1.本发明属于混合动力自动变速箱换挡控制技术领域，具体涉及一种混合动力自动变速箱用换挡控制阀组及其控制方法。


背景技术：

2.随着国家非公路柴油移动机械t4排放标准的出炉，矿用运输设备的要求越来越高，国家大型矿运输设备招标对大吨位矿车需求很迫切。目前国内传统大型矿车机械变速箱均为进口配置，配套成本和维护成本都及其昂贵。
3.非公路矿车工作强度大，一般24小时连续作业，作业环境恶劣。矿车变速箱遭受砂石、粉尘、泥水的侵蚀，需要很高的可靠性和适应性。行星排式自动变速箱，一般设置一个制动器，一个离合器，制动器为低速挡，离合器为高速挡，通过控制离合器或者制动器的结合，来实现高低速档位的切换。
4.现有的国产自动变速箱，换挡控制一般通过换挡电磁阀直接控制换挡离合器或制动器，实现换挡动作。这种控制方式，换挡电磁阀完全由电信号控制，不同换挡电磁阀阀芯之间没有关联，不同电磁阀的油路输出也是独立的，没有关联。如果电信号出现干扰等异常情况，就会出现不允许同时动作的离合器和制动器发生意外同时结合，导致换挡元件烧毁，整车无法动作；另外，整车颠簸严重，接插件易松动，砂石等杂物冲击，也容易引起线束断裂，这会导致换挡电磁阀意外失电，离合器或者制动器会意外分离，无法传递扭矩，整车会突然失去动力，引起行车危险。
5.因此，设计了一种混合动力自动变速箱用换挡控制阀组及其控制方法来解决上述问题。
6.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

7.为克服上述现有技术中的不足，本发明目提供了一种混合动力自动变速箱用换挡控制阀组，本发明提供的技术方案是：一种混合动力自动变速箱用换挡控制阀组，包括阀组，以及与变速箱液压系统油源相连的阀组输入油口（p）、与变速箱制动器活塞连接的第一输出口（b）、与变速箱离合器活塞连接的第二输出口（c）；所述阀组包括控制阀a（1）和控制阀b（2）；所述控制阀a（1）包括阀芯a、阀a第一口（a1）、阀a第二口（a2）、阀a第三口（a3）和第一电磁铁（y1）；所述控制阀b（2）包括阀芯b、阀b第一口（b1）、阀b第二口（b2）、阀b第三口（b3）、阀b第四口（b4）、阀b第五口（b5）、阀b第六口（b6）、第二电磁铁（y2）和第三电磁铁（y3）；所述阀a第一口（a1）与所述阀组输入油口（p）连通设置，所述阀a第二口（a2）为泄
油口，所述阀a第三口（a3）与所述控制阀b（2）相连，所述阀芯a的右侧与所述第一电磁铁（y1）连接，所述第一电磁铁（y1）与控制器线束相连；所述阀b第一口（b1）与所述阀a第三口（a3）连通设置，所述阀b第二口（b2）为泄油口，所述阀b第三口（b3）与所述第二输出口（c）连通设置，所述阀b第四口（b4）与所述第一输出口（b）连通设置，所述阀b第五口（b5）与所述阀b第三口（b3）连通设置，所述阀b第六口（b6）与阀b第四口（b4）连通设置，所述阀芯b的左侧与所述第二电磁铁（y2）连接，所述阀芯b的右侧与所述第三电磁铁（y3）连接，所述第二电磁铁（y2）和第三电磁铁（y3）均与控制器线束相连。
8.优选的技术方案为：所述控制阀a（1）为反比例调压阀，所述阀芯a的左侧设置有弹簧；当所述第一电磁铁（y1）的电流为0时，所述阀芯a在弹簧力的作用下处于左位，所述阀a第一口（a1）与所述阀a第三口（a3）连通，此时所述阀a第三口（a3）的压力输出值为最大值；当所述第一电磁铁（y1）的电流为最大值时，电磁力完全克服弹簧力，所述阀芯a处于右位，所述阀a第二口（a2）与所述阀a第三口（a3）连通，此时所述阀a第三口（a3）的压力输出值为0；当所述第一电磁铁（y1）的电流在0与最大值之间时，所述阀a第三口（a3）的压力输出值介于最大值和0之间。
9.优选的技术方案为：所述控制阀b（2）为三位四通电磁换向阀，所述阀芯b的左、右侧均设置有弹簧；所述阀b第五口（b5）为反馈口且位于所述阀芯b的左侧，所述阀b第六口（b6）为反馈口且位于所述阀芯b的右侧；当所述阀b第五口（b5）、阀b第六口（b6）均泄压时，所述阀b第二口（b2）与阀b第三口（b3）、阀b第四口（b4）连通，所述阀b第一口（b1）与阀b第三口（b3）、阀b第四口（b4）不连通；当所述阀b第五口（b5）连通高压压力油，阀b第六口（b6）泄压时，所述阀b第一口（b1）与所述阀b第三口（b3）连通，所述阀b第二口（b2）与所述阀b第四口（b4）连通；当所述阀b第五口（b5）泄压，阀b第六口（b6）连通高压压力油时，所述阀b第一口（b1）与所述阀b第四口（b4）连通，所述阀b第二口（b2）与所述阀b第三口（b3）连通。
10.本发明还提供了一种混合动力自动变速箱用换挡控制阀组的控制方法，所述阀b第一口（b1）为压力油口，所述第二电磁铁（y2）控制离合器结合，所述第三电磁铁（y3）控制制动器结合；当所述控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）和第三电磁铁（y3）均不得电时，所述阀芯b处于中位；离合器油路的第二输出口（c）通过所述阀b第三口（b3）与阀b第二口（b2）连通，实现泄压；制动器油路的第一输出口（b）通过所述阀b第四口（b4）与所述阀b第二口（b2）连通，实现泄压；离合器油路的第二输出口（c）、制动器油路的第一输出口（b）与所述阀b第一口（b1）均不连通，所述阀b第五口（b5）、阀b第六口（b6）均没有压力，此时离合器、制动器均不结合；当所述控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）得电、第三电磁铁（y3）不得电时，所述阀芯b在电磁力作用下处于左位；离合器油路的第二输出口（c）通过所述阀b第三口（b3）与所述阀
b第一口（b1）连通为高压，同时所述阀b第五口（b5）与所述阀b第三口（b3）连通为高压，阀芯b在电磁阀力和液压力作用下，保持在左位，离合器结合；制动器油路的第一输出口（b）通过所述阀b第四口（b4）与所述阀b第二口（b2）连通没有压力，所述阀b第六口（b6）与所述阀b第四口（b4）连通没有压力，制动器油路泄压；此时离合器结合，制动器不结合；当所述控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）不得电、第三电磁铁（y3）得电时，所述阀芯b在电磁力作用下处于右位，制动器油路的第一输出口（b）通过所述阀b第四口（b4）与所述阀b第一口（b1）连通为高压，同时所述阀b第六口（b6）与所述阀b第四口（b4）连通为高压，阀芯b在电磁阀力和液压力共同作用下，保持在右位，制动器结合；离合器油路的第二输出口（c）通过所述阀b第三口（b3）与所述阀b第二口（b2）连通没有压力，所述阀b第五口（b5）与所述阀b第三口（b3）连通没有压力，离合器油路泄压；此时制动器结合，离合器不结合。
11.优选的技术方案为：所述控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）不得电（或给定小电流），所述控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）得电，此时阀组输入油口（p）的高压油源经所述控制阀a（1）的阀a第一口（a1）到达所述阀a第三口（a3），再到达所述控制阀b（2）的阀b第一口（b1），再到达所述控制阀b（2）的阀b第三口（b3），再到达离合器油路的第二输出口（c）和所述控制阀b（2）的阀b第五口（b5），离合器结合；离合器结合后，如果所述控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）、所述控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）意外掉电，所述控制阀a（1）的阀a第一口（a1）输出高压，阀b第五口（b5）仍为高压，所述控制阀b（2）的阀芯b在阀b第五口（b5）液压力作用下保持左位不变，离合器油路的第二输出口（c）仍然维持高压，离合器保持结合状态；所述控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）给定最大电流，所述控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）下电，此时所述控制阀a（1）的阀a第三口（a3）泄压，所述控制阀b（2）的阀b第一口（b1）、阀b第三口（b3）泄压，离合器油路泄压，离合器分离，所述控制阀b（2）的阀b第五口（b5）泄压，所述控制阀b（2）的阀芯b回到中位。
12.优选的技术方案为：所述控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）不得电（或给定小电流），所述控制阀b（2）的第三电磁铁（y3）得电，此时阀组输入油口（p）的高压油源经所述控制阀a（1）的阀a第一口（a1）到达阀a第三口（a3），再到达所述控制阀b（2）的阀b第一口（b1），再到达所述控制阀b（2）的阀b第四口（b4），再到达制动器油路的第一输出口（b）和所述控制阀b（2）的阀b第六口（b6），制动器结合；制动器结合后，如果所述控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）、所述控制阀b（2）的第三电磁铁（y3）意外掉电，所述控制阀a（1）的阀a第一口（a1）输出高压，阀b第六口（b6）仍为高压，所述控制阀b（2）的阀芯b在阀b第六口（b6）液压力作用下保持右位不变，制动器油路的第一输出口（b）仍然维持高压，制动器保持结合状态；所述控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）给定最大电流，所述控制阀b（2）的第三电磁铁（y3）下电，此时所述控制阀a（1）的阀a第三口（a3）泄压，所述控制阀b（2）的阀b第一口（b1）、阀b第四口（b4）泄压，制动器油路泄压，制动器分离，所述控制阀b（2）的阀b第六口（b6）泄压，所述控制阀b（2）的阀芯b回到中位。
13.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：1、可以实现高速档位油路和低速档位油路之间的机械互锁，对于同一行星排的离合器和制动器，通过一个三位四通阀进行控制，有三种工作模式：离合器、制动器都不结合；
离合器结合；制动器结合。三位四通的阀芯在机械结构上就决定了离合器、制动器的油路不可能同时得高压，可以保证两个档位之间的二选一，即使离合器、制动器电磁阀意外同时得电，也不会出现两个油路同时得高压。
14.2、可以实现工作档位的自锁，换挡电磁阀得电后，该档位油路得高压，同时油路高压会将控制档位的两位三通阀芯锁止在该位置，即使因为线束、接插件故障导致电磁阀意外掉电，该阀芯仍然会保持在该位置不变，保证整车维持当前档位继续行驶。
附图说明
15.图1为本发明阀组示意图。
16.图2为本发明阀芯b左位状态示意图。
17.图3为本发明阀芯b右位状态示意图。
18.以上附图中，1、控制阀a，2、控制阀b。
具体实施方式
19.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
20.请参阅图1~图3。须知，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
21.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.实施例：如图1 ~图3所示，一种混合动力自动变速箱用换挡控制阀组，包括阀组，以及与变速箱液压系统油源相连的阀组输入油口（p）、与变速箱制动器活塞连接的第一输出口（b）、与变速箱离合器活塞连接的第二输出口（c）；阀组包括控制阀a（1）和控制阀b（2）；控制阀a（1）包括阀芯a、阀a第一口（a1）、阀a第二口（a2）、阀a第三口（a3）和第一电磁铁（y1）；控制阀b（2）包括阀芯b、阀b第一口（b1）、阀b第二口（b2）、阀b第三口（b3）、阀b第四口（b4）、阀b第五口（b5）、阀b第六口（b6）、第二电磁铁（y2）和第三电磁铁（y3）；阀a第一口（a1）与阀组输入油口（p）连通设置，阀a第二口（a2）为泄油口，阀a第三口（a3）与控制阀b（2）相连，阀芯a的右侧与第一电磁铁（y1）连接，第一电磁铁（y1）与控制器线束相连；阀b第一口（b1）与阀a第三口（a3）连通设置，阀b第二口（b2）为泄油口，阀b第三口（b3）与第二输出口（c）连通设置，阀b第四口（b4）与第一输出口（b）连通设置，阀b第五口（b5）与阀b第三口（b3）
连通设置，阀b第六口（b6）与阀b第四口（b4）连通设置，阀芯b的左侧与第二电磁铁（y2）连接，阀芯b的右侧与第三电磁铁（y3）连接，第二电磁铁（y2）和第三电磁铁（y3）均与控制器线束相连。
23.控制阀a（1）为反比例调压阀，阀芯a的左侧设置有弹簧；控制阀a（1）可以输出与控制电流大小变化相反的压力，电流越大，输出压力越小。当第一电磁铁（y1）的电流为0时，阀芯a在弹簧力的作用下处于左位，阀a第一口（a1）与阀a第三口（a3）连通，此时阀a第三口（a3）的压力输出值为最大值；当第一电磁铁（y1）的电流为最大值时，电磁力完全克服弹簧力，阀芯a处于右位，阀a第二口（a2）与阀a第三口（a3）连通，此时阀a第三口（a3）的压力输出值为0；当第一电磁铁（y1）的电流在0与最大值之间时，阀a第三口（a3）的压力输出值介于最大值和0之间。
24.控制阀b（2）为三位四通电磁换向阀，阀芯b的左、右侧均设置有弹簧；阀b第五口（b5）为反馈口且位于阀芯b的左侧，阀b第六口（b6）为反馈口且位于阀芯b的右侧；阀芯b中位机能为y型。当阀b第五口（b5）、阀b第六口（b6）均泄压时，阀b第二口（b2）与阀b第三口（b3）、阀b第四口（b4）连通，阀b第一口（b1）与阀b第三口（b3）、阀b第四口（b4）不连通；当阀b第五口（b5）连通高压压力油，阀b第六口（b6）泄压时，阀b第一口（b1）与阀b第三口（b3）连通，阀b第二口（b2）与阀b第四口（b4）连通；当阀b第五口（b5）泄压，阀b第六口（b6）连通高压压力油时，阀b第一口（b1）与阀b第四口（b4）连通，阀b第二口（b2）与阀b第三口（b3）连通。
25.离合器、制动器油路的机械互锁：控制阀b（2）的阀b第三口（b3）连通离合器油路，阀b第四口（b4）连通制动器油路，阀b第一口（b1）为压力油口，阀b第二口（b2）为泄油口；第二电磁铁（y2）控制离合器结合，第三电磁铁（y3）控制制动器结合；状态一：当控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）和第三电磁铁（y3）均不得电时，阀芯b处于中位；离合器油路的第二输出口（c）通过阀b第三口（b3）与阀b第二口（b2）连通，实现泄压；制动器油路的第一输出口（b）通过阀b第四口（b4）与阀b第二口（b2）连通，实现泄压；离合器油路的第二输出口（c）、制动器油路的第一输出口（b）与阀b第一口（b1）均不连通，阀b第五口（b5）、阀b第六口（b6）均没有压力，此时离合器、制动器均不结合；状态二：当控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）得电、第三电磁铁（y3）不得电时，阀芯b在电磁力作用下处于左位；离合器油路的第二输出口（c）通过阀b第三口（b3）与阀b第一口（b1）连通为高压，同时阀b第五口（b5）与阀b第三口（b3）连通为高压，阀芯b在电磁阀力和液压力作用下，保持在左位，离合器结合；制动器油路的第一输出口（b）通过阀b第四口（b4）与阀b第二口（b2）连通没有压力，阀b第六口（b6）与阀b第四口（b4）连通没有压力，制动器油路泄压；此时离合器结合，制动器不结合；状态三：当控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）不得电、第三电磁铁（y3）得电时，阀芯b在电磁力作用下处于右位，制动器油路的第一输出口（b）通过阀b第四口（b4）与阀b第一口（b1）连通为高压，同时阀b第六口（b6）与阀b第四口（b4）连通为高压，阀芯b在电磁阀力和液压力共同作用下，保持在右位，制动器结合；离合器油路的第二输出口（c）通过阀b第三口（b3）与阀b第二口（b2）连通没有压力，阀b第五口（b5）与阀b第三口（b3）连通没有压力，离合器油路泄压；此时制动器结合，离合器不结合。
26.当所述第二电磁铁（y2）和第三电磁铁（y3）意外同时得电时，控制阀b（2）的阀b第
五口（b5）、所述阀b第六口（b6）维持当前压力状态，阀芯b处于当前位置不变，离合器油路和制动器油路的压力状态为以上“状态一”、“状态二”、“状态三”三种状态中的一种。
27.以上情形中，无论控制信号如何变化，控制阀b（2）的阀芯b的机械结构，决定了离合器油路、制动器油路都不可能出现同时高压的情况，离合器结合，制动器一定不结合，制动器结合，离合器一定不结合，实现互锁，从而避免离合器、制动器同时结合引起的摩擦片烧结故障。
28.离合器的自锁：离合器结合：控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）不得电（或给定小电流），控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）得电，此时阀组输入油口（p）的高压油源经控制阀a（1）的阀a第一口（a1）到达阀a第三口（a3），再到达控制阀b（2）的阀b第一口（b1），再到达控制阀b（2）的阀b第三口（b3），再到达离合器油路的第二输出口（c）和控制阀b（2）的阀b第五口（b5），离合器结合；如图2所示；离合器结合后，如果控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）、控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）意外掉电，控制阀a（1）的阀a第一口（a1）输出高压，阀b第五口（b5）仍为高压，控制阀b（2）的阀芯b在阀b第五口（b5）液压力作用下保持左位不变，离合器油路的第二输出口（c）仍然维持高压，离合器保持结合状态；离合器分离：控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）给定最大电流，控制阀b（2）的第二电磁铁（y2）下电，此时控制阀a（1）的阀a第三口（a3）泄压，控制阀b（2）的阀b第一口（b1）、阀b第三口（b3）泄压，离合器油路泄压，离合器分离，控制阀b（2）的阀b第五口（b5）泄压，控制阀b（2）的阀芯b回到中位。
29.制动器的自锁：制动器结合：控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）不得电（或给定小电流），控制阀b（2）的第三电磁铁（y3）得电，此时阀组输入油口（p）的高压油源经控制阀a（1）的阀a第一口（a1）到达阀a第三口（a3），再到达控制阀b（2）的阀b第一口（b1），再到达控制阀b（2）的阀b第四口（b4），再到达制动器油路的第一输出口（b）和控制阀b（2）的阀b第六口（b6），制动器结合；如图3所示；制动器结合后，如果控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）、控制阀b（2）的第三电磁铁（y3）意外掉电，控制阀a（1）的阀a第一口（a1）输出高压，阀b第六口（b6）仍为高压，控制阀b（2）的阀芯b在阀b第六口（b6）液压力作用下保持右位不变，制动器油路的第一输出口（b）仍然维持高压，制动器保持结合状态；制动器分离：控制阀a（1）的第一电磁铁（y1）给定最大电流，控制阀b（2）的第三电磁铁（y3）下电，此时控制阀a（1）的阀a第三口（a3）泄压，控制阀b（2）的阀b第一口（b1）、阀b第四口（b4）泄压，制动器油路泄压，制动器分离，控制阀b（2）的阀b第六口（b6）泄压，控制阀b（2）的阀芯b回到中位。
30.本发明设计的控制阀组，可以实现高速档位油路和低速档位油路之间的机械互锁，可以实现工作档位的自锁，安全可靠；打破了传统大型矿车对进口变速箱的依赖，极大的降低了矿车制造成本和维护费用，还可以大幅度提升整车的燃油经济性，降低排放。
31.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。