一种无级变速器液压系统的制作方法

本发明涉及汽车变速器技术，更具体地，涉及一种无级变速器液压系统。

背景技术：

无级变速器(continuouslyvariabletransmission，cvt)，主要由离合器2、金属带3、和主、被动带轮总成4组成，如图1的传统cvt结构示意图(含液力变矩器1)所示。在传动过程中，通过节圆半径连续变化的主、被动带轮在锥盘轴上的移动，使金属带3沿主、被动带轮构成的v型槽做径向滑动，实现传动比的连续变化。由于其可以自动连续的改变传动比，因此可以使发动机在最佳燃油经济曲线或最佳动力性曲线的情况下运行，且在变速情况下能够连续提供动力，极大的改善了汽车的动力性、燃油的经济性以及驾驶员乘坐的舒适性。

现有的传统无级变速器液压系统主要包括：液压泵、液压阀体、电磁阀组、主动带轮、被动带轮、离合器和液力变矩器等。液压传动原理：液压泵通过发动机驱动，从油底壳吸油，并泵入液压阀体，通过阀体里面的电磁阀组和压力控制阀等将压力控制到主动带轮、被动带轮、离合器和液力变矩器需求的压力。其中主动带轮和被动带轮需求压力比电磁阀组、离合器和液力变矩器压力要高，主动带轮和被动带轮的最大需求压力一般在4-6mpa，电磁阀组、离合器和液力变矩器的压力小于1mpa。因此，一般将主动带轮和被动带轮的压力设置的较高，然后通过减压阀将较高压力降低到电磁阀组、离合器和液力变矩器需求的较低压力。

由于在传统的cvt液压系统中，液压泵由发动机驱动，液压泵泵入液压系统的流量随着发动机转速的升高而升高，特别是在巡航工况会造成很大的溢流损失；同时，由于离合器和液力变矩器等的压力需求是通过降低主、被动带轮的压力而得到，在高温和速比急剧变化过程中，会严重影响离合器和液力变矩器的结合状态，严重的话会有“脱档”的现象发生。并且所有从液压泵出来的流量必须先经过高压油路，再经不同减压阀降至需求压力，从功率等于压力乘以流量的角度，功率损失必然很严重。因此，在cvt功率损失中，使得液压系统的功率损失约占60％，金属带摩擦传动的功率损失占30％左右，所以，液压系统产生的功率损耗是影响cvt提升整车燃油经济性的主要障碍。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种解决上述问题或者部分地解决上述问题的无级变速器液压系统。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种无级变速器液压系统，包括：油泵电机、双作用泵、高压油路和低压油路。所述油泵电机与所述双作用泵相连，用于驱动所述双作用泵；所述双作用泵包括两个吸油口和两个出油口；所述两个吸油口均与油底壳相通，第一出油口与所述高压油路相通，第二出油口与所述低压油路相通；所述高压油路包括第一压力控制阀，所述第一压力控制阀分别与所述第二出油口、所述高压油路上的主动带轮总成及被动带轮总成相连，用于控制所述高压油路的油压；所述低压油路包括第二压力控制阀，所述第二压力控制阀分别与所述第二出油口和所述低压油路上的耦合离合器相连，用于控制所述低压油路的油压。

其中，所述油泵电机还用于根据液压系统实时流量需求主动调节油泵电机的转速。

其中，所述低压油路还包括与所述第一压力控制阀相连的第一先导电磁阀，用于控制所述第一压力控制阀的出口油压。

其中，所述高压油路还包括主动带轮压力控制阀和被动带轮压力控制阀；所述主动带轮压力控制阀与所述主动带轮总成中的主动带轮缸相连，用于控制主动带轮缸的油压；所述被动带轮压力控制阀与所述被动带轮总成中的被动带轮缸相连，用于控制被动带轮缸的油压。

其中，所述低压油路还包括第二先导电磁阀和第三先导电磁阀；所述第二先导电磁阀与所述主动带轮压力控制阀相连，用于控制所述主动带轮压力控制阀的出口油压；所述第三先导电磁阀与所述被动带轮压力控制阀相连，用于控制所述被动带轮压力控制阀的出口油压。

其中，所述低压油路还包括与所述耦合离合器相连的耦合离合器压力控制阀，用于控制所述耦合离合器的油压。

其中，所述低压油路还包括与所述耦合离合器压力控制阀相连的第四先导电磁阀，用于控制所述耦合离合器压力控制阀的出口油压。

其中，所述低压油路还包括第三压力控制阀，分别与所述第一先导电磁阀、所述第二先导电磁阀、所述第三先导电磁阀和所述第四先导电磁阀相连，用于控制所述第一先导电磁阀、所述第二先导电磁阀、所述第三先导电磁阀和所述第四先导电磁阀的进口油压。

其中，所述耦合离合器为湿式离合器，所述湿式离合器的一端与发动机相连、另一端与所述无级变速器的输入轴相连。

其中，所述第一压力控制阀为先导式溢流阀，所述第二压力控制阀为定值溢流阀，第三压力控制阀为定值减压阀。

本发明实施例提供的无级变速器液压系统，通过将液压油路分为高压油路和低压油路，使得高压油路上的液压元件与低压油路上的液压元件独立开来，避免了高压需求液压元件与低压需求液压元件之间的耦合作用，简化液压油路；同时由于低压需求液压元件的流量需求不需要经过高压油路，可以降低液压系统的功率损耗。且分别在高压油路和低压油路上设置压力控制阀，使得低压需求液压元件的压力不需要通过高压降低而得到，减小液压系统自身的能耗损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统cvt结构示意图(含液力变矩器)；

图2为本发明实施例提供的无级变速器液压系统结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的无级变速器液压系统结构示意图；

其中，1为油泵电机；2为双作用泵；2a为第一出油口；2b为第二出油口；3为耦合离合器；4为第二压力控制阀；5为第一压力控制阀；6为主动带轮总成；7为被动带轮总成；8为高压油路；9为低压油路；10为油底壳；11为第一先导电磁阀；12为主动带轮压力控制阀；13为被动带轮压力控制阀；14为第二先导电磁阀；15为第三先导电磁阀；16为耦合离合器压力控制阀；17为第四先导电磁阀；18为第三压力控制阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为根据本发明实施例提供的无级变速器液压系统结构示意图，如图2所示，该液压系统包括油泵电机1、双作用泵2、高压油路8和低压油路9。

本发明实施例中的高压油路和低压油路是一个相对概念，其中高压油路负责向高压需求液压元件提供需要的压力和流量，其压力范围一般为4-6mpa；低压油路负责向低压需求液压元件提供需要的压力和流量，其压力小于1mpa，但本发明的保护范围并不局限于此。其中，本实施例为了描述方便，仅以无级变速器液压系统在混合动力cvt中的运用为例，但本发明的保护范围并不局限于此。

其中，油泵电机是一种改进的驱动油泵的特定电机。油泵电机包括电机主体、前端盖和输出传动轴，在前端盖上开设有一阶梯形孔，输出传动缩入前端盖内，为一中空的轴，轴孔孔径与油泵的输入传动轴的外径相配合，在输出传动轴的轴头有一键槽。

其中，双作用泵可以为双作用式叶片泵、双作用式齿轮泵或双作用式柱塞泵等双作用泵中的一种，由于这些双作用泵在液压系统中所起的作用均是从油底壳中泵入油液，所以本发明实施例中仅以双作用式叶片泵为例进行说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

在一个实施例中，油泵电机1与双作用式叶片泵2相连，例如，油泵电机1的输出轴通过链轮链条连接至双作用式叶片泵2的转子，接收并响应自动变速器控制单元(transmissioncontrolunit，tcu)发送的转速请求信号，并根据该转速请求信号驱动双作用式叶片泵2。双作用式叶片泵2的转子每转一周，其完成两次吸油和两次排油，且其包括两个吸油口和两个出油口，两个吸油口均与油底壳10相通，第一出油口2a与高压油路8相通，第二出油口2b与低压油路9相通。当油泵电机1驱动双作用式叶片泵2之后，两个吸油口从油底壳10泵入油液，然后通过第一出油口2a将油液输送至高压油路8，以及第二出油口2b将油液输送至低压油路9。

然后在高压油路8上设置第一压力控制阀5，第一压力控制阀5分别与第一出油口2a、高压油路8上的主动带轮总成6及被动带轮总成7相连，将高压油路8上的油压控制在第一预设压力，且该第一预设压力能够满足高压油路8上液压元件所需的压力需求，例如，第一预设压力为6mpa。在低压油路9上设置第二压力控制阀4，第二压力控制阀4分别与第二出油口2b及低压油路9上的耦合离合器3相连，将低压油路9上的油压控制在第二预设压力，且该第二预设压力能够满足低压油路9上液压元件所需的压力需求，例如，第二预设压力为0.9mpa。

本发明实施例与现有技术相比，通过将液压油路分为高压油路和低压油路，使得高压油路上的液压元件与低压油路上的液压元件独立开来，避免了高压需求液压元件与低压需求液压元件之间的耦合作用，简化液压油路；同时由于低压需求液压元件的流量需求不需要经过高压油路，可以降低液压系统的功率损耗。且分别在高压油路和低压油路上设置压力控制阀，使得低压需求液压元件的压力不需要通过高压降低而得到，减小液压系统自身的能耗损失。

在上述实施例的基础上，所述油泵电机还用于根据液压系统实时流量需求主动控制油泵电机的转速。

具体地，无级变速器在实际运作过程中，不同行驶工况下，液压元件的流量需求不同，油泵电机的转速只需满足高、低压油路流量需求的较大值即可。例如，在cvt由大速比变化到小速比时，速比变化率很大，主动带轮快速充油，高压油路流量需求大于低压油路流量需求，此时油泵电机的转速只需满足高压油路的流量需求即可；在巡航模式行驶时，主、被动带轮消耗流量很少，耦合离合器结合需要消耗较大流量，低压油路流量需求大于高压油路流量需求，此时油泵电机的转速只需满足低压油路的流量需求即可。

在本实施例中，通过油泵电机根据液压系统实时流量需求主动控制其自身的转速，使双作用泵泵入的流量能够实时满足液压系统的需求，减小泵入液压油路的油液流通量，降低液压系统输入功率损耗，达到减小液压系统能耗损失的目的。

在上述实施例的基础上，如图3所示，所述低压油路9还包括与所述第一压力控制阀5相连的第一先导电磁阀11，用于控制所述第一压力控制阀5的出口油压。

其中，先导电磁阀由先导阀与主阀组成，两者有通道相联。当电磁阀线圈通电时，动铁芯与静铁芯吸合使导阀孔开放，阀芯背腔的压力通过导阀孔流向出口，此时阀芯背腔的压力低于进口压力，利用压差使阀芯脱离主阀口，介质从进口流向出口。当电磁阀线圈断电时，动铁芯与静铁芯脱离，关闭了导阀孔，阀芯背腔压力受进口压力的补充逐渐趋于与进口压力平衡，阀芯因弹簧力作用把阀门紧密关闭。

具体地，当第一压力控制阀5将高压油路8上的油压控制在能够满足高压油路8上液压元件的压力需求时，还可以在低压油路9上设置与第一压力控制阀5相连的第一先导电磁阀11，由于先导电磁阀的自身压力需求为0.6mpa，故将其设置在低压油路9上。根据液压系统的需求调节第一先导电磁阀11的输入电流，从而控制第一压力控制阀5的先导压力，然后通过第一压力控制阀5阀芯自身的先导力、反馈力与弹簧力的平衡作用，将高压油路8的油压调节至需求值，需求值为在改变速比或者传递扭矩时主动带轮缸和被动带轮缸所需的较大油压，例如，所需的较大油压为6mpa。

在本发明实施例中，通过在低压油路上设置第一先导电磁阀，控制第一压力控制阀的出口油压，从而调节高压油路油压，使其可以实时满足cvt的压力需求，同时满足主、被动带轮的供给需求，降低高压油路的压力，减小cvt功率损失。

在上述实施例的基础上，如图3所示，所述高压油路8还包括主动带轮压力控制阀12和被动带轮压力控制阀13。主动带轮压力控制阀12与主动带轮总成6中的主动带轮缸相连，用于控制主动带轮缸的油压；被动带轮压力控制阀13与被动带轮总成7中的被动带轮缸相连，用于控制被动带轮缸的油压。

其中，主动带轮总成包括主动带轮缸、主动带轮活塞以及主动带轮轴。通过调节主动带轮缸油压，推动主动带轮活塞在主动带轮缸里面沿主动带轮轴轴向移动，从而改变cvt传动速比以及提供主动带轮足够的夹紧力需求。被动带轮总成包括被动带轮缸、被动带轮活塞、被动带轮轴以及被动带轮弹簧。被动带轮轴固定，通过调节被动带轮缸油压，推动被动带轮活塞在被动带轮缸里面沿被动带轮轴轴向移动，从而改变cvt传动速比以及提供被动带轮足够的夹紧力需求。

具体地，在高压油路8上设置主动带轮压力控制阀12和被动带轮压力控制阀13，该主动带轮压力控制阀12与主动带轮总成6中的主动带轮缸相连，该被动带轮压力控制阀13与被动带轮总成7中的被动带轮缸相连。通过主动带轮压力控制阀12将主动带轮缸的油压控制在传递扭矩或cvt改变传动速比时所需的油压，然后推动主动带轮活塞在主动带轮缸里面沿主动带轮轴轴向移动，达到传递扭矩或改变cvt传动速比的目的。通过被动带轮压力控制阀13将被动带轮缸的油压控制在传递扭矩或cvt改变传动速比时所需的油压，然后推动被动带轮活塞在被动带轮缸里面沿被动带轮轴轴向移动，达到传递扭矩或改变cvt传动速比的目的。

例如，当需要传递发动机、电机或者发动机和电机输入过来的扭矩时，通过主动带轮压力控制阀12调节主动带轮缸的油压以及被动带轮压力控制阀13调节被动带轮缸的油压，使金属带与主、被动带轮之间的夹紧力满足所需传递扭矩的要求，从而达到传递扭矩的目的。

在本发明实施例中，通过在高压油路上设置主动带轮压力控制阀和被动带轮压力控制阀，在第一压力控制阀控制高压油路油压的基础上，再通过主动带轮压力控制阀将主动带轮缸的油压控制在所需的压力值，以及被动带轮压力控制阀将被动带轮缸的油压控制在所需的压力值，减小了高压油路的压力，从而降低液压系统的功率损耗。

在上述实施例的基础上，如图3所示，所述低压油路9还包括第二先导电磁阀14和第三先导电磁阀15。所述第二先导电磁阀14与所述主动带轮压力控制阀12相连，用于控制所述主动带轮压力控制阀12的出口油压；所述第三先导电磁阀15与所述被动带轮压力控制阀13相连，用于控制所述被动带轮压力控制阀13的出口油压。

具体地，在主动带轮压力控制阀12控制主动带轮缸油压和被动带轮压力控制阀13控制被动带轮缸油压的基础上，还可以在低压油路9上设置第二先导电磁阀14和第三先导电磁阀15，该第二先导电磁阀14与主动带轮压力控制阀12相连，该第三先导电磁阀15与被动带轮压力控制阀13相连。

然后根据液压系统的需求调节第二先导电磁阀14的输入电流，从而控制主动带轮压力控制阀12的先导压力，通过主动带轮压力控制阀12阀芯自身的先导力、反馈力与弹簧力的平衡作用，将主动带轮缸的油压控制在需求值，满足传递扭矩或者cvt改变传动速比时的压力需求。根据液压系统的需求调节第三先导电磁阀15的输入电流，从而控制被动带轮压力控制阀13的先导压力，通过被动带轮压力控制阀13阀芯自身的先导力、反馈力与弹簧力的平衡作用，将被动带轮缸的油压控制在需求值，满足传递扭矩或者cvt改变传动速比时的压力需求。

例如，当需要改变cvt传动速比时，通过调节第二先导电磁阀14和第三先导电磁阀15的输入电流，从而控制主动带轮压力控制阀12和被动带轮压力控制13的出口油压，使主动带轮缸和被动带轮缸的油压改变，从而推动活塞沿带轮轴轴向移动，改变主动带轮缸和被动带轮缸的工作半径，使得金属带与主动带轮及被动带轮的工作半径发生变化，达到改变速比的目的。

在本发明实施例中，通过在低压油路上设置第二先导电磁阀和第三先导电磁阀，使主动带轮缸和被动带轮缸的油压根据液压系统的需求调节至需求值，使得传递扭矩或者cvt改变传动速比时，主动带轮缸和被动带轮缸的油压能够得到满足，减小了高压油路的压力，从而减小cvt功率损失，并能实时满足cvt的压力需求。

在上述实施例的基础上，如图3所示，所述低压油路9还包括与所述耦合离合器3相连的耦合离合器压力控制阀16，用于控制所述耦合离合器3的油压。

具体地，当第二压力控制阀4将低压油路9上的油压控制在满足低压油路9上液压元件的油压需求后，通过在低压油路9上设置与耦合离合器3相连的耦合离合器压力控制阀16，将耦合离合器3的油压控制在改变驱动模式时所需的压力值。

在上述实施例的基础上，如图3所示，所述低压油路9还包括与所述耦合离合器压力控制阀16相连的第四先导电磁阀17，用于控制所述耦合离合器压力控制阀16的出口油压。

具体地，在耦合离合器压力控制阀16控制耦合离合器3油压的基础上，通过在低压油路9上设置与耦合离合器压力控制阀16相连的第四先导电磁阀17。根据液压系统的需求调节第四先导电磁阀17的输入电流，从而控制耦合离合器压力控制阀16的先导压力，然后通过耦合离合器压力控制阀16阀芯自身的先导力、反馈力与弹簧力的平衡作用，将耦合离合器3的油压控制在需求值，从而控制耦合离合器的状态。

例如，当需要改变动力驱动模式时，对于发动力与电机串联式混合动力，根据液压系统的需求调节第四先导电磁阀17的电流，从而调节耦合离合器压力控制阀16的出口油压，控制耦合离合器3的脱离、滑摩或者结合状态。当耦合离合器3结合时，可以选择发动机和电机或者发动机的动力驱动模式；当耦合离合器3脱开时，只能选择电机作为动力驱动模式。

在本发明实施例中，通过在低压油路上设置第四先导电磁阀，控制耦合离合器压力控制阀的出口油压，达到控制耦合离合器状态的目的，且该油压控制与主动带轮缸和被动带轮缸的油压控制互不影响。同时，由于耦合离合器和先导电磁阀等液压元件设置在低压油路上，主、被动带轮总成等液压元件设置在高压油路上，这使得耦合离合器及先导电磁阀等液压元件与主、被动带轮油缸之间基本上无耦合作用。

在上述实施例的基础上，如图3所示，所述低压油路9还包括第三压力控制阀18，分别与所述第一先导电磁阀11、所述第二先导电磁阀14、所述第三先导电磁阀15和所述第四先导电磁阀相连17，用于控制所述第一先导电磁阀11、所述第二先导电磁阀14、所述第三先导电磁阀15和所述第四先导电磁阀17的进口油压。

具体地，在当第二压力控制阀4将低压油路9上的压力控制在能够满足低压油路上液压元件的需求后，在低压油路9上设置第三压力控制阀18，其分别与第一先导电磁阀11、第二先导电磁阀14、第三先导电磁阀15和第四先导电磁阀17相连。通过电磁供油压力与弹簧力的平衡关系，将电磁供油压力控制在一个定值，满足先导电磁阀供油管的压力需求，使先导电磁阀在较稳定的压力环境下工作，提高了液压系统自身的压力稳定性。

在上述实施例的基础上，所述耦合离合器3是湿式离合器，所述湿式离合器的一端与发动机相连、另一端与所述无级变速器的输入轴相连。

其中，湿式离合器为用油液冷却的离合器，其冷却油不对摩擦片起保护作用，而使动力传递平滑柔和。其优点是使用寿命长，一般不会发生故障，除非违反操作规程，经常使离合器处于半离合状态工作。其多用于自动变速器上，如现在普遍使用的手自一体化变速器。通过液压缸的作用压紧多个钢片和摩擦片使离合器结合，回油后则在弹簧力的作用下使钢片和摩擦片分离。

本发明实施例中的耦合离合器选用湿式离合器，其一端与发动机相连、另一端与无级变速器的输入轴相连。通过耦合离合器的脱离、滑摩和结合，选择不同的动力驱动模式以及传递发动机输入的扭矩，该液压系统中的驱动模式包括：发动机驱动、电机驱动或者发动机与电机串联式混合驱动。湿式离合器使得动力在传递过程中平滑柔和，给驾驶员和乘坐人员带来良好的舒适性。

在上述实施例的基础上，所述第一压力控制阀5为先导式溢流阀，所述第二压力控制阀4为定值溢流阀，所述第三压力控制阀18为定值减压阀。

其中，溢流阀是一种液压压力控制阀，在液压设备中起定压溢流作用和安全保护作用。先导式溢流阀的主阀弹簧主要用于克服阀芯的摩擦力，弹簧刚度小，当溢流量变化引起主阀弹簧压缩量变化时，弹簧力变化较小，因此先导式溢流阀的进口压力变化也较小，其调压精度高，广泛应用于高压和大流量系统中。定值溢流阀是指压力值调节为恒定的溢流阀。

其中，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。

具体地，第一压力控制阀5控制高压油路8的油压，而高压油路8上的油压较大，且高压油路8上的主动带轮总成6和被动带轮总成7会根据cvt速比的改变或者传递扭矩的不同，其带轮缸的油压需求也会发生改变，因此将第一压力控制阀5设定为先导式溢流阀。这样可以提高压力控制精度，使高压油路8的油压控制在需求值。

第二压力控制阀4控制低压油路9的油压，由于低压油路9上的液压元件主要起选择动力驱动模式的作用，则低压油路9上的油压变化不大，因此将第二压力控制阀4设定为定值溢流阀，使得低压油路的油压能够满足耦合离合器和先导电磁阀需求的压力即可，这样避免了较大的流量消耗，节省了cvt功耗损失。第三压力控制阀18控制低压油路9上各先导电磁阀的进口油压，由于先导电磁阀自身需求的压力相对较稳定，故将第三压力控制阀18设置为定值减压阀。

上述实施例中的无级变速器液压系统，通过将液压油路分为高压油路和低压油路，使得当cvt速比变化较大时，此时主、被动带轮所需的流量需求很大，但由于耦合离合器和主、被动带轮不在同一条液压油路上，因此，cvt速比变化过程中，并不会影响耦合离合器的状态。同时，可以通过tcu实时计算高压油路的流量需求和低压油路的流量需求，调节油泵电机转速，满足他们的较大值即可，这样就避免了较大的流量消耗，节省了cvt功耗损失。

由于高压油路和低压油路独立分开以后，液压系统的泄漏量通过双作用泵来分散，因此，液压系统的泄漏量也会减小。而且高压需求液压元件与低压需求液压元件通过高压油路和低压油路独立开来，使得低压需求液压元件的压力不需要通过将高压降低下来而得到，从而使液压系统自身的功耗损失也会相应减小，同时降低cvt的能耗损失。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。