CN102261452B - 一种液压式手自一体变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压式手自一体变速器，属于汽车传动技术领域，亦可应用于航空、航海传动技术领域或其他机床传动技术领域。本发明提供一种既有变速器功能，亦有离合器功能，可以取代传统变速器和离合器的液压式手自一体变速器，包括：液压泵、多出口液压喷管、塔式齿轮组、转速传感器、手动档位脉冲信号发生器、电子控制单元ECU、步进电机、步进换档器、机壳、液压外舱和液压内舱，多出口液压喷管指向塔式齿轮组的圆周切线方向，步进换档器由螺杆和液压内舱组成，塔式齿轮组是由三个以上不同直径的同轴齿轮组成，安装于机壳内。本发明可以应用于汽车传动系统中，亦可应用于航空、航海或其他机床的传动系统中。

Description

一种液压式手自一体变速器

技术领域

本发明涉及一种液压式手自一体变速器，具体是指一种由液压泵、多出口液压喷管、塔式齿轮组、步进电机等器件组成的变速器，属于汽车传动技术领域，亦可应用于航空、航海传动技术领域或其他机床传动技术领域。

背景技术

变速器是动力传送设备的常用部件，是汽车传动系统的主要总成之一，目前常用的变速器多数是由多组齿轮啮合产生不同的变速比，从而改变输出端的转速。汽车的实际使用情况非常复杂，如起步、怠速停车、低速或高速行驶、加速、减速、爬坡和倒车等，这就要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化，而目前广泛使用的活塞式发动机的输出转矩和转速变化范围较小。变速器安装在离合器与传动轴或主减速器之间，是传动机构的一个主要部件。变速器的作用包括：将发动机曲轴传来的动力传递给传动轴，改变汽车驱动力和行使速度以适应汽车的行使阻力的变化。

离合器是汽车传动机构中直接与发动机相联系的部件，其作用就是使其主动和从动部分可在驾驶员操纵下彻底分离，随后再柔和接合。目前的离合器有多种形式，最常见的是摩擦离合器，还有电磁离合器等。

除电动汽车外，传统的汽车传动机构中，变速器和离合器是不可或缺的部件，而传统的齿轮箱式变速器不仅体积较大，而且重量也较大，在换档变速过程中容易造成机件冲击。目前新兴的手自一体变速器结构复杂，体积庞大，维护成本高。

发明内容

本发明是提供一种液压式手自一体变速器，既有变速器的功能，亦有离合器的功能，可以取代传统的变速器和离合器。

本发明所涉及的液压式手自一体变速器，通过液压传递变换，使液压油通过喷管喷射于齿轮的切线方向，不同位置的喷管喷出的液压油冲击齿轮，施加于塔式齿轮组不同位置产生不同的力矩而令转速发生改变，从而实现变档变速。由于变速器采用液压驱动，在保留离合器的功能情况下不存在实质的离合器，液压油经过不同的喷管控制，在机壳和液压舱内循环或喷射向不同的齿轮，从而实现动力的传送和分离。

液压式手自一体变速器的具体技术方案是，由液压泵、多出口液压喷管、塔式齿轮组、转速传感器、手动档位脉冲信号发生器、电子控制单元ECU、步进电机、步进换档器、机壳、液压外舱和液压内舱等零部件组成，由汽车发动机等产生的动力输入至液压泵，液压泵对液压油进行加压，油压油从多出口液压喷管其中之一喷射到塔式齿轮组上，塔式齿轮组旋转产生动力输出。

多出口液压喷管安装在液压外舱上，液压外舱壁开有多个通孔，其中部分通孔与多出口液压喷管对应连接，多出口液压喷管指向塔式齿轮组的圆周切线方向，塔式齿轮组是由三个以上不同直径的同轴齿轮组成，安装于机壳内，同轴齿轮可以是三个、四个、五个、六个……。

液压式手自一体变速器的步进换档器由螺杆和液压内舱组成，液压内舱壁开有多个通孔，螺杆另一端与步进电机相连。通过步进电机带动步进换档器，控制液压内舱和液压外舱的通孔对应导通或封闭，从而可以控制液压油从不同的喷管喷出，使液压油喷射塔式齿轮组的不同位置产生不同的力矩和转速。

液压式手自一体变速器的手动档位脉冲信号发生器是由霍尔元件制造的非接触式以及带档位电子开关信号角度传感器组成，安装在驾驶员操作的变档位置上，手动档位脉冲信号发生器产生的脉冲信号，传递给电子控制单元ECU。

液压式手自一体变速器的塔式齿轮组是由三个以上不同直径的同轴齿轮组成，安装于机壳内。

步进电机与螺杆连接，步进电机根据电子控制单元ECU的信号工作，用于控制步进换档器移动。

电子控制单元ECU与手动档位脉冲信号发生器和转速传感器连接，根据手动档位脉冲信号发生器或转速传感器的信号控制步进电机转动。

手动档位脉冲信号发生器，根据汽车结构，安装在驾驶员操作的变档位置上，利用角位移产生脉冲信号，传递给电子控制单元ECU控制步进电机，步进电机旋转带动步进换档器移动到合适的变速位置上。

本发明技术方案的优点在于：

1、塔式一体化齿轮组的变速方式，结构紧密而筒单，多出口液压喷管指向塔式齿轮组各个圆周切点上，保证高压高速液体产生最大的力矩，从而令动力传输过程能量损失少，经济耐用。

2、主从动力传送自动离合，换档时不需要离合器，松开油门降低发动机转速便可以自由变档，而且在变档过程中通过泄压孔减低变档阻力。

3、液体高压高速接合换档变速，属于非刚性接触，不产生传统变速箱变速时齿轮冲击现象，即使挂错档，特别是在前进中挂入倒后档也不会造成机件严重的损坏。

4、当车辆行进过程中发动机不工作，即停止动力输入时，发动机自然与惯性动力分离，能起到节约能源的作用；汽车怠速时，液压式手自一体变速器能保持恒定的阻力。

5、采用转速传感器控制步进电机实现自动变档，可以适应汽车行驶速度与驱动力的需要，避免迟延变档造成的机件超负荷运行损坏，提高了变速系统的可靠性。

附图说明

以下根据附图及具体实施例对本发明进行说明。

图1是一种液压式手自一体变速器的技术方案图；

图2是液压式手自一体变速器的机壳内部图；

图3是液压式手自一体变速器的液压外舱和液压内舱内部图；

图4是液压式手自一体变速器的塔式齿轮组立体图；

图5是液压式手自一体变速器的机壳内部侧面结构图。

其中：动力输入1，液压泵2，多出口液压喷管3，塔式齿轮组4，转速传感器5，手动档位脉冲信号发生器6，电子控制单元ECU7，步进电机8，步进换档器9，动力输出10，机壳11，液压外舱12，液压内舱13，通孔14。

图3中的①②③④⑤等属于档位示意标记。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参见图1～5，本实施例是一种液压式手自一体变速器的技术方案图，动力输入1可以由发动机或电动机等动力输入至液压泵2，液压泵2对液压油进行加压。液压泵2紧靠液压内舱13，液压内舱13壁开有多个通孔14；多出口液压喷管3安装在液压外舱12上，液压外舱12壁开有多个通孔14，其中部分通孔14与多出口液压喷管3对应连接，多出口液压喷管3指向塔式齿轮组4的圆周切线方向，本实施例中的塔式齿轮组4是由五个不同直径的同轴齿轮组成，安装于机壳11内。在其他场合应用本发明技术方案时，可以根据需要选择齿轮组的数量。当液压油喷射齿轮时，塔式齿轮组4旋转从而形成动力输出10。

本实施例中，转速传感器5、手动档位脉冲信号发生器6、电子控制单元ECU7、步进电机8、步进换档器9是本发明技术方案的控制部件，其中转速传感器5安装在塔式齿轮组4的转轴上，用以监测塔式齿轮组4的转速；手动档位脉冲信号发生器6，安装在汽车驾驶员操作的变档位置上，利用角位移产生脉冲信号，传递给电子控制单元ECU7控制步进电机8，步进电机8旋转带动步进换档器9移动到合适的变速位置上。

电子控制单元ECU7是一种电子控制装置，与手动档位脉冲信号发生器6和转速传感器5连接，用于收集转速传感器5和手动档位脉冲信号发生器6发出的信号，并根据手动档位脉冲信号发生器6或转速传感器5的信号控制步进电机8转动。

步进换档器9是由螺杆和液压内舱13组成，液压内舱13壁的通孔14与液压外舱12壁的通孔14错位分开；当汽车换档变速时，液压内舱13滑动，液压内舱13壁的通孔14与液压外舱12壁的通孔14短暂重合接通，液压油可向外溢流，可以卸减液压内舱13内部的压力。

Claims (2)

1.一种液压式手自一体变速器，包括：液压泵、多出口液压喷管、塔式齿轮组、转速传感器、手动档位脉冲信号发生器、电子控制单元ECU、步进电机、步进换档器、机壳、液压外舱和液压内舱，其特征在于：多出口液压喷管安装在液压外舱上，液压外舱壁开有多个通孔，多出口液压喷管指向塔式齿轮组的圆周切线方向，机壳与液压外舱相连，液压外舱和液压内舱开有通孔，步进换档器由螺杆和液压内舱组成，液压内舱壁开有多个通孔，螺杆一端与步进电机相连，电子控制单元ECU与手动档位脉冲信号发生器和转速传感器连接，塔式齿轮组是由三个以上不同直径的同轴齿轮组成，安装于机壳内。

2.按照权利要求1所述的液压式手自一体变速器，其特征在于：手动档位脉冲信号发生器是由霍尔元件制造的非接触式以及带档位电子开关信号角度传感器组成。