重型车辆离合器自动控制系统

摘要

一种重型车辆离合器自动控制系统，由储气罐(1)、电控单元(2)、液压源装置(3)、离合器控制阀(4)、液控气助力缸(5)、分离拨叉(6)、离合器(7)和位移传感器(8)组成，其中离合器控制阀由阀体和两只高速开关电磁阀构成，通过电控单元(2)向高速开关电磁阀发送脉宽调制信号，可控制离合器分离、结合、保持工况，改变脉宽调制信号的占空比可控制离合器(7)的结合与分离的速度，位移传感器(8)检测离合器压盘行程，可实现离合器(7)目标结合位置和速度的闭环控制。该系统对车辆原有液控气助力式离合器机构改动不大，结构简单，布置方便，制造改装容易，控制可靠，可满足重型车辆液控气助力式离合器自动控制的需要。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆离合器的自动控制，具体涉及一种重型车辆机械自动变速系统或自动离合器操作系统的液控气助力式离合器自动控制系统。

背景技术

重型车辆普遍采用手动机械变速器，由于变速器档位多，换档操纵力大，换档时需要油门踏板、离合器踏板和换档手柄协调配合动作，对驾驶操作技术要求高，使驾驶员操作强度大，易疲劳，同时对行车安全性带来一定影响。将现有手动变速车辆改为电控机械自动变速    (AMT)车辆，取消离合器踏板，实现离合器分离结合与换档过程的自动控制，将会降低驾驶技术难度，大大减轻驾驶操作强度，同时可提高车辆性能和技术水平。对于电控机械自动变速车辆，离合器的自动控制是保证车辆具有良好的动力性、起步和换档平顺性，以及减小离合器磨损的关键。2006年6月21日授权公告的中国实用新型专利ZL2005200837525《开环电控气动离合器》，公开了一种采用步进电机、随动阀和气缸驱动的离合器装置方案，可实现离合器的控制功能，但由于随动阀和步进电机之间采用齿轮、齿条连接，通过机械反馈补偿随动阀阀杆的运动，存在机械结构复杂，占据空间大，不便于布置安装，控制精度低，以及没有取消离合器踏板等缺陷。2007年8月29日公开的中国发明专利申请(公开号：CN101025208A)《重型汽车离合器用电控气动控制阀及电控气动操纵系统》，公开了包括离合器踏板位移传感器、离合器位移传感器、助力气缸、控制器以及按钮阀的离合器电气反馈控制系统，可用于重型汽车的离合器的电控气动控制，但同样由于保留了离合器踏板，没有实现真正意义上的离合器自动控制。2006年1月18日授权公告的中国实用新型专利ZL200420111683X《一种液压气动助力离合器控制装置》，公开了一种在原有离合器液压操作系统中串联电控总泵装置，可实现离合器手动和自动的双重控制或全电动电控的离合器控制装置，但由于驱动电机功率和体积大，不便于布置安装，同时由于电机及减速机构的惯量较大，难以实现离合器结合速度和位置的精确控制。手动变速的重型车辆离合器机构普遍采用液控气助力驱动方式，在将手动变速改为采用液压执行机构自动变速时，需要一种结构简单紧凑，布置安装方便，控制精度高，对重型车辆原有离合器液控气助力驱动机构改动不大的离合器自动控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提出一种重型车辆离合器自动控制系统，在不改变原液控气助力式离合器执行机构的基础上，增加由两只高速开关电磁阀及阀体构成的离合器控制阀，通过对高速开关电磁阀的控制，实现离合器分离结合过程的自动控制。对车辆原有液控气助力式离合器执行机构改动不大，结构简单，布置方便，制造改装容易，控制可靠，可满足重型车辆液控气助力式离合器自动控制的需要。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

本发明一种重型车辆离合器自动控制系统，由储气罐、电控单元、液压源装置、离合器控制阀、液控气助力缸、分离拨叉、离合器和离合器位移传感器组成，其中离合器控制阀由阀体、常开式高速开关电磁阀、常闭式高速开关电磁阀构成，高速开关电磁阀通过螺纹安装在阀体上。所述离合器控制阀有3个油口，控制阀进油口与液压源装置压力油口相连，控制阀回油口与液压源装置回油口相连，控制油口连接到液控气助力缸进油口。储气罐出口与液控气助力缸进气口相连。在离合器分离拨叉处安装有位移传感器，检测离合器压盘行程。高速开关电磁阀及位移传感器与电控单元电连接，电控单元向高速开关电磁阀发送脉宽调制信号，控制两只高速开关电磁阀通断电可控制离合器结合、分离和保持三种工况。

当两只高速开关电磁阀都通电时，常闭开关电磁阀打开，常开高速开关电磁阀关闭，来自液压源装置的压力油通过常闭高速开关电磁阀进入液控气助力缸进油口，一方面作为工作压力作用在液压工作缸活塞上，另一方面又作为控制压力，通过油通道从工作缸活塞腔进入阀芯右腔，推动阀芯左移，首先关闭气压控制阀中心孔经排气口通大气的通道，然后推动气压控制阀左移，这时来自储气罐的压缩空气通过液控气助力缸进气口进入阀芯左腔，再经气通道进入动力活塞压力腔，这样在液压力和压缩空气压力的作用下推动动力活塞、推杆右移，从而推动离合器分离拨叉旋转使离合器分离。

当两只高速开关电磁阀均断电时，常闭高速开关电磁阀关闭，断开了来自液压源装置的压力油，常开高速开关阀导通，离合器控制阀控制油口与回油口连通，液控气助力缸中油压下降，阀芯在回位弹簧的作用下右移，气压控制阀在回位弹簧的作用下关闭从助力缸进气口到阀芯左腔的通道，切断了气助力。同时阀芯左腔通过气压控制阀中心孔与排气口连通，动力活塞压力腔中的压缩空气经气通道进入阀芯左腔后，经排气口排入大气，使动力活塞压力腔压力降低，在离合器压盘弹簧的作用下反推推杆和动力活塞左移，离合器接合。

当常开高速开关电磁阀通电、常闭高速开关电磁阀断电时，离合器控制阀进油口、回油口与控制油口均不连通，关断了进入液控气助力缸压力油，气压控制阀在回位弹簧作用下右移，关闭从助力缸进气口到阀芯左腔的通道，切断气助力。同时在油压、气压和弹簧的平衡作用下，阀芯左移切断阀芯左腔与排气口的连通，动力活塞压力腔中的压力保持不变，此时动力活塞及推杆将保持不动，离合器处于保持状态。

通过改变电控单元发送的脉宽调制信号的占空比，即可控制离合器分离、结合的速度。位移传感器检测离合器压盘的行程，将位移量信号送至电控单元，系统在电控单元的控制下可实现离合器目标结合位置和速度的闭环控制。

由于采用上述方案，可在不改变车辆原有液控气助力式离合器执行机构的条件下，实现离合器的分离结合的自动控制，具有较强的适应性和通用性，且装置结构简单，改装容易，工作可靠，能满足AMT车辆对离合器自动控制的需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的主视图。

图2为离合器控制阀的剖视构造图。

图3为液控气助力缸的剖视构造图。

图中：1-储气罐  2-电控单元  3-液压源装置  4-离合器控制阀  401-常开高速开关电磁阀402-常闭高速开关电磁阀  403-阀体  404-控制油口  405-控制阀回油口  406-控制阀进油口  5-液控气助力缸  501-助力缸进油口  502-液压工作缸活塞  503-气通道504-工作缸活塞腔  505-推杆  506-动力活塞  507-动力活塞压力腔  508-油通道509-阀芯右腔  510-阀芯  511-阀芯左腔  512-气压控制阀  513-助力缸进气口514-排气口  6-分离拨叉  7-离合器  8-位移传感器

具体实施方式

一种重型车辆离合器自动控制系统，由储气罐1、电控单元2、液压源装置3、离合器控制阀4、液控气助力缸5、分离拨叉6、离合器7、离合器位移传感器8组成。其中离合器控制阀4由常开高速开关电磁阀401、常闭高速开关电磁阀402和阀体403构成。高速开关电磁阀(401、402)通过螺纹安装在阀体403上，所述离合器控制阀4有3个油口，控制阀进油口406与液压源装置3的压力油口相连，控制阀回油口405与液压源装置3的回油口相连，控制油口404连接到助力缸进油口501，储气罐1出口与助力缸进气口513相连。在离合器分离拨叉6处安装有位移传感器8，用以检测离合器7的结合行程。高速开关电磁阀(401、402)及位移传感器8与电控单元2电连接，由电动单元2发送脉宽调制信号分别控制两只高速开关电磁阀(401、402)导通与关闭，可控制离合器7结合、分离和保持三种工况。当两只高速开关电磁阀(401、402)都通电时，常闭高速开关电磁阀401导通，常开高速开关电磁阀402关闭，离合器控制阀进油口406与控制油口404连通，来自液压源装置3的压力油通过常闭高速开关电磁阀402进入助力缸进油口501，一方面作为工作压力作用在液压工作缸活塞502上，另一方面又作为控制压力，通过油通道508从工作缸活塞腔504进入阀芯右腔509，推动阀芯510左移，首先关闭气压控制阀512中心孔经排气口514通大气的通道，然后使气压控制阀512左移，这时来自储气罐1的压缩空气通过助力缸进气口513进入阀芯左腔511，再经气通道503进入动力活塞压力腔507，这样在液压力和压缩空气压力的作用下推动动力活塞506、推杆505右移，从而推动离合器分离拨叉6旋转使离合器7分离。

当两只高速开关电磁阀(401、402)均断电时，常闭高速开关电磁阀402关闭，断开了来自液压源装置3的压力油，常开高速开关电磁阀401导通，离合器控制阀控制油口404与回油口405连通，液控气助力缸5中油压下降，阀芯510在回位弹簧的作用下右移，气压控制阀512在回位弹簧的作用下关闭从助力缸进气口513到阀芯左腔511的通道，切断了气助力。同时阀芯左腔511通过气压控制阀512中心孔与排气口514连通，动力活塞压力腔507中的压缩空气经气通道503进入阀芯左腔511后，经排气口514排入大气，使动力活塞压力腔507中的压力降低，在离合器压盘弹簧的作用下反推推杆505和动力活塞506左移，离合器7接合。

当常开高速开关电磁阀401通电、常闭高速开关电磁阀402断电时，离合器控制阀进油口406、回油口405与控制油口404均不连通，关断了进入液控气助力缸5的压力油，气压控制阀512在回位弹簧作用下右移，关闭从助力缸进气口513到阀芯左腔511的通道，切断气助力。同时在油压和气压的平衡作用下，阀芯510左移切断阀芯左腔511与排气口514的连通，动力活塞压力腔507中的压力保持不变，此时动力活塞506及推杆505将保持不动，离合器处于保持状态。

改变右电控单元2发送给高速开关电磁阀(401、402)脉宽调制信号的占空比，即可控制离合器7分离、结合的速度。位移传感器8检测离合器7的行程，并将信号传送给电控单元2，系统在电控单元2的控制下可实现离合器7目标结合位置和速度的闭环控制。