一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統的製作方法

2023-06-02 12:22:01 2

專利名稱：一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統的製作方法
技術領域：
本發明是一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，屬於液壓傳動系統和電子技術電器設備控制系統領域。
背景技術：
汽車等移動機械中，都要用到離合器、制動器、油門、轉向器。目前的汽車制動助力和轉向助力都要取決於發動機的狀態，只有發動機工作時才會產生助力，發動機熄火時助力就消失，會使制動乏力、轉向很重，甚至會由此引起車禍。對離合器、制動器、轉向器、油門採用液壓驅動是一種不錯的方法，發動機熄火也能夠正常工作並可以產生很大的驅動力，但是目前液壓驅動面臨一個困難，就是因為液體不可壓縮，所以液壓無法儲存，當需要用到液壓驅動時，需要起動液壓泵，反應不會很及時，並且需要一個功率較大的泵，以便能夠迅速產生足夠的液壓。手動擋汽車都要用到離合器。當離合器踏板踩下時，主動輪的摩擦片與從動輪的摩擦片被分離，暫停傳遞動力，該動作以下簡稱「分離」，當離合器踏板鬆開抬起時，主動輪的摩擦片與從動輪的摩擦片被壓緊貼合在一起，可以傳遞動力，該動作以下簡稱「貼合」。目前離合器控制是由駕駛員踩離合器踏板來實現的，在換擋等操作時要手腳並用，還要掌握好下陡坡時不能踩、抬腳的時候要慢慢抬等一些操作要領；還要協調控制，搞不好就熄火， 有一定的難度，所以很多人寧願開自動擋車，哪怕是耗油多百分之十幾也願意。本發明的目的是設計一種壓力可以被儲存的液壓罐，只要一個功率較小的泵就可以維持液壓罐足夠的液壓，基於這種液壓罐，設計相應的控制系統，實現電信號控制機械動作，控制各個電磁閥的開通和關閉，液壓罐中的壓力液驅動相應的液壓缸，從而驅動離合器、制動器、轉向器、油門、飛機升降舵等等(定義為「操控裝置CKU」)動作。對離合器而言，構成電控式離合器系統，簡化駕駛員的操作，無須用腳踏離合器， 就在換擋時按下一個按鈕就相當於踩下離合器了，並且由系統控制離合器慢慢貼合，無須掌握什麼時候不能踩、抬腳的時候要慢慢抬等一些操作要領，因為這些要領交給控制系統完成；對制動、油門和轉向而言，構成電控式制動、轉向系統，發動機熄火不再損害到制動和轉向助力，液壓助力還可以大大加強。為了敘述簡練，本文將逐步定義一些專用名詞定義，先定義「操控裝置CKU」為離合器、制動器、轉向器、油門、飛機升降舵等等裝置中的任意一種；「操控系統CKXT」為所有操控裝置的集合。發明原理描述一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統。其特徵是其特徵是該系統的基礎是內置氣囊式液壓罐(以下簡稱為「囊壓罐」)，囊壓罐的原理是用儲存氣壓的方式來儲存液壓；囊壓罐中有一個內置儲壓氣囊，氣囊中注入一種稱為儲壓劑的物質，該氣囊在溫度不變時為恆壓，當液壓泵向囊壓罐注液時，只要液壓超過氣囊氣壓，就可以將氣囊壓扁，將囊壓罐中除氣囊以外的地方都注滿壓力液；當壓力液向外作功時，壓力液的壓力是氣囊中的飽和蒸氣壓提供的，這是一個準恆壓，這就是說，囊壓罐中儲存了一罐壓力液，其壓力等於儲壓劑飽和蒸氣壓，形成一個壓力較高的準恆壓囊壓罐；以囊壓罐為核心，以液壓泵、止回閥、儲液筒為外圍，構成囊壓罐模塊。操控系統中的操控裝置CI^Z由操作器、傳感器、變送器、信號處理器、囊壓罐、電磁閥、執行器組成；駕駛員對某個操控裝置的操作幅度通過傳感器和變送器轉換成一個需求量，經信號處理器處理後發出電磁閥控制信號(以下簡稱閥控信號)，控制執行器中液壓缸壓力的增加或減小，從而控制執行量的變化，使執行量跟隨需求量的變化而變化；根據閥控信號的不同有三種動作，一種是注液閥開通且排液閥關閉，由囊壓罐向執行器中液壓缸注入壓力液，這就增加了液壓缸的液壓，使執行量增加；一種是注液閥關閉且排液閥開通， 就減小了液壓缸的液壓，使執行量減小；一種是注液閥關閉且排液閥關閉，就維持了液壓缸的液壓，使執行量維持；優秀的儲壓劑應該具備的主要物理性能是在工作溫度範圍內有滿足工作壓力要求的飽和蒸氣壓且當溫度變化時飽和蒸氣壓變化範圍不大(以下簡稱為準恆壓)；理論上說，在工作溫度範圍內飽和蒸氣壓為0. 12-100MPa的儲壓劑都可以用，但是作為本系統的儲壓劑，為0. 3-2MPa比較合理；由於這是一個剛剛提出的課題，還沒有相關的資料和研究確定採用什麼物質充當儲壓劑最為理想，目前，氨、二氧化硫、RlU R12、R22、R134等製冷劑的物理性能接近儲壓劑所要求的性能，可以權且充當儲壓劑，比如當R12的溫度範圍為-10°C 50°C時，飽和蒸氣壓範圍為0. 8-1. 3MPa，氣囊中儲壓劑由液態變氣態而吸熱，會使溫度有一點點下降，所以飽和蒸氣壓會隨之有一點點下降，但是從工程機械的角度說，這一點點變化可以忽略不計，所以飽和蒸氣壓是準恆壓。實施例和


相結合進行描述幾點說明 附圖編號中，關聯很緊密的幾個圖放在同一個主編號內，如圖5. 1、圖5. 2、圖 5. 3、圖5. 4，表示該幾幅圖關係很緊密，有很多相同或相關的內容。 因為本發明的所有操作裝置的執行器都以囊壓罐為驅動力，都是「基於囊壓罐的裝置」，所以可以簡稱裝置」。 多個圖中出現的同一個標號，只在第一次出現時說明，如「ZYG」在很多圖中都有，只在圖1.2解釋中說明； 電磁閥圖形符號中，矩形框表示電動器(包括電磁鐵或電動機)，兩個三角形表示閥體； 完成某個功能的若干元件用虛線框圍成一個功能框，並在一個矩形框中寫出該功能框的名稱，以後就用直接引用，稱為**模塊。 傳感器是最繁雜的部分，傳感器標號都以大寫C開頭，需求量傳感器以CX開頭， 驅動量傳感器以CQ開頭，傳感器總稱以CG開頭。 變送器標號都以大寫B開頭，需求量變送器以BX開頭，驅動量變送器以BQ開頭，變送器總稱以BS開頭。 若V為高電位，可以用V = 1表示；若V為零電位，可以用V = 0表示。 當δ工> Vxq > (- δ 2)時，或|Vx-Vq| < δ時，表示驅動量和需求量接近相等， 以下稱為「Vx和Vq達到平衡」。 同相輸入端簡稱同相端，反相輸入端簡稱反相端。 離合器、制動器、轉向器、油門、升降舵等等裝置，這些裝置統稱為執行器。在本
7系統中，執行器包括開關量執行器和模擬量執行器兩類，開關量執行器只有離合器，模擬量執行器包括制動器、轉向器、油門、升降器，它們的操作量都是需要逐漸變化大小的模擬量，為了簡便，以下將模擬量執行器統稱為驅動器，其控制電路稱為驅動器控制電路，各種模擬量驅動器裝置合稱為囊壓罐式驅動器裝置，驅動器液壓缸簡稱為液壓缸，而離合器液壓缸寫全稱。實施例1 囊壓罐及其工作原理圖1. 1和圖1. 2 ；具體解釋如下圖1. 1是囊壓罐工作原理圖。後面圖中用NYG(意思是「囊壓罐」)表示圖1. 1,NYG 是「基於囊壓罐的電子液壓操控系統」的基礎，其中，ZYK-儲壓劑注入口 ；XYC-吸液層，為海綿狀硬質層，其作用是可以引導壓力液對氣囊全方位施壓，假如沒有吸油層，當氣囊緊貼罐壁時，壓力液無法對氣囊全方位施壓；GB-囊壓罐罐壁；QN-氣囊；CYJ-儲壓劑；DB-多孔擋板，避免氣囊堵塞進液口和出液口 ；YLY-壓力液；CY-出液口 JY-進液口 ；KPl-氣囊狀態開關，當氣囊被壓扁時，KPl斷開，當壓力液排出到一定量使氣囊撐開時，KPl接通，使得(圖 1.2中的)液泵PE起動，給NYG補充壓力液，行程開關和壓力開關都可以實現這個功能。驅動液壓泵PE的方法有兩類，一類是電動機驅動，當壓力液很滿時，氣囊被完全壓縮，壓力開關KPl被切斷，液壓泵PE的電動機不轉，當壓力液排出到一定量，使氣囊撐開到「補充位置」時(氣囊撐開到1/2、1/3還是其它值為補充位置，要根據設計和試驗確定)， 壓力開關KPl接通，液壓泵的電動機運轉，向囊壓罐補充壓力液；另一類是發動機驅動，當壓力液很滿時，氣囊被壓縮，壓力開關KPl被切斷，使「液壓泵離合器」 PELH處於分離狀態， 發動機不會帶動液壓泵PE運轉，當壓力液排出到一定量，使氣囊撐開到「補充位置」時，壓力開關KPl接通，使液壓泵離合器處於貼合狀態，發動機帶動液壓泵PE運轉，向囊壓罐補充壓力液。圖1. 2為「基於囊壓罐的電子液壓操控系統」的框圖。NYG-囊壓罐，ZHF-止回閥； PE-液壓泵，向NYG注液；CYT-儲液筒，儲存排回來的壓力液；ZYG-注液管，所有的液壓缸壓力液的來路；PYG-排液管，所有的液壓缸排出壓力液的回流管道。CKUa-操控裝置a(左轉向操控裝置)；CZFDa-操作幅度a(左轉操作幅度)； QDGa-驅動杆a、(左轉向驅動杆)；CKZZb-操控裝置b (右轉向操控裝置)，CZFDb-操作幅度b (右轉操作幅度)， QDGb-驅動杆b (右轉向驅動杆)，上升/下降操控與左轉向/右轉向操控相同，不贅述。CKZZd-離合操控裝置，LHCZ-離合操作，LHG-離合杆，CKZZ-制動操控裝置，CZFD-制動操作幅度，QDG-制動驅動杆，CKZZf-油門操控裝置，CZFDf-油門操作幅度，QDGf-油門驅動杆，每一個操控裝置中都包含有控制電路、液壓缸、液壓缸的注液電磁閥和排液電磁閥(以下簡稱注液閥和排液閥)，當控制電路使注液閥開通而排液閥關閉時，液壓缸中壓力升高，其活塞被往外推出，執行量加大；當注液閥關閉而排液閥開通時，液壓缸中壓力降低， 其活塞被彈簧往內壓回，執行量減小；當注液閥和排液閥都關閉時，液壓缸中壓力維持，其活塞靜止，執行量維持現狀。這幾種操控裝置中，只有離合操作是開關型操作(即操控量要麼是分離，要麼是
8貼合)，如果駕駛員給出的操作需求量LHCZ是分離指令，經過離合操控裝置CKZZd處理後， 會控制離合杆LHG完全頂出，使離合器分離；如果駕駛員給出的LHCZ是貼合指令，經過離合操控裝置CKZZd處理後，會控制離合杆LHG完全退回，使離合器貼合。除離合操控裝置是開關型的動作外，其它幾種操控裝置都是模擬型(即操控量的大小是可以逐漸變化的)的操控裝置，比如制動時，駕駛員踩下制動踏板的距離就是制動操作幅度CZFD的大小，CZFD經過CI^Z處理後，控制QDG的移動距離，使其與CZFD的大小成正比。同樣，駕駛員給出了一定大小的操作幅度需求量(包括CZFDa、CZFDb、CZFDf)後，經過所對應的操控裝置(Cl^Za、CI^Zb、CI^Zf)的處理，會控制所對應的驅動杆(QDfei、QD(ib、 QDGf)的移動距離，使其與所對應的操作幅度需求量的大小成正比。W3f_油門快速排液閥，Vxx-制動控制信號。當Vxx為高電位時，表示已經踩下制動踏板，需要迅速關閉油門，所以Vxx打開W3f快速排油量，使油門驅動杆QDGf迅速退回。NYMK的虛線框為囊壓罐模塊，虛線所包圍的NYG-囊壓罐，KPl-氣囊狀態開關， ZHF-止回閥，PE-液泵，CYT-儲液筒，CY-出液管，JY-進液管，這些元素合併稱NYMK，(後面的圖2. 1、圖3. 1、圖5. 4中都有囊壓罐模塊，在此一併說明)。實施例2 囊壓罐式基本型操控裝置(簡稱囊壓罐式操控裝置)，囊壓罐式制動、 油門、轉向操控裝置以基本型操控裝置原理為基礎，只有一點細節變化；特別是因為制動裝置、分立式轉向裝置的工作原理與基本型操控裝置基本原理一致，所以該例又是兼做囊壓罐式制動裝置和分立式轉向裝置說明；聯動式轉向裝置和油門裝置在基本型上小有調整。實施例2通過圖2. 1和圖2. 2相結合進行解釋；具體解釋如下圖2. 1為囊壓罐式基本型(兼制動、分立式轉向)操控裝置的基本原理框圖。囊壓罐式基本型操控裝置包括操控器CK、需求量傳感器CX、需求量變送器BX、處理電路CL、注液閥W1、排液閥W2、液壓缸YYG、驅動量傳感器CQ、驅動量變送器BQ和囊壓罐模塊NYMK ；其中處理電路模塊CL全稱是電磁閥控制信號(制動信號、轉向信號)處理電路， 由差分放大器CF、注液閾值電路YZl和排液閾值電路H2、注液功放電路GFl和排液功放電路GF2組成；由圖2. 2可知，CF的電路之一是由集成運放AR和電阻R5、R6、R7、R8構成差分放大器，需求量Vx和驅動量Vq分別從同相端和反相端輸入。注液閾值電路TLY由Dl和穩壓管D3構成，排液閾值電路TLl由D2和穩壓管D4 構成，注液功放電路GFl由Tl連接成射極輸出器構成，排液功放電路GF2由T2連接成射極輸出器構成；以上例舉的只是構成CF、YZl、YZ2、GFl、GF2的電路之一，構成CF、YZl、YZ2、 GFUGF2的電路不勝枚舉。CK-操控器；CX-需求量傳感器；BX-需求量變送器。定義液壓缸YYG =活塞HS+彈簧TH+缸套GT+驅動杆QDG。實施例2結合圖2. 1和圖2. 2描述囊壓罐式基本型操控裝置的原理，同時用括號 (制動**、轉向**)附帶說明了制動裝置和轉向裝置的原理。各驅動器靠各自對應液壓缸中的液壓驅動，這些液壓缸的工作原理相同，以下合併稱為驅動器液壓缸。囊壓罐式基本型操控裝置的基本原理(圖2. 1中)駕駛員對操控器CK的操作幅度CZFD (制動幅度、轉向幅度)通過需求量傳感器CX而轉化為電壓量Vx』 ；電壓量Vx』的變化範圍一般是不符合系統的要求的，所以用需求量變送器BX(BX在圖2. 3中解釋)將電壓量Vx』調整為電壓量Vx，Vx是「驅動幅度需求量信號」，在制動裝置中，Vx是「制動幅度需求量信號」，都簡稱為「需求量Vx」，而Vx的變化範圍取決於該系統所規定的標準範圍，從理論上說，經過變送器轉換後Vx的變化範圍可以是(-U U)範圍內的任意的子範圍，所以這個標準範圍是根據設計者的需要確定的，本發明規定基本型操控裝置Vx的變化範圍是(0 Vxm)，Vxm為Vx的上限(0 < Vxm S1，高於閥值電路^1的開通閾值，功放GFl 飽和導通而GF2截止，將注液閥打開(排液閥關閉)，囊壓罐中的壓力液對液壓缸注液，提高液壓缸的液壓，驅動量Vq隨之增加，使Vxq減小至 Vxq > (_ δ 2)， 進入驅動量維持狀態，將注液閥和排液閥都關閉，維持液壓缸的液壓；3、驅動量減小狀態。當操作幅度減小時，表示要減小當前幅度，(比如，當減小油門時，表示要減小驅動量)，Vx減小，使Vxq (_δ2)，這時又滿足S1SVxqS (_δ 2)，進入驅動量維持狀態，將注液閥和排液閥都關閉，維持液壓缸的液壓；要補充說明的兩個問題是①為什麼要設置δ工和(-δ 2)呢？這是為了提高抗幹擾能力，如果不要\和(_\)，也就是令S1= (-S2) =0，會使得電磁閥反覆通斷跳動不停。分析如下當Vx>Vq，系統會(令注液閥開、排液閥關)向液壓缸注液升壓，馬上會使 Vq升高至Vx Vq ；如此反覆跳動，注液閥和排液閥也就會隨之反覆通斷跳動而容易損壞， 所以要採用抗幹擾措施，設置S1* (-δ2)；當δ = S1 = (-δ2)時，系統須使得IVx-VqI < S。②需求量信號Vx和執行量信號Vq是從兩個地方兩個傳感器採樣的信號，需要用變送器使兩個信號接近線性關係，並且兩者的最大值和最小值都對應相等，實現Vxm = Vqm, Vxmin = Vqmin,(其中Vxm為Vx的最大值、Vqm為Vq的最大值、Vxmin為Vx的最小值、 Vqmin為Vq的最小值)。另外，傳感器的輸出信號與被測量的關係成線性關係是最理想的， 但實際上難以理想化，為了減小非線性誤差，需求量傳感器和驅動量傳感器儘量採用相同的或同類的傳感器，比如，兩者同時採用壓力傳感器。由CL得到注液控制信號VI、排液控制信號V2後，VI、V2合稱閥控信號，分別控制
10注液閥Wl和排液閥W2的注液和排液動作，控制液壓缸YYG的液壓，液壓越高則活塞HS對缸套GT中的彈簧TH的壓力越大，驅動杆QDG就往外頂出越長；所以檢測驅動杆的位移量的方法之一是用壓力傳感器檢測液壓缸的液壓大小，方法之二是檢測驅動杆的位移(見圖 6. 1-6.5的解釋)，就可以知道驅動杆的位移量，兩種檢測方法統一用驅動量傳感器CQ表示，由檢測出的信號經過驅動量變送器BQ變換成驅動量Vq，反饋到差分放大器CF的輸入端，CF對需求量Vx和驅動量Vq進行差分放大。圖2. 2為囊壓罐式制動裝置的電路原理圖，去掉(由T3、AZ、Rd、Re、KA2和制動信號Vxx所構成的)制動信號虛線框ZD後，就是囊壓罐式基本型操控裝置的電路原理圖，這是實施例2的具體電路原理圖。電路工作原理駕駛員對操控裝置CK的操作幅度CZFD經過需求量傳感器CX檢測後，得到採樣信號Vx』，經過需求量變送器BX變換後，得到需求量Vx，Vx和Vq分別從差分放大器CF的同相端和反相端輸入，CF由集成運算放大器AR及電阻R5、R6、R7、R8構成，令 Vxq = Vx-Vq, R5 = R6，R7 = R8，AR 的輸出電壓為 VrjljVr = Av*Vxq，式中 Av 為電壓放大倍數，Av = R7/R5。差分輸入放大電路就是對需求量Vx和驅動量Vq的差值進行放大，即對主從信號差Vxq進行放大。設穩壓管D3和D4的穩壓值為、，令δ λ = δ 2 = δ = Vw/Av0當| Vxq δ時，Vx和Vq相差過大，須使Vq向Vx靠攏。1、當需求量Vx增加，使Vxq > δ時，Vx_Vq> δ，表示驅動量偏小，應該加大驅動量。驅動量增加過程如下(注意到Vr = Av*Vxq，Vw = Αν* δ )當Vxq > δ 時，有(Vr = Av*Vxq > Αν* δ = Vw)，即 Vr > Vw,作為注液閾值電路的穩壓二極體D3被擊穿，功放管Tl飽和導通，Vl = 1 (即注液控制信號Vl為高電位)，注液閥Wl開通，向圖2.1中液壓缸YYG注液；同時，Vr > Vw時，功放管Τ2截止，V2 = 0 (即排液控制信號V2為零電位)，排液閥W2關閉。Vl = 1注液閥開通而V2 = 0排液閥關閉， 就增加了液壓缸的液壓，增加了驅動量Vq，使得Vxq δ 時，即 Vxq < (-δ)時，Vx-Vq < (-δ )，表示驅動量偏大，應該減小驅動量。過程如下 當 Vxq < (- δ )時，有(Vr = Av*Vxq < Αν* (- δ ) = (-Vw)) ,Vr < (-Vw)，作為排液閾值電路的穩壓二極體D4被擊穿，功放管T2飽和導通，V2= 1，排液閥W2開通，使圖2. 1 中液壓缸YYG排液，同時，Vr (_δ)，Vx和Vq達到平衡。3、當需求量Vx近似不變，且δ > Vxq > (_δ)時，| Vx_Vq | Vxq > (- δ )時，Vr = Av*Vxq < Αν* δ = Vw, Vr Αν*(- δ ) = (-Vw)，Vr > (-Vw)， D4也不會被擊穿，T2截止，V2 = 0，排液閥W2關閉。Vl = 0注液閥關閉且V2 = 0排液閥關閉，則液壓缸維持當前的液壓，驅動量得到維持，Vx和Vq維持平衡。簡述一下，是有三種狀態一種是當需求量Vx增加，使Vxq > δ時，Vr > Vw,經CL處理得到Vl = 1且V2
11=0，注液閥Wl開通且排液閥W2關閉，就增加了液壓缸的液壓，使驅動量Vq增加，Vxq減小至Vxq < δ ,Vx和Vq達到平衡。一種是當需求量Vx減小，使Vxq < (-δ)時，Vr (- δ ) , Vx和Vq達到平衡。一種是當需求量Vx近似不變，且δ > Vxq > (- δ )時，Vw > Vr > (-Vw)，經CL 處理得到Vl = 0且V2 = 0，注液閥Wl關閉且排液閥W2關閉，就維持了液壓缸的液壓，使驅動量維持，Vx和Vq維持平衡。第四種狀態是Vl = 1且V2 = 1，注液閥Wl開通且排液閥W2開通，這是在本電路上不可能出現的狀態，因為Vr不可能同時有Vr > Vw且Vr < (-Vw)。附加說明D5 (D6)為續流二極體，當Tl (T2)由飽和變為截止時，Wl (W2)的線圈和 D5(D6)構成迴路，將Wl (W2)線圈中的能量儘快釋放。Cl和C2可以濾除幹擾信號；Tl和T2 為功放的一例，功放電路很多，作為一般情況，用虛線框的GFl和GF2來表示所有的功放電路；圖2. 2中，操作幅度(即制動幅度、轉向幅度)CZFD施加給操控器CK，操控器CK可以是制動踏板，也可以是用手控制動器；操控器的位移量被需求量傳感器CX探測到，需求量傳感器CX根據操控器CK的位移量大小成正比的產生操控量電位Vx』，經過變送器BX調整後，成為操作幅度需求量Vx，Vx與驅動量Vq輸入到處理電路KZDL(由差分放大電路、閾值電路、功放電路組成)，得到閥控信號Vl和V2，控制注液閥Wl和排液閥W2的開通/關閉， 從而控制液壓缸YYG的壓力，液壓越高則活塞HS對彈簧TH的壓縮量越大，活塞HS以及驅動杆QDG頂出越多，即驅動量Vq越大；驅動量Vq的採樣和調整是由CB得到，CB用於檢測驅動量的大小，由驅動量傳感器和變送器兩部分構成；GT是液壓缸缸套。QDG、HS、TH和GT 合稱為YYG，CK、CX、BX、CL、YYG、WU W2和CB合稱為操控裝置CKZZ。制動信號模塊ZD (—個標註ZD的虛線框)的解釋比較器AZ的同相端通過分壓電阻Rd和Re接入一個很小的抗幹擾正電位Ve，令制動需求量信號Vx = 0 Vxmax，當Vx Ve時，Dz =+U， 三極體T3飽和，制動信號Vxx變成高電位，這時可產生兩個作用，一個是使油門操控裝置快速丟油(參見實施例3的解釋)，一個是使離合器分離。如果沒有抗幹擾正電位Ve，令AZ 同相端直接接地，當需求量Vx有一點幹擾就會產生「誤制動信號」。變送器BS的附加說明圖2. 3是變送器的電路圖之一。集成運放AG接成電壓跟隨電路充當輸入級，傳感器送來的採樣信號Vg』 (Vg'是Vx』或Vq』 )經過AG後，AG輸出端電位仍然為Vg』，但是電壓跟隨電路可以使輸入電阻很大，輸出電阻很小，即變得向傳感器 CG(CG是CX或CQ)索取的電流很小，向後級提供信號的負載能力加大；集成運放AB接成一個差分放大器，從反相端電阻Rl輸入的信號為基準調節信號Vt，使Vx值上下平移，從同相端電阻R2輸入的信號為傳感器採樣信號Vg』，經過差分放大後得到需求量Vg(Vg是Vx或 Vq)。也就是說，Vg是Vx或Vq經過平移和放大後的信號。例如，Vg』的變化範圍是2 6V，要調整為Vg的變化範圍(-10 10V)，放大倍數=20/(6-2) = 5，如果僅僅是放大5倍， 那麼2 6V變成了 10 30V，如果整體下移20V後就成了 -10 10V，而調節可變電阻Rt 使Vt = 4V，可以使輸出信號整體下移20V。Vt作為調節基準應該要穩定，所以採用了穩壓措施，78系列三段穩壓塊78**提供正電位穩壓(比如7805表示正5V穩壓塊)，79系列三段穩壓塊79**提供負電位穩壓。實施例3 囊壓罐式油門操控裝置(圖3. 1)。具體解釋如下圖3. 1為囊壓罐式油門操控裝置的原理框圖。實施例3和圖3. 1中的所有元件和符號，除D8f、Vxx, W3f需要另加解釋外，都與實施例2及圖2. 1對應元件和電位符號完全相同，僅僅增加一個下標f表示屬於油門操控裝置的下標，比如CXf還是需求量傳感器CX，不過增加了下標f後，表示CXf為油門操控裝置CKUf的操控器CX ；圖3. 1 中的元件和符號去掉下標f後，就是圖2. 1和圖2. 2中的對應元件和符號；其作用也與其對應元件和符號相同。目前很多汽車的油門都有一個油門緩衝器，如果沒有緩衝器，當腳一放開油門踏板(即丟油)，油門立刻回到怠速，會感到車速突然變慢，有衝撞感。有了緩衝器後車速會逐漸變慢，平緩了衝撞感。但是又產生了另外的問題，當需要制動時，如果油門緩衝器仍然繼續起作用的話，就會使制動距離增加，那就不合理了。就是說，沒有踩剎車時丟油，希望油門緩衝器起作用，實現慢丟油；踩剎車時，希望油門緩衝器不起作用，實現快丟油。進一步，踩剎車時，兼有有快丟油和使離合器分離的動作就更好，分離了發動機，汽車更加容易減速。囊壓罐式油門操控裝置中包含了一個基本型操控裝置，但是其排液閥是慢速的； 另外還增加了一個快速排液閥，正常丟油時只開通慢速排液閥；制動時，囊壓罐式制動操控裝置的制動信號模塊ZD的制動信號Vxx為高電位，使快速排液閥排液，同時，Vxx接到了差分放大器CFf的驅動量輸入端，使注液閥關閉。只要踩了剎車就關閉了油門。CKZZf 「慢丟油/快丟油」的原理車輛行進時會踩下適度的油門，差分放大器ARf 的兩個輸入端分別是Vxf和Vqf，會處於驅動量維持狀態；在沒有踩剎車並丟油時，Vxf-Vqf= Vxqf < (- δ )，Vrf < (_Vwf)，(Vwf 即 D4f 的穩壓值)，D4f被擊穿，功放GF2f導通，排液閥W2f開通，使圖2. 2中液壓缸YYGf排液；同時，Vrf < (-Vwf)時，功放GFlf截止，注液閥Wlf關閉；此時，液壓缸YYGf的驅動量Vqf會下降，如果下降速度太快，會使人感到有衝撞感，所以希望驅動量Vqf下降速度不太快，希望2 4秒降到怠速，所以排油閥W2f的排油速度要比較慢，排油速度要根據試驗確定，自動實現「慢丟油」，起到油門緩衝器的作用；在踩剎車時，就必須要「快丟油」了，以便縮短制動停車距離。這需要做2+1件事情，兩件是油門做的，一件是離合器做的 』從第9頁制動信號模塊ZD中已知，剎車時會使得 Vxx為高電位，第一件事情是Vxx送入圖3. 1中的驅動量Vqf輸入端，Vxx遠大於需求量Vxf， 會使Wlf關閉而W2f打開，油門的驅動杆QDGf迅速退回，實現丟油(W2f打開是慢丟油)， D7f的作用是避免Vxx產生誤操作，當沒有踩剎車時，Vxx = 0，如果沒有D7f的話，CFf的反相端電位=Vxx = 0，Vqf不起作用了，所以，有了 D7f，踩剎車時CFf的反相端電位=Vxx =高電位，沒有踩剎車時CFf的反相端電位=Vqf0第二件事情是實現快丟油，前面已經知道，W2f排油速度低，所以還增加一個快速排油電磁閥W3f與W2f並聯，加大排油速度，只要剎車信號Vxx為高電位，就會打開W3f，使YYGf迅速排油，使油門實現「快丟油」。另一件事情是分離離合器，完整的說是踩下剎車就相當於同時踩下了離合器(實施例5)。實施例4. 1 囊壓罐式聯動式雙向操控裝置，如左轉向-右轉向聯動式操控裝置， 或者(油門-制動結合聯動式操控裝置，上升-下降聯動式操控裝置)。
圖4. 1為囊壓罐左轉向-右轉向聯動式操控裝置機械原理圖，其電路原理圖與圖 2. 2相同(只是不要ZD框)。囊壓罐左轉向-右轉向操控裝置，可以分為分立式和聯動式兩種，分立式操控裝置與囊壓罐式基本型驅動器操控裝置相同，聯動式與分立式有所不同，聯動式指兩個量為相關聯的關係，你進我退，我增你減。圖4. 1中，液壓缸a(YYGa)和液壓缸b(YYGb)被固定在同一根軸線上，驅動杆 a (QDGa)和驅動杆b(QD(ib)被連接杆TC固定連接，一起運動，傳感器有分立式的和聯動式的兩種，既可以是在液壓缸a和液壓缸b之間安裝一個聯動式的驅動器傳感器CQab (有電感式、霍爾式、壓電式、電容式，見圖6. 1 6. 5解釋)，測量得到兩個液壓缸驅動量的差動信號，通過驅動量變送器BQab轉換成標準的「差動驅動量Vqab」 ；也可以是分別在液壓缸a 上裝傳感器CQa和液壓缸b上裝傳感器CQb，再分別通過各自的變送器BQa和BQb得到各自的驅動量Vqa和Vqb，Vqa和Vqb合併起來就成了差動驅動量Vqab，Vqab = Vqa-Vqb。這仍然是驅動量，不過是以差動量的形式出現。注意到驅動量Vqa和Vqb都是規定以驅動杆頂出的方向為正方向，而兩個驅動杆又是固定相連的，所以Vqa+Vqb = Vqm(Vqm為一常數)，進一步分析可知，如果令Vqam為Vqa的最大值，當Vqb = 0時，Vqa+0 = Vqam = Vqm,且 Vqab = Vqa-Vqb = Vqm ；同樣，如果令 Vqbm 為 Vqb 的最大值，當 Vqa = 0 時，0+Vqb =Vqbm = Vqm,且 Vqab = Vqa-Vqb = -Vqm ；所以 Vqab 的變化範圍是(_Vqm，Vqm)。Vqab = Vqa-Vqb = Vqa- (Vqm-Vqa) = 2*Vqa-Vqm, ^ Vqa = (Vqm+Vqab)/2,也就是說，Vqab增加就意味著左轉向驅動量Vqa上升而右轉向驅動量Vqb下降。該實施例採用圖2. 1中的處理電路CL，需求量也採用與驅動器相同的傳感器，同樣得到「差動需求量Vxab」，同樣有Vxa = (Vxm+Vxab) /2，(與Vqm類似，Vxm是Vxa或Vxb 的最大值)。也就是說，Vxab增加就意味著左轉向需求量Vxa上升而右轉向需求量Vxb下降。對聯動式驅動器的控制量，可以採用兩種方式，一種方式是只控制驅動器a即可， 因為是聯動的，控制了驅動器a就控制了驅動器b，這種方式只要使Vqa跟隨Vxa即可，完全回歸到基本型操控裝置了。另一種方式是控制兩個驅動器的驅動量之差，因為兩個驅動器的驅動量是彼消我漲的關係，驅動量之差即Vqab = Vqa-Vqb, Vqab簡稱驅動差動量，同樣， Vxab簡稱需求差動量(Vxab = Vxa-Vxb)，這種方式只要使Vqab跟隨Vxab即可，即系統須使得IVxab-VqabI < δ，注意到基本型操控裝置是系統須使得| Vx-Vq | δ時，Vr > Vw,經CLab處理得到Vl = 1且V2 =0，Vl = 1使Wla和W2b開通，V2 = 0使擬a和Wlb關閉，這就增加了液壓缸a的液壓，減小了液壓缸b的液壓，使Vqab增加，Vxab-Vqab = Vxqab減小，使得Vxqab < δ，Vxab和 Vqab達到平衡。一種是當 Vxab 減小，使 Vxqab < (-δ)時，Vr (-δ), Vxab和Vqab達到平衡。一種是當 Vxab 近似不變，且 δ > Vxqab > (- δ )時，Vw > Vr > (-Vw)，經 CLab 處理得到Vl = 0且V2 = 0，使Wla、W2b、W2a和Wlb全部關閉，就維持兩個液壓缸的液壓 Vqab，使驅動量維持，Vxab和Vqab維持平衡。實施例4. 2 囊壓罐式共需求量端分立式驅動量端雙向操控裝置。圖4. 2為囊壓罐共需求量端左轉向-右轉向分立式操控裝置電路框圖。需求量端採用一套傳感器和變送器，而採用兩個獨立的驅動器。需求量傳感器CGt 採樣得到信號Vxt』後，經過變送器BXt變換，成為標準範圍的需求量Vxt，規定該操控裝置 Vxt的變化範圍是(-Vxm Vxm)，-Vxm和Vxm分別為Vxt的下限和上限，當Vxt > 0時，Db截止，Rfe上無電流和電壓降，根據虛地的概念，有Vxb = 0,Vqb 也會很快跟隨到0，驅動器b就停留在原始位置，信號處理器CLb處於休眠狀態，只有信號處理器CLa處於活動狀態，Vxa的變化範圍是(0 Vxm)，Vqa的變化範圍也是(0 Vxm)，相當於CGt、BXt、CLa幾部分組成了一個基本型操控裝置，各標號去掉下標a和t以後，與圖 2. 1相同，其工作原理與實施例2相同；當Vxt < 0時，Da截止，R6a和R8a上無電流和電壓降，有Vxa = 0，Vqa也會很快跟隨到0，驅動器a就停留在原始位置，信號處理器CLa處於休眠狀態，只有信號處理器CLb 處於活動狀態，Vxb的變化範圍是(-Vxm 0)，Vqb的變化範圍也是(-Vxm 0)，Vxb和Vqb 是負值，需求量和驅動量增加是指IVxbI和IVqbI增加，因為Vxb是接在AIib的反相端，所以當IVxbI增加時，Vrb是正增加，差分放大器ARb與基本型操控裝置的差分放大器AR邏輯關係剛好相反，以下給與說明當I Vxqb I = I Vxb-Vqb I S時，意味著Vxb和Vqb相差過大，須使Vqb向Vxb靠攏。簡述一下，是有三種狀態一種是當需求量|Vxb|增加(注意Vxb是負值)，使IVxqbI > δ即Vxqb Vwb，穩壓二極體D!3b被擊穿，功放器GFlb 飽和導通，Vlb = 1，注液閥Wlb開通，向液壓缸YYGb注液；同時，Vrb > Vwb時，功放管GF2b 截止，V2b = 0，排液閥W2b關閉。Vlb = 1注液閥開通而V2b = 0排液閥關閉，就增加了液壓缸b的液壓，驅動量I Vqb I也增加，使得I Vxqb I δ即Vxqb > δ時，有Vrb < (-Vwb), 穩壓二極體D4b被擊穿，功放器GMb飽和導通，V2b = 1，排液閥W^開通，從液壓缸YYGb 排液；同時，Vrb < (-Vwb)，功放管GFlb截止，Vlb = 0，注液閥Wlb關閉。Vlb = 0注液閥關閉而V2b = 1排液閥開通，就降低了液壓缸b的液壓，驅動量IVqbI也減小，使得|Vxqb < δ，Vxb和Vqb達到平衡。一種是當需求量I Vxb I不變，且|Vxqb| Vrb > (_Vwb)，穩壓二極體D!3b和D4b都不會被擊穿，功放器GFlb和GMb都截止，Vlb和Wb都等於零，Wlb注液閥和排液閥W^都關閉，液壓缸YYGb液壓不變，維持I Vxqb I Ve，Vxx就會等於高電位，T3馬上飽和，繼電器線圈KA2通電，使KAh閉合而使離合器分離，分離掉發動機後，動能減小，制動會更加迅速； 當鬆掉剎車後Vx < Ve，繼電器線圈KA2斷電，使KAh斷開。KSl為防熄火轉速開關。發動機熄火後，方向助力和剎車助力都會消失，可能引發交通事故，所以要防止發動機熄火。發動機轉速開關KSl是起防熄火作用，當轉速降到接近怠速nl時，轉速開關KSl發出分離信號以避免熄火；轉速開關KSl的工作原理有多種，本發明採用發動機轉速表的值作為信號源，信號源經過放大後，控制一個繼電器，繼電器觸點就成了轉速開關KS1。Sl為離合器鎖定開關。本文稱Sl為鎖定開關，是因為它不會自動回位，從開到關或從關到開都必須要人為操控，這樣的開關很多，比如撥動開關、旋鈕開關、投擲開關等，以下都統稱鎖定開關。在平常行駛時，將Sl撥到閉合狀態，允許所有的方式分離離合器；而在下坡時，應該掛低檔並且不準分離離合器，所以將Sl撥到斷路狀態，不允許S2或KSl或 KA2a閉合使線圈KAl通電，所起作用就是限制錯誤的分離信號。S2為手剎上面的離合器鎖定開關。有的新司機不小心會忘記鬆開手剎開車，有了 S2後，只要拉上手剎，就不會使離合器貼合，車開不動。當離合開關組SSS閉合時，KAl線圈通電，常開觸點KAla閉合，Vd為高電位，開通離合器注液閥Wld，關閉離合器排液閥W2d(W2d是一個通電後關閉的閥，特用黑三角標出)， 使囊壓罐中的壓力液驅動液壓缸YYGd中的活塞HSd和驅動杆QDGd，驅動離合器分離，同時，行程板XCB撥動行程開關SQl動作使W3d開通，作好排液準備；當離合開關組SSS斷開時， 關閉注液閥Wld且打開排液閥W2d，通過大管道⑶3d和小管道⑶2d共同快速排液，此階段驅動杆退回比較快，當行程板XCB退回到一半時，撥動行程開關SQl動作使W3d關閉，排液通路只有小管道GD2d慢速排液，使離合器慢速貼合，這就比較好的做到了 「半合後慢速松離合器」的操作要領。以上是換擋離合器的工作原理，如果囊壓罐補充壓力液的液壓泵採用機械動力， 也會要用到一個液壓泵離合器，工作原理相同，只要將圖1.1中的氣囊狀態開關KPl替換掉離合開關組SSS或繼電器觸點KAla即可。實施例6. 1 加減差動式變壓器。常用的傳感器有電感式(包括變壓器式)、電容式、壓電式、霍爾式等多種，任何一種都可以作為需求端的傳感器，也可以做驅動端的傳感器。傳感器是將被測量轉化為電量， 將被測量逐點轉化為電量之後，得到一根「轉化曲線」，一般來說，同類傳感器的轉化曲線相似性程度高，不同類的傳感器之間的轉化曲線相似性程度低，為了減小誤差，需求端和驅動端應該採用同類甚至同型號的傳感器。在電感式傳感器家族中，本發明提出一種加減差動式變壓器，作為圖4. 1中的聯動式驅動器的聯動式傳感器CQab的一種，也可以作為圖7轉向器的聯動式需求量傳感器。圖6. 1為加減差動式變壓器原理圖。矩形框ZDQ-振蕩器；Md-杆鐵芯(銜鐵)； Lb-反相線圈；Lc-基準線圈；Ls-原邊線圈；Xa-杆鐵芯移動跨度；La同相線圈；Ma-線圈鐵芯；Mb-非磁性連接杆；Mc-中心隧道；Ua-La的電壓有效值，為同相電勢；Uc-Lc的電壓有效值，為基準電勢Wb-Lb的電壓有效值，為反相電勢的同名端電位；WA-Lb的同名端電位；Uab = Uaa-Ubb = Ua+Ub+Uc ；La與Lb鏡像對稱，)(a的長度等於La或Lb線圈長度加端部鐵芯齒厚，杆鐵芯長度剛好等於Lc加Lb (Lc加La)的鐵芯總長。圖6. 2為杆鐵芯位置與輸出電勢的關係圖。反相線圈和同相線圈在基準線圈兩側，三個都是副邊線圈；橫軸X為杆鐵芯移動位置坐標，當杆鐵芯底部與線圈鐵芯底部平齊時，設定為X = 0，當杆鐵芯頂部與線圈鐵芯頂部平齊時，設定為X = Xa ；縱軸為輸出電勢 Uab的坐標，Uam為Ua的最大值，Ucm為Uc的最大值，Ubm為Ub的最大值。工作原理振蕩器產生高頻正弦波輸入給原邊線圈，反相線圈、同相線圈和基準線圈三個都是副邊線圈，從三個特殊點可以看出傳感器特性的全貌當杆鐵芯底部與線圈鐵芯底部平齊(χ = 0)時，同相線圈La沒有杆鐵芯構成磁迴路，圖6. 3反映了線圈Ls與Lc和Lb形成磁耦合極大值，Uc = Ucm, Ub = Wmi ；而Ls與La沒有磁耦合，Ua可以忽略，注意到Lc與Lb的同名端相反，所以Uc與Wd是反相的，Oc = UcmZQ' 和 δ = ^ZZwZI80° ,根據相量關係有(/c + Ilb 二+ ilbmd^i = Ucm - Ubm β U Uab = Ua+Ub+Uc = Ucm-Ubm，得到坐標點(0，Ucm-Ubm)。當杆鐵芯頂部與線圈鐵芯頂部平齊(χ = Xa,圖6. 1、圖6. 3中Md上移至頂)時， 反相線圈Lb沒有杆鐵芯構成磁迴路⑴b可以忽略，線圈Ls與Lc和La形成磁耦合極大值， Uc = Ucm,Ua = Uam，注意到Lc與La的同名端方向一致，所以Uc與fe是同相的，根據相量關係有 Uc+Ua = Ucm+Uam,所以 Uab = Ua+Ub+Uc = = Ucm+Uam,得到坐標點(Xa，Ucm+Uam)。當杆鐵芯位置為(x = Xa/2)時，反相線圈Lb和同相線圈La都與杆鐵芯構成一半磁迴路，|Ua| = |詘|，但是相位剛好相反，正好互相抵消，即版+仙=0，所以版匕=
17Ua+Ub+Uc == Ucm，得到坐標點(Xa/2，Ucm)。杆鐵芯位置與Uab全部的關係構成一條圖 6.2 「特性曲線」XU，實際上成為了直線。如果令Ucm = Uam = Wmi，特性方程為Uab = (2*Ucm/Xa) *x；如果採用自耦變壓器的結構，可以將原邊線圈和基準線圈合二為一。實施例6.2 聯動霍爾式傳感器。圖6. 4聯動霍爾式傳感器。CTl和CT2-磁鐵； I-電流；vt，-霍爾電勢；HG-霍爾元件。對聯動式霍爾傳感器而言，信號傳遞器XHQ與霍爾元件HG相固定，當霍爾元件HG 處於磁鐵CT1和CT2正中間時，Vt 』 = 0 ；當圖7中方向盤左轉向時，螺杆7A左旋，帶動內螺紋套筒7B和信號傳遞器XHQ上移，信號傳遞器帶動HG上移，Vt』增加；反之，當方向盤從中間位置向右轉時，螺杆7A右旋，帶動內螺紋套筒7B和信號傳遞器XHQ下移，信號傳遞器帶動HG下移，Vt' I增加，但是Vt』是負值。實施例6. 3 聯動壓電式傳感器。圖6. 5聯動壓電式傳感器。YDCGa和YDCGb-壓電式傳感器；THa和THb-彈簧；XHQ-信號傳遞器；Va，和Vb，壓電電勢；Vab，-輸出電勢。對聯動壓電式傳感器而言，當信號傳遞器XHQ上移時，YDCfe1受壓力Va』增加， YDOib受拉力|Vb' I增加(Vb，為負值)；而YDCGb-Vt，增加；反之，當信號傳遞器XHQ下移時，YDOib受壓力Vb』增加，YDCfei受拉力|Va』 |增加(Va』為負值)。去掉一個壓電式傳感器就成了分立式壓電式傳感器了。實施例7 聯動式需求量操控器。圖7方向盤式需求量操控器。7A-螺紋杆；7B-內螺紋套筒；XHQ-信號傳遞器；7D-方向盤；7E-軸承；7F-與螺紋杆一體的方向杆；7G-導軌， 導軌與車體固定，內螺紋套筒與導軌之間有導槽制約，使得套筒只能上下移動，不能夠轉動。需求量操控器就是圖2. 1中的模塊CK。當方向盤7D左轉向時，螺杆7A左旋，帶動內螺紋套筒7B和信號傳遞器XHQ上移； 反之，當方向盤右轉向時，螺杆7A右旋，帶動內螺紋套筒7B和信號傳遞器XHQ下移。信號傳遞器XHQ驅動傳感器產生電信號，傳感器有很多種，常用的有電感式(變壓器式)、壓電式、霍爾元件、電容式。對變壓器式傳感器而言，信號傳遞器XHQ驅動其銜鐵，改變其輸出電壓大小。實施例8 分立式需求量操控器。比如油門和制動器，這類操控器很多，以下提出兩種。圖8. 1微擺式需求量操控器。8A-踏板鉸鏈；8B-踏板；8D-鉸鏈；8H-擋板；TH-彈簧；YDCGt-壓電傳感器；8J-導向套筒；8K-搖擺軸；8L-滑杆。當踏板8B踩下時，鉸鏈8D壓迫滑杆8L順著導向套筒8J滑下，擋板8H壓縮彈簧 TH,隨著彈簧壓力增加，壓電傳感器YDCGt產生的壓電電壓V8就越來越高，V8與踏板踩下的行程成正比；因為鉸鏈8D的運動軌跡是以8A為圓心的弧形，即滑杆的鉸鏈8D端有一點搖擺，所以在導向套筒8J上做一個搖擺軸，支持鉸鏈8D端的搖擺。圖8.2拖曳式需求量操控器。8C-拖動板；8E-從動鉸鏈(拖動點，被連杆拖動)； 8F-連杆；8G-主動鉸鏈；當踏板8B踩下時，連杆8F會將滑杆8L往下拖，使壓電傳感器YDCGt產生的壓電電壓V8就越來越高。主動鉸鏈8G、從動鉸鏈8E和連杆8F的作用如下當滑杆從上往下滑時，從動鉸鏈8E距踏板鉸鏈8A的距離是變化的，而主動鉸鏈8G距踏板鉸鏈8A的距離是固定的，所以用連杆8F在8G和8E之間做一個活動連結，連杆8F應該被夾在滑杆8L和拖動板8C之間，畫不好，只好畫在滑杆8L的外面了。
將壓電傳感器YDCGt換成霍爾、電感傳感器也可以。 圖1.1是囊壓罐工作原理圖。 圖1.2是「基於囊壓罐的電子液壓操控系統」的框圖。 圖2. 1是囊壓罐式基本型(兼制動、分立式轉向)操控裝置的基本原理框圖。 圖2. 2是囊壓罐式制動裝置的電路原理圖， 圖2. 3是變送器的電路圖之一。 圖3. 1是囊壓罐式油門操控裝置的原理框圖。 圖4. 1是囊壓罐左轉向-右轉向聯動式操控裝置機械原理圖， 圖4. 2是囊壓罐共需求量端左轉向-右轉向分立式操控裝置電路框圖。 圖5.1是離合開關組原理圖。
圖5. 2是離合開關組的符號框表示圖。用符號框SSS表示圖5. 1中的由SB1、SB2、SQ1、 KS1、KS2、Si、S2、KA^i這多個開關的組合，稱離合開關組SSS。 圖5. 3是離合器操控裝置電路原理圖， 圖5. 4是離合器操控裝置原理圖。 圖6. 1是加減差動式變壓器原理圖。 圖6. 2是杆鐵芯位置與輸出電勢的關係圖。 圖6. 3是線圈Ls與Lc和Lb形成磁耦合的示意圖。 圖6. 4是聯動霍爾式傳感器。 圖6. 5是聯動壓電式傳感器。 圖7是方向盤式需求量操控器。 圖8. 1是微擺式需求量操控器。 圖8. 2是拖曳式需求量操控器。
權利要求
1.一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統。其特徵是該系統的基礎是內置氣囊式液壓罐(以下簡稱為「囊壓罐」)，囊壓罐的原理是用儲存氣壓的方式來儲存液壓；囊壓罐中有一個內置儲壓氣囊，氣囊中注入一種稱為儲壓劑的物質，儲壓劑為在工作溫度範圍內的飽和蒸氣壓為0. 12-20MI^且當溫度變化時飽和蒸氣壓變化範圍不大的物質，該氣囊在溫度不變時為恆壓，當液壓泵向囊壓罐注液時，只要液壓超過氣囊氣壓，就可以將氣囊壓扁，將囊壓罐中除氣囊以外的地方都注滿壓力液；當壓力液向外作功時，壓力液的壓力是氣囊中的飽和蒸氣壓提供的，這是一個準恆壓，這就是說，囊壓罐中儲存了一罐壓力液，其壓力等於儲壓劑飽和蒸氣壓，形成一個壓力較高的準恆壓囊壓罐；以囊壓罐為核心，以液壓泵、止回閥、儲液筒為外圍，構成囊壓罐模塊。操控系統中的操控裝置CI^Z由操作器、傳感器、變送器、信號處理器、囊壓罐、電磁閥、 執行器組成；駕駛員對某個操控裝置的操作幅度通過傳感器和變送器轉換成一個需求量， 經信號處理器處理後發出電磁閥控制信號，控制執行器中液壓缸壓力的增加或減小，從而控制執行量的變化，使執行量跟隨需求量的變化而變化；根據閥控信號的不同有三種動作， 一種是注液閥開通且排液閥關閉，由囊壓罐向執行器中液壓缸注入壓力液，這就增加了液壓缸的液壓，使執行量增加；一種是注液閥關閉且排液閥開通，就減小了液壓缸的液壓，使執行量減小；一種是注液閥關閉且排液閥關閉，就維持了液壓缸的液壓，使執行量維持。
2.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是有一個囊壓罐模塊NYMK，包括囊壓罐、液壓泵、止回閥、儲液筒；囊壓罐模塊的核心是內置氣囊式液壓罐，其結構包括以下部件，ZI-儲壓劑注入口 ；XYC-吸液層，為海綿狀硬質層，其作用是可以引導壓力液對氣囊全方位施壓；GB-囊壓罐罐壁；QN-氣囊；CYJ-儲壓劑；DB-多孔擋板，避免氣囊堵塞進液口和出液口 ；YLY-壓力液；CY-出液口 JY-進液口 ； KPl-氣囊狀態開關，當氣囊被壓扁時，KPl斷開，當壓力液排出到一定量使氣囊撐開時，KPl 接通，使得液泵PE起動，給囊壓罐補充壓力液，行程開關和壓力開關都可以實現這個功能； 儲壓劑為在工作溫度範圍內的飽和蒸氣壓為0. 3-2MI^且當溫度變化時飽和蒸氣壓變化範圍不大的物質。
3.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是囊壓罐補充壓力液的液壓泵PE的驅動方法有兩類，一類是電動機驅動，當壓力液很滿時，氣囊被完全壓縮，壓力開關KPl被切斷，液壓泵PE的電動機不轉，當壓力液排出到一定量，使氣囊撐開到「補充位置」時(氣囊撐開到1/2、1/3還是其它值為補充位置，要根據設計和試驗確定)，壓力開關KPl接通，液壓泵的電動機運轉，向囊壓罐補充壓力液； 另一類是發動機驅動，當壓力液很滿時，氣囊被壓縮，壓力開關KPl被切斷，使「液壓泵離合器」PELH處於分離狀態，發動機不會帶動液壓泵PE運轉，當壓力液排出到一定量，使氣囊撐開到「補充位置」時，壓力開關KPl接通，使液壓泵離合器處於貼合狀態，發動機帶動液壓泵 PE運轉，向囊壓罐補充壓力液；ZHF-止回閥，防止囊壓罐中的壓力液回流。
4.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是囊壓罐式基本型操控裝置包括操控器CK、需求量傳感器CX、需求量變送器BX、處理電路CL、注液閥W1、排液閥W2、液壓缸YYG、驅動量傳感器CQ、驅動量變送器BQ和囊壓罐模塊NYMK ；其中處理電路模塊CL由差分放大器CF、注液閾值電路YZl和排液閾值電路TL1、 注液功放電路GFl和排液功放電路GF2組成；操控器CK的操作幅度CZFD通過需求量傳感器CX而轉化為電壓量Vx』 ；再用需求量變送器BX將電壓量Vx』調整為電壓量Vx ；同樣，驅動幅度通過驅動量傳感器CQ而轉化為電壓量Vq』 ；再用驅動量變送器BQ將電壓量Vq』調整為電壓量Vq;操控裝置的作用本質上就是使驅動量Vq跟隨需求量Vx變化，使得δ工〉^^^〉(- δ 2), 具體分析有如下3種狀態.1、驅動量維持狀態。當操作幅度不變時，表示要維持當前幅度，(比如，當保持油門的大小時，表示要維持當前的驅動量)，Vx和Vq會處於一種平衡態，Vxq的絕對值會比較小， Vxq維持在δ i > Vxq > (- δ 2)範圍內，低於閾值電路YZl和TLl的開通閾值，功放GFl和 GF2都截止，將注液閥和排液閥都關閉，維持液壓缸的液壓；.2、驅動量增加狀態。當操作幅度增加時，表示要增加當前幅度，(比如，當加大油門時， 表示要增加驅動量)，Vx增加，使Vxq > δ 高於閾值電路TLY的開通閾值，功放GFl飽和導通而GF2截止，將注液閥打開(排液閥關閉)，囊壓罐中的壓力液對液壓缸注液，提高液壓缸的液壓，驅動量Vq隨之增加，使Vxq減小至 Vxq > (_ δ 2)，進入驅動量維持狀態，將注液閥和排液閥都關閉，維持液壓缸的液壓；.3、驅動量減小狀態。當操作幅度減小時，表示要減小當前幅度，(比如，當減小油門時， 表示要減小驅動量)，Vx減小，使Vxq (_δ2)，這時又滿足S1SVxqS (_ δ 2)，進入驅動量維持狀態，將注液閥和排液閥都關閉，維持液壓缸的液壓；為了減小非線性誤差，需求量傳感器和驅動量傳感器採用相同的或同類的傳感器。囊壓罐式基本型操控裝置中處理電路CL的具體電路之一是，其差分放大器CF由集成運算放大器々1 及電阻1 5、1 6、1 7、1 8構成，令1 5 = R6，R7 = R8，有Av = R7/R5 ；AR輸出的兩條支路中，兩個閾值電路分別由穩壓管正反接構成；其功放電路由兩個三極體接成射極輸出電路構成。設穩壓管D3和D4的穩壓值為Vw，令δ = Vw/Av0當|Vxq| δ時，Vx和Vq相差過大，須使Vq向Vx靠攏。.1、當需求量Vx增加，使Vxq> δ時，Vx-Vq > δ，表示驅動量偏小，應該加大驅動量。 驅動量增加過程如下當Vxq> δ時，有Vr >Vw，作為注液閾值電路的穩壓二極體D3被擊穿，功放管Tl飽和導通，Vl = 1，注液閥Wl開通，向液壓缸YYG注液；同時，Vr > Vw時，功放管T2截止，V2 =0，排液閥W2關閉。Vl = 1注液閥開通而V2 = 0排液閥關閉，就增加了液壓缸的液壓， 增加了驅動量Vq,使得Vxq δ時，即Vxq < (-δ)時，Vx-Vq < (_ δ )，表示驅動量偏大，應該減小驅動量。過程如下當Vxq < (_δ)時，有Vr < (-Vw)，作為排液閾值電路的穩壓二極體D4被擊穿，功放管 Τ2飽和導通，V2= 1，排液閥W2開通，使圖2. 1中液壓缸YYG排液，同時，Vr (- δ )，Vx和Vq達到平衡。.3、當需求量Vx近似不變，且δ> Vxq > (_δ)時，I Vx-Vq I Vxq > (- δ )時，Vr (_Vw)，D4也不會被擊穿，Τ2截止，V2 = 0，排液閥W2關閉。Vl = 0注液閥關閉且V2 = 0排液閥關閉，則液壓缸維持當前液壓，驅動量得到維持，Vx和Vq維持平衡。
5.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是囊壓罐式制動操控裝置是在囊壓罐式基本型操控裝置基礎上增加了制動信號模塊 ZD,比較器AZ的同相端通過分壓電阻Rd和Re接入一個很小的抗幹擾正電位Ve，令制動需求量Vx = 0 Vxmax，當Vx Ve時，Dz = +U，三極體T3飽和，制動信號Vxx變成高電位，這時可產生兩個作用，一個是使油門操控裝置快速丟油，一個是使離合器分離。
6.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是囊壓罐式油門操控裝置中包含了一個基本型操控裝置，但是其排液閥是慢速的； 另外還增加了一個快速排液閥，正常丟油時只開通慢速排液閥；制動時，囊壓罐式制動操控裝置的制動信號模塊ZD的制動信號Vxx為高電位，使快速排液閥排液，同時，Vxx接到了差分放大器CFf的驅動量輸入端，使注液閥關閉。
7.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是囊壓罐聯動式轉向操控裝置的控制量，可以採用兩種方式，一種方式是只控制驅動器a即可，因為是聯動的，控制了驅動器a就控制了驅動器b，這種方式只要使Vqa跟隨Vxa 即可，完全回歸到基本型操控裝置了 ；另一種方式是控制兩個驅動器的驅動量之差，因為兩個驅動器的驅動量是彼消我漲的關係，驅動量之差即Vqab = Vqa-Vqb, Vqab簡稱驅動差動量，同樣，Vxab簡稱需求差動量(Vxab = Vxa-Vxb)，這種方式只要使Vqab跟隨Vxab即可， 即系統須使得IVxab-VqabI < δ，注意到基本型操控裝置是系統須使得| Vx-Vq | < δ，處理電路CL完全一樣，不同之處是該系統是左右兩個液壓缸，即Vl和V2要控制兩個液壓缸， Vl控制液壓缸a的注液閥Wla和液壓缸b的排液閥W2b，V2控制液壓缸a的排液閥Wh和液壓缸b的注液閥Wlb。給一個液壓缸注液就給另一個液壓缸排液。當Vl = 1且V2 = 0 時，Wla和W^開通且W^i和Wlb關閉，使液壓缸a注液且液壓缸b排液；反之，當Vl = 0 且V2 = 1時，Wla和W2b關閉且Wh和Wlb開通，使液壓缸a排液且液壓缸b注液。
8.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是囊壓罐式離合器操控裝置，由離合開關組SSS控制，離合開關組SSS中包含多種開關=SBU SB2、SQl、KSl、KS2、Si、S2、KA2a ；SBl為控制離合的手動換擋常開按鈕，裝在換擋杆上，換擋時按下而閉合，(使繼電器線圈KAl通電，)發出分離離合器信號，換擋完成後鬆開，自動回位斷開，(使繼電器線圈KAl斷電，)發出貼合離合器信號；SB2為腳動傳統按鈕， 是兼顧到老司機的習慣設置的，與SBl相同，踩下時按鈕閉合，發出分離離合器信號；鬆開時按鈕自動斷開，發出貼合離合器信號；KAh為「剎車觸點」，該常開觸點由剎車信號Vxx高電位閉合，低電位斷開，控制離合器分離；KSl為防熄火轉速開關，採用發動機轉速表的值作為信號源，信號源經過放大後，控制一個繼電器，繼電器觸點就成了轉速開關KSl ；Sl為離合器鎖定開關，它不會自動回位，在平常行駛時，將Sl撥到閉合狀態，允許所有的方式分離離合器，而在下坡時，應該掛低檔並且不準分離離合器，所以將Sl撥到斷路狀態，不允許 S2或KSl或KAh閉合使線圈KAl通電，所起作用就是限制錯誤的分離信號；S2為手剎上面的離合器鎖定開關，有了 S2後，只要拉上手剎，就不會使離合器貼合，車開不動；當離合開關組SSS閉合時，KAl線圈通電，常開觸點KAla閉合，Vd為高電位，開通離合器注液閥Wld，關閉離合器排液閥W2d，驅動離合器分離，同時，行程板XCB撥動行程開關SQl 動作使W3d開通，作好排液準備；當離合開關組SSS斷開時，關閉注液閥Wld且打開排液閥 W2d,通過大管道⑶3d和小管道⑶2d共同快速排液，此階段驅動杆退回比較快，當行程板 XCB退回到一半時，撥動行程開關SQl動作使W3d關閉，排液通路只有小管道⑶2d慢速排液，使離合器慢速貼合；囊壓罐補充壓力液的液壓泵採用機械動力用到的液壓泵離合器，工作原理相同，只要將氣囊狀態開關KPl替換掉離合開關組SSS或繼電器觸點KAla即可。
9.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是用壓力傳感器、霍爾傳感器和加減差動式變壓器作為需求量和驅動量採集的傳感器，加減差動式變壓器的杆鐵芯Md長度剛好等於基準線圈Lc加反相線圈Lb的鐵芯總長， 振蕩器產生高頻正弦波輸入給原邊線圈，反相線圈和同相線圈在基準線圈兩側，三個都是副邊線圈，當杆鐵芯處於反相線圈側時，反相電勢與基準電勢相減，輸出總電勢呈極小值， 隨著杆鐵芯Md往同相線圈側移動，同相電勢增加而反相電勢減小，總電勢逐漸增加。
10.根據權利要求1所述的一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統，其進一步特徵是微擺式需求量操控器，當踏板8B踩下時，鉸鏈8D壓迫滑杆8L順著導向套筒8J 滑下，擋板8H壓縮彈簧TH，隨著彈簧壓力增加，壓電傳感器YDCGt產生的壓電電壓V8就越來越高，V8與踏板踩下的行程成正比；因為鉸鏈8D的運動軌跡是以8A為圓心的弧形，即滑杆的鉸鏈8D端有一點搖擺，所以在導向套筒8J上做一個搖擺軸，支持鉸鏈8D端的搖擺。
全文摘要
一種基於內置氣囊式液壓罐的電子液壓操控系統。其特徵是其特徵是該系統的基礎是內置氣囊式液壓罐，囊壓罐的原理是用儲存氣壓的方式來儲存液壓；囊壓罐中有一個內置儲壓氣囊，氣囊中注入一種稱為儲壓劑的物質，氣囊中的飽和蒸氣壓是一個準恆壓。操控系統中的操控裝置CKZZ由操作器、傳感器、變送器、信號處理器、囊壓罐、電磁閥、執行器組成；構成囊壓罐式制動、油門、轉向、離合器操控裝置。
文檔編號B60R16/08GK102207109SQ20101013648
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者陳啟星 申請人:陳啟星