专利名称：一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，属于液压传动系统和电子技术电器设备控制系统领域。
背景技术：
汽车等移动机械中，都要用到离合器、制动器、油门、转向器。目前的汽车制动助力和转向助力都要取决于发动机的状态，只有发动机工作时才会产生助力，发动机熄火时助力就消失，会使制动乏力、转向很重，甚至会由此引起车祸。对离合器、制动器、转向器、油门采用液压驱动是一种不错的方法，发动机熄火也能够正常工作并可以产生很大的驱动力，但是目前液压驱动面临一个困难，就是因为液体不可压缩，所以液压无法储存，当需要用到液压驱动时，需要起动液压泵，反应不会很及时，并且需要一个功率较大的泵，以便能够迅速产生足够的液压。手动挡汽车都要用到离合器。当离合器踏板踩下时，主动轮的摩擦片与从动轮的摩擦片被分离，暂停传递动力，该动作以下简称“分离”，当离合器踏板松开抬起时，主动轮的摩擦片与从动轮的摩擦片被压紧贴合在一起，可以传递动力，该动作以下简称“贴合”。目前离合器控制是由驾驶员踩离合器踏板来实现的，在换挡等操作时要手脚并用，还要掌握好下陡坡时不能踩、抬脚的时候要慢慢抬等一些操作要领；还要协调控制，搞不好就熄火， 有一定的难度，所以很多人宁愿开自动挡车，哪怕是耗油多百分之十几也愿意。本发明的目的是设计一种压力可以被储存的液压罐，只要一个功率较小的泵就可以维持液压罐足够的液压，基于这种液压罐，设计相应的控制系统，实现电信号控制机械动作，控制各个电磁阀的开通和关闭，液压罐中的压力液驱动相应的液压缸，从而驱动离合器、制动器、转向器、油门、飞机升降舵等等(定义为“操控装置CKU”)动作。对离合器而言，构成电控式离合器系统，简化驾驶员的操作，无须用脚踏离合器， 就在换挡时按下一个按钮就相当于踩下离合器了，并且由系统控制离合器慢慢贴合，无须掌握什么时候不能踩、抬脚的时候要慢慢抬等一些操作要领，因为这些要领交给控制系统完成；对制动、油门和转向而言，构成电控式制动、转向系统，发动机熄火不再损害到制动和转向助力，液压助力还可以大大加强。为了叙述简练，本文将逐步定义一些专用名词定义，先定义“操控装置CKU”为离合器、制动器、转向器、油门、飞机升降舵等等装置中的任意一种；“操控系统CKXT”为所有操控装置的集合。发明原理描述一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统。其特征是其特征是该系统的基础是内置气囊式液压罐(以下简称为“囊压罐”)，囊压罐的原理是用储存气压的方式来储存液压；囊压罐中有一个内置储压气囊，气囊中注入一种称为储压剂的物质，该气囊在温度不变时为恒压，当液压泵向囊压罐注液时，只要液压超过气囊气压，就可以将气囊压扁，将囊压罐中除气囊以外的地方都注满压力液；当压力液向外作功时，压力液的压力是气囊中的饱和蒸气压提供的，这是一个准恒压，这就是说，囊压罐中储存了一罐压力液，其压力等于储压剂饱和蒸气压，形成一个压力较高的准恒压囊压罐；以囊压罐为核心，以液压泵、止回阀、储液筒为外围，构成囊压罐模块。操控系统中的操控装置CI^Z由操作器、传感器、变送器、信号处理器、囊压罐、电磁阀、执行器组成；驾驶员对某个操控装置的操作幅度通过传感器和变送器转换成一个需求量，经信号处理器处理后发出电磁阀控制信号(以下简称阀控信号)，控制执行器中液压缸压力的增加或减小，从而控制执行量的变化，使执行量跟随需求量的变化而变化；根据阀控信号的不同有三种动作，一种是注液阀开通且排液阀关闭，由囊压罐向执行器中液压缸注入压力液，这就增加了液压缸的液压，使执行量增加；一种是注液阀关闭且排液阀开通， 就减小了液压缸的液压，使执行量减小；一种是注液阀关闭且排液阀关闭，就维持了液压缸的液压，使执行量维持；优秀的储压剂应该具备的主要物理性能是在工作温度范围内有满足工作压力要求的饱和蒸气压且当温度变化时饱和蒸气压变化范围不大(以下简称为准恒压)；理论上说，在工作温度范围内饱和蒸气压为0. 12-100MPa的储压剂都可以用，但是作为本系统的储压剂，为0. 3-2MPa比较合理；由于这是一个刚刚提出的课题，还没有相关的资料和研究确定采用什么物质充当储压剂最为理想，目前，氨、二氧化硫、RlU R12、R22、R134等制冷剂的物理性能接近储压剂所要求的性能，可以权且充当储压剂，比如当R12的温度范围为-10°C 50°C时，饱和蒸气压范围为0. 8-1. 3MPa，气囊中储压剂由液态变气态而吸热，会使温度有一点点下降，所以饱和蒸气压会随之有一点点下降，但是从工程机械的角度说，这一点点变化可以忽略不计，所以饱和蒸气压是准恒压。实施例和
相结合进行描述几点说明 附图编号中，关联很紧密的几个图放在同一个主编号内，如图5. 1、图5. 2、图 5. 3、图5. 4，表示该几幅图关系很紧密，有很多相同或相关的内容。 因为本发明的所有操作装置的执行器都以囊压罐为驱动力，都是“基于囊压罐的装置”，所以可以简称装置”。 多个图中出现的同一个标号，只在第一次出现时说明，如“ZYG”在很多图中都有，只在图1.2解释中说明； 电磁阀图形符号中，矩形框表示电动器(包括电磁铁或电动机)，两个三角形表示阀体； 完成某个功能的若干元件用虚线框围成一个功能框，并在一个矩形框中写出该功能框的名称，以后就用直接引用，称为**模块。 传感器是最繁杂的部分，传感器标号都以大写C开头，需求量传感器以CX开头， 驱动量传感器以CQ开头，传感器总称以CG开头。 变送器标号都以大写B开头，需求量变送器以BX开头，驱动量变送器以BQ开头，变送器总称以BS开头。 若V为高电位，可以用V = 1表示；若V为零电位，可以用V = 0表示。 当δ工> Vxq > (- δ 2)时，或|Vx-Vq| < δ时，表示驱动量和需求量接近相等， 以下称为“Vx和Vq达到平衡”。 同相输入端简称同相端，反相输入端简称反相端。 离合器、制动器、转向器、油门、升降舵等等装置，这些装置统称为执行器。在本
7系统中，执行器包括开关量执行器和模拟量执行器两类，开关量执行器只有离合器，模拟量执行器包括制动器、转向器、油门、升降器，它们的操作量都是需要逐渐变化大小的模拟量，为了简便，以下将模拟量执行器统称为驱动器，其控制电路称为驱动器控制电路，各种模拟量驱动器装置合称为囊压罐式驱动器装置，驱动器液压缸简称为液压缸，而离合器液压缸写全称。实施例1 囊压罐及其工作原理图1. 1和图1. 2 ；具体解释如下图1. 1是囊压罐工作原理图。后面图中用NYG(意思是“囊压罐”)表示图1. 1,NYG 是“基于囊压罐的电子液压操控系统”的基础，其中，ZYK-储压剂注入口 ；XYC-吸液层，为海绵状硬质层，其作用是可以引导压力液对气囊全方位施压，假如没有吸油层，当气囊紧贴罐壁时，压力液无法对气囊全方位施压；GB-囊压罐罐壁；QN-气囊；CYJ-储压剂；DB-多孔挡板，避免气囊堵塞进液口和出液口 ；YLY-压力液；CY-出液口 JY-进液口 ；KPl-气囊状态开关，当气囊被压扁时，KPl断开，当压力液排出到一定量使气囊撑开时，KPl接通，使得(图 1.2中的)液泵PE起动，给NYG补充压力液，行程开关和压力开关都可以实现这个功能。驱动液压泵PE的方法有两类，一类是电动机驱动，当压力液很满时，气囊被完全压缩，压力开关KPl被切断，液压泵PE的电动机不转，当压力液排出到一定量，使气囊撑开到“补充位置”时(气囊撑开到1/2、1/3还是其它值为补充位置，要根据设计和试验确定)， 压力开关KPl接通，液压泵的电动机运转，向囊压罐补充压力液；另一类是发动机驱动，当压力液很满时，气囊被压缩，压力开关KPl被切断，使“液压泵离合器” PELH处于分离状态， 发动机不会带动液压泵PE运转，当压力液排出到一定量，使气囊撑开到“补充位置”时，压力开关KPl接通，使液压泵离合器处于贴合状态，发动机带动液压泵PE运转，向囊压罐补充压力液。图1. 2为“基于囊压罐的电子液压操控系统”的框图。NYG-囊压罐，ZHF-止回阀； PE-液压泵，向NYG注液；CYT-储液筒，储存排回来的压力液；ZYG-注液管，所有的液压缸压力液的来路；PYG-排液管，所有的液压缸排出压力液的回流管道。CKUa-操控装置a(左转向操控装置)；CZFDa-操作幅度a(左转操作幅度)； QDGa-驱动杆a、(左转向驱动杆)；CKZZb-操控装置b (右转向操控装置)，CZFDb-操作幅度b (右转操作幅度)， QDGb-驱动杆b (右转向驱动杆)，上升/下降操控与左转向/右转向操控相同，不赘述。CKZZd-离合操控装置，LHCZ-离合操作，LHG-离合杆，CKZZ-制动操控装置，CZFD-制动操作幅度，QDG-制动驱动杆，CKZZf-油门操控装置，CZFDf-油门操作幅度，QDGf-油门驱动杆，每一个操控装置中都包含有控制电路、液压缸、液压缸的注液电磁阀和排液电磁阀(以下简称注液阀和排液阀)，当控制电路使注液阀开通而排液阀关闭时，液压缸中压力升高，其活塞被往外推出，执行量加大；当注液阀关闭而排液阀开通时，液压缸中压力降低， 其活塞被弹簧往内压回，执行量减小；当注液阀和排液阀都关闭时，液压缸中压力维持，其活塞静止，执行量维持现状。这几种操控装置中，只有离合操作是开关型操作(即操控量要么是分离，要么是
8贴合)，如果驾驶员给出的操作需求量LHCZ是分离指令，经过离合操控装置CKZZd处理后， 会控制离合杆LHG完全顶出，使离合器分离；如果驾驶员给出的LHCZ是贴合指令，经过离合操控装置CKZZd处理后，会控制离合杆LHG完全退回，使离合器贴合。除离合操控装置是开关型的动作外，其它几种操控装置都是模拟型(即操控量的大小是可以逐渐变化的)的操控装置，比如制动时，驾驶员踩下制动踏板的距离就是制动操作幅度CZFD的大小，CZFD经过CI^Z处理后，控制QDG的移动距离，使其与CZFD的大小成正比。同样，驾驶员给出了一定大小的操作幅度需求量(包括CZFDa、CZFDb、CZFDf)后，经过所对应的操控装置(Cl^Za、CI^Zb、CI^Zf)的处理，会控制所对应的驱动杆(QDfei、QD(ib、 QDGf)的移动距离，使其与所对应的操作幅度需求量的大小成正比。W3f_油门快速排液阀，Vxx-制动控制信号。当Vxx为高电位时，表示已经踩下制动踏板，需要迅速关闭油门，所以Vxx打开W3f快速排油量，使油门驱动杆QDGf迅速退回。NYMK的虚线框为囊压罐模块，虚线所包围的NYG-囊压罐，KPl-气囊状态开关， ZHF-止回阀，PE-液泵，CYT-储液筒，CY-出液管，JY-进液管，这些元素合并称NYMK，(后面的图2. 1、图3. 1、图5. 4中都有囊压罐模块，在此一并说明)。实施例2 囊压罐式基本型操控装置(简称囊压罐式操控装置)，囊压罐式制动、 油门、转向操控装置以基本型操控装置原理为基础，只有一点细节变化；特别是因为制动装置、分立式转向装置的工作原理与基本型操控装置基本原理一致，所以该例又是兼做囊压罐式制动装置和分立式转向装置说明；联动式转向装置和油门装置在基本型上小有调整。实施例2通过图2. 1和图2. 2相结合进行解释；具体解释如下图2. 1为囊压罐式基本型(兼制动、分立式转向)操控装置的基本原理框图。囊压罐式基本型操控装置包括操控器CK、需求量传感器CX、需求量变送器BX、处理电路CL、注液阀W1、排液阀W2、液压缸YYG、驱动量传感器CQ、驱动量变送器BQ和囊压罐模块NYMK ；其中处理电路模块CL全称是电磁阀控制信号(制动信号、转向信号)处理电路， 由差分放大器CF、注液阈值电路YZl和排液阈值电路H2、注液功放电路GFl和排液功放电路GF2组成；由图2. 2可知，CF的电路之一是由集成运放AR和电阻R5、R6、R7、R8构成差分放大器，需求量Vx和驱动量Vq分别从同相端和反相端输入。注液阈值电路TLY由Dl和稳压管D3构成，排液阈值电路TLl由D2和稳压管D4 构成，注液功放电路GFl由Tl连接成射极输出器构成，排液功放电路GF2由T2连接成射极输出器构成；以上例举的只是构成CF、YZl、YZ2、GFl、GF2的电路之一，构成CF、YZl、YZ2、 GFUGF2的电路不胜枚举。CK-操控器；CX-需求量传感器；BX-需求量变送器。定义液压缸YYG =活塞HS+弹簧TH+缸套GT+驱动杆QDG。实施例2结合图2. 1和图2. 2描述囊压罐式基本型操控装置的原理，同时用括号 (制动**、转向**)附带说明了制动装置和转向装置的原理。各驱动器靠各自对应液压缸中的液压驱动，这些液压缸的工作原理相同，以下合并称为驱动器液压缸。囊压罐式基本型操控装置的基本原理(图2. 1中)驾驶员对操控器CK的操作幅度CZFD (制动幅度、转向幅度)通过需求量传感器CX而转化为电压量Vx’ ；电压量Vx’的变化范围一般是不符合系统的要求的，所以用需求量变送器BX(BX在图2. 3中解释)将电压量Vx’调整为电压量Vx，Vx是“驱动幅度需求量信号”，在制动装置中，Vx是“制动幅度需求量信号”，都简称为“需求量Vx”，而Vx的变化范围取决于该系统所规定的标准范围，从理论上说，经过变送器转换后Vx的变化范围可以是(-U U)范围内的任意的子范围，所以这个标准范围是根据设计者的需要确定的，本发明规定基本型操控装置Vx的变化范围是(0 Vxm)，Vxm为Vx的上限(0 < Vxm < U)；同样，驱动幅度通过驱动量传感器CQ而转化为电压量Vq’ ；电压量Vq’的变化范围一般是不符合系统的要求的，所以用驱动量变送器BQ(BQ在图2. 3中解释)将电压量Vq’调整为电压量Vq，Vq是“驱动幅度执行量信号”，在制动装置中，Vq是“制动幅度执行量信号”，简称为“驱动量Vq”，而Vq的变化范围取决于该系统所规定的标准范围。Vx是驾驶员给出的信号，为主动信号；Vq是驱动器给出的信号，为被控量信号(为从动信号)；需求量-驱动量=主从信号差，或Vx-Vq = Vxq (其中Vxq就是主从信号差)。设δ是根据系统要求所确定的抗干扰电位。为了抗干扰，引入抗干扰电位S1* (_S2)。操控装置的作用本质上就是使驱动量Vq跟随需求量Vx变化，使得S1SVxqS ("δ 2),具体分析有如下3种状态1、驱动量维持状态。当操作幅度不变时，表示要维持当前幅度，(比如，当保持油门的大小时，表示要维持当前的驱动量)，Vx和Vq会处于一种平衡态，Vxq的绝对值会比较小，Vxq维持在S1SVxqS (_δ 2)范围内，低于阈值电路YZl和ΥΖ2的开通阈值，功放GFl 和GF2都截止，将注液阀和排液阀都关闭，维持液压缸的液压；2、驱动量增加状态。当操作幅度增加时，表示要增加当前幅度，(比如，当加大油门时，表示要增加驱动量)，Vx增加，使Vxq> S1，高于阀值电路^1的开通阈值，功放GFl 饱和导通而GF2截止，将注液阀打开(排液阀关闭)，囊压罐中的压力液对液压缸注液，提高液压缸的液压，驱动量Vq随之增加，使Vxq减小至< S1，这时又满足δ工> Vxq > (_ δ 2)， 进入驱动量维持状态，将注液阀和排液阀都关闭，维持液压缸的液压；3、驱动量减小状态。当操作幅度减小时，表示要减小当前幅度，(比如，当减小油门时，表示要减小驱动量)，Vx减小，使Vxq < (- δ 2)，高于阈值电路ΥΖ2的开通阈值，功放 GF2饱和导通而GFl截止，将排液阀打开(注液阀关闭)，对液压缸排液，降低液压缸的液压，驱动量Vq随之降低，Vxq增加至> (_δ2)，这时又满足S1SVxqS (_δ 2)，进入驱动量维持状态，将注液阀和排液阀都关闭，维持液压缸的液压；要补充说明的两个问题是①为什么要设置δ工和(-δ 2)呢？这是为了提高抗干扰能力，如果不要\和(_\)，也就是令S1= (-S2) =0，会使得电磁阀反复通断跳动不停。分析如下当Vx>Vq，系统会(令注液阀开、排液阀关)向液压缸注液升压，马上会使 Vq升高至Vx < Vq ；这时系统会(令注液阀关、排液阀开)从液压缸排液降压，马上又会使 Vq降低至Vx > Vq ；如此反复跳动，注液阀和排液阀也就会随之反复通断跳动而容易损坏， 所以要采用抗干扰措施，设置S1* (-δ2)；当δ = S1 = (-δ2)时，系统须使得IVx-VqI < S。②需求量信号Vx和执行量信号Vq是从两个地方两个传感器采样的信号，需要用变送器使两个信号接近线性关系，并且两者的最大值和最小值都对应相等，实现Vxm = Vqm, Vxmin = Vqmin,(其中Vxm为Vx的最大值、Vqm为Vq的最大值、Vxmin为Vx的最小值、 Vqmin为Vq的最小值)。另外，传感器的输出信号与被测量的关系成线性关系是最理想的， 但实际上难以理想化，为了减小非线性误差，需求量传感器和驱动量传感器尽量采用相同的或同类的传感器，比如，两者同时采用压力传感器。由CL得到注液控制信号VI、排液控制信号V2后，VI、V2合称阀控信号，分别控制
10注液阀Wl和排液阀W2的注液和排液动作，控制液压缸YYG的液压，液压越高则活塞HS对缸套GT中的弹簧TH的压力越大，驱动杆QDG就往外顶出越长；所以检测驱动杆的位移量的方法之一是用压力传感器检测液压缸的液压大小，方法之二是检测驱动杆的位移(见图 6. 1-6.5的解释)，就可以知道驱动杆的位移量，两种检测方法统一用驱动量传感器CQ表示，由检测出的信号经过驱动量变送器BQ变换成驱动量Vq，反馈到差分放大器CF的输入端，CF对需求量Vx和驱动量Vq进行差分放大。图2. 2为囊压罐式制动装置的电路原理图，去掉(由T3、AZ、Rd、Re、KA2和制动信号Vxx所构成的)制动信号虚线框ZD后，就是囊压罐式基本型操控装置的电路原理图，这是实施例2的具体电路原理图。电路工作原理驾驶员对操控装置CK的操作幅度CZFD经过需求量传感器CX检测后，得到采样信号Vx’，经过需求量变送器BX变换后，得到需求量Vx，Vx和Vq分别从差分放大器CF的同相端和反相端输入，CF由集成运算放大器AR及电阻R5、R6、R7、R8构成，令 Vxq = Vx-Vq, R5 = R6，R7 = R8，AR 的输出电压为 VrjljVr = Av*Vxq，式中 Av 为电压放大倍数，Av = R7/R5。差分输入放大电路就是对需求量Vx和驱动量Vq的差值进行放大，即对主从信号差Vxq进行放大。设稳压管D3和D4的稳压值为、，令δ λ = δ 2 = δ = Vw/Av0当| Vxq < δ时，Vx和Vq达到平衡；当I Vxq I > δ时，Vx和Vq相差过大，须使Vq向Vx靠拢。1、当需求量Vx增加，使Vxq > δ时，Vx_Vq> δ，表示驱动量偏小，应该加大驱动量。驱动量增加过程如下(注意到Vr = Av*Vxq，Vw = Αν* δ )当Vxq > δ 时，有(Vr = Av*Vxq > Αν* δ = Vw)，即 Vr > Vw,作为注液阈值电路的稳压二极管D3被击穿，功放管Tl饱和导通，Vl = 1 (即注液控制信号Vl为高电位)，注液阀Wl开通，向图2.1中液压缸YYG注液；同时，Vr > Vw时，功放管Τ2截止，V2 = 0 (即排液控制信号V2为零电位)，排液阀W2关闭。Vl = 1注液阀开通而V2 = 0排液阀关闭， 就增加了液压缸的液压，增加了驱动量Vq，使得Vxq < δ，Vx和Vq达到平衡。2、当需求量 Vx 减小，使 I Vx-Vq I > δ 时，即 Vxq < (-δ)时，Vx-Vq < (-δ )，表示驱动量偏大，应该减小驱动量。过程如下 当 Vxq < (- δ )时，有(Vr = Av*Vxq < Αν* (- δ ) = (-Vw)) ,Vr < (-Vw)，作为排液阈值电路的稳压二极管D4被击穿，功放管T2饱和导通，V2= 1，排液阀W2开通，使图2. 1 中液压缸YYG排液，同时，Vr < (-Vw)时，功放管Tl截止，Vl =0，注液阀Wl关闭。Vl = 0 注液阀关闭而V2 = 1排液阀开通，就减小了液压缸的液压，减小了驱动量Vq，使得Vxq > (_δ)，Vx和Vq达到平衡。3、当需求量Vx近似不变，且δ > Vxq > (_δ)时，| Vx_Vq | < δ，表示驱动量和需求量接近，应该维持驱动量。驱动量维持过程如下当 δ > Vxq > (- δ )时，Vr = Av*Vxq < Αν* δ = Vw, Vr < Vw, D3 不会被击穿， Tl 截止，Vl = 0，注液阀 Wl 关闭；同时，Vr = Av*Vxq > Αν*(- δ ) = (-Vw)，Vr > (-Vw)， D4也不会被击穿，T2截止，V2 = 0，排液阀W2关闭。Vl = 0注液阀关闭且V2 = 0排液阀关闭，则液压缸维持当前的液压，驱动量得到维持，Vx和Vq维持平衡。简述一下，是有三种状态一种是当需求量Vx增加，使Vxq > δ时，Vr > Vw,经CL处理得到Vl = 1且V2
11=0，注液阀Wl开通且排液阀W2关闭，就增加了液压缸的液压，使驱动量Vq增加，Vxq减小至Vxq < δ ,Vx和Vq达到平衡。一种是当需求量Vx减小，使Vxq < (-δ)时，Vr < (-Vw)，经CL处理得到Vl = 0 且V2 = 1，注液阀Wl关闭且排液阀W2开通，就减小了液压缸的液压，使驱动量Vq减小，Vxq 增加至Vxq > (- δ ) , Vx和Vq达到平衡。一种是当需求量Vx近似不变，且δ > Vxq > (- δ )时，Vw > Vr > (-Vw)，经CL 处理得到Vl = 0且V2 = 0，注液阀Wl关闭且排液阀W2关闭，就维持了液压缸的液压，使驱动量维持，Vx和Vq维持平衡。第四种状态是Vl = 1且V2 = 1，注液阀Wl开通且排液阀W2开通，这是在本电路上不可能出现的状态，因为Vr不可能同时有Vr > Vw且Vr < (-Vw)。附加说明D5 (D6)为续流二极管，当Tl (T2)由饱和变为截止时，Wl (W2)的线圈和 D5(D6)构成回路，将Wl (W2)线圈中的能量尽快释放。Cl和C2可以滤除干扰信号；Tl和T2 为功放的一例，功放电路很多，作为一般情况，用虚线框的GFl和GF2来表示所有的功放电路；图2. 2中，操作幅度(即制动幅度、转向幅度)CZFD施加给操控器CK，操控器CK可以是制动踏板，也可以是用手控制动器；操控器的位移量被需求量传感器CX探测到，需求量传感器CX根据操控器CK的位移量大小成正比的产生操控量电位Vx’，经过变送器BX调整后，成为操作幅度需求量Vx，Vx与驱动量Vq输入到处理电路KZDL(由差分放大电路、阈值电路、功放电路组成)，得到阀控信号Vl和V2，控制注液阀Wl和排液阀W2的开通/关闭， 从而控制液压缸YYG的压力，液压越高则活塞HS对弹簧TH的压缩量越大，活塞HS以及驱动杆QDG顶出越多，即驱动量Vq越大；驱动量Vq的采样和调整是由CB得到，CB用于检测驱动量的大小，由驱动量传感器和变送器两部分构成；GT是液压缸缸套。QDG、HS、TH和GT 合称为YYG，CK、CX、BX、CL、YYG、WU W2和CB合称为操控装置CKZZ。制动信号模块ZD (—个标注ZD的虚线框)的解释比较器AZ的同相端通过分压电阻Rd和Re接入一个很小的抗干扰正电位Ve，令制动需求量信号Vx = 0 Vxmax，当Vx < Ve时，Dz = (-U)，三极管T3截止，制动信号Vxx为低电位电位，当Vx > Ve时，Dz =+U， 三极管T3饱和，制动信号Vxx变成高电位，这时可产生两个作用，一个是使油门操控装置快速丢油(参见实施例3的解释)，一个是使离合器分离。如果没有抗干扰正电位Ve，令AZ 同相端直接接地，当需求量Vx有一点干扰就会产生“误制动信号”。变送器BS的附加说明图2. 3是变送器的电路图之一。集成运放AG接成电压跟随电路充当输入级，传感器送来的采样信号Vg’ (Vg'是Vx’或Vq’ )经过AG后，AG输出端电位仍然为Vg’，但是电压跟随电路可以使输入电阻很大，输出电阻很小，即变得向传感器 CG(CG是CX或CQ)索取的电流很小，向后级提供信号的负载能力加大；集成运放AB接成一个差分放大器，从反相端电阻Rl输入的信号为基准调节信号Vt，使Vx值上下平移，从同相端电阻R2输入的信号为传感器采样信号Vg’，经过差分放大后得到需求量Vg(Vg是Vx或 Vq)。也就是说，Vg是Vx或Vq经过平移和放大后的信号。例如，Vg’的变化范围是2 6V，要调整为Vg的变化范围(-10 10V)，放大倍数=20/(6-2) = 5，如果仅仅是放大5倍， 那么2 6V变成了 10 30V，如果整体下移20V后就成了 -10 10V，而调节可变电阻Rt 使Vt = 4V，可以使输出信号整体下移20V。Vt作为调节基准应该要稳定，所以采用了稳压措施，78系列三段稳压块78**提供正电位稳压(比如7805表示正5V稳压块)，79系列三段稳压块79**提供负电位稳压。实施例3 囊压罐式油门操控装置(图3. 1)。具体解释如下图3. 1为囊压罐式油门操控装置的原理框图。实施例3和图3. 1中的所有元件和符号，除D8f、Vxx, W3f需要另加解释外，都与实施例2及图2. 1对应元件和电位符号完全相同，仅仅增加一个下标f表示属于油门操控装置的下标，比如CXf还是需求量传感器CX，不过增加了下标f后，表示CXf为油门操控装置CKUf的操控器CX ；图3. 1 中的元件和符号去掉下标f后，就是图2. 1和图2. 2中的对应元件和符号；其作用也与其对应元件和符号相同。目前很多汽车的油门都有一个油门缓冲器，如果没有缓冲器，当脚一放开油门踏板(即丢油)，油门立刻回到怠速，会感到车速突然变慢，有冲撞感。有了缓冲器后车速会逐渐变慢，平缓了冲撞感。但是又产生了另外的问题，当需要制动时，如果油门缓冲器仍然继续起作用的话，就会使制动距离增加，那就不合理了。就是说，没有踩刹车时丢油，希望油门缓冲器起作用，实现慢丢油；踩刹车时，希望油门缓冲器不起作用，实现快丢油。进一步，踩刹车时，兼有有快丢油和使离合器分离的动作就更好，分离了发动机，汽车更加容易减速。囊压罐式油门操控装置中包含了一个基本型操控装置，但是其排液阀是慢速的； 另外还增加了一个快速排液阀，正常丢油时只开通慢速排液阀；制动时，囊压罐式制动操控装置的制动信号模块ZD的制动信号Vxx为高电位，使快速排液阀排液，同时，Vxx接到了差分放大器CFf的驱动量输入端，使注液阀关闭。只要踩了刹车就关闭了油门。CKZZf “慢丢油/快丢油”的原理车辆行进时会踩下适度的油门，差分放大器ARf 的两个输入端分别是Vxf和Vqf，会处于驱动量维持状态；在没有踩刹车并丢油时，Vxf-Vqf= Vxqf < (- δ )，Vrf < (_Vwf)，(Vwf 即 D4f 的稳压值)，D4f被击穿，功放GF2f导通，排液阀W2f开通，使图2. 2中液压缸YYGf排液；同时，Vrf < (-Vwf)时，功放GFlf截止，注液阀Wlf关闭；此时，液压缸YYGf的驱动量Vqf会下降，如果下降速度太快，会使人感到有冲撞感，所以希望驱动量Vqf下降速度不太快，希望2 4秒降到怠速，所以排油阀W2f的排油速度要比较慢，排油速度要根据试验确定，自动实现“慢丢油”，起到油门缓冲器的作用；在踩刹车时，就必须要“快丢油”了，以便缩短制动停车距离。这需要做2+1件事情，两件是油门做的，一件是离合器做的 ’从第9页制动信号模块ZD中已知，刹车时会使得 Vxx为高电位，第一件事情是Vxx送入图3. 1中的驱动量Vqf输入端，Vxx远大于需求量Vxf， 会使Wlf关闭而W2f打开，油门的驱动杆QDGf迅速退回，实现丢油(W2f打开是慢丢油)， D7f的作用是避免Vxx产生误操作，当没有踩刹车时，Vxx = 0，如果没有D7f的话，CFf的反相端电位=Vxx = 0，Vqf不起作用了，所以，有了 D7f，踩刹车时CFf的反相端电位=Vxx =高电位，没有踩刹车时CFf的反相端电位=Vqf0第二件事情是实现快丢油，前面已经知道，W2f排油速度低，所以还增加一个快速排油电磁阀W3f与W2f并联，加大排油速度，只要刹车信号Vxx为高电位，就会打开W3f，使YYGf迅速排油，使油门实现“快丢油”。另一件事情是分离离合器，完整的说是踩下刹车就相当于同时踩下了离合器(实施例5)。实施例4. 1 囊压罐式联动式双向操控装置，如左转向-右转向联动式操控装置， 或者(油门-制动结合联动式操控装置，上升-下降联动式操控装置)。
图4. 1为囊压罐左转向-右转向联动式操控装置机械原理图，其电路原理图与图 2. 2相同(只是不要ZD框)。囊压罐左转向-右转向操控装置，可以分为分立式和联动式两种，分立式操控装置与囊压罐式基本型驱动器操控装置相同，联动式与分立式有所不同，联动式指两个量为相关联的关系，你进我退，我增你减。图4. 1中，液压缸a(YYGa)和液压缸b(YYGb)被固定在同一根轴线上，驱动杆 a (QDGa)和驱动杆b(QD(ib)被连接杆TC固定连接，一起运动，传感器有分立式的和联动式的两种，既可以是在液压缸a和液压缸b之间安装一个联动式的驱动器传感器CQab (有电感式、霍尔式、压电式、电容式，见图6. 1 6. 5解释)，测量得到两个液压缸驱动量的差动信号，通过驱动量变送器BQab转换成标准的“差动驱动量Vqab” ；也可以是分别在液压缸a 上装传感器CQa和液压缸b上装传感器CQb，再分别通过各自的变送器BQa和BQb得到各自的驱动量Vqa和Vqb，Vqa和Vqb合并起来就成了差动驱动量Vqab，Vqab = Vqa-Vqb。这仍然是驱动量，不过是以差动量的形式出现。注意到驱动量Vqa和Vqb都是规定以驱动杆顶出的方向为正方向，而两个驱动杆又是固定相连的，所以Vqa+Vqb = Vqm(Vqm为一常数)，进一步分析可知，如果令Vqam为Vqa的最大值，当Vqb = 0时，Vqa+0 = Vqam = Vqm,且 Vqab = Vqa-Vqb = Vqm ；同样，如果令 Vqbm 为 Vqb 的最大值，当 Vqa = 0 时，0+Vqb =Vqbm = Vqm,且 Vqab = Vqa-Vqb = -Vqm ；所以 Vqab 的变化范围是(_Vqm，Vqm)。Vqab = Vqa-Vqb = Vqa- (Vqm-Vqa) = 2*Vqa-Vqm, ^ Vqa = (Vqm+Vqab)/2,也就是说，Vqab增加就意味着左转向驱动量Vqa上升而右转向驱动量Vqb下降。该实施例采用图2. 1中的处理电路CL，需求量也采用与驱动器相同的传感器，同样得到“差动需求量Vxab”，同样有Vxa = (Vxm+Vxab) /2，(与Vqm类似，Vxm是Vxa或Vxb 的最大值)。也就是说，Vxab增加就意味着左转向需求量Vxa上升而右转向需求量Vxb下降。对联动式驱动器的控制量，可以采用两种方式，一种方式是只控制驱动器a即可， 因为是联动的，控制了驱动器a就控制了驱动器b，这种方式只要使Vqa跟随Vxa即可，完全回归到基本型操控装置了。另一种方式是控制两个驱动器的驱动量之差，因为两个驱动器的驱动量是彼消我涨的关系，驱动量之差即Vqab = Vqa-Vqb, Vqab简称驱动差动量，同样， Vxab简称需求差动量(Vxab = Vxa-Vxb)，这种方式只要使Vqab跟随Vxab即可，即系统须使得IVxab-VqabI < δ，注意到基本型操控装置是系统须使得| Vx-Vq | < δ，处理电路CL 完全一样。令Vxqab = Vxab-Vqab, Vxqab为差动需求量与驱动量之差。将Vqab和Vxab输入到CLab (CL就是图2. 1和2. 2中的CL模块，不过在此例中用于处理Vqab和Vxab，所以多写一个下标ab，以作强调)，通过处理电路CLab得到Vl和V2， Vl控制液压缸a的注液阀Wla和液压缸b的排液阀W2b，V2控制液压缸a的排液阀Wh和液压缸b的注液阀Wlb。给一个液压缸注液就给另一个液压缸排液。简述一下，是有三种状态一种是当Vxab增加，使Vxqab > δ时，Vr > Vw,经CLab处理得到Vl = 1且V2 =0，Vl = 1使Wla和W2b开通，V2 = 0使拟a和Wlb关闭，这就增加了液压缸a的液压，减小了液压缸b的液压，使Vqab增加，Vxab-Vqab = Vxqab减小，使得Vxqab < δ，Vxab和 Vqab达到平衡。一种是当 Vxab 减小，使 Vxqab < (-δ)时，Vr < (-Vw)，经 CLab 处理得到 Vl = 0 且V2 = 1，V1 = 0使Wla和W2b关闭，V2 = 1使W^i和Wlb开通，这就减小了液压缸a的液压，增加了液压缸b的液压，使Vqab减小，Vxab-Vqab = Vxqab增加，使得Vxqab > (-δ), Vxab和Vqab达到平衡。一种是当 Vxab 近似不变，且 δ > Vxqab > (- δ )时，Vw > Vr > (-Vw)，经 CLab 处理得到Vl = 0且V2 = 0，使Wla、W2b、W2a和Wlb全部关闭，就维持两个液压缸的液压 Vqab，使驱动量维持，Vxab和Vqab维持平衡。实施例4. 2 囊压罐式共需求量端分立式驱动量端双向操控装置。图4. 2为囊压罐共需求量端左转向-右转向分立式操控装置电路框图。需求量端采用一套传感器和变送器，而采用两个独立的驱动器。需求量传感器CGt 采样得到信号Vxt’后，经过变送器BXt变换，成为标准范围的需求量Vxt，规定该操控装置 Vxt的变化范围是(-Vxm Vxm)，-Vxm和Vxm分别为Vxt的下限和上限，当Vxt > 0时，Db截止，Rfe上无电流和电压降，根据虚地的概念，有Vxb = 0,Vqb 也会很快跟随到0，驱动器b就停留在原始位置，信号处理器CLb处于休眠状态，只有信号处理器CLa处于活动状态，Vxa的变化范围是(0 Vxm)，Vqa的变化范围也是(0 Vxm)，相当于CGt、BXt、CLa几部分组成了一个基本型操控装置，各标号去掉下标a和t以后，与图 2. 1相同，其工作原理与实施例2相同；当Vxt < 0时，Da截止，R6a和R8a上无电流和电压降，有Vxa = 0，Vqa也会很快跟随到0，驱动器a就停留在原始位置，信号处理器CLa处于休眠状态，只有信号处理器CLb 处于活动状态，Vxb的变化范围是(-Vxm 0)，Vqb的变化范围也是(-Vxm 0)，Vxb和Vqb 是负值，需求量和驱动量增加是指IVxbI和IVqbI增加，因为Vxb是接在AIib的反相端，所以当IVxbI增加时，Vrb是正增加，差分放大器ARb与基本型操控装置的差分放大器AR逻辑关系刚好相反，以下给与说明当I Vxqb I = I Vxb-Vqb I < δ 时，Vxb 和 Vqb 达到平衡；当 | Vxqb | = Vxb-Vqb > S时，意味着Vxb和Vqb相差过大，须使Vqb向Vxb靠拢。简述一下，是有三种状态一种是当需求量|Vxb|增加(注意Vxb是负值)，使IVxqbI > δ即Vxqb < (_ δ ) 时，(注意到是反相的差分放大器ARb)有Vrb > Vwb，稳压二极管D!3b被击穿，功放器GFlb 饱和导通，Vlb = 1，注液阀Wlb开通，向液压缸YYGb注液；同时，Vrb > Vwb时，功放管GF2b 截止，V2b = 0，排液阀W2b关闭。Vlb = 1注液阀开通而V2b = 0排液阀关闭，就增加了液压缸b的液压，驱动量I Vqb I也增加，使得I Vxqb I < δ ,Vxb和Vqb达到平衡。一种是当需求量Vxb减小，使Vxqb > δ即Vxqb > δ时，有Vrb < (-Vwb), 稳压二极管D4b被击穿，功放器GMb饱和导通，V2b = 1，排液阀W^开通，从液压缸YYGb 排液；同时，Vrb < (-Vwb)，功放管GFlb截止，Vlb = 0，注液阀Wlb关闭。Vlb = 0注液阀关闭而V2b = 1排液阀开通，就降低了液压缸b的液压，驱动量IVqbI也减小，使得|Vxqb < δ，Vxb和Vqb达到平衡。一种是当需求量I Vxb I不变，且|Vxqb| < δ时，有Vwb > Vrb > (_Vwb)，稳压二极管D!3b和D4b都不会被击穿，功放器GFlb和GMb都截止，Vlb和Wb都等于零，Wlb注液阀和排液阀W^都关闭，液压缸YYGb液压不变，维持I Vxqb I < δ ,Vxb和Vqb维持平衡。实施例5 囊压罐式离合器操控装置。图5. 1-5.4。换挡离合器和液压泵离合器都靠各自离合器液压缸中的液压驱动，离合器液压缸有一个注液阀和一个排液阀，当需要离合器分离时，只需用阀控信号打开注液阀关闭排液阀，囊压罐中的压力液就可以注入液压缸中使其液压升高，将离合杆LHG推出而分离离合器；当需要离合器贴合时，只需用阀控信号打开排液阀关闭注液阀，液压缸中的压力液就可以排出使液压降低，将离合杆LHG退回而贴合离合器。离合器的动作比较简单，要么是分离，要么是贴合，用一个开关量控制即可。电信号控制离合器液压缸中的液压高低来控制离合器的分离/贴合，换挡离合器就可以无须脚踏离合器了。图5. 1为离合开关组原理图。虚线框SSS中所包含的各种开关(SB1、SB2、SQU KSl、KS2、Sl、S2、KA2a)都是发出“分离/贴合”指令的开关。为了简洁，后图中用图5. 2的 SSS符号框表示图5. 1中的由581、582、501、1 1、1 2、31、52、1^加这多个开关的组合，称离合开关组SSS。图5. 3为离合器操控装置电路原理图，图5. 4为离合器操控装置原理图。离合开关组符号的解释SBl为控制离合的手动换挡常开按钮，装在换挡杆上，换挡时按下而闭合，(使继电器线圈KAl通电，)发出分离离合器信号，换挡完成后松开，自动回位断开，(使继电器线圈KAl断电，)发出贴合离合器信号。SB2为脚动传统按钮，是兼顾到老司机的习惯设置的，与SBl相同，踩下时按钮闭合，发出分离离合器信号；松开时按钮自动断开，发出贴合离合器信号。KA2a为“刹车触点”，该常开触点由刹车信号Vxx高电位闭合，低电位断开，控制离合器分离。刹车时，(图2.2中)只要Vx >Ve，Vxx就会等于高电位，T3马上饱和，继电器线圈KA2通电，使KAh闭合而使离合器分离，分离掉发动机后，动能减小，制动会更加迅速； 当松掉刹车后Vx < Ve，继电器线圈KA2断电，使KAh断开。KSl为防熄火转速开关。发动机熄火后，方向助力和刹车助力都会消失，可能引发交通事故，所以要防止发动机熄火。发动机转速开关KSl是起防熄火作用，当转速降到接近怠速nl时，转速开关KSl发出分离信号以避免熄火；转速开关KSl的工作原理有多种，本发明采用发动机转速表的值作为信号源，信号源经过放大后，控制一个继电器，继电器触点就成了转速开关KS1。Sl为离合器锁定开关。本文称Sl为锁定开关，是因为它不会自动回位，从开到关或从关到开都必须要人为操控，这样的开关很多，比如拨动开关、旋钮开关、投掷开关等，以下都统称锁定开关。在平常行驶时，将Sl拨到闭合状态，允许所有的方式分离离合器；而在下坡时，应该挂低档并且不准分离离合器，所以将Sl拨到断路状态，不允许S2或KSl或 KA2a闭合使线圈KAl通电，所起作用就是限制错误的分离信号。S2为手刹上面的离合器锁定开关。有的新司机不小心会忘记松开手刹开车，有了 S2后，只要拉上手刹，就不会使离合器贴合，车开不动。当离合开关组SSS闭合时，KAl线圈通电，常开触点KAla闭合，Vd为高电位，开通离合器注液阀Wld，关闭离合器排液阀W2d(W2d是一个通电后关闭的阀，特用黑三角标出)， 使囊压罐中的压力液驱动液压缸YYGd中的活塞HSd和驱动杆QDGd，驱动离合器分离，同时，行程板XCB拨动行程开关SQl动作使W3d开通，作好排液准备；当离合开关组SSS断开时， 关闭注液阀Wld且打开排液阀W2d，通过大管道⑶3d和小管道⑶2d共同快速排液，此阶段驱动杆退回比较快，当行程板XCB退回到一半时，拨动行程开关SQl动作使W3d关闭，排液通路只有小管道GD2d慢速排液，使离合器慢速贴合，这就比较好的做到了 “半合后慢速松离合器”的操作要领。以上是换挡离合器的工作原理，如果囊压罐补充压力液的液压泵采用机械动力， 也会要用到一个液压泵离合器，工作原理相同，只要将图1.1中的气囊状态开关KPl替换掉离合开关组SSS或继电器触点KAla即可。实施例6. 1 加减差动式变压器。常用的传感器有电感式(包括变压器式)、电容式、压电式、霍尔式等多种，任何一种都可以作为需求端的传感器，也可以做驱动端的传感器。传感器是将被测量转化为电量， 将被测量逐点转化为电量之后，得到一根“转化曲线”，一般来说，同类传感器的转化曲线相似性程度高，不同类的传感器之间的转化曲线相似性程度低，为了减小误差，需求端和驱动端应该采用同类甚至同型号的传感器。在电感式传感器家族中，本发明提出一种加减差动式变压器，作为图4. 1中的联动式驱动器的联动式传感器CQab的一种，也可以作为图7转向器的联动式需求量传感器。图6. 1为加减差动式变压器原理图。矩形框ZDQ-振荡器；Md-杆铁芯(衔铁)； Lb-反相线圈；Lc-基准线圈；Ls-原边线圈；Xa-杆铁芯移动跨度；La同相线圈；Ma-线圈铁芯；Mb-非磁性连接杆；Mc-中心隧道；Ua-La的电压有效值，为同相电势；Uc-Lc的电压有效值，为基准电势Wb-Lb的电压有效值，为反相电势的同名端电位；WA-Lb的同名端电位；Uab = Uaa-Ubb = Ua+Ub+Uc ；La与Lb镜像对称，)(a的长度等于La或Lb线圈长度加端部铁芯齿厚，杆铁芯长度刚好等于Lc加Lb (Lc加La)的铁芯总长。图6. 2为杆铁芯位置与输出电势的关系图。反相线圈和同相线圈在基准线圈两侧，三个都是副边线圈；横轴X为杆铁芯移动位置坐标，当杆铁芯底部与线圈铁芯底部平齐时，设定为X = 0，当杆铁芯顶部与线圈铁芯顶部平齐时，设定为X = Xa ；纵轴为输出电势 Uab的坐标，Uam为Ua的最大值，Ucm为Uc的最大值，Ubm为Ub的最大值。工作原理振荡器产生高频正弦波输入给原边线圈，反相线圈、同相线圈和基准线圈三个都是副边线圈，从三个特殊点可以看出传感器特性的全貌当杆铁芯底部与线圈铁芯底部平齐(χ = 0)时，同相线圈La没有杆铁芯构成磁回路，图6. 3反映了线圈Ls与Lc和Lb形成磁耦合极大值，Uc = Ucm, Ub = Wmi ；而Ls与La没有磁耦合，Ua可以忽略，注意到Lc与Lb的同名端相反，所以Uc与Wd是反相的，Oc = UcmZQ' 和 δ = ^ZZwZI80° ,根据相量关系有(/c + Ilb 二+ ilbmd^i = Ucm - Ubm β U Uab = Ua+Ub+Uc = Ucm-Ubm，得到坐标点(0，Ucm-Ubm)。当杆铁芯顶部与线圈铁芯顶部平齐(χ = Xa,图6. 1、图6. 3中Md上移至顶)时， 反相线圈Lb没有杆铁芯构成磁回路⑴b可以忽略，线圈Ls与Lc和La形成磁耦合极大值， Uc = Ucm,Ua = Uam，注意到Lc与La的同名端方向一致，所以Uc与fe是同相的，根据相量关系有 Uc+Ua = Ucm+Uam,所以 Uab = Ua+Ub+Uc = = Ucm+Uam,得到坐标点(Xa，Ucm+Uam)。当杆铁芯位置为(x = Xa/2)时，反相线圈Lb和同相线圈La都与杆铁芯构成一半磁回路，|Ua| = |诎|，但是相位刚好相反，正好互相抵消，即版+仙=0，所以版匕=
17Ua+Ub+Uc == Ucm，得到坐标点(Xa/2，Ucm)。杆铁芯位置与Uab全部的关系构成一条图 6.2 “特性曲线”XU，实际上成为了直线。如果令Ucm = Uam = Wmi，特性方程为Uab = (2*Ucm/Xa) *x；如果采用自耦变压器的结构，可以将原边线圈和基准线圈合二为一。实施例6.2 联动霍尔式传感器。图6. 4联动霍尔式传感器。CTl和CT2-磁铁； I-电流；vt，-霍尔电势；HG-霍尔元件。对联动式霍尔传感器而言，信号传递器XHQ与霍尔元件HG相固定，当霍尔元件HG 处于磁铁CT1和CT2正中间时，Vt ’ = 0 ；当图7中方向盘左转向时，螺杆7A左旋，带动内螺纹套筒7B和信号传递器XHQ上移，信号传递器带动HG上移，Vt’增加；反之，当方向盘从中间位置向右转时，螺杆7A右旋，带动内螺纹套筒7B和信号传递器XHQ下移，信号传递器带动HG下移，Vt' I增加，但是Vt’是负值。实施例6. 3 联动压电式传感器。图6. 5联动压电式传感器。YDCGa和YDCGb-压电式传感器；THa和THb-弹簧；XHQ-信号传递器；Va，和Vb，压电电势；Vab，-输出电势。对联动压电式传感器而言，当信号传递器XHQ上移时，YDCfe1受压力Va’增加， YDOib受拉力|Vb' I增加(Vb，为负值)；而YDCGb-Vt，增加；反之，当信号传递器XHQ下移时，YDOib受压力Vb’增加，YDCfei受拉力|Va’ |增加(Va’为负值)。去掉一个压电式传感器就成了分立式压电式传感器了。实施例7 联动式需求量操控器。图7方向盘式需求量操控器。7A-螺纹杆；7B-内螺纹套筒；XHQ-信号传递器；7D-方向盘；7E-轴承；7F-与螺纹杆一体的方向杆；7G-导轨， 导轨与车体固定，内螺纹套筒与导轨之间有导槽制约，使得套筒只能上下移动，不能够转动。需求量操控器就是图2. 1中的模块CK。当方向盘7D左转向时，螺杆7A左旋，带动内螺纹套筒7B和信号传递器XHQ上移； 反之，当方向盘右转向时，螺杆7A右旋，带动内螺纹套筒7B和信号传递器XHQ下移。信号传递器XHQ驱动传感器产生电信号，传感器有很多种，常用的有电感式(变压器式)、压电式、霍尔元件、电容式。对变压器式传感器而言，信号传递器XHQ驱动其衔铁，改变其输出电压大小。实施例8 分立式需求量操控器。比如油门和制动器，这类操控器很多，以下提出两种。图8. 1微摆式需求量操控器。8A-踏板铰链；8B-踏板；8D-铰链；8H-挡板；TH-弹簧；YDCGt-压电传感器；8J-导向套筒；8K-摇摆轴；8L-滑杆。当踏板8B踩下时，铰链8D压迫滑杆8L顺着导向套筒8J滑下，挡板8H压缩弹簧 TH,随着弹簧压力增加，压电传感器YDCGt产生的压电电压V8就越来越高，V8与踏板踩下的行程成正比；因为铰链8D的运动轨迹是以8A为圆心的弧形，即滑杆的铰链8D端有一点摇摆，所以在导向套筒8J上做一个摇摆轴，支持铰链8D端的摇摆。图8.2拖曳式需求量操控器。8C-拖动板；8E-从动铰链(拖动点，被连杆拖动)； 8F-连杆；8G-主动铰链；当踏板8B踩下时，连杆8F会将滑杆8L往下拖，使压电传感器YDCGt产生的压电电压V8就越来越高。主动铰链8G、从动铰链8E和连杆8F的作用如下当滑杆从上往下滑时，从动铰链8E距踏板铰链8A的距离是变化的，而主动铰链8G距踏板铰链8A的距离是固定的，所以用连杆8F在8G和8E之间做一个活动链接，连杆8F应该被夹在滑杆8L和拖动板8C之间，画不好，只好画在滑杆8L的外面了。
将压电传感器YDCGt换成霍尔、电感传感器也可以。 图1.1是囊压罐工作原理图。 图1.2是“基于囊压罐的电子液压操控系统”的框图。 图2. 1是囊压罐式基本型(兼制动、分立式转向)操控装置的基本原理框图。 图2. 2是囊压罐式制动装置的电路原理图， 图2. 3是变送器的电路图之一。 图3. 1是囊压罐式油门操控装置的原理框图。 图4. 1是囊压罐左转向-右转向联动式操控装置机械原理图， 图4. 2是囊压罐共需求量端左转向-右转向分立式操控装置电路框图。 图5.1是离合开关组原理图。
图5. 2是离合开关组的符号框表示图。用符号框SSS表示图5. 1中的由SB1、SB2、SQ1、 KS1、KS2、Si、S2、KA^i这多个开关的组合，称离合开关组SSS。 图5. 3是离合器操控装置电路原理图， 图5. 4是离合器操控装置原理图。 图6. 1是加减差动式变压器原理图。 图6. 2是杆铁芯位置与输出电势的关系图。 图6. 3是线圈Ls与Lc和Lb形成磁耦合的示意图。 图6. 4是联动霍尔式传感器。 图6. 5是联动压电式传感器。 图7是方向盘式需求量操控器。 图8. 1是微摆式需求量操控器。 图8. 2是拖曳式需求量操控器。
权利要求
1.一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统。其特征是该系统的基础是内置气囊式液压罐(以下简称为“囊压罐”)，囊压罐的原理是用储存气压的方式来储存液压；囊压罐中有一个内置储压气囊，气囊中注入一种称为储压剂的物质，储压剂为在工作温度范围内的饱和蒸气压为0. 12-20MI^且当温度变化时饱和蒸气压变化范围不大的物质，该气囊在温度不变时为恒压，当液压泵向囊压罐注液时，只要液压超过气囊气压，就可以将气囊压扁，将囊压罐中除气囊以外的地方都注满压力液；当压力液向外作功时，压力液的压力是气囊中的饱和蒸气压提供的，这是一个准恒压，这就是说，囊压罐中储存了一罐压力液，其压力等于储压剂饱和蒸气压，形成一个压力较高的准恒压囊压罐；以囊压罐为核心，以液压泵、止回阀、储液筒为外围，构成囊压罐模块。操控系统中的操控装置CI^Z由操作器、传感器、变送器、信号处理器、囊压罐、电磁阀、 执行器组成；驾驶员对某个操控装置的操作幅度通过传感器和变送器转换成一个需求量， 经信号处理器处理后发出电磁阀控制信号，控制执行器中液压缸压力的增加或减小，从而控制执行量的变化，使执行量跟随需求量的变化而变化；根据阀控信号的不同有三种动作， 一种是注液阀开通且排液阀关闭，由囊压罐向执行器中液压缸注入压力液，这就增加了液压缸的液压，使执行量增加；一种是注液阀关闭且排液阀开通，就减小了液压缸的液压，使执行量减小；一种是注液阀关闭且排液阀关闭，就维持了液压缸的液压，使执行量维持。
2.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是有一个囊压罐模块NYMK，包括囊压罐、液压泵、止回阀、储液筒；囊压罐模块的核心是内置气囊式液压罐，其结构包括以下部件，ZI-储压剂注入口 ；XYC-吸液层，为海绵状硬质层，其作用是可以引导压力液对气囊全方位施压；GB-囊压罐罐壁；QN-气囊；CYJ-储压剂；DB-多孔挡板，避免气囊堵塞进液口和出液口 ；YLY-压力液；CY-出液口 JY-进液口 ； KPl-气囊状态开关，当气囊被压扁时，KPl断开，当压力液排出到一定量使气囊撑开时，KPl 接通，使得液泵PE起动，给囊压罐补充压力液，行程开关和压力开关都可以实现这个功能； 储压剂为在工作温度范围内的饱和蒸气压为0. 3-2MI^且当温度变化时饱和蒸气压变化范围不大的物质。
3.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是囊压罐补充压力液的液压泵PE的驱动方法有两类，一类是电动机驱动，当压力液很满时，气囊被完全压缩，压力开关KPl被切断，液压泵PE的电动机不转，当压力液排出到一定量，使气囊撑开到“补充位置”时(气囊撑开到1/2、1/3还是其它值为补充位置，要根据设计和试验确定)，压力开关KPl接通，液压泵的电动机运转，向囊压罐补充压力液； 另一类是发动机驱动，当压力液很满时，气囊被压缩，压力开关KPl被切断，使“液压泵离合器”PELH处于分离状态，发动机不会带动液压泵PE运转，当压力液排出到一定量，使气囊撑开到“补充位置”时，压力开关KPl接通，使液压泵离合器处于贴合状态，发动机带动液压泵 PE运转，向囊压罐补充压力液；ZHF-止回阀，防止囊压罐中的压力液回流。
4.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是囊压罐式基本型操控装置包括操控器CK、需求量传感器CX、需求量变送器BX、处理电路CL、注液阀W1、排液阀W2、液压缸YYG、驱动量传感器CQ、驱动量变送器BQ和囊压罐模块NYMK ；其中处理电路模块CL由差分放大器CF、注液阈值电路YZl和排液阈值电路TL1、 注液功放电路GFl和排液功放电路GF2组成；操控器CK的操作幅度CZFD通过需求量传感器CX而转化为电压量Vx’ ；再用需求量变送器BX将电压量Vx’调整为电压量Vx ；同样，驱动幅度通过驱动量传感器CQ而转化为电压量Vq’ ；再用驱动量变送器BQ将电压量Vq’调整为电压量Vq;操控装置的作用本质上就是使驱动量Vq跟随需求量Vx变化，使得δ工〉^^^〉(- δ 2), 具体分析有如下3种状态.1、驱动量维持状态。当操作幅度不变时，表示要维持当前幅度，(比如，当保持油门的大小时，表示要维持当前的驱动量)，Vx和Vq会处于一种平衡态，Vxq的绝对值会比较小， Vxq维持在δ i > Vxq > (- δ 2)范围内，低于阈值电路YZl和TLl的开通阈值，功放GFl和 GF2都截止，将注液阀和排液阀都关闭，维持液压缸的液压；.2、驱动量增加状态。当操作幅度增加时，表示要增加当前幅度，(比如，当加大油门时， 表示要增加驱动量)，Vx增加，使Vxq > δ 高于阈值电路TLY的开通阈值，功放GFl饱和导通而GF2截止，将注液阀打开(排液阀关闭)，囊压罐中的压力液对液压缸注液，提高液压缸的液压，驱动量Vq随之增加，使Vxq减小至< S1，这时又满足δ工> Vxq > (_ δ 2)，进入驱动量维持状态，将注液阀和排液阀都关闭，维持液压缸的液压；.3、驱动量减小状态。当操作幅度减小时，表示要减小当前幅度，(比如，当减小油门时， 表示要减小驱动量)，Vx减小，使Vxq < (- δ 2)，高于阈值电路ΥΖ2的开通阈值，功放GF2饱和导通而GFl截止，将排液阀打开(注液阀关闭)，对液压缸排液，降低液压缸的液压，驱动量Vq随之降低，Vxq增加至> (_δ2)，这时又满足S1SVxqS (_ δ 2)，进入驱动量维持状态，将注液阀和排液阀都关闭，维持液压缸的液压；为了减小非线性误差，需求量传感器和驱动量传感器采用相同的或同类的传感器。囊压罐式基本型操控装置中处理电路CL的具体电路之一是，其差分放大器CF由集成运算放大器々1 及电阻1 5、1 6、1 7、1 8构成，令1 5 = R6，R7 = R8，有Av = R7/R5 ；AR输出的两条支路中，两个阈值电路分别由稳压管正反接构成；其功放电路由两个三极管接成射极输出电路构成。设稳压管D3和D4的稳压值为Vw，令δ = Vw/Av0当|Vxq| < δ时，Vx和Vq达到平衡；当Vxq > δ时，Vx和Vq相差过大，须使Vq向Vx靠拢。.1、当需求量Vx增加，使Vxq> δ时，Vx-Vq > δ，表示驱动量偏小，应该加大驱动量。 驱动量增加过程如下当Vxq> δ时，有Vr >Vw，作为注液阈值电路的稳压二极管D3被击穿，功放管Tl饱和导通，Vl = 1，注液阀Wl开通，向液压缸YYG注液；同时，Vr > Vw时，功放管T2截止，V2 =0，排液阀W2关闭。Vl = 1注液阀开通而V2 = 0排液阀关闭，就增加了液压缸的液压， 增加了驱动量Vq,使得Vxq < δ，Vx和Vq达到平衡。.2、当需求量Vx减小，使|Vx-Vq|> δ时，即Vxq < (-δ)时，Vx-Vq < (_ δ )，表示驱动量偏大，应该减小驱动量。过程如下当Vxq < (_δ)时，有Vr < (-Vw)，作为排液阈值电路的稳压二极管D4被击穿，功放管 Τ2饱和导通，V2= 1，排液阀W2开通，使图2. 1中液压缸YYG排液，同时，Vr < (-Vw)时，功放管Tl截止，Vl = 0，注液阀Wl关闭。Vl = 0注液阀关闭而V2 = 1排液阀开通，就减小了液压缸的液压，减小了驱动量Vq，使得Vxq > (- δ )，Vx和Vq达到平衡。.3、当需求量Vx近似不变，且δ> Vxq > (_δ)时，I Vx-Vq I < δ，表示驱动量和需求量接近，应该维持驱动量。驱动量维持过程如下当δ > Vxq > (- δ )时，Vr < Vw, D3不会被击穿，Tl截止，Vl = 0，注液阀Wl关闭； 同时，Vr > (_Vw)，D4也不会被击穿，Τ2截止，V2 = 0，排液阀W2关闭。Vl = 0注液阀关闭且V2 = 0排液阀关闭，则液压缸维持当前液压，驱动量得到维持，Vx和Vq维持平衡。
5.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是囊压罐式制动操控装置是在囊压罐式基本型操控装置基础上增加了制动信号模块 ZD,比较器AZ的同相端通过分压电阻Rd和Re接入一个很小的抗干扰正电位Ve，令制动需求量Vx = 0 Vxmax，当Vx < Ve时，Dz = (_U)，三极管T3截止，制动信号Vxx为低电位电位，当Vx > Ve时，Dz = +U，三极管T3饱和，制动信号Vxx变成高电位，这时可产生两个作用，一个是使油门操控装置快速丢油，一个是使离合器分离。
6.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是囊压罐式油门操控装置中包含了一个基本型操控装置，但是其排液阀是慢速的； 另外还增加了一个快速排液阀，正常丢油时只开通慢速排液阀；制动时，囊压罐式制动操控装置的制动信号模块ZD的制动信号Vxx为高电位，使快速排液阀排液，同时，Vxx接到了差分放大器CFf的驱动量输入端，使注液阀关闭。
7.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是囊压罐联动式转向操控装置的控制量，可以采用两种方式，一种方式是只控制驱动器a即可，因为是联动的，控制了驱动器a就控制了驱动器b，这种方式只要使Vqa跟随Vxa 即可，完全回归到基本型操控装置了 ；另一种方式是控制两个驱动器的驱动量之差，因为两个驱动器的驱动量是彼消我涨的关系，驱动量之差即Vqab = Vqa-Vqb, Vqab简称驱动差动量，同样，Vxab简称需求差动量(Vxab = Vxa-Vxb)，这种方式只要使Vqab跟随Vxab即可， 即系统须使得IVxab-VqabI < δ，注意到基本型操控装置是系统须使得| Vx-Vq | < δ，处理电路CL完全一样，不同之处是该系统是左右两个液压缸，即Vl和V2要控制两个液压缸， Vl控制液压缸a的注液阀Wla和液压缸b的排液阀W2b，V2控制液压缸a的排液阀Wh和液压缸b的注液阀Wlb。给一个液压缸注液就给另一个液压缸排液。当Vl = 1且V2 = 0 时，Wla和W^开通且W^i和Wlb关闭，使液压缸a注液且液压缸b排液；反之，当Vl = 0 且V2 = 1时，Wla和W2b关闭且Wh和Wlb开通，使液压缸a排液且液压缸b注液。
8.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是囊压罐式离合器操控装置，由离合开关组SSS控制，离合开关组SSS中包含多种开关=SBU SB2、SQl、KSl、KS2、Si、S2、KA2a ；SBl为控制离合的手动换挡常开按钮，装在换挡杆上，换挡时按下而闭合，(使继电器线圈KAl通电，)发出分离离合器信号，换挡完成后松开，自动回位断开，(使继电器线圈KAl断电，)发出贴合离合器信号；SB2为脚动传统按钮， 是兼顾到老司机的习惯设置的，与SBl相同，踩下时按钮闭合，发出分离离合器信号；松开时按钮自动断开，发出贴合离合器信号；KAh为“刹车触点”，该常开触点由刹车信号Vxx高电位闭合，低电位断开，控制离合器分离；KSl为防熄火转速开关，采用发动机转速表的值作为信号源，信号源经过放大后，控制一个继电器，继电器触点就成了转速开关KSl ；Sl为离合器锁定开关，它不会自动回位，在平常行驶时，将Sl拨到闭合状态，允许所有的方式分离离合器，而在下坡时，应该挂低档并且不准分离离合器，所以将Sl拨到断路状态，不允许 S2或KSl或KAh闭合使线圈KAl通电，所起作用就是限制错误的分离信号；S2为手刹上面的离合器锁定开关，有了 S2后，只要拉上手刹，就不会使离合器贴合，车开不动；当离合开关组SSS闭合时，KAl线圈通电，常开触点KAla闭合，Vd为高电位，开通离合器注液阀Wld，关闭离合器排液阀W2d，驱动离合器分离，同时，行程板XCB拨动行程开关SQl 动作使W3d开通，作好排液准备；当离合开关组SSS断开时，关闭注液阀Wld且打开排液阀 W2d,通过大管道⑶3d和小管道⑶2d共同快速排液，此阶段驱动杆退回比较快，当行程板 XCB退回到一半时，拨动行程开关SQl动作使W3d关闭，排液通路只有小管道⑶2d慢速排液，使离合器慢速贴合；囊压罐补充压力液的液压泵采用机械动力用到的液压泵离合器，工作原理相同，只要将气囊状态开关KPl替换掉离合开关组SSS或继电器触点KAla即可。
9.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是用压力传感器、霍尔传感器和加减差动式变压器作为需求量和驱动量采集的传感器，加减差动式变压器的杆铁芯Md长度刚好等于基准线圈Lc加反相线圈Lb的铁芯总长， 振荡器产生高频正弦波输入给原边线圈，反相线圈和同相线圈在基准线圈两侧，三个都是副边线圈，当杆铁芯处于反相线圈侧时，反相电势与基准电势相减，输出总电势呈极小值， 随着杆铁芯Md往同相线圈侧移动，同相电势增加而反相电势减小，总电势逐渐增加。
10.根据权利要求1所述的一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统，其进一步特征是微摆式需求量操控器，当踏板8B踩下时，铰链8D压迫滑杆8L顺着导向套筒8J 滑下，挡板8H压缩弹簧TH，随着弹簧压力增加，压电传感器YDCGt产生的压电电压V8就越来越高，V8与踏板踩下的行程成正比；因为铰链8D的运动轨迹是以8A为圆心的弧形，即滑杆的铰链8D端有一点摇摆，所以在导向套筒8J上做一个摇摆轴，支持铰链8D端的摇摆。
全文摘要
一种基于内置气囊式液压罐的电子液压操控系统。其特征是其特征是该系统的基础是内置气囊式液压罐，囊压罐的原理是用储存气压的方式来储存液压；囊压罐中有一个内置储压气囊，气囊中注入一种称为储压剂的物质，气囊中的饱和蒸气压是一个准恒压。操控系统中的操控装置CKZZ由操作器、传感器、变送器、信号处理器、囊压罐、电磁阀、执行器组成；构成囊压罐式制动、油门、转向、离合器操控装置。
文档编号B60R16/08GK102207109SQ20101013648
公开日2011年10月5日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者陈启星 申请人:陈启星