用于混合动力车辆的自动变速器的液压控制系统 相关申请的交叉引用
本申请要求于 2010 年 10 月 14 日在韩国知识产权局所提交的韩国专利申请 No.10-2010-0100448 的优先权和权益, 并通过引用将其全文纳入本文。
技术领域 本发明涉及一种用于混合动力车辆的自动变速器的液压控制系统。更特别地, 本 发明涉及一种用于混合动力车辆的自动变速器的液压控制系统, 其通过直接控制供应到摩 擦元件的液压而简化了阀体的结构并改进了反应性。
背景技术 通常而言, 混合动力车辆是通过高效地组合两种或更多种不同类型的动力源而产 生驱动扭矩的车辆。 大多数混合动力车辆具有通过利用燃料而产生动力的发动机以及通过 电力产生动力的电动机。
如下情形极大地提升了混合动力车辆的燃料经济性 : (1) 当车辆加速时通过利用 电动机而为发动机的动力提供辅助, 或者 (2) 通过自动换档控制而执行最佳驱动。因此, 与具有汽油发动机和自动变速器的常规车辆相比, 混合动力车辆能够获得优秀的燃料经济 性。
根据这样的混合动力车辆, 发动机离合器设置在发动机的输出处, 并且包括电动 机的自动变速器设置在发动机离合器之后。因此, 由从自动变速器输出的动力对驱动轮进 行驱动。
此外, 电机控制单元控制供应到电动机的电池的电力, 并且总体上控制混合动力 车辆的混合动力控制单元电连接到发动机控制单元、 变速器控制单元、 电池管理系统以及 驾驶员直接操纵的其它设备, 从而接收车辆的当前驱动条件并在其基础上控制电机控制单 元。
在开始行驶时, 混合动力车辆通过电动机的扭矩而在电动车辆 EV 模式下行使。之 后, 如果发动机离合器接合, 则混合动力车辆在 HEV 模式 ( 电机 + 发动机 ) 下行驶。
适用这样的混合动力车辆的自动变速器包括作为换档机构的齿轮系以及液压控 制系统, 该液压控制系统根据车辆的驱动条件选择性地操作齿轮系的多个操作元件中的至 少一个操作元件。
此外, 齿轮系包括一个或更多行星齿轮组, 并且应用到齿轮系的多个摩擦元件选 择性地通过由液压控制系统供应的液压而操作。
根据用于混合动力车辆的自动变速器的常规液压控制系统, 从液压泵供应的液压 间接地受到控制, 并且被供应到每一个摩擦元件。由于包括滑阀的液压控制阀应用到每一 个电磁阀, 所以阀体的液压管线复杂且使用了较大数量的零件。因此, 会增大制造成本。
由于应当产生减小的压力从而对压力控制阀进行控制, 所以控制区域可能会受到 限制并且反应性可能会较慢。
公开于该发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解, 因此其 可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。 发明内容 本发明致力于提供一种用于混合动力车辆的自动变速器的液压控制系统, 其优点 是通过直接控制供应到摩擦元件的液压而简化了阀体的结构并改进了反应性。
根据本发明的示例性实施方案的一种用于混合动力车辆的自动变速器的液压控 制系统可以根据每一个驱动模式而选择性地操作第一离合器和第二离合器以及第一制动 器和第二制动器, 并且所述液压控制系统可以包括 : 第一比例控制电磁阀, 所述第一比例控 制电磁阀用于将从手动阀供应的正向压力以及反向压力选择性地供应到所述第一离合器 ; 第二比例控制电磁阀, 所述第二比例控制电磁阀用于将从初级调节阀供应的管线压力选择 性地供应到所述第二离合器 ; 第三比例控制电磁阀, 所述第三比例控制电磁阀用于将从所 述初级调节阀供应的管线压力选择性地供应到所述第一制动器 ; 以及第四比例控制电磁 阀, 所述第四比例控制电磁阀用于将从所述手动阀供应的正向压力选择性地供应到所述第 二制动器。
反向压力控制阀可以设置在所述手动阀和所述第一比例控制电磁阀之间, 用于将 正向压力或反向压力供应到所述第一比例控制电磁阀。
所述反向压力控制阀可以具有连接到所述手动阀的正向压力管线的第一端口、 连 接到所述手动阀的反向压力管线的第二端口、 将供应到所述第一端口的液压供应到所述第 一比例控制电磁阀的第三端口、 以及将供应到所述第二端口的液压供应到所述第一比例控 制电磁阀的第四端口。
故障保险组件可以设置在所述第三比例控制电磁阀和所述第四比例控制电磁阀 以及所述第一制动器和所述第二制动器之间, 并且包括第一故障保险阀、 第二故障保险阀 和第三故障保险阀中的至少一个。
所述第一故障保险阀可以由开关电磁阀进行控制, 其中在所述开关电磁阀关闭并 且所述第一制动器操作的模式下, 第一离合器释放从而防止发动机锁定, 并且在所述开关 电磁阀打开的情况下, 所述第一制动器和所述第一离合器同时操作。
所述第一故障保险阀可以由所述第一离合器、 所述开关电磁阀以及管线压力进行 控制, 从而控制从所述第三比例控制电磁阀供应到所述第一制动器的液压。
所述第一故障保险阀可以具有从所述第三比例控制电磁阀接收液压的第一端口、 将从所述第一端口接收的液压选择性地供应到所述第二故障保险阀的第二端口、 在所述第 一故障保险阀的一个侧部处形成并且接收所述开关电磁阀的控制压力的第三端口、 在所述 第三端口的相对侧处形成并且接收所述第一离合器的操作压力作为其控制压力的第四端 口、 以及接收管线压力的第五端口。
所述第二故障保险阀配置为防止所述第一制动器在所述第一离合器和所述第二 离合器同时操作的情况下进行操作。
所述第二故障保险阀可以由所述第一离合器和所述第二离合器的操作压力以及 管线压力进行控制, 从而控制从所述第一故障保险阀供应到所述第一制动器的液压。
所述第二故障保险阀可以具有连接到所述第一故障保险阀的第二端口的第一端
口、 将所述第一端口的液压供应到所述第一制动器的第二端口、 接收所述第一离合器的操 作压力作为其控制压力的第三端口、 接收所述第二离合器的操作压力作为其控制压力的第 四端口、 以及在所述第三端口和所述第四端口的相对侧处形成并且接收管线压力作为其控 制压力的第五端口。
所述第三故障保险阀可以配置为防止所述第二制动器在所述第一制动器或所述 第一离合器操作的情况下进行操作。
所述第三故障保险阀可以由所述第一制动器和第二离合器的操作压力以及正向 压力进行控制, 从而控制从所述第四比例控制电磁阀供应到所述第二制动器的液压。
所述第三故障保险阀可以具有连接到所述第四比例控制电磁阀的第一端口、 将所 述第一端口的液压供应到所述第二制动器的第二端口、 接收所述第二离合器的操作压力作 为其控制压力的第三端口、 接收所述第一制动器的操作压力作为其控制压力的第四端口、 以及在所述第三端口和所述第四端口的相对侧处形成并且接收正向压力作为其控制压力 的第五端口。
具有止回阀的旁通管线可以分别形成在所述第一比例控制电磁阀、 所述第二比例 控制电磁阀、 所述第三比例控制电磁阀和所述第四比例控制电磁阀的下游管线处。
所述第一比例控制电磁阀和所述第二比例控制电磁阀可以为常开型, 并且所述第 三比例控制电磁阀和所述第四比例控制电磁阀可以为常闭型。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实 施方式, 本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐 明。 附图说明
图 1 为本发明的示例性液压控制系统的示意图。 图 2 为根据本发明所应用的在每一个换档速度处的摩擦元件的示例性操作图表。 图 3 为根据本发明的示例性第一、 第二和第三故障保险阀的放大图。 图 4 显示了图 3 中的第一故障保险阀的操作。 图 5 显示了图 3 中的第二故障保险阀的操作。 图 6 显示了图 3 中的第三故障保险阀的操作。 图 7 为根据本发明的在每一个换档速度处的电磁阀的示例性操作图表。具体实施方式
下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用, 这些实施方案的实例被显示在 附图中并描述如下。 尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述, 但是应当意识到, 本 说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反, 本发明旨在不但覆盖这些示 例性实施方案, 而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内 的各种选择形式、 修改形式、 等价形式及其它实施方案。
图 1 为根据本发明的各个实施方案的液压控制系统的示意图。根据本发明的各个 实施方案的液压控制系统能够通过利用两个离合器 C1 和 C2 以及两个制动器 B1 和 B2( 参 考图 2) 而实现两个动力组合模式 (power split modes)( 输入组合 / 复合组合 ) 和三个固定齿轮模式 ( 低速驱动 (UD)/ 同速 / 高速驱动 (OD))。
根据本发明的各个实施方案的液压控制系统包括两个液压泵 10 和 11 或其它适合 的油供应装置、 两个调节阀 12 和 13 或其它适合的管线压力控制装置、 减小管线压力的减压 阀 14、 选择换档范围的手动阀 15、 从减压阀 14 接收控制压力的管线压力控制电磁阀 RCS、 开 关电磁阀 SS-A、 控制供应到四个摩擦元件 C1、 C2、 B1 和 B2 的第一、 第二、 第三和第四比例控 制电磁阀 VFS1、 VFS2、 VFS3 和 VFS4、 转换从手动阀 14 供应的正向压力和反向压力的液压管 线的反向控制阀 16、 以及第一、 第二和第三故障保险阀 17、 18 和 19 或其它适合的故障保险 组件。
两个液压泵 10 和 11 或其它适合的油供应装置包括主液压泵 10 和副液压泵 11。 主液压泵 10 由发动机驱动, 而副液压泵 11 由附加的驱动电机驱动。因此, 储存在油盘 20 中的油通过两个液压泵 10 和 11 中的至少一个进行泵送。
此外, 由主液压泵 10 和副液压泵 11 产生的液压被供应到初级调节阀 12、 次级调节 阀 13 以及控制调节阀 12 和 13 的管线压力控制电磁阀 RCS。
相应地, 通过管线压力控制电磁阀 RCS 以及弹性地支撑调节阀 12 和 13 中的滑阀 121 和 131 的弹性构件 122 和 132 将液压控制为预定管线压力, 并且管线压力根据驱动条件 而改变, 从而改进燃料消耗。 减压阀 14 是减小液压的阀, 并且弹性地支撑减压阀 14 中的滑阀 141 到预定方向 的弹性构件 142 使管线压力减小。由减压阀 14 减小的液压被供应到管线压力控制电磁阀 RCS 以及开关电磁阀 SS-A 以作为其控制压力。
手动阀 15 根据驾驶员的手动换挡而改变液压管线, 并且连接到管线压力管线 21、 正向压力管线 22 和反向压力管线 23。
因此, 手动阀 15 根据所选择的范围将经过管线压力管线 21 供应的液压供应到正 向压力管线 22 或反向压力管线 23。
控制第一离合器 C1 的操作压力的第一比例控制电磁阀 VFS1 以及控制第二制动器 B2 的操作压力的第四比例控制电磁阀 VFS4 连接到手动阀 15 的正向压力管线 22, 从而在正 向驱动时控制从手动阀 15 供应的正向压力并将其供应到第一离合器 C1 和第二制动器 B2。
控制第一制动器 B1 的操作压力的第三比例控制电磁阀 VFS3 以及控制第二离合器 C2 的操作压力的第二比例控制电磁阀 VFS2 直接连接到管线压力管线 21, 从而将管线压力 供应到第二离合器 C2 和第一制动器 B1。
管线压力配置为直接供应到第二比例控制电磁阀 VFS2 和第三比例控制电磁阀 VFS3 的原因在于, 能够起动发动机并且能够实现充电模式。
第一和第二比例控制电磁阀 VFS1 和 VFS2 为常开型, 这些电磁阀在不为其供电时 供应液压, 而第三和第四比例控制电磁阀 VFS3 和 VFS4 为常闭型, 这些电磁阀在为其供电时 供应液压。
此外, 具有止回阀 CV1、 CV2、 CV3 和 CV4 的旁通管线分别形成在第一、 第二、 第三和 第四比例控制电磁阀 VFS1、 VFS2、 VFS3 和 VFS4 的下游管线 24、 25、 26 和 27 处, 从而稳定地 供应液压。
反向压力控制阀 16 为往复阀, 并且具有 : 连接到正向压力管线 22 的第一端口 161、 连接到反向压力管线 23 的第二端口 162、 将供应到第一端口 161 的液压供应到第一比
例控制电磁阀 VFS1 的第三端口 163、 将供应到第二端口 162 的液压供应到第一比例控制电 磁阀 VFS1 的第四端口 164。
当正向压力供应到反向压力控制阀 16 时, 第一和第三端口 161 和 163 彼此连通, 并且正向压力供应到第一比例控制电磁阀 VFS1。相反地, 当反向压力供应到反向压力控制 阀 16 时, 第二和第四端口 162 和 164 彼此连通, 并且反向压力供应到第一比例控制电磁阀 VFS1。
也即, 反向压力控制阀 16 在车辆倒退时控制第一离合器 C1, 从而提高倒退爬坡能 力。
更准确地, 第一倒退速度 REV1 通过操作第一制动器 B1 而实现, 并且第二倒退速度 REV2 通过控制第一离合器 C1 和第一制动器 B1 而实现。
此外, 用于执行故障保险功能的第一、 第二和第三故障保险阀 17、 18 和 19 设置在 第三和第四比例控制电磁阀 VFS3 和 VFS4 以及第一和第二制动器 B1 和 B2 之间。
第一故障保险阀 17 由第一离合器 C1、 开关电磁阀 SS-A 以及管线压力进行控制, 从 而控制从第三比例控制电磁阀 VFS3 供应到第一制动器 B1 的液压。第二故障保险阀 18 由 第一和第二离合器 C1 和 C2 的操作压力以及管线压力进行控制, 从而控制从第一故障保险 阀 17 供应到第一制动器 B1 的液压, 并且第三故障保险阀 19 由第一制动器 B1 和第二离合 器 C2 的操作压力以及正向压力进行控制, 从而控制从第四比例控制电磁阀 VFS4 供应到第 二制动器 B2 的液压。 对于上述操作, 如图 3 所示, 第一故障保险阀 17 具有 : 从第三比例控制电磁阀 VFS3 接收液压的第一端口 171、 将供应到第一端口 171 的液压选择性地供应到第二故障 保险阀 18 的第二端口 172、 在第一故障保险阀 17 的一个侧部处形成并且接收开关电磁阀 SS-A 的控制压力的第三端口 173、 在第三端口 173 的相对侧处形成并且接收第一离合器 C1 的操作压力作为其控制压力的第四端口 174、 以及接收管线压力的第五端口 175。
如果控制压力供应到第三端口 173, 则第一和第二端口 171 和 172 连接 ; 如果液压 供应到第四端口 174, 则第一和第二端口 171 和 172 不连接 ; 如果控制压力同时供应到第三 和第四端口 173 和 174, 则第一和第二端口 171 和 172 通过液压的作用面积而连接。
也即, 如图 4 所示, 第一离合器 C1 在开关电磁阀 SS-A 关闭且第一制动器 B1 操作 时释放从而防止发动机锁定, 并且第一制动器 B1 和第一离合器 C1 在开关电磁阀 SS-A 打开 时同时操作从而实现 EV2 模式。因此, 能够保证插入式混合动力车辆的应用性。
如图 3 所示, 第二故障保险阀 18 具有连接到第一故障保险阀 17 的第二端口 172 的第一端口 181、 将供应到第一端口 171 的液压供应到第一制动器 B1 的第二端口 182、 接收 第一离合器 C1 的操作压力作为其控制压力的第三端口 183、 接收第二离合器 C2 的操作压力 作为其控制压力的第四端口 184、 以及在第三和第四端口 183 和 184 的相对侧处形成并且接 收管线压力作为其控制压力的第五端口 185。
如果第一和第二离合器 C1 和 C2 同时操作并且控制压力供应到第三和第四端口 183 和 184, 则第一和第二端口 181 和 182 并不连接, 且供应到第一制动器 B1 的液压被阻塞 从而防止互锁。
也即, 如图 5 所示, 当第一和第二离合器 C1 和 C2 同时操作时, 防止第一制动器 B1 操作。
如图 3 所示, 第三故障保险阀 19 具有连接到第四比例控制电磁阀 VFS4 的第一端 口 191、 将供应到第一端口 191 的液压供应到第二制动器 B2 的第二端口 192、 接收第二离合 器 C2 的操作压力作为其控制压力的第三端口 193、 接收第一制动器 B1 的操作压力作为其控 制压力的第四端口 194、 以及在第三和第四端口 193 和 194 的相对侧处形成并且接收正向压 力作为其控制压力的第五端口 195。
当第二离合器 C2 的操作压力或者第一制动器 B1 的操作压力供应到第三端口 193 或第四端口 194 时, 第一和第二端口 191 和 192 并不连接, 且供应到第二制动器 B2 的液压 被阻塞从而防止互锁。
也即, 如果第一制动器 B1 或第一离合器 C1 操作, 则防止第二制动器 B2 操作, 如图 6 所示。
如图 7 所示, 根据本发明的各个实施方案的液压控制系统在为每一个电磁阀供电 时控制液压管线。在图 7 中, “○” 表示为电磁阀供电。
在驱动时的 N、 P 范围处, 为第一和第二比例控制电磁阀 VFS1 和 VFS2 供电, 从而防 止将液压供应到第一和第二离合器 C1 和 C2。在停止时的 N、 P 范围处, 为第一、 第二和第三 比例控制电磁阀 VFS1、 VFS2 和 VFS3 供电, 从而防止将液压供应到第一和第二离合器 C1 和 C2, 并将液压供应到第一制动器 B1。 此外, 本发明的各个实施方案提供了两个倒档速度。在第一倒退速度 REV1 处, 为 第一、 第二和第三比例控制电磁阀 VFS1、 VFS2 和 VFS3 供电, 从而防止将液压供应到第一和 第二离合器 C1 和 C2, 并将液压供应到第一制动器 B1。
在第二倒退速度 REV2 处, 在第一倒退速度 REV1 处供电的第一比例控制电磁阀 VFS1 的供电被阻断, 并且为开关电磁阀 SS-A 供电, 从而将液压供应到第一离合器 C1 和第一 制动器 B1。
在动力组合模式中的输入组合模式下, 为第一、 第二和第三比例控制电磁阀 VFS1、 VFS2 和 VFS3 供电, 从而阻断供应到第一和第二离合器 C1 和 C2 的液压, 并将液压供应到第 一制动器 B1。
在动力组合模式中的复合组合模式下, 为第二比例控制电磁阀 VFS2 供电, 从而防 止将液压供应到第二离合器 C2, 并将液压供应到第一离合器 C1。
此外, 在固定齿轮模式下设置第一、 第二和第三前进速度。在第一前进速度处, 为 第一和第三比例控制电磁阀 VFS1 和 VFS3 供电, 从而操作第二离合器 C2 和第一制动器 B1。 在第二前进速度处, 为第一和第三比例控制电磁阀 VFS1 和 VFS3 供电, 从而操作第一和第二 离合器 C1 和 C2。在第三前进速度处, 为第二和第四比例控制电磁阀 VFS2 和 VFS4 供电, 从 而操作第一离合器 C1 和第二制动器 B2。
在描述换档过程时, 只解释了摩擦元件 C1、 C2、 B1 和 B2 的操作控制, 但是换档并非 仅通过摩擦元件 C1、 C2、 B1 和 B2 的操作控制就能实现。也即, 为了实现换档, 除了摩擦元件 C1、 C2、 B1 和 B2 的操作之外, 混合动力控制单元可以根据车辆的驱动条件而总体控制两个 电机, 这两个电机设置在包括行星齿轮组的齿轮系中。这些过程对于本领域的技术人员是 公知的, 因此将不再赘述。
由于供应到摩擦元件的液压由独立设置的比例控制电磁阀直接控制, 因此根据本 发明的各个实施方案可以改进反应性。
由于去除了应用到每一个比例控制电磁阀的压力控制阀, 所以可以减少零件的数 量并可以简化液压管线。因此, 可以简化阀体的结构。
为了方便解释和精确限定所附权利要求, 术语 “后” 等被用于参考附图中所显示的 这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。 前面 的描述并不想要成为毫无遗漏的, 也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式, 显然, 根 据上述教导很多改变和变化都是可能的。 选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发 明的特定原理及其实际应用, 从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各 种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。 本发明的范围意在由所附权利要求书及 其等价形式所限定。