专利名称：自动变速器液压换挡执行机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种自动变速器直接换挡液压执行机构，其主要应用范围在于汽车机械式自动变速器领域。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，汽车保有量越来越高，变速器是汽车动カ系统总成中不可或缺的重要组成部件，其主要作用是通过改变传动比来改变发动机给整车提供的动カ性，以保证汽车在不同エ况下正常行驶。国内汽车行业近几年发展迅速，但由于起步较晚，从技术上来说和国外还存在一定的差距，自主自动变速器技术基本上是空白，市场上的汽车基本上采用手动变速器，通过换挡手柄实现选换挡，并且换挡时需要油门踏板、离合器踏板和换挡手柄协调配合，手动变速器不仅对驾驶操作技术要求高，而且驾驶员操作強度大，长时间驾驶容易疲劳，这对行车安全性带来一定影响。控制精度高、实现智能化是汽车行业发展的趋势，电控技术在汽车方面的应用已经起到了举足轻重的作用，另外一方面非专业驾驶员数量急剧增加，另ー方面人们对驾驶舒适性要求也越来越高，汽车电控自动变速器越来越受到非专业驾驶员的青睐。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是:提供一种电控液压式自动变速器液压换挡执行机构，为汽车机械式自动变速器设计ー种工作准确可靠、响应速度快、使用寿命长的自动换挡执行机构。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:—种自动变速器液压换挡执行机构，其特征在于:主要包括与变速器换挡拨叉连接的换挡指、和内部含有油路、换挡液压缸、传感器和各控制阀的阀控集成模块；液压缸活塞为悬浮式活塞环和活塞杆套接的双活塞，液压缸被双活塞分割成左右两个换挡压カ密封腔；各压カ密封腔通过控制油ロ与各自的两位三通电磁阀连接；活塞杆与换挡指固定连接；控制单元接收传感器信号端与阀控集成模块的各传感器和电气连接；控制单元对执行件发出指令端与各电磁阀以及液压源驱动电机电气连接；变速器控制单元与控制单元对执行件发出指令端和控制单元接收传感器信号端分别电气连接。按上述技术方案，换挡执行机构的液压源部分主要由油箱、齿轮泵驱动泵体的液压源驱动电机、与泵体连接的泵送油路组成，所有低压回油通路与油箱连接；泵送油路末端设置单向阀，主油路经单向阀后一直延伸到两个两位三通电磁阀进油ロ，两位三通电磁阀各自通过液压缸控制油ロ与液压缸一端的密封腔连通；在液压缸缸体上活塞杆中心位置、偏移液压缸轴线位置处安装有角度位移传感器；主油路上设有溢流阀、蓄能器和线性压力传感器；所述的单向阀、溢流阀、压カ传感器、蓄能器、液压缸、角度位移传感器、两位三通电磁阀都集成在所述阀控集成模块上。[0009]按上述技术方案，高压油路、控制油路和回油路都集成于阀控集成模块上，并成空间立体交错式布置。按上述技术方案，活塞杆贯穿于两端分置的悬浮式活塞环，两端悬浮式活塞环的长度相等；在悬浮式活塞环的内壁和外壁侧都设置有密封环。按上述技术方案，两位三通电磁阀均采用常闭式两位三通插装电磁阀。按上述技术方案，液压缸被双活塞分割成左右两个换挡压カ密封腔，左右两个压力密封腔分别设有控制油ロ，两个控制油ロ分别由左右电磁阀控制并独立工作；活塞杆在压カ密封腔作用下在缸体内的左中右三个位置间移动；变速器切换挡位与液压缸双活塞左中右三个位置相对应。按上述技术方案，所述阀控集成模块上，电磁阀控制油ロ靠近液压缸控制油ロ。本实用新型执行机构实际上是电控液压式直接换挡执行机构，有控制器、机械部件以及反馈信息组件，再结合汽车行车エ况和驾驶员意图共同工作来完成整车自动换挡过程。该执行机构是在原有机械变速器基本结构不变的情况下，替换机械变速器换挡操纵机构，通用性和兼容性好，再通过加装微机控制，最終实现换挡过程操作自动化。所有的机械部件及传感器部件都集中于一体的阀控集成模块上，结构紧凑，工作效率高；控制单元集成于整车控制器中，各传感器把检测到的信号转换成对应的电信号传递给控制单元，按照预定的控制策略，计算后再输出两位三通电磁阀16的电信号。电磁阀16根据控制単元做出的响应就可实现档位的切換，省去了变速器选档过程，这样既简化了自动变速器的控制策略，又缩短了档位切換的时间，有助于改善整车动カ中断所帯来的动カ损失，换挡动作效果不低于手动变速器，完全接近驾驶员意图，省去了驾驶员因选换挡所产生的疲劳感。该执行机构应用到多档位变速器上，除了可以实现上述功能外，在安全驾驶允许的条件下还可以实现档位跨越式切換，自动变速器的速比范围应用将更加灵活快捷。本实用新型的机构简单、定位准确、响应快、工作可靠、加工エ艺性好、安装方便，对机械变速器改动较小，保留了机械变速器传动效率高的优点，对于不同结构的机械变速器，稍加改动安装连接部分就可以正常使用，通用性好，能够很好地满足变速器换挡过程的要求。
图1为本实用新型的自动变速器液压换挡执行机构原理图；图2为本实用新型的自动变速器液压换挡执行机构液压缸图；I一溢流阀；2—液压源驱动电机；3—油箱；4一液压泵；5—泵送油路；6—单向阀；7—压カ传感器；8—蓄能器；9一控制单元对执行件发出指令端:10—变速器控制单元(集成于整车控制器)；11 一控制单元接收传感器信号端；12—液压缸控制油路；13—角度位移传感器；14一液压缸；15—换挡指；16—两位二通电磁阀；17—主油路；141 一浮动活塞环、143—液压缸密封端盖、144一0型密封圏、145和142—液压密封件、146—耐磨环、147—活塞杆、148—控制油道。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型作进ー步说明，但不限定本实用新型。根据本实用新型实施的ー种自动变速器液压换挡执行机构，包括液压缸14、换挡指15和内部含有油路且用于安装电磁阀的阀控集成模块组成:其特征在于液压缸14通过电磁阀控制活塞运动，活塞杆147与换挡指15固定连接，换挡指15另一端与变速器换挡拨叉连接，从而活塞杆147运动带动换挡指15和拨叉运动，实现换挡过程。如图1所示，本实用新型的自动变速器液压换挡执行机构，通过高压油管连接到主油路17 (也称为高压油道)；液压源部分主要由油箱3、齿轮泵4、驱动泵体的液压源驱动电机2、与泵体连接的泵送油路5组成，本机构中所有低压回油最終回到油箱3中；泵送油路5末端设置单向阀6，主油路17经单向阀6后一直延伸到两个两位三通电磁阀16进油ロ，两位三通电磁阀16各自通过液压缸控制油路12与液压缸14的一端的密封腔连通实现位置运动；偏移液压缸轴线位置处安装有角度位移传感器13 ;主油路17上设有溢流阀1、蓄能器8和线性压力传感器7 ;所述的单向阀6、溢流阀1、压カ传感器7、蓄能器8、液压缸14、角度位移传感器13、两位三通电磁阀16都集成在一个阀控集成模块上；阀控集成模块内部含有油路且用于安装电磁阀；控制单元接收传感器信号端11与压カ传感器和角度位移传感器13电气连接；控制单元对执行件发出指令端9与各两位三通电磁阀16以及液压源驱动电机2电气连接；变速器控制单元(集成于整车控制器或TCU)10与控制单元对执行件发出指令端9和控制单元接收传感器信号端11分别电气连接。整个油路循环实现闭环控制，低压油箱3的油经过电机2驱动的齿轮泵4成为高压油，高压油经单向阀6进入主油路17，单向阀6的作用是防止高压油回流，提高整个机构的效率。蓄能器8的作用一方面是存储能量，另ー方面对脉动和压カ冲击有良好的减震功能，这对自动变速器换挡冲击有较好的改善，提高整车舒适性；线性压力传感器7用以检测主油路17中的压カ变化，为保证换挡的可靠性，主油路17的工作压カ不低于某ー设定下限值，当传感器反馈工作压力不足吋，经过TCUlO的判断处理，给电机2发出运转指令，电机驱动齿轮泵4补充主油路17的油压；考虑到阀控集成模块、阀等机械部件的強度和变速器所需求的换挡力，另外考虑到液压泵工作方式和整车节能，设定主油路的工作压カ不高于某ー设定上限值，当传感器反馈工作压カ达到上限值时，经过T⑶的判断处理，给电机2发出停止工作指令，可以实现液齿轮泵4歇式工作，避免齿轮泵4长时间处于高速工作状态，提高系统工作寿命；溢流阀I的主要作用就是确保整个液压执行机构处于安全工作状态下。左右电磁阀也即两个两位三通电磁阀16采用常闭式两位三通插装电磁阀。如图2所示，液压缸14由液压缸密封端盖143、0型密封圈144、、耐磨环146、浮动活塞环141、活塞杆147、控制油ロ 148等组成；液压缸14采用悬浮式活塞环141和活塞杆147套接的双活塞设计，液压缸14被双活塞分割成两个换挡压カ密封腔，即左压力密封腔和右压カ密封腔；左右两个压力密封腔分别设有控制油ロ，两个控制油ロ分别由左右电磁阀控制独立工作；活塞杆147与换挡指15固定连接，换挡指15另一端与变速器换挡拨叉连接；变速器换挡过程对应液压缸14左中右三个位置，液压缸特殊的结构设计配合两个两位三通电磁阀即可实现两档换挡过程。在悬浮式活塞环141的内壁和外壁侧都设置有密封环(液压密封件145和142)，以免液压油缸密封腔内液压油从换挡指15处泄露。两个两位三通电磁阀16分别控制液压缸两端控制油ロ 148进回油,两位三通电磁阀16采用常闭式，即不通电时电磁阀主油路油口和控制油ロ 148断开，控制油ロ 148和电磁阀的回油油ロ连通，液压缸密封腔内为低压状态。当两个电磁阀16同时打开，由于左右两个密封腔内都充满液压油且压カ相等，活塞杆147处于液压缸中间位置，对应变速器处于空挡位置；当左边电磁阀断电，右边电磁阀通电时，左边油缸密封腔处于低压状态，右边油缸密封腔处于高压状态，由于压差存在，活塞杆带动换挡指15左移，完成左进挡过程；如果在右边电磁阀通电不断的情况下，左边电磁阀由断电状态(变速器处于进挡状态)转为通电状态吋，由于左边浮动活塞环141和活塞杆147总作用面积大于右边活塞杆作用面积，在相同工作压カ下，活塞杆147带动换挡指15右移至中间平衡位置，即完成一次退档过程，同样右边进挡也是如此，这样自动变速器就可以实现直接换挡。液压缸14通过电磁阀控制活塞运动，从而活塞杆147运动带动换挡指15和拨叉运动，实现换挡过程。为节省安装空间，在液压缸14缸体上活塞杆147中心位置处装设角度位移传感器13，把活塞杆在缸体内的直线运动，通过转换接盘转换成绕中心的摆线运动，角度位移传感器13对外输出电压值，当输出电压高低不同时分别为对应活塞杆147左中右三个位置，以判断变速器的换挡过程。电磁阀16、角度位移传感器13固定于阀控集成模块上，液压缸14集成于阀控集成模块，另外高压油路、控制油路和回油路都集成于阀控集成模块上，考虑到強度和本体材料以及机加工可操作性，高压油路、控制油路和回油路在阀控集成模块上成空间立体交错式布置。将传感元件、阀等零部件都集成安装于阀控集成模块上，结构紧凑，集成化程度高，所占空间体积小、整个机构质量较轻、零部件数量相对较少，安装方便，使用寿命长，并且相应速度快。电磁阀控制油ロ尽量靠近换挡液压缸控制油ロ，以满足快速响应。本实用新型的变速器控制单元TCU是整个液压执行机构的最高控制单元，另外T⑶还与整车控制器之间和驾驶员发出的指令实现通讯，用以自动切换挡位，从而实现机械变速器自动换挡过程。本实用新型执行机构实际上是电控液压式直接换挡执行机构，有控制器、机械部件以及反馈信息组件，再结合汽车行车エ况和驾驶员意图共同工作来完成整车自动换挡过程。该执行机构是在原有机械变速器基本结构不变的情况下，替换机械变速器换挡操纵机构，通用性和兼容性好，再通过加装微机控制，最終实现换挡过程操作自动化。所有的机械部件及传感器部件都集中于一体的阀控集成模块上，结构紧凑，工作效率高；控制单元集成于整车控制器中，各传感器把检测到的信号转换成对应的电信号传递给控制单元，按照预定的控制策略，计算后再输出两位三通电磁阀16的电信号。电磁阀16根据控制単元做出的响应就可实现档位的切換，省去了变速器选档过程，这样既简化了自动变速器的控制策略，又缩短了档位切換的时间，有助于改善整车动カ中断所帯来的动カ损失，换挡动作效果不低于手动变速器，完全接近驾驶员意图，省去了驾驶员因选换挡所产生的疲劳感。
权利要求1.ー种自动变速器液压换挡执行机构，其特征在于:主要包括与变速器换挡拨叉连接的换挡指、和内部含有油路、换挡液压缸、传感器和各控制阀的阀控集成模块；液压缸活塞为悬浮式活塞环和活塞杆套接的双活塞，液压缸被双活塞分割成左右两个换挡压カ密封腔；各压カ密封腔通过控制油ロ与各自的两位三通电磁阀连接；活塞杆与换挡指固定连接；控制单元接收传感器信号端与阀控集成模块的各传感器和电气连接；控制单元对执行件发出指令端与各电磁阀以及液压源驱动电机电气连接；变速器控制单元与控制单元对执行件发出指令端和控制单元接收传感器信号端分别电气连接。
2.如权利要求1所述的自动变速器液压换挡执行机构，其特征在干:换挡执行机构的液压源部分主要由油箱、齿轮泵驱动泵体的液压源驱动电机、与泵体连接的泵送油路组成，所有低压回油通路与油箱连接；泵送油路末端设置单向阀，主油路经单向阀后一直延伸到两个两位三通电磁阀进油ロ，两位三通电磁阀各自通过液压缸控制油ロ与液压缸一端的密封腔连通；在液压缸缸体上活塞杆中心位置、偏移液压缸轴线位置处安装有角度位移传感器；主油路上设有溢流阀、蓄能器和线性压力传感器；所述的单向阀、溢流阀、压カ传感器、蓄能器、液压缸、角度位移传感器、两位三通电磁阀都集成在所述阀控集成模块上。
3.如权利要求1或2所述的自动变速器液压换挡执行机构，其特征在干:高压油路、控制油路和回油路集成于阀控集成模块上，并成空间立体交错式布置。
4.如权利要求3所述的自动变速器液压换挡执行机构，其特征在干:活塞杆贯穿于两端分置的悬浮式活塞环，两端悬浮式活塞环的长度相等；在悬浮式活塞环的内壁和外壁侧都设置有密封环。
5.如权利要求1或2或4所述的自动变速器液压换挡执行机构，其特征在于:两位三通电磁阀均采用常闭式两位三通插装电磁阀。
6.如权利要求5所述的自动变速器液压换挡执行机构，其特征在于:液压缸被双活塞分割成左右两个换挡压カ密封腔，左右两个压力密封腔分别设有控制油ロ，两个控制油ロ分别由左右电磁阀控制并独立工作；活塞杆在压力密封腔作用下在缸体内的左中右三个位置间移动；变速器切换挡位与液压缸双活塞左中右三个位置相对应。
7.如权利要求1或2或4或6所述的自动变速器液压换挡执行机构，其特征在于:所述阀控集成模块上，电磁阀控制油ロ靠近液压缸控制油ロ。
专利摘要本实用新型涉及一种自动变速器液压换挡执行机构，主要包括与变速器换挡拨叉连接的换挡指、和内部含有油路、换挡液压缸、传感器和各控制阀的阀控集成模块；液压缸活塞为悬浮式活塞环和活塞杆套接的双活塞，液压缸被双活塞分割成左右两个换挡压力密封腔；各压力密封腔通过控制油口与各自的电磁阀连接；活塞杆与换挡指固定连接；信号端与阀控集成模块的各传感器和电气连接；指令端与各电磁阀以及液压源驱动电机电气连接；变速器控制单元与指令端和信号端分别电气连接。本实用新型机构简单、定位准确、响应快、工作可靠、安装方便，对机械变速器改动较小，保留了机械变速器传动效率高的优点，通用性好，能够很好地满足变速器换挡过程的要求。
文档编号F16H61/38GK202946658SQ201220565320
公开日2013年5月22日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者王凡, 刘洪波 申请人:武汉理工通宇新源动力有限公司