技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及混合動(dòng)
力車輛的
自動(dòng)變速器領(lǐng)域，特別涉及油電混合的乘用車自動(dòng)變速器領(lǐng)域，主要針對(duì)液壓控制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與機(jī)電耦合方面的技術(shù)，具體涉及一種自動(dòng)變速器高效油源系統(tǒng)
背景技術(shù)
[0002] 隨著環(huán)境污染的加劇和國(guó)家
汽車油耗標(biāo)準(zhǔn)的提升，急需一種節(jié)能環(huán)保的汽車驅(qū)動(dòng)解決方案。混合動(dòng)力技術(shù)作為純?nèi)加万?qū)動(dòng)和純電動(dòng)方案的過渡方案，具有節(jié)油效果好、技術(shù)方案相對(duì)成熟、技術(shù)擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 在混合動(dòng)力車輛的自動(dòng)變速器中，核心的控制系統(tǒng)采用機(jī)、電、液耦合的方式。它的發(fā)展到目前可分為兩個(gè)階段，主要區(qū)別在于油源系統(tǒng)和液壓控制部分。對(duì)油源系統(tǒng)，第一階段通常采用一個(gè)機(jī)械油
泵和一個(gè)電動(dòng)油泵聯(lián)合供油的方式。電動(dòng)油泵為機(jī)械油泵的輔助油源，主要在電動(dòng)起動(dòng)的工況為液壓系統(tǒng)提供油液。為保證低轉(zhuǎn)速的潤(rùn)滑冷卻流量需求，機(jī)械泵的
排量通常較大，在中高轉(zhuǎn)速或兩個(gè)泵同時(shí)工作的工況油的利用率較低，油液的嚴(yán)重浪費(fèi)造成液壓系統(tǒng)的效率低。第二代油源系統(tǒng)采用兩個(gè)
電動(dòng)泵，或在需要時(shí)并聯(lián)一個(gè)較小排量的機(jī)械泵，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)供油量的精確控制，避免了第一代系統(tǒng)中高轉(zhuǎn)速情況下的浪費(fèi)，流量控制更精益化，大大提高了系統(tǒng)效率。
[0004] 《Energy?efficient?actuation?units?for?dual-clutch?transmissions》(作者Dipl.-Ing.Erik?Schneider,Dr.Mirko?Leesch，來(lái)自IAV公司。本文選自7th?TM?Symposium?China,A)中所展示的系統(tǒng)比較典型，油源部分的方案體現(xiàn)了采用定量機(jī)械泵+輔助電動(dòng)泵或僅用機(jī)械泵的第一代油源方案，向兩個(gè)電動(dòng)泵與
蓄能器聯(lián)合供油的第二代油源方案的轉(zhuǎn)變。兩個(gè)電動(dòng)泵
串聯(lián)布置，采用同一個(gè)
電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一級(jí)電動(dòng)泵排量大于第二級(jí)電動(dòng)泵，向第二級(jí)電動(dòng)泵和冷卻
潤(rùn)滑油路供油。第二級(jí)電動(dòng)泵向控制油路提供定量的油。由于電動(dòng)泵的
驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速可獨(dú)立調(diào)節(jié)，相對(duì)提升了系統(tǒng)的效率。但由于兩個(gè)油泵共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，兩個(gè)泵的輸出流量不能按系統(tǒng)需求分配。為系統(tǒng)安全、防止軸齒和
離合器燒蝕，需提供較大的冷卻潤(rùn)滑流量，導(dǎo)致此時(shí)輸入控制系統(tǒng)的流量超出使用量，多余的油直接流回油箱，造成了油的浪費(fèi)和效率的降低。另外，雖然該系統(tǒng)設(shè)有儲(chǔ)能裝置(蓄能器等)，電動(dòng)泵仍需要頻繁起動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間工作，大幅降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用壽命，需定期更換驅(qū)動(dòng)電機(jī)，提高了維護(hù)和使用成本。
發(fā)明內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的少流量精確控制、減少了油的浪費(fèi)、大幅提高效率、降低油耗，提供了一種自動(dòng)變速器高效油源系統(tǒng)，本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種自動(dòng)變速器高效油源系統(tǒng)，其特征在于，包括油源、離合器壓力控制、換檔壓力和流量控制以及離合器/軸齒潤(rùn)滑冷卻控制，油源包括高壓油路油源和低壓油路油源；
[0007] 所述的高壓油路油源包括小油箱、大油箱、粗濾器、第一單向
閥、帶有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的第一電動(dòng)泵、第二
單向閥、精濾濾網(wǎng)、壓力
傳感器、蓄能器和高壓油路卸荷閥，粗濾器的進(jìn)油口浸沒在大油箱的油液中，粗濾器的出油口與第一單向閥的進(jìn)油口通過管路連接，第一單向閥的出油口與第一電動(dòng)泵的進(jìn)油口通過管路連接，第一單向閥的出油口與第一電動(dòng)泵的進(jìn)油口之間的管路與小油箱連通，第一電動(dòng)泵的出油口與第二單向閥的進(jìn)油口通過管路連接，第二單向閥的出油口與精濾濾網(wǎng)的進(jìn)油口通過管路連接，精濾濾網(wǎng)的出油口與蓄能器的進(jìn)油口通過管路連接，蓄能器的出口與小油箱通過管路連通，蓄能器的出口有三條分支油道，其中一條分支油道與小油箱通過管路連通，蓄能器的出口與小油箱連接的管路中安裝有高壓油路卸荷閥，蓄能器出口的另外兩條分支油道分別與換擋壓力和流量控制的進(jìn)油口和離合器壓力控制的進(jìn)油口通過管路連接，精濾濾網(wǎng)的出油口與蓄能器的進(jìn)油口之間的管路上安裝有一個(gè)
壓力傳感器；
[0008] 所述低壓油路油源包括帶有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的第二電動(dòng)泵、機(jī)械泵和低壓油路卸荷閥，第二電動(dòng)泵的進(jìn)油口和機(jī)械泵的進(jìn)油口通過管路彼此連通后再接入粗濾器出油口與第一單向閥進(jìn)油口之間的管路上，第二電動(dòng)泵的出油口和機(jī)械泵的出油口通過管路彼此連通后分成兩條支路油道，其中一條支路油道與離合器/軸齒潤(rùn)滑冷卻控制的進(jìn)油口通過管路連接，另一條支路油道與低壓油路卸荷閥的進(jìn)油口通過管路連接，低壓油路卸荷閥的出油口與大油箱通過管路連通；
[0009] 第一電動(dòng)泵、第二電動(dòng)泵和壓力傳感器通過數(shù)據(jù)線與車輛變速器的控制單元連接。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案包括：
[0011] 換擋壓力和流量控制中的控制元件的回油口與離合器壓力控制中的控制元件的回油口均與小油箱連通，上述兩個(gè)回油口流回的油液通過小油箱回流到第一電動(dòng)泵的進(jìn)油口處，重復(fù)利用精濾濾網(wǎng)過濾后的油，防止其流回大油箱造成清潔油液的浪費(fèi)。
[0012] 第二單向閥采用無(wú)
彈簧式的單向
球閥，球閥配合
位置采用圓錐面，用于防止蓄能器出口的油流向第一電動(dòng)泵造成反向沖擊。
[0013] 所述的機(jī)械泵與汽車
發(fā)動(dòng)機(jī)通過
花鍵或
聯(lián)軸器聯(lián)接。
[0014] 本實(shí)用新型采用了新一代的油源系統(tǒng)、高壓和低壓油路分體式設(shè)計(jì)。高壓油路包括電動(dòng)泵、蓄能器、離合器控制油路和換擋控制油路等，由電動(dòng)泵和蓄能器為離合器控制油路和換擋控制油路供油。電動(dòng)泵自身驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化輸出不同流量，可根據(jù)離合器和換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需求調(diào)節(jié)電動(dòng)泵的輸出流量。蓄能器作為輔助油源供油。以上方案實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)流量的精確控制。減少了油液的浪費(fèi)。相比第一代系統(tǒng)方案，本方案至少提高系統(tǒng)的效率50％。
[0015] 在高壓油路電動(dòng)泵出口和蓄能器進(jìn)口的連接油道間，并聯(lián)壓力監(jiān)測(cè)裝置(如壓力傳感器)，用于電動(dòng)泵起動(dòng)和蓄能器充、放油時(shí)機(jī)的控制。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)置的最低油壓時(shí)，電動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，向系統(tǒng)供油、向蓄能器充油。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)置最高油壓時(shí)，電動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作，系統(tǒng)由蓄能器供油。通過最高和最低油壓的合理設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)泵間歇工作，有效降低電動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟停次數(shù)和工作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)整車全壽命無(wú)需更換電動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，解決了電動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)壽命短、易損壞的技術(shù)
瓶頸問題，降低了使用和維護(hù)成本。
[0016] 高壓油路電動(dòng)泵出口處設(shè)置精濾濾網(wǎng)，用于保證控制油的清潔度。通常精濾器元件上并聯(lián)有
旁通閥，當(dāng)精濾器達(dá)到使用壽命時(shí)壓差較大，旁通閥開啟。本實(shí)用新型以精濾濾網(wǎng)取代了常規(guī)的帶有旁通閥的精濾器，本實(shí)用新型利用精濾濾網(wǎng)達(dá)到壽命時(shí)電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)
電流增大的特點(diǎn)，通過監(jiān)測(cè)高壓油路電動(dòng)泵的反饋驅(qū)動(dòng)電流，實(shí)時(shí)監(jiān)控精濾濾網(wǎng)是否達(dá)到壽命，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。因使用精濾濾網(wǎng)取代了常規(guī)的精濾器，和常規(guī)精濾器相比取消了常規(guī)精濾器的旁通閥，簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)。
[0017] 高壓油源采用閉式回路設(shè)計(jì)。離合器控制或換擋控制油路中的控制元件(如
電磁閥)回油口流出的油通過閉式油道回到小油箱。小油箱直接與電動(dòng)泵吸油口聯(lián)通。由于系統(tǒng)的大油箱和電動(dòng)泵間有粗濾器和單向閥，存在一定壓力阻力，所以小油箱的油優(yōu)先進(jìn)入電動(dòng)泵。這部分油清潔度較高，可延長(zhǎng)精濾器的使用壽命，實(shí)現(xiàn)精濾器全壽命使用，降低了維護(hù)成本。
[0018] 低壓油路油源主要由一個(gè)大流量電動(dòng)泵和一個(gè)機(jī)械泵供油組成，用于離合器和軸齒的潤(rùn)滑、冷卻。電動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的工況獨(dú)立供油，其它工況根據(jù)需求流量供油。機(jī)械泵可由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，比第一代系統(tǒng)的泵排量要小。在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工況，機(jī)械泵供油滿足潤(rùn)滑冷卻需求時(shí)電動(dòng)泵不工作。在大流量需求時(shí)，兩個(gè)泵可共同為系統(tǒng)供油，使?jié)櫥鋮s系統(tǒng)的可控性大大增強(qiáng)。機(jī)械泵的采用大幅降低了電動(dòng)泵的工作負(fù)荷，延長(zhǎng)了電動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用壽命。
附圖說(shuō)明
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明：
[0020] 圖1為本實(shí)用新型所述的一種自動(dòng)變速器高效油源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖中：1.小油箱，2.大油箱，3.粗濾器，4.第一單向閥，5.第一電動(dòng)泵，6.第二電動(dòng)泵，7.機(jī)械泵，8.低壓油路卸荷閥，9.離合器/軸齒潤(rùn)滑冷卻控制，10.第二單向閥，11.精濾器，12.壓力傳感器，13.換擋壓力和流量控制，14.蓄能器，15.高壓油路卸荷閥，16.離合器壓力控制。
具體實(shí)施方式
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述：
[0023] 如
說(shuō)明書附圖所示，整個(gè)液壓系統(tǒng)可分成四大部分，分別是油源、離合器壓力控制16、換擋壓力和流量控制13和離合器/軸齒潤(rùn)滑冷卻9。油源包括高壓油路油源和低壓油路油源。高壓油路油源包括小油箱1、大油箱2、粗濾器3、第一單向閥4、帶有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的第一電動(dòng)泵5、第二單向閥10、精濾濾網(wǎng)11、壓力傳感器12、蓄能器14和高壓油路卸荷閥15。低壓油路油源由第二電動(dòng)泵6、機(jī)械泵7、低壓油路卸荷閥8組成。
[0024] 高壓油路油源中，粗濾器3的進(jìn)油口浸沒在大油箱2的油液中，粗濾器3的出油口與第一單向閥4的進(jìn)口通過管路連接，第一單向閥4的出口與第一電動(dòng)泵5的進(jìn)油口之間的管路與小油箱1連通。輸出高壓油，第一電動(dòng)泵5的出油口與第二單向閥10的進(jìn)油口通過管路連接，第二單向閥10的出油口與精濾濾網(wǎng)11的進(jìn)油口通過管路連接，精濾濾網(wǎng)11的出油口與蓄能器14的進(jìn)油口通過管路連通，蓄能器14的出口有三條分支油道，其中一條分支油道與小油箱1通過管路連通，該管路中安裝有高壓油路卸荷閥15，高壓油路卸荷閥在達(dá)到一定油壓時(shí)才開啟。蓄能器14的另外兩條分支油路分別與換擋壓力和流量控制13的進(jìn)油口和離合器壓力控制16的進(jìn)油口通過管路連接。精濾濾網(wǎng)11的出油口與蓄能器14的進(jìn)油口之間的管路上安裝有一個(gè)壓力傳感器12。第一電動(dòng)泵5和壓力傳感器12通過數(shù)據(jù)線與車輛變速器的控制單元(TCU)連接。高壓油路的主要控制過程如下：
[0025] 第一電動(dòng)泵5在自身驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)并輸出高壓油，輸出高壓油的壓力由壓力傳感器12監(jiān)測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)油壓低于設(shè)定壓力下限時(shí)，第一電動(dòng)泵5接收到變速器的控制單元(TCU)的命令，第一電動(dòng)泵5的驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)第一電動(dòng)泵5向蓄能器14和/或換擋壓力和流量控制13、離合器壓力控制16供油；當(dāng)系統(tǒng)油壓達(dá)到壓力上限時(shí)，蓄能器14已充滿油液，第一電動(dòng)泵5停止工作，由蓄能器14向換擋壓力和流量控制13以及離合器壓力控制16供油。
[0026] 高壓系統(tǒng)采用閉式循環(huán)油路設(shè)計(jì)，換擋壓力和流量控制13、離合器壓力控制16的控制元件(如電磁閥)回油口(T口)回油和
泄漏的油通過油道流回到小油箱1，小油箱1與第一電動(dòng)泵5的吸油口通過管路連通。由于大油箱2和第一電動(dòng)泵5間有粗濾器3和第一單向閥4，存在一定的壓力阻力，因此小油箱1的油優(yōu)先進(jìn)入第一電動(dòng)泵5，這部分油清潔度較高，可被系統(tǒng)直接利用，減輕了精濾濾網(wǎng)11的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了精濾濾網(wǎng)11的使用壽命。當(dāng)精濾濾網(wǎng)11達(dá)到使用壽命時(shí)，它的壓力損失加大從而負(fù)載變大，驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)泵5的電流變大，可利用這一特點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控精濾濾網(wǎng)11的工作狀態(tài)，達(dá)到壽命后及時(shí)更換，便于清潔度控制。第一電動(dòng)泵5和粗濾器3之間的第一單向閥4可防止小油箱1內(nèi)的油反向流到大油箱2。第一電動(dòng)泵5和精濾濾網(wǎng)11間的第二單向閥10保證蓄能器出口油液只能流向換擋壓力和流量控制13及離合器壓力控制16，防止這部分油反向沖擊第一電動(dòng)泵5。
[0027] 低壓油路油源包括帶有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的第二電動(dòng)泵6、機(jī)械泵7和低壓油路卸荷閥8。第二電動(dòng)泵6的進(jìn)油口和機(jī)械泵7的進(jìn)油口通過管路彼此連通后再接入粗濾器3出油口與第一單向閥4進(jìn)油口之間的管路上，第二電動(dòng)泵6的出油口與機(jī)械泵7的出油口通過管路彼此連通后分成兩條支路油道，其中一條支路油道與離合器/軸齒潤(rùn)滑冷卻控制9的進(jìn)油口通過管路連接，另一條支路油道與低壓油路卸荷閥8的進(jìn)油口通過管路連接，低壓油路卸荷閥8的出油口與大油箱2通過管路連通。第二電動(dòng)泵6通過數(shù)據(jù)線與車輛變速器的控制單元(TCU)連接
[0028] 第二電動(dòng)泵6的流量可通過其自身的驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)調(diào)節(jié)。機(jī)械泵7與發(fā)動(dòng)機(jī)
輸出軸通過花鍵、聯(lián)軸器或類似機(jī)構(gòu)連接，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械泵7與第二電動(dòng)泵6均可向離合器/軸齒潤(rùn)滑冷卻控制油路9供油。純電動(dòng)工況時(shí)，機(jī)械泵7不轉(zhuǎn)，由電動(dòng)泵6單獨(dú)供油。發(fā)動(dòng)機(jī)工作的工況，機(jī)械泵7隨轉(zhuǎn)供油，第二電動(dòng)泵6不工作或根據(jù)需求供油。通常電動(dòng)泵自身的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的壽命較短，所述工作策略可降低第二電動(dòng)泵6自身的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)荷，提高第二電動(dòng)泵6自身的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的壽命。低壓油路卸荷閥8在油路壓力超出設(shè)計(jì)壓力時(shí)卸荷，保護(hù)低壓油路。
