CN112879459B - 一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能离合***技术领域，公开了一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置，包括驱动电机、液压柱塞缸、气压柱塞缸、连接板和离合器，驱动电机的输出轴连接有滚珠丝杆副，液压柱塞缸的两端分别设有第一液压柱塞和第二液压柱塞，液压柱塞缸还连接有第一位置传感器和气体控制阀，气压柱塞缸的两端分别设有第一气压柱塞和第二气压柱塞，气压柱塞缸还连接有第二位置传感器和液体控制阀，第一液压柱塞和第一气压柱塞均与滚珠丝杆副的螺母连接，第二液压柱塞和第二气压柱塞均与连接板连接，连接板连接有驱动杆，驱动杆与离合器连接；本发明解决了现有智能离合******气压助力装置响应时间长的问题，适用于汽车的变速换挡。

Description

一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置
技术领域
本发明涉及智能离合***技术领域，具体为一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置。
背景技术
机械变速箱(Manual Transmission，MT)在车辆的使用过程中，由于存在频繁的切换变速器的挡位的需求，导致需要通过驾驶者的左脚频繁的踩下离合踏板，实现对离合器的分离与接合，驾驶易疲劳，舒适性低；因此电控机械式自动变速器(AutomatedMechanical Transmission，AMT)应运而生，其在传统干式离合器和手动齿轮变速器的基础上，加装电子控制***，将手动换档机构改造成自动换档机构，实现自动换档的有级式机械自动变速器；而智能离合***(Intelligent Clutch System，ICS)对就是对AMT的进一步实际运用，一般包括如下特点：(1)能够实现AMT的部分功能，给驾驶者带来便捷的操作；(2)能够根据驾驶员的换挡意图实现离合器的分离与结合，以确保车辆起步平稳、换档顺畅、制动不熄火以及运行状态可视；(3)响应时间短，以确保车辆的快速换挡，实现对车辆的快速变速。但现有的智能离合***仍存在起步时不够平稳，换挡时不够顺畅，响应时间长，操作手感笨重等问题，影响了驾驶者的体验，从而影响了AMT现有汽车上的推广运用。
为了解决上述问题，中国专利(专利公开号：CN212028375U)公开了一种智能离合***的机电液压控制气压助力装置，包括驱动电机、传动装置、液压传递装置、助力装置和液压控制装置，所述驱动电机提供旋转运动，所述传动装置将所述旋转运动转换为直线运动，并传递于所述液压传递装置，所述液压控制装置依据所述液压传递装置的液压来控制所述助力装置，所述液压传递装置与所述助力装置一起作用于汽车离合器分离拔叉轴，实现离合器的分离与结合。
上述方案通过ECU控制驱动电机的旋转，传动装置将驱动电机的旋转运动转换为直线运动，从而控制液压推杆的运动，并同时控制助力装置实现对离合器的分离与结合，在助力装置的作用下操作轻便、舒适；但该装置在工作时，只有在液压装置受到离合器的反作用后，助力装置才开始响应，在液压装置和助力装置的作用下才有效的控制离合器的分离与结合，响应时间长，因此需要一种响应时间短的智能离合******气压助力装置。
发明内容
本发明意在提供一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置，以解决现有智能离合******气压助力装置响应时间长的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供的基础技术方案是：一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置，包括驱动电机、滚珠丝杆副、液压柱塞缸、油缸、气压柱塞缸、气缸、连接板、驱动杆和离合器，所述滚珠丝杆副的螺杆与所述驱动电机的输出轴固定连接，所述滚珠丝杆副的螺母沿着所述滚珠丝杆副螺杆的轴向做直线运动，所述液压柱塞缸与所述油缸连接，所述液压柱塞缸的左右两端分别设有第一液压柱塞和第二液压柱塞，所述气压柱塞缸与所述气缸连接，所述气压柱塞缸的左右两端分别设有第一气压柱塞和第二气压柱塞，所述第一液压柱塞的自由端和所述第一气压柱塞的自由端同时与所述滚珠丝杆副的螺母连接，所述第二液压柱塞的自由端和所述第二气压柱塞的自由端同时与所述连接板的一侧连接，所述连接板的另一侧与所述驱动杆连接，所述驱动杆与所述离合器连接。
基础技术方案的原理：驱动电机和换挡杆均与汽车的ECU连接，换挡杆可以控制驱动电机的启停，工作过程中，驱动电机的输出轴带动滚珠丝杆副的螺杆一起旋转，旋转的滚珠丝杆副螺杆使得滚珠丝杆副的螺母沿着螺杆的轴向做往复直线运动；滚珠丝杆副的螺母推动第一液压柱塞和第一气压柱塞分别沿着液压柱塞缸和气压柱塞缸的轴向做往复运动，同时将第二液压柱塞和第二气压柱塞也分别沿着液压柱塞缸和气压柱塞缸的轴向做往复运动，第二液压柱塞和第二气压柱塞推拉连接板，连接板推拉驱动杆，驱动杆对离合器的推拉实现离合器的结合与分离。
基础技术方案的有益效果是：驾驶者操作换挡杆，汽车ECU立刻控制驱动电机的运行，驱动电机一经启动，液压柱塞缸和气压柱塞缸立刻同时做出响应，柱塞缸的响应时间短，换挡变速快；离合器在液压柱塞缸和气压柱塞缸共同作用下实现结合或是分离的控制，操作轻便、舒适。
优选地，所述液压柱塞缸连接有第一位置传感器和气体控制阀，所述第一位置传感器用于检测所述第一液压柱塞和所述第二液压柱塞的位置，所述气体控制阀的进气端与所述气缸连接，所述气体控制阀的通气端与所述气压柱塞缸连接。
通过上述设置，预先设置第一位置传感器检测到第一液压柱塞和第二液压柱塞到达一定位置后，汽车的ECU控制气体控制阀打开，使得气压柱塞缸内的气压增大，提高第二气压柱塞对连接板的推拉作用力，实现气压柱塞缸对整个装置的二次助力，使得操作换挡杆更加轻便。
优选地，所述气压柱塞缸连接有第二位置传感器和液体控制阀，所述第二位置传感器用于检测所述第一气压柱塞和所述第二气压柱塞的位置，所述液体控制阀的进液端与所述油缸连接，所述液体控制阀的出液端与所述液压柱塞缸连接。
通过上述设置，预先设置第二位置传感器检测到第一气压柱塞和第二气压柱塞到达一定位置后，汽车的ECU控制液体控制阀打开，使得液压柱塞缸内的液压增大，提高第二液压柱塞对连接板的推拉作用力，实现气液压塞缸对整个装置的第三次助力，进一步提高了操作换挡的轻便性，而且整个装置呈现一个正反馈，放大整个液压柱塞缸和气压柱塞缸对离合器的控制效果，进一步的缩短了离合器分离与结合的响应时间，使得换挡变速更加迅速。
优选地，所述第二液压柱塞和所述第二气压柱塞均套接有减震弹簧，所述减震弹簧均设于柱塞与所述连接板之间。
通过上述设置，减震弹簧避免第二液压柱塞和第二气压柱塞对连接板瞬间刚性冲击，延长了装置的使用寿命；弹簧具有储能的性质，避免了在装置在整个过程中对能量的损耗，保证了能量的转换率。
优选地，所述驱动电机为步进电机。
通过上述设置，步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，便于对驱动电机输出轴的旋转方向及旋转速度进行控制。
优选地，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器均为非接触位移传感器。
通过上述设置，方便与液压柱塞缸和气压柱塞缸的安装固定。
附图说明
图1为本发明一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置的原理示意图；
图2为本发明一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置的工作流程图；
附图中的对应标记的名称为：
驱动电机1、滚珠丝杆副2、液压柱塞缸3、第一液压柱塞4、第二液压柱塞5、油缸6、气压柱塞缸7、第一气压柱塞8、第二气压柱塞9、气缸10、连接板11、驱动杆12、离合器13、气体控制阀14、第一位置传感器15、液体控制阀16、第二位置传感器17、减震弹簧18。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
如图1和图2所示，一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置，包括驱动电机1、滚珠丝杆副2、液压柱塞缸3、油缸6、气压柱塞缸7、气缸10、连接板11、驱动杆12和离合器13，驱动电机1为步进电机，滚珠丝杆副2的螺杆与驱动电机1的输出轴通过键固定连接，滚珠丝杆副2的螺母沿着滚珠丝杆副2螺杆的轴向做往复直线运动，液压柱塞缸3与油缸6管接，液压柱塞缸3的左右两端分别设有第一液压柱塞4和第二液压柱塞5，液压柱塞缸3通过螺栓还连接有第一位置传感器15和气体控制阀14，第一位置传感器15用于检测第一液压柱塞4和第二液压柱塞5的位置，气体控制阀14的进气端与气缸10管接，气体控制阀14的通气端与气压柱塞缸7管接，气压柱塞缸7也与气缸10管接，气压柱塞缸7的左右两端分别设有第一气压柱塞8和第二气压柱塞9，气压柱塞缸7通过螺栓还连接有第二位置传感器17和液体控制阀16，第一位置传感器15和第二位置传感器17均为非接触位移传感器，第二位置传感器17用于检测第一气压柱塞8和第二气压柱塞9的位置，液体控制阀16的进液端与油缸6管接，液体控制阀16的出液端与液压柱塞缸3管接，第一液压柱塞4的左端和第一气压柱塞8的左端同时与滚珠丝杆副2的螺母固定粘接，第二液压柱塞5的右端和第二气压柱塞9的右端均套接有减震弹簧18，减震弹簧18的右端与连接板11的左端固定粘接，连接板11的右端与驱动杆12的左端固定粘接，驱动杆12的右端与离合器13固定粘接。
具体实施过程如下：
在使用本装置前，预先设置汽车ECU控制气体控制阀14和液体控制阀16的启停条件：第一位置传感器15检测第一液压柱塞4和第二液压柱塞5的位置，第二位置传感器17检测第一气压柱塞8和第二气压柱塞9的位置，驱动电机1与汽车ECU连接，换挡杆通过ECU控制驱动电机1的启停；离合的结合；驾驶者通过换挡杆启动驱动电机1，驱动电机1的输出轴带动滚珠丝杆副2的螺杆一起旋转，旋转的滚珠丝杆副2螺杆使得滚珠丝杆副2的螺母向右做直线运动，推动第一液压柱塞4和第一气压柱塞8向右运动，同时液压柱塞缸3的第二液压柱塞5和气压柱塞缸7的第二气压柱塞9也随之向右运动，推动连接板11和驱动杆12向右运动，驱动杆12给离合器13施加压力，实现离合器13的结合；离合的分离：同离合的结合原理相同，此时驱动电机1的旋向相反，使得滚珠丝杆副2的螺母向左做直线运动，带动液压柱塞和气压柱塞向左运动，带动连接板11和驱动杆12向左运动，驱动杆12给离合器13施加一个拉力，实现离合器13的分离；在离合器13的结合与分离的过程中，汽车ECU接收到第一位置传感器15检测液压柱塞的位置后，控制打开气体控制阀14，使得气压柱塞缸7内的气体压力增大，增大第二气压柱塞9对连接板11的作用力，同时汽车ECU也会接收第二位置传感器17检测气压柱塞的位置，同时控制打开液体控制阀16，使得液压柱塞缸3内的液体压力增大，增大第二液压柱塞5对连接板11的作用力，在气体控制阀14和液体控制阀16的作用下，液压柱塞缸3和气压柱塞缸7形成一个正反馈***，大大的提高了液压柱塞缸3和气压柱塞缸7对离合器13的结合与分离效果；另外，减震弹簧18避免第二液压柱塞5和第二气压柱塞9对连接板11瞬间刚性冲击，延长了装置的使用寿命，弹簧储能的性质，避免了在装置在整个过程中对能量的损耗，保证了能量的转换率。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置，其特征在于：包括驱动电机(1)、滚珠丝杆副(2)、液压柱塞缸(3)、油缸(6)、气压柱塞缸(7)、气缸(10)、连接板(11)、驱动杆(12)和离合器(13)，所述滚珠丝杆副(2)的螺杆与所述驱动电机(1)的输出轴固定连接，所述滚珠丝杆副(2)的螺母沿着所述滚珠丝杆副(2)螺杆的轴向做直线运动，所述液压柱塞缸(3)与所述油缸(6)连接，所述液压柱塞缸(3)的左右两端分别设有第一液压柱塞(4)和第二液压柱塞(5)，所述液压柱塞缸(3)连接有第一位置传感器(15)和气体控制阀(14)，所述第一位置传感器(15)用于检测所述第一液压柱塞(4)和所述第二液压柱塞(5)的位置，所述气体控制阀(14)的进气端与所述气缸(10)连接，所述气体控制阀(14)的通气端与所述气压柱塞缸(7)连接，所述气压柱塞缸(7)与所述气缸(10)连接，所述气压柱塞缸(7)的左右两端分别设有第一气压柱塞(8)和第二气压柱塞(9)，所述气压柱塞缸(7)连接有第二位置传感器(17)和液体控制阀(16)，所述第二位置传感器(17)用于检测所述第一气压柱塞(8)和所述第二气压柱塞(9)的位置，所述液体控制阀(16)的进液端与所述油缸(6)连接，所述液体控制阀(16)的出液端与所述液压柱塞缸(3)连接，所述第一液压柱塞(4)的自由端和所述第一气压柱塞(8)的自由端同时与所述滚珠丝杆副(2)的螺母连接，所述第二液压柱塞(5)的自由端和所述第二气压柱塞(9)的自由端同时与所述连接板(11)的一侧连接，所述连接板(11)的另一侧与所述驱动杆(12)连接，所述驱动杆(12)与所述离合器(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置，其特征在于：所述第二液压柱塞(5)和所述第二气压柱塞(9)均套接有减震弹簧(18)，所述减震弹簧(18)均设于柱塞与所述连接板(11)之间。
3.根据权利要求2所述的一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置，其特征在于：所述驱动电机(1)为步进电机。
4.根据权利要求3所述的一种基于机电液控制的智能离合***气压助力装置，其特征在于：所述第一位置传感器(15)和所述第二位置传感器(17)均为非接触位移传感器。
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