CN110345245A - 液力机械式多档多离合变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了液力机械式多档多离合变速器包括与发动机曲轴相连的主输入轴、接入于主输入轴的锁止式液力变矩机构、变速器主输入轴、设置于变速器主输入轴的多档位机构和连接于多档位机构的离合器，锁止式液力变矩机构包括锁止式离合器和液力变矩器，液力变矩器还包括起到锁止式离合器主动盘作用的导轮和起锁止式离合器从动盘作用的涡轮；锁止式离合器的输出轴还通过万向节接入于变速器主输入轴，变速器主输入轴上还设有主动齿轮，变速器主输入轴连接多档位机构。本发明的每个档位上都有一个相对应的湿式离合器，同时起到离合器和同步器的作用，且能满足自动变速器的基本功能，能承受更大的扭矩，更适用于一些农用机械和工程机械。

Description

液力机械式多档多离合变速器

技术领域

本发明属于变速器领域，具体涉及液力机械式多档多离合变速器。

背景技术

近些年来，变速器技术的发展速度非常快，尤其是双离合自动变速器（DCT），而且在汽车上的应用也越来越多。与传统的手动变速器相比，DCT使用更方便，因为它本质还是一个手动变速器，只是使用了DCT的新技术，使得手动变速器具备自动性能，同时大大改善了汽车的燃油经济性，动力输出不间断。基于DCT的特性及操作模式，它可以实现在更短的时间内换档，研究显示，双离合变速器两个变速器的交替时间约为0.5s，而且换档过程中动力没有中断，燃油经济性也大幅度提升。另外，它消除了手动变速器在换档时的扭矩中断感，使驾驶更灵敏。基于其使用手动变速器作为基础的设计，DCT能承受高达350牛·米的扭力。拖拉机作业工况多是低速大扭矩，而且犁耕状况下，由于负荷大，手动档变速器的换档过程由于操作复杂、换档时间长，会导致车速急速下降，从而引起换档困难或者挂不上档的情况。因此，负载换档对于农耕机械来说是一项非常重要的技术。考虑到双离合自动变速器的换档的特性，结合拖拉机作业要求，发现现有的双离合变速器并不能满足农耕机械的复杂作业工况。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种液力机械式多档多离合变速器，能够满足变速器在多档位、大负荷作业情况下的换档过程动力不中断。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

液力机械式多档多离合变速器，其特征在于：包括与发动机曲轴相连的主输入轴、接入于主输入轴的锁止式液力变矩机构、变速器主输入轴、设置于变速器主输入轴的多档位机构和连接于多档位机构的离合器，所述锁止式液力变矩机构包括锁止式离合器和液力变矩器，所述液力变矩器还包括起到锁止式离合器主动盘作用的导轮和起锁止式离合器从动盘作用的涡轮；所述锁止式离合器的输出轴还通过万向节接入于变速器主输入轴，所述变速器主输入轴上还设有主动齿轮，所述变速器主输入轴连接多档位机构；所述多档位机构包括多个档位轴和设置于档位轴上的档位齿轮、档位离合器，所述档位轴包括奇数档轴、偶数档轴和倒档轴，所述奇数档轴、偶数档轴和倒档轴的输出端齿轮与变速器主输出轴上的齿轮相啮合，所述奇数档轴、偶数档轴和倒档轴上分别设有档位齿轮和档位离合器，所述档位齿轮还与所述的主动齿轮相啮合。

进一步的，所述主输入轴连接于所述液力变矩器，液力变矩器的泵轮和导轮还分别连接供分离锁止操作的离合器。

进一步的，所述奇数档轴上设有一档齿轮、三档齿轮和五档齿轮，所述偶数档轴上设有二档齿轮、四档齿轮和六档齿轮，所述倒档轴上设有倒档齿轮。

进一步的，所述一档齿轮、二档齿轮、三档齿轮、四档齿轮、五档齿轮、六档齿轮和倒档齿轮分别连接起离合器和同步器功能的档位离合器，所述一档齿轮、三档齿轮和五档齿轮分别连接一档离合器、三档离合器和五档离合器，所述二档齿轮、四档齿轮和六档齿轮分别连接二档离合器、四档离合器和六档离合器，所述倒档齿轮还连接有倒档离合器。

进一步的，所述一档离合器、二档离合器、三档离合器、四档离合器、五档离合器、六档离合器和倒档离合器均为电液控制的湿式离合器。

进一步的，所述主动齿轮包括一二倒档主动齿轮、三四档主动齿轮和五六档主动齿轮。

进一步的，所述一档齿轮、二档齿轮、倒档齿轮分别与所述一二倒档主动齿轮相啮合，所述三档齿轮、四档齿轮分别与三四档主动齿轮相啮合，所述五档齿轮、六档齿轮分别与五六档主动齿轮相啮合。

本发明的液力机械式多档多离合变速器，液力变矩器的泵轮和导轮处离合器的结合由油压控制，液压油由液压泵加压，高压油经高压油管进入离合器，推动液压缸压紧钢片和摩擦片，离合器自行结合，在此过程中，由于油压的上升过程是一个缓慢上升的过程，所以奇数档轴或者偶数档轴上的各档位离合就会与相对应齿轮缓慢结合，两者速度慢慢同步，这个时候，湿式离合器就起到了同步器的作用。当离合器完全结合，离合器和齿轮刚性连接，动力由主动齿轮至离合器和齿轮，再传送至变速器的输出轴。

本发明的有益效果为：本发明的液力机械式多档多离合变速器能承受更大的扭矩，更适用于一些农用机械和工程机械：当路况较差时，或者需要输出较大扭矩，锁止离合器处于打开的状态，使变矩器起作用，从而充分发挥液力传动自动适应行驶阻力剧烈变化的优势；当路况较好或者车速较高时，锁止离合器应处于结合的状态，从而使变矩器输入轴与输出轴成刚性连接，即为机械直接传动，变矩器效率最高，可提高车辆行驶速度和燃油经济性。

附图说明

图1为本发明的传动原理图；

图2为本发明档位轴的排列方式图；

图3为本发明的油路控制图。

其中，图中各标号为：1、锁止式离合器，2、液力变矩器，3、二档齿轮，4、四档齿轮，5、六档齿轮，6、二档离合器，7、四档离合器，8、六档离合器，9、一二倒档主动齿轮，10、三四档主动齿轮，11、五六档主动齿轮，12、一档齿轮，13、三档齿轮，14、五档齿轮，15、一档离合器，16、三档离合器，17、五档离合器，18、倒档齿轮，19、倒档离合器，20、偶数档轴输出齿轮，21、主输出齿轮，22、奇数档轴输出齿轮，23、倒档输出齿轮，24、发动机，25、换档离合器，26、高压油管，27、换档控制单元，28、奇数档轴，29、偶数档轴，30、倒档轴。

具体实施方式

为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。

图1为液力机械式多档多离合变速器的传动原理图，液力机械式多档多离合变速器包括锁止离合器1、液力变矩器2、主输入轴、奇数档轴28、偶数档轴29和倒档轴30，锁止式液力变矩机构的输入轴与发动机的曲轴直接连接，液力变矩器2的输出端进入变速器，与变速器的变速器主输入轴连接。

离合器的结合由油压控制，液压油由液压泵加压，高压油经高压油管进入离合器，推动液压缸压紧钢片和摩擦片，离合器就会自行结合，在此过程中，由于油压的上升过程是一个缓慢上升的过程，所以奇数档轴28或者偶数档轴19上的各档位离合就会与相对应齿轮缓慢结合，两者速度慢慢同步，这个时候，湿式的离合器就起到了同步器的作用。当离合器完全结合，离合器和齿轮刚性连接，动力由主动齿轮至离合器和齿轮，再传送至变速器的输出轴。

图3为本发明的油路控制图，换档控制单元27的高压油由高压油泵提供，空档状态时，高压油直接流回油箱。换档状态下，换档控制单元27只需控制打开与各离合器相对应的油阀开关即可。以一档换二档为例，当换档控制单元27接收到换档指令，就会关闭一档位的油路开关，同时打开需要切入的档位的油路开关，一档离合器在泄压之后，离合片在弹簧里的作用下分开，高压油就由高压油管进入二档的换档离合器，推动液压缸压紧钢片和摩擦片，二档离合器结合，多余的高压油溢流至油箱，换档操作随之完成。

图2为一二倒档主动齿轮9与一档齿轮12、二档齿轮3、倒档齿轮18的啮合图，一二倒档主动齿轮9、三四档主动齿轮10、五六档主动齿轮11传递动力，都分布在变速器的主输入轴上，与其刚性连接。

二档齿轮3、四档齿轮4、六档齿轮5、二档离合器6、四档离合器7、六档离合器8安装在偶数档轴上。其中二档齿轮3、四档齿轮4、六档齿轮5通过轴承与偶数档轴连接，二档离合器6、四档离合器7、六档离合器8则与偶数档轴刚性连接，在各档位相对应的离合器未结合时，二档齿轮3、四档齿轮4、六档齿轮5可以与其相对应离合器发生相对转动。

一档齿轮12、三档齿轮13、五档齿轮14、一档离合器15、三档离合器16、五档离合器17安装在奇数档轴上。其中一档齿轮12、三档齿轮13、五档齿轮14通过轴承与奇数档轴连接，二档离合器6、四档离合器7、六档离合器8则与奇数档轴刚性连接，在各档位相对应的离合器未结合时，一档齿轮12、三档齿轮13、五档齿轮14与其相对应的离合器可以发生相对转动。

倒档齿轮18、倒档离合器19安装在倒档轴上，倒档齿轮18与倒档轴通过轴承连接，倒档离合器19则与倒档轴刚性连接，当倒档离合器未结合时，倒档齿轮18可以与其相对应离合器发生相对转动。

液力机械式多档多离合变速器在工作时，各奇数档和偶数档的动力传递路线，传递原理相同。档位的状态可直接由离合器的状态直接得知。下文讲述锁止式液力变矩机构未锁止时，某一奇数档、某一偶数档和倒档的情况下动力的传递路线和工作原理。

某一奇数档：以一档为例。一档离合器15结合，动力由液力变矩器2至一二倒档主动齿轮9，至一档离合器14，至一档齿轮12，至奇数档轴输出齿轮22，至主输出齿轮21。

某一偶数档：以二档为例。二档离合器6结合，动力由液力变矩器2至一二倒档主动齿轮9，至二档离合器6，至二档齿轮3，至偶数档轴输出齿轮20，至主输出齿轮21。

倒档：倒档离合器19结合，动力由液力变矩器2至一二倒档主动齿轮9，至倒档离合器19，至倒档齿轮18，至倒挡输出齿轮23，至输出主输出齿轮21。

以上换档情况为锁止式液力变矩机构未锁止时的动力传动路线，当锁止离合器锁止，液力变矩器的泵轮和导轮刚性连接，即发动机的动力直接传入变速器，动力的传递路线发生改变。

下文是锁止式液力变矩机构锁止时，某一奇数档、某一偶数档和倒档的情况下动力的传递路线和工作原理。

某一奇数档：以一档为例。一档离合器15结合，动力至一二倒档主动齿轮9，至一档离合器14，至一档齿轮12，至奇数档轴输出齿轮22，至主输出齿轮21。

某一偶数档：以二档为例。二档离合器6结合，动力至一二倒档主动齿轮9，至二档离合器6，至二档齿轮3，至偶数档轴输出齿轮20，至主输出齿轮21。

倒档：倒档离合器19结合，动力至一二倒档主动齿轮9，至倒档离合器19，至倒档齿轮18，至倒档输出齿轮23，至主输出齿轮21。

当路况较差时，或者需要输出较大扭矩，锁止式离合器1则处于打开的状态，使液力变矩器2起作用，从而充分发挥液力传动自动适应行驶阻力剧烈变化的优势。

当路况较好或者车速较高时，锁止式离合器1应处于结合的状态，从而使液力变矩器2输入轴与输出轴成刚性连接，即为机械直接传动，此时变矩器的效率η=1，液力变矩器2效率最高，可提高车辆行驶速度和燃油经济性。

根据使用要求，当作业情况极其恶劣，需要输出大扭矩，可以考虑将选用具有更大摩擦面的摩擦片或者增多湿式离合器摩擦片的数量。

为了使驾驶过程更加舒适，在变速器内的奇数档轴28、偶数档轴29、倒档轴30、主输出轴加入转速和扭矩传感器，通过整车控制器来精确计算出确定最佳的换档时机。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.液力机械式多档多离合变速器，其特征在于：包括与发动机（24）曲轴相连的主输入轴、接入于主输入轴的锁止式液力变矩机构、变速器主输入轴、设置于变速器主输入轴的多档位机构和连接于多档位机构的离合器，所述锁止式液力变矩机构包括锁止式离合器（1）和液力变矩器（2），所述液力变矩器（2）还包括起到锁止式离合器（1）主动盘作用的导轮和起锁止式离合器（1）从动盘作用的涡轮；所述锁止式离合器（1）的输出轴还通过万向节连接变速器主输入轴，所述变速器主输入轴上还设有主动齿轮，所述变速器主输入轴连接多档位机构；所述多档位机构包括多个档位轴和设置于档位轴上的档位齿轮、档位离合器，所述档位轴包括奇数档轴（28）、偶数档轴（29）和倒档轴（30），所述奇数档轴（28）、偶数档轴（29）和倒档轴（30）的输出端齿轮与变速器主输出齿轮（21）相啮合，所述奇数档轴（28）、偶数档轴（29）和倒档轴（30）上分别设有档位齿轮和档位离合器，所述档位齿轮还与所述的主动齿轮相啮合。

2.根据权利要求1所述的液力机械式多档多离合变速器，其特征在于：所述主输入轴连接于所述液力变矩器（2），所述液力变矩器（2）的泵轮和导轮还分别设有供分离锁止操作的离合器。

3.根据权利要求1所述的液力机械式多档多离合变速器，其特征在于：所述奇数档轴（28）上设有一档齿轮（12）、三档齿轮（13）和五档齿轮（14），所述偶数档轴（29）上设有二档齿轮（3）、四档齿轮（4）和六档齿轮（5），所述倒档轴（30）上设有倒档齿轮（18）。

4.根据权利要求3所述的液力机械式多档多离合变速器，其特征在于：所述一档齿轮（12）、二档齿轮（3）、三档齿轮（13）、四档齿轮（4）、五档齿轮（14）、六档齿轮（5）和倒档齿轮（18）分别连接起离合器和同步器功能的档位离合器，所述一档齿轮（12）、三档齿轮（13）和五档齿轮（14）分别连接一档离合器（15）、三档离合器（16）和五档离合器（17），所述二档齿轮（3）、四档齿轮（4）和六档齿轮（5）分别连接二档离合器（6）、四档离合器（7）和六档离合器（8），所述倒档齿轮（18）还连接有倒档离合器（19）。

5.根据权利要求4所述的液力机械式多档多离合变速器，其特征在于：所述一档离合器（15）、二档离合器（6）、三档离合器（16）、四档离合器（7）、五档离合器（17）、六档离合器（8）和倒档离合器（19）均为电液控制的湿式离合器。

6.根据权利要求3所述的液力机械式多档多离合变速器，其特征在于：所述主动齿轮包括一二倒档主动齿轮（9）、三四档主动齿轮（10）和五六档主动齿轮（11）。

7.根据权利要求6所述的液力机械式多档多离合变速器，其特征在于：所述一档齿轮（12）、二档齿轮（3）、倒档齿轮（18）分别与所述一二倒档主动齿轮（9）相啮合，所述三档齿轮（13）、四档齿轮（4）分别与三四档主动齿轮（10）相啮合，所述五档齿轮（14）、六档齿轮（5）分别与五六档主动齿轮（11）相啮合。