本发明专利技术涉及一种活塞缸及其控制方法、换挡系统及摘挡控制方法，本发明专利技术对两个腔室的泄压采用分时控制，首先打开大腔室的排气阀，延迟设定时间后再打开小腔室的排气阀，使得压降速度慢的大腔室先泄压，压降速度快的小腔室后泄压，将泄压过程中两个腔室的压力差控制在较小的范围内，在不改变限位力的情况下有效解决了活塞杆回中位的偏移问题，消除了活塞缸泄压时的活塞杆的偏移风险，增加了活塞缸的控制精度和可靠性。和可靠性。和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种活塞缸及其控制方法、换挡系统及摘挡控制方法
[0001]本专利技术涉及一种活塞缸及其控制方法、换挡系统及摘挡控制方法，属于AMT变速箱控制
技术介绍
[0002]随着纯电技术的发展，电驱动系统越来越多的采用变速箱来满足动力性的需求。AMT变速箱采用活塞缸来驱动换挡系统动作部件实现换挡，具有可靠性高、寿命长、成本低等优点。
[0003]纯电矿车上目前采用的AMT变速箱具有3个挡位，对应的，其活塞缸系统中的活塞杆也对应具有3个工位，有3个工位的活塞缸具有左右两个腔室，分别向两个腔室加压及向两个腔室同时加压这三种控制方式，依靠一组具有不同受力面的活塞组实现活塞杆在三个工位的停留。由于三工位活塞缸复杂的活塞、缸体结构(受力面积不同，活塞的表面积不同，腔室的直径也不同)，左右两个腔室往往具有不同的容积，在活塞杆回中间工位的控制中，向两个腔室同时加压，推动活塞杆向中间移动，并在驱动力的作用下维持在中间位置，但是在到达中间位置后的腔室泄压过程中，由于腔室容积的差异，导致容积大的腔室内压力下降速率比容积小的腔室低，泄压过程中会产生压力差使活塞杆具有向着小容积腔室运动的趋势，若这个压力差产生的推动力大于活塞杆对应工位定位装置产生的限位力时，活塞杆就会发生偏移，反映到换挡动作中就是发生难以挂挡或者难以摘挡的故障，严重时会导致变速箱损坏。而通过增加限位力来防止活塞杆在泄压时偏移，会导致活塞缸的控制能耗增加，相应的振动和噪声也会增加。
[0004]此外，采用AMT变速箱的纯电矿车工况恶劣，空气灰尘大、对气路中电磁阀和换挡气缸可靠性带来很大挑战，经常出现由于气路故障导致的换挡故障，需要手动检查逐一排除各个零部件故障，才能锁定问题原因，维修效率较低，影响车辆运营。需要建立功能全面的故障诊断系统，快速锁定问题原因，提高检修效率。
[0005]现有技术中活塞缸系统的故障诊断方案主要是针对电磁阀电路系统的故障诊断，采集电磁阀电路系统的电压、电流、电阻等参数可以判断电磁阀的电路故障。对于电磁阀的非电路故障，检查需要增加相关介质的(压力、温度等)传感器实现；例如公布号为CN110146757A的中国专利公布文本中利用传感器采集压力变化判断电磁阀卡滞和漏气故障，但矿车工况恶劣，活塞缸结构复杂，且整车运行过程中压力源(矿车常用储气筒)的压力也是不断变化的，换挡过程气体压力波动较大，因此该方案不适用矿车的气动AMT系统，且增加压力传感器也会增加零部件故障的风险；而公布号为CN105604663B的中国专利授权文本中利用温度传感器判断介质的温度变化实现电磁阀故障诊断，不适用于活塞缸中利用空气介质的气缸；公布号为CN108267658A和CN109917205A的中国专利公布文本中主要是对电磁阀电路故障的诊断，对非电路故障不能实现检测和诊断。
[0006]综上所述，现有技术中存在如下问题：
[0007](1)活塞杆回中位的控制过程中，腔室泄压容易导致活塞杆偏移，导致存在难以摘
挡或跳挡的风险。
[0008](2)目前活塞缸所采用的电控阀类的故障诊断主要为电路方面的故障识别，对非电路故障检测排查的方法较少；
[0009](3)活塞缸密封变差的诊断多借用压力传感器等识别，增加成本和零部件故障率，且对于采用气源和气缸的车辆来说，运行和换挡过程中气压变化较大，故障诊断的难度较大、准确率低。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的是提供活塞缸及其控制方法、换挡系统及摘挡控制方法，用以解决三工位活塞缸在回中位的控制中，容易出现活塞杆回中位后又偏移的问题。
[0011]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0012]本专利技术的一种活塞缸系统，包括活塞缸、活塞缸驱动单元以及连接所述活塞缸驱动单元的控制器；
[0013]所述活塞缸包括：活塞杆、缸体，第一活塞、第二活塞、第三活塞；所述活塞杆沿设定的轴线左右移动而具有设定的左、中、右三个位置；第一活塞、第二活塞与活塞杆固定；所述缸体包括左右分布的第一腔室、第二腔室；
[0014]所述第一活塞包括第一受力面，用于被第一腔室中的介质施加向右的压力，第一活塞滑动装配于第一腔室中；
[0015]所述第二活塞包括第二受力面，用于被第二腔室中的介质施加向左的压力；
[0016]所述第三活塞包括第三受力面，用于被第二腔室中的介质施加向左的压力；所述第三活塞上设有限位结构，所述缸体中设有阻挡结构，限位结构用于与缸体中的阻挡结构配合，以使第三活塞被阻挡不能向左移动；第三活塞左右移动，具有左极限位和右极限位；所述第三活塞为套筒结构，所述活塞杆及第二活塞向右插入套孔中，第二活塞与套孔密封滑动配合；第三活塞包括左侧的插套和右侧的环台，所述插套向左插入第一腔室中，插套上设有顶推结构，用于向左与第一活塞顶推配合，顶推结构用于顶推第一活塞向左移动或者用于被第一活塞向右顶推而带动第三活塞移动至右极限位；所述环台的外周面与第二腔室滑动密封配合；所述限位结构与阻挡结构配合时第三活塞处于左极限位并对应活塞杆的中位或左位；活塞杆处于右位时对应第三活塞处于右极限位；
[0017]所述第一受力面的面积大于第二受力面，第一受力面的面积小于第二受力面和第三受力面的面积之和；所述第二腔室容积大于第一腔室；
[0018]所述活塞缸驱动单元包括：压力源、阀；压力源能够与第一、二腔室连通，向第一、二腔室中输入一定压力的流体；阀受所述控制器控制，用于控制压力源到第一、二腔室的流体通道的连通和关断，以及第一、二腔室的泄压；位置传感器用于检测活塞杆的位置；
[0019]所述控制器执行指令以如下控制方法实现活塞杆从左位或右位到达中位：
[0020]1)向第一腔室和第二腔室同时通入带有压力的流体；将第一、二腔室中容积大的腔室定义为大腔室，另一个为小腔室；
[0021]2)当检测到所述活塞杆到达中位，首先控制大腔室泄压，延迟设定时间后控制小腔室泄压。
[0022]对于活塞缸回中位控制时的泄压过程中容易导致已经回到中位的活塞杆再次发
生偏移的问题，发现了这种问题存在的原因是由于活塞缸两个腔室容积不同，进而在泄压时，在相同规格泄压阀的控制下压力变化速度不同，导致压差积累产生推力超过了限位力所造成的，为了消除这种风险和隐患，本专利技术对两个腔室的泄压采用分时控制，首先打开大腔室的排气阀，延迟设定时间后再打开小腔室的排气阀，使得压降速度慢的大腔室先泄压，压降速度快的小腔室后泄压，将泄压过程中两个腔室的压力差控制在较小的范围内，在不改变限位力的情况下有效解决了活塞杆回中位的偏移问题，消除了活塞缸泄压时的活塞杆的偏移风险，增加了活塞缸的控制精度和可靠性。
[0023]所延迟的设定时间可以在活塞缸的线下测试中，通过多次试验标定出来，例如在活塞杆回中位后的泄压过程中，实时采集活塞杆的受力，将延迟的设定时间朝向受力降低的方向调整即可。
[0024]进一步的，活塞杆从左位或右位到达中位的控制方法还包括：
[0025]3)第一、二腔室泄压完毕后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种活塞缸系统，包括活塞缸、活塞缸驱动单元以及连接所述活塞缸驱动单元的控制器；其特征在于，所述活塞缸包括：活塞杆、缸体，第一活塞、第二活塞、第三活塞；所述活塞杆沿设定的轴线左右移动而具有设定的左、中、右三个位置；第一活塞、第二活塞与活塞杆固定；所述缸体包括左右分布的第一腔室、第二腔室；所述第一活塞包括第一受力面，用于被第一腔室中的介质施加向右的压力，第一活塞滑动装配于第一腔室中；所述第二活塞包括第二受力面，用于被第二腔室中的介质施加向左的压力；所述第三活塞包括第三受力面，用于被第二腔室中的介质施加向左的压力；所述第三活塞上设有限位结构，所述缸体中设有阻挡结构，限位结构用于与缸体中的阻挡结构配合，以使第三活塞被阻挡不能向左移动；第三活塞左右移动，具有左极限位和右极限位；所述第三活塞为套筒结构，所述活塞杆及第二活塞向右插入套孔中，第二活塞与套孔密封滑动配合；第三活塞包括左侧的插套和右侧的环台，所述插套向左插入第一腔室中，插套上设有顶推结构，用于向左与第一活塞顶推配合，顶推结构用于顶推第一活塞向左移动或者用于被第一活塞向右顶推而带动第三活塞移动至右极限位；所述环台的外周面与第二腔室滑动密封配合；所述限位结构与阻挡结构配合时第三活塞处于左极限位并对应活塞杆的中位或左位；活塞杆处于右位时对应第三活塞处于右极限位；所述第一受力面的面积大于第二受力面，第一受力面的面积小于第二受力面和第三受力面的面积之和；所述第二腔室容积大于第一腔室；所述活塞缸驱动单元包括：压力源、阀；压力源能够与第一、二腔室连通，向第一、二腔室中输入一定压力的流体；阀受所述控制器控制，用于控制压力源到第一、二腔室的流体通道的连通和关断，以及第一、二腔室的泄压；位置传感器用于检测活塞杆的位置；所述控制器执行指令以如下控制方法实现活塞杆从左位或右位到达中位：1)向第一腔室和第二腔室同时通入带有压力的流体；将第一、二腔室中容积大的腔室定义为大腔室，另一个为小腔室；2)当检测到所述活塞杆到达中位，首先控制大腔室泄压，延迟设定时间后控制小腔室泄压。2.根据权利要求1所述的活塞缸系统，其特征在于，活塞杆从左位或右位到达中位的控制方法还包括：3)第一、二腔室泄压完毕后，再次...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧勇，王纪福，刘新猛，邓伟，张晓伟，刘小伟，惠杰，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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