CN203703102U - 一种动力换挡变速箱及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力换挡变速箱及车辆。该动力换挡变速箱包括多个离合器，各所述离合器上对应设置有油缸，所述油缸用于驱动所述离合器接合和分离，并且还包括：多个比例电磁阀，所述比例电磁阀对应设置于与各所述油缸连接的油路上，用于控制各所述油缸的液压力；转速检测装置，所述转速检测装置用于实时检测各所述离合器两端的转速；控制装置，所述控制装置连接所述比例电磁阀和转速检测装置。本实用新型整体形成了闭环控制系统，可对各离合器接合和分离的详细状态实施精确控制，能实现变速箱换挡品质的最优化，提升换挡舒适性和平顺性，并可减少冲击，提高运行寿命。

Description

一种动力换挡变速箱及车辆

技术领域

本实用新型主要涉及变速箱技术领域，具体地说，涉及一种动力换挡变速箱，以及设置有该动力换挡变速箱的车辆。

背景技术

动力换挡变速箱主要由机械传动系统、液压控制系统和电子控制系统组成。与传统手动换挡变速箱不同，动力换挡变速箱的换挡操作通过换挡离合器实现，换挡离合器的接合与分离由液压系统驱动，而液压系统受电子控制系统控制。动力换挡变速箱广泛应用于多种车辆中。

动力换挡变速箱一般通过多组离合器的接合和分离来实现换挡，一般每组离合器都会对应设置一个油缸，油缸在液压力的作用下实现离合器的接合和分离。油缸内液压力大小的变化和不同组油缸间液压力在同一时间上大小变化，会直接决定离合器接合和分离的详细状态及多组离合器交换配合的效果，进而可直接决定变速箱的换挡品质。

目前，用于工程机械的动力换挡变速箱的换挡控制系统一般分三种：第一种是采用调压阀开环控制，此调压阀控制着变速箱上所有的离合器接合和分离；第二种是采用电气控制部分加液压控制部分开环控制；第三种是控制器加比例电磁阀开环控制。

动力换挡变速箱内不同离合器间，会存在油道和复位弹簧的不同，且换挡过程中，变速箱所对应的工况是一个动态变化的工况。而对于上述三种方式的开环控制而言，不能适应各时刻工况的动态变化，难以实现换挡过程的精确控制，变速箱换挡过程中冲击大，因而易于造成变速箱零部件的损伤，降低变速箱运行寿命，无法实现换挡品质的最优化。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种动力换挡变速箱，可解决现有技术中换挡冲击大、易于损伤零部件、换挡品质较差的缺陷或至少其中之一。

本实用新型的动力换挡变速箱，包括多个离合器，各所述离合器上对应设置有油缸，所述油缸用于驱动所述离合器接合和分离，并且还包括：

多个比例电磁阀，所述比例电磁阀对应设置于与各所述油缸连接的油路上，用于控制各所述油缸的液压力；

转速检测装置，所述转速检测装置用于实时检测各所述离合器两端的转速；

控制装置，所述控制装置连接所述比例电磁阀和转速检测装置，所述控制装置用于实时接收所述转速检测装置的转速信号，并根据所述转速信号向所述比例电磁阀发送控制信号。

进一步地，所述离合器的数量为6-8个。

进一步地，所述动力换挡变速箱还包括车速检测装置，所述车速检测装置连接所述控制装置，用于向所述控制装置实时发送车速信号。

进一步地，所述动力换挡变速箱还包括行驶阻力计算模块，所述行驶阻力计算模块能使所述控制装置实时得到行驶阻力信号。

进一步地，所述动力换挡变速箱还包括发动机转速检测装置，所述发动机转速检测装置连接所述控制装置，用于向所述控制装置实时发送发动机转速信号。

进一步地，所述动力换挡变速箱还包括发动机输出扭矩计算模块，所述发动机输出扭矩计算模块连接所述控制装置，用于向所述控制装置实时发送发动机输出扭矩信号。

本实用新型的另一个方面，还提供一种车辆，所述车辆设置有前述任一项的动力换挡变速箱。

进一步地，所述车辆为工程机械。

本实用新型的动力换挡变速箱，通过实时检测各离合器两端的转速，并将该转速信号发送至控制装置，控制装置根据转速信号向比例电磁阀发送控制信号，进而控制油缸的液压力，整体形成了闭环控制系统。

本实用新型由于可实时采集到变速箱运行过程中各个离合器的状态，可对各个离合器都实时监测和控制，既可对离合器接合和分离的详细状态实施精确控制，也可对多组离合器交换配合时分离接合的先后时间顺序实施精确控制，因而能实现变速箱换挡品质的最优化，最大限度地提升换挡舒适性和平顺性。

本实用新型通过精确的动态控制，可以保证各离合器在时间上的良好配合，实现换挡过程中动力不切断，并且不发生突变。与此同时，本实用新型在换挡过程中可减少冲击，因而相应地也能避免冲击对变速箱零部件的损伤，提高变速箱运行寿命。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型一实施例的动力换挡变速箱的结构原理图；

图2是本实用新型一实施例的离合器的原理图；

图3a是离合器在接合过程中的液压力-时间关系图；

图3b是离合器在分离过程中的液压力-时间关系图；

图4a是两组离合器交换配合换挡的液压力-时间关系图；

图4b是四组离合器交换配合换挡的液压力-时间关系图。

附图标记说明：

离合器-1                         油缸-2

比例电磁阀-3                     转速检测装置-4

控制装置-5                       车速检测装置-6

行驶阻力计算模块-7               发动机转速检测装置-8

发动机输出扭矩计算模块-9

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1所示是本实用新型一实施例的动力换挡变速箱的结构原理图。该实施例的动力换挡变速箱至少包括离合器1、油缸2、比例电磁阀3、转速检测装置4和控制装置5。

其中，离合器1的数量为多个，各离合器1上对应设置有油缸2，油缸2用于驱动离合器1接合和分离。在换挡过程中，离合器1具有各自的接合或分离状态，与其对应的油缸2具有不同的液压力，该液压力为动态变化过程。

前述比例电磁阀3的数量也为多个，对应设置于与油缸2连接的油路上，用于控制各油缸2的液压力。该比例电磁阀3可以是减压阀，根据不同的控制信号，可实现油缸2内不同的液压力大小。比例电磁阀3可与油缸2相互对应，即每个离合器1上的油缸2的液压力大小均独立控制。

前述转速检测装置4用于实时检测各离合器1两端的转速，该转速检测装置4可以为多种可能的部件，并可直接检测或间接检测，优选采用常规的转速传感器。

本实用新型的离合器1可具有多种可能数量，优选为6-8个。在图1所示的实施例中，示意性地表示离合器1的数量为4个，与其对应的油缸2和比例电磁阀3的数量也为4个。

图2所示是本实用新型一实施例的离合器1的原理图。N1和T1是离合器1一端的转速和扭矩，N2和T2是离合器1另一端的转速和扭矩，P是离合器1对应油缸2内液压力的大小。受液压力大小的影响，离合器1两端的转速和扭矩变化，转速与液压力之间具有直接关联性。

图3a所示是离合器在接合过程中的液压力-时间关系图，横坐标为时间t，纵坐标为液压力P。在该接合过程中，从t1时刻开始充液，首先是消除离合器1间隙阶段，此时离合器1两端的转速N1和N2保持不变；随着液压力的升高，到达t2时刻消除离合器1间隙阶段结束，离合器1内的摩擦片开始接触并传递扭矩，此时离合器1两端的转速N1和N2也开始变化，且成反向变化，它们变化的快慢与传递扭矩的大小相关；随着液压力的继续上升，摩擦片间的滑膜消失，此时离合器1两端的转速N1和N2相等，且一起变化。

图3b所示是离合器在分离过程中的液压力-时间关系图。在该分离过程中，从t1时刻开始泄压，此时离合器1内还没有出现滑膜，两端的转速N1和N2相等；随着液压力的逐步降低，到达t2时刻离合器1内开始出现滑膜，两端的转速N1和N2也开始变化，不再相等，它们变化的快慢也与传递扭矩的大小相关；随着液压力的继续下降，滑膜消失，离合器1不传递扭矩，两端的转速N1和N2保持不变。

在动力换挡变速箱中，离合器1包括多个，则其液压力-时间关系更加复杂。图4a所示是两组离合器交换配合换挡的液压力-时间关系图，其中一个接合，另一个分离；图4b所示是四组离合器交换配合换挡的液压力-时间关系图，其中二个接合，另二个分离。

从如上关系曲线可知，离合器1内传递扭矩与两端的转速成对应关系，传递的扭矩与比例电磁阀3控制的液压力大小也成对应关系，所以离合器1两端的转速和液压力大小也成对应关系。

本实用新型前述的转速检测装置4可实时检测各离合器1两端的转速，该转速检测装置4连接控制装置5。该控制装置5还连接比例电磁阀3，在实时接收转速检测装置4的转速信号后，根据该转速信号向比例电磁阀3发送控制信号，进而控制油缸2的液压力，并对转速和扭矩产生影响，整体形成闭环控制系统。

该闭环控制系统的工作过程如下：

控制装置5发出控制信号给比例电磁阀3，比例电磁阀3将按照接收到的控制信号，做出相应的动作，来控制油缸2内液压力的大小；

对应离合器1的转速检测装置4实时采集离合器1两端的转速信号，然后再将采集的转速信号发送至控制装置5，控制装置5对采集到的转速信号进行分析判断，得出目前离合器1的工作状态；

控制装置5将此工作状态与此前比例电磁阀3想要达到的工作状态进行对比，得出一个修正系数，以此修正系数对比例电磁阀3控制信号进行修正；

然后将修正后控制信号再发送给比例电磁阀3，继续通过转速检测装置4采集信号并对控制信号进行修正，如此循环形成一个闭环控制系统。

换挡过程中离合器1交换配合时，分离的离合器1传递的动力不断的减少，接合的离合器1传递的动力在不断的增加。多组离合器1（如二组或四组）交换配合时，分离的离合器1和接合的离合器1在时间上的配合是实现换挡过程中动力不切断和不发生突变的至关重要的前提，好的换挡品质要求离合器1在时间上有好的配合。

而对于本实用新型的前述实施例，由于可实时采集各个离合器1的状态，对各个离合器1都能实时监测和控制，既可对离合器1接合和分离的详细状态实施精确控制，也可对多组离合器1交换配合时分离接合的先后时间顺序实施精确控制，因而能实现变速箱换挡品质的最优化，最大限度地提升换挡舒适性和平顺性。

与此同时，由于在换挡过程中可减少冲击，因而相应地也能避免冲击对变速箱零部件的损伤，提高变速箱运行寿命。

应当清楚，换挡过程中，车辆上的其它多项参数也是动态变化的过程，同样会对离合器1接合和分离的详细状态造成影响。为了实现离合器1状态的动态匹配，实现换挡品质的最优化，本实用新型的控制装置5还参考车速、行驶阻力、发动机转速和发动机输出扭矩等参数，进而实时修正控制装置5向比例电磁阀3发送的控制信号。

相应地，本实用新型还可包括车速检测装置6、行驶阻力计算模块7、发动机转速检测装置8、发动机输出扭矩计算模块9中的一种或几种。

其中，前述车速检测装置6连接控制装置5，用于向控制装置5实时发送车速信号。该车速检测装置6可以为常规的车速传感器。

前述行驶阻力计算模块7能使控制装置5实时得到行驶阻力信号。该行驶阻力计算模块7可集成于变速箱控制器（TCU）中的控制程序上，并可根据整车质量、轮胎附着系数、坡度、风阻系数及整车迎风面积等参数计算行驶阻力。

前述发动机转速检测装置8连接控制装置5，用于向控制装置5实时发送发动机转速信号。该发动机转速检测装置8可以为常规的发动机转速传感器。

前述发动机输出扭矩计算模块9连接控制装置5，用于向控制装置5实时发送发动机输出扭矩信号。该发动机输出扭矩计算模块9集成于发动机电控单元（ECU）上。

除了前述实施例的动力换挡变速箱外，本实用新型还提供一种设置有前述动力换挡变速箱的车辆，该车辆的其它部件可参考现有及改进的技术，本文在此不再赘述。优选地，该车辆为工程机械，可在工况恶劣，行驶状况复杂及换挡频繁的作业环境下使用前述的动力换挡变速箱，提升换挡品质。

以上所述仅为本实用新型的一个实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种动力换挡变速箱，包括多个离合器（1），各所述离合器（1）上对应设置有油缸（2），所述油缸（2）用于驱动所述离合器（1）接合和分离，其特征在于，还包括：

多个比例电磁阀（3），所述比例电磁阀（3）对应设置于与各所述油缸（2）连接的油路上，用于控制各所述油缸（2）的液压力；

转速检测装置（4），所述转速检测装置（4）用于实时检测各所述离合器（1）两端的转速；

控制装置（5），所述控制装置（5）连接所述比例电磁阀（3）和转速检测装置（4），所述控制装置（5）用于实时接收所述转速检测装置（4）的转速信号，并根据所述转速信号向所述比例电磁阀（3）发送控制信号。

2.根据权利要求1所述的动力换挡变速箱，其特征在于，所述离合器（1）的数量为6-8个。

3.根据权利要求1或2所述的动力换挡变速箱，其特征在于，还包括车速检测装置（6），所述车速检测装置（6）连接所述控制装置（5），用于向所述控制装置（5）实时发送车速信号。

4.根据权利要求1或2所述的动力换挡变速箱，其特征在于，还包括行驶阻力计算模块（7），所述行驶阻力计算模块（7）能使所述控制装置（5）实时得到行驶阻力信号。

5.根据权利要求1或2所述的动力换挡变速箱，其特征在于，还包括发动机转速检测装置（8），所述发动机转速检测装置（8）连接所述控制装置（5），用于向所述控制装置（5）实时发送发动机转速信号。

6.根据权利要求1或2所述的动力换挡变速箱，其特征在于，还包括发动机输出扭矩计算模块（9），所述发动机输出扭矩计算模块（9）连接所述控制装置（5），用于向所述控制装置（5）实时发送发动机输出扭矩信号。

7.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有权利要求1-6任一项所述的动力换挡变速箱。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述车辆为工程机械。