CN104806714A - 一种越野车dct/amt传动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种越野车DCT/AMT传动装置及其控制方法。所述装置包括自动变速器、主减速器、半轴和轮边减速器，自动变速器包括离合器、同步器、奇数挡输出轴、偶数挡输出轴、传动齿轮、液压操控机构和控制单元TCU；所述离合器包含第一离合器、第二离合器和第三离合器；轮边减速器采用行星排结构。本发明能够根据路面情况选择变速器换挡类型，方换挡方式包括DCT/AMT换挡模式。本发明传动效率高，可以满足越野车动力性、经济性和操作舒适性要求，可以使车辆适应不同的路面需求；能够实现车辆前后轮胎等磨损，避免轮胎的调换；变速器部分可以在MT生产线基础上改装，继承性好，生产成本低；该传动方案可以应用于越野车辆中。

Description

一种越野车DCT/AMT传动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动变速器技术领域，尤其涉及一种适用于越野车辆中能实现DCT与AMT切换的DCT/AMT传动装置及其控制方法。

背景技术

目前变速器技术发展迅速，自动变速器技术已经十分成熟并得到了广泛应用。自动变速器主要包括液力自动变速器、电控机械式自动变速器、无级变速器、自动变速器，它们已装配在不同的车型上，但是每一种自动变速器都存在着一定的优点和缺点。各种变速器在越野车辆上都有一定的应用，但以DCT、CVT等为首的自动变速器多用于城市及公路上行驶的车辆，主要为了追求乘员的舒适性，而对于长期野外行驶的车辆来说，装配这些变速器不能很好地满足动力性要求。装配有传统手动机械式变速器的车辆在起步和换挡时，对驾驶员驾驶技术要求较高，操作失误率也较高，驾驶员易于疲劳，车辆操作舒适性差。因此，既能满足经济性和操作舒适性要求，又能满足动力性要求的越野车传动方案倍受青睐。

本发明提出一种DCT与AMT兼顾的传动方案，可满足越野车辆动力性、经济性和操作舒适性要求，结构较简单，继承性好，生产成本低，易于制造和控制，可装配于越野车辆中。

发明内容

本发明的目的在于提出一种越野车传动方案，并且满足越野车辆动力性、经济性和操作舒适性要求。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种越野车DCT/AMT传动装置，包括自动变速器、主减速器、半轴和轮边减速器，自动变速器包括离合器、同步器、奇数挡输出轴、偶数挡输出轴、传动齿轮、液压操控机构和控制单元TCU；液压操控机构用于控制自动变速器中的离合器和同步器；所述传动齿轮包括各挡主动齿轮、各挡从动齿轮和倒挡中间齿轮；所述离合器包含第一离合器、第二离合器和第三离合器；轮边减速器采用行星排结构；主减速器包括前减速器和后减速器；

第一离合器的主动部分与奇数挡输出轴固接，第一离合器的从动部分与前减速器的输入轴固接，第二离合器的主动部分与偶数挡输出轴固接，第二离合器的从动部分与后减速器的输入轴固接；第三离合器的主动部分与奇数挡输出轴固接，第三离合器的从动部分与偶数挡 输出轴固接；轮边减速器的太阳轮与半轴固接，通过对第一离合器、第二离合器的切换控制实现奇偶数挡的切换，同时车辆的驱动方式也跟着切换，当处于奇数挡时，车辆为前轮驱动，处于偶数挡时，车辆为后轮驱动。

进一步地，所述的第三离合器采用干摩擦式离合器，弹性元件选为蝶形弹簧；第一离合器和第二离合器为湿式离合器；所述的第三离合器只传递转矩，不需要精确控制，因此第三离合器采用干摩擦离合器，弹性元件选用蝶形弹簧；第一离合器和第二离合器在DCT模式下换挡时需要精确控制，因此，第一离合器和第二离合器均采用湿式离合器，控制部分采用电液比例阀。

进一步地，轮边减速器采用行星排结构，行星排结构包括太阳轮、齿圈、行星轮和行星架，其中太阳轮与半轴固接，齿圈与车架固接，行星架为输出并与车轮固接，此时满足特性方程：

n_t+αn_q＝(1+α)n_j

式中，n_t为太阳轮转速，n_q为齿圈转速，由于齿圈与车架固接，n_q＝0，n_j为行星架转速，α为特性参数，由特性方程解得轮边减速传动比为：

i_L＝1+α

式中，i_L为轮边传动比。

上述一种越野车DCT/AMT传动装置的控制方法是：通过控制单元TCU控制第一离合器、第二离合器和第三离合器的分离和结合与同步器的分离和结合实现换挡，第三离合器用于选择驱动和换挡模式，当第一离合器、第二离合器和第三离合器均结合时，变速器为AMT，换挡选择AMT换挡模式，车辆为4×4驱动；当第三离合器分离时，车辆为DCT传动，换挡选择DCT换挡模式，通过控制所述的第一离合器、第二离合器切换进行换挡，车辆为2×4驱动。

进一步地，所述的控制方法中，自动变速器各个挡位传递路线为：

第一离合器、第二离合器和第三离合器均结合，此时变速器为AMT，各个挡位传动路线为：

发动机输出转矩，经各挡主动齿轮传递至相应的从动齿轮，由于第一离合器、第二离合器和第三离合器均结合，从动齿轮相应地与奇数挡输出轴和偶数挡输出轴传动连接，动力传至前减速器和后减速器，经半轴和轮边减速器传递至车轮，此时四车轮均有动力传至，车辆为4×4驱动；

当第三离合器分离，第一离合器结合，此时变速器为DCT，变速器处于奇数挡位或倒挡位，奇数挡传递路线为：

发动机输出转矩，经奇数挡主动齿轮传递至从动齿轮，由于第一离合器和奇数挡输出轴固接，动力传至前减速器，经半轴和轮边减速器传递至前轮，此时车辆为2×4前轮驱动；

倒挡传递路线为：

发动机输出转矩，经倒挡主动齿轮传递至倒挡中间齿轮，再经倒挡中间齿轮传递至倒挡从动齿轮，由于第一离合器和奇数挡输出轴固接，动力传至前减速器，经半轴和轮边减速器传递至前轮，此时车辆为2×4前轮驱动；

当第三离合器分离，第二离合器结合，此时变速器为DCT，变速器处于偶数挡，偶数挡传递路线为：

发动机输出转矩，经偶数挡主动齿轮传递至从动齿轮，由于第二离合器和偶数挡输出轴固接，动力传至后减速器，经半轴和轮边减速器传递至后轮，此时车辆为2×4后轮驱动。

与现有技术相比，本发明的优点为：车辆能够在两种变速器模式和三种驱动模式下行驶，满足了越野车辆动力性、经济性和操作舒适性要求；车辆前轮和后轮都为驱动轮，车辆行驶过程中基本满足轮胎等磨损，避免了调换轮胎的麻烦；传动方案结构简单，易于布置，传动效率高；变速器部分可以在现有的机械手动式变速器基础上开发，继承性好，生产成本低。

附图说明

附图1是本发明实施例的一种结构示意图。

图中：1—发动机；2—输入轴；3—Ⅰ挡主动齿轮；4—Ⅲ挡主动齿轮；5—Ⅴ挡主动齿轮；6—倒挡主动齿轮；7—倒挡轴；8—Ⅱ挡主动齿轮；9—Ⅳ挡主动齿轮；10—后轮；11—后轮边减速器行星架；12—后轮边减速器齿圈；13—后轮边减速器行星轮；14—后轮边减速器太阳轮；15、33—半轴；16—后减速器；17—第二离合器；18—偶数挡输出轴；19—Ⅳ挡从动齿轮；20—第三同步器；21—Ⅱ挡从动齿轮；22—第三离合器；23—倒挡中间齿轮；24—奇数挡输出轴；25—倒挡从动齿轮；26—第二同步器；27—Ⅴ挡从动齿轮；28—Ⅲ挡从动齿轮；29—第一同步器；30—Ⅰ挡从动齿轮；31—第一离合器；32—前减速器；34—前轮边减速器太阳轮；35—前轮边减速器行星轮；36—前轮边减速器齿圈；37—前轮边减速器行星架；38—前轮。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此，以下若有未特别详细说明之处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。

本实例的越野车DCT/AMT传动装置，包括自动变速器、主减速器、半轴和轮边减速器，自动变速器包括离合器、同步器、奇数挡输出轴24、偶数挡输出轴18、传动齿轮、液压操控机构和控制单元TCU；液压操控机构用于控制自动变速器中的离合器和同步器；所述传动齿轮包括各挡主动齿轮、各挡从动齿轮和倒挡中间齿轮；所述离合器包含第一离合 器31、第二离合器17和第三离合器22；同步器包含第一同步器29、第二同步器26、第三同步器20；轮边减速器采用行星排结构；主减速器包括前减速器32和后减速器16；如图1。

第一离合器31的主动部分与奇数挡输出轴24固接，第一离合器31的从动部分与前减速器32的输入轴固接，第二离合器17的主动部分与偶数挡输出轴18固接，第二离合器17的从动部分与后减速器16的输入轴固接；第三离合器22的主动部分与奇数挡输出轴24固接，第三离合器22的从动部分与偶数挡输出轴18固接；轮边减速器的太阳轮与半轴固接，通过对第一离合器31、第二离合器17的切换控制实现奇偶数挡的切换，同时车辆的驱动方式也跟着切换，当处于奇数挡时，车辆为前轮驱动，处于偶数挡时，车辆为后轮驱动。各部件之间的联结关系如附图1所示，其中部分部件为现有技术中所具有的部件，在此不再赘述。

车辆通过所述的第三离合器22进行选择驱动和换挡模式。当第三离合器22结合时，第一离合器31和第二离合器17均结合，此时变速器为AMT，换挡选择AMT换挡模式，车辆为4×4驱动。当第三离合器22分离时，车辆为DCT传动，换挡选择DCT换挡模式，通过控制所述的第一离合器31、第二离合器17的切换进行换挡，车辆为2×4驱动。

当路面状况较好或经济性、舒适性要求较高时，可选择DCT2×4驱动模式，当路面状况较坏或动力性要求较高时，可选择AMT4×4驱动模式。

第一离合器31与奇数挡输出轴24固接，奇数挡输出轴24与前减速器32输入轴固接，第二离合器17与偶数挡输出轴18固接，偶数挡输出轴18与后减速器16输入轴固接。随着奇偶数挡的切换，车辆的驱动方式不断切换，当处于奇数挡时，车辆为前轮驱动，处于偶数挡时，车辆为后轮驱动。

在DCT换挡模式下，由奇数挡向偶数挡切换时，驱动方式也由前轮驱动向后轮驱动切换，同理由偶数挡向奇数挡切换时，驱动方式也由后轮驱动向前轮驱动切换，因此换挡过程中，驱动方式也随之不断切换。

变速器各个挡位传递路线为：

第三离合器22、第一离合器31、第二离合器17均结合，此时变速器为AMT，各个挡位传动路线为：

发动机1输出转矩，传递至输入轴2，再经各挡位主动齿轮传递至从动齿轮，由于第三离合器22、第一离合器31和第二离合器17均结合，从动齿轮与奇数挡输出轴24和偶数挡输出轴18固接，动力传至前后减速器16，经半轴和轮边减速器传递至车轮，此时四车轮均有动力传至，车辆为4×4驱动。

当第三离合器22分离，第一离合器31结合，此时变速器为DCT，变速器处于奇数挡位或倒挡位，奇数挡传递路线为：

发动机1输出转矩，传递至输入轴2，再经奇数挡主动齿轮(包括Ⅰ挡主动齿轮3、Ⅲ挡主动齿轮4和Ⅴ挡主动齿轮5，)传递至从动齿轮(包括Ⅰ挡从动齿轮30、Ⅲ挡从动齿轮28、和Ⅴ挡从动齿轮27)，由于第一离合器31和奇数挡输出轴24固接，动力传至前减速器32，经半轴33和轮边减速器(包括前轮边减速器太阳轮34、前轮边减速器行星轮35、前轮边减速器齿圈36和前轮边减速器行星架37)传递至前轮38，此时车辆为2×4前轮驱动。

倒挡传递路线为：

发动机1输出转矩，传递至输入轴2，再经倒挡主动齿轮6传递至倒挡中间齿轮23，再经倒挡中间齿轮23传递至倒挡从动齿轮25，由于第一离合器31和奇数挡输出轴24固接，动力传至前减速器32，经半轴33和轮边减速器(包括前轮边减速器太阳轮34、前轮边减速器行星轮35、前轮边减速器齿圈36和前轮边减速器行星架37)传递至前轮38，此时车辆为2×4前轮驱动。

当第三离合器22分离，第二离合器17结合，此时变速器为DCT，变速器处于偶数挡，偶数挡传递路线为：

发动机1输出转矩，传递至输入轴2，再经偶数挡主动齿轮(包括Ⅱ挡主动齿轮8、Ⅳ挡主动齿轮9)传递至从动齿轮(包括Ⅱ挡从动齿轮21、Ⅳ挡从动齿轮19)，由于第二离合器17和偶数挡输出轴18固接，动力传至后减速器16，经半轴15和轮边减速器(包括后轮边减速器行星架11、后轮边减速器齿圈12、后轮边减速器行星轮13、后轮边减速器太阳轮14，)传递至后轮10，此时车辆为2×4后轮驱动。

轮边减速器采用行星排结构，满足特性方程及解得传动比为：

n_t+αn_q＝(1+α)n_j

i_L＝1+α

式中，n_t为太阳轮转速，n_q为齿圈转速，由于齿圈与车架固接，n_q＝0，n_j为行星架转速，α为特性参数，i_L为轮边传动比。

所述的第三离合器22只传递转矩，不需要精确控制，因此第三离合器22采用干摩擦离合器，弹性元件选用蝶形弹簧。第一离合器31和第二离合器17在DCT模式下换挡时需要精确控制，因此，第一离合器31和第二离合器17均采用湿式离合器，采用电液比例阀控制。

Claims (5)

1.一种越野车DCT/AMT传动装置，包括自动变速器、主减速器、半轴和轮边减速器，自动变速器包括离合器、同步器、奇数挡输出轴、偶数挡输出轴、传动齿轮、液压操控机构和控制单元TCU；液压操控机构用于控制自动变速器中的离合器和同步器；所述传动齿轮包括各挡主动齿轮、各挡从动齿轮和倒挡中间齿轮；其特征在于：所述离合器包含第一离合器、第二离合器和第三离合器；轮边减速器采用行星排结构；主减速器包括前减速器和后减速器；

第一离合器的主动部分与奇数挡输出轴固接，第一离合器的从动部分与前减速器的输入轴固接，第二离合器的主动部分与偶数挡输出轴固接，第二离合器的从动部分与后减速器的输入轴固接；第三离合器的主动部分与奇数挡输出轴固接，第三离合器的从动部分与偶数挡输出轴固接；轮边减速器的太阳轮与半轴固接，通过对第一离合器、第二离合器的切换控制实现奇偶数挡的切换，同时车辆的驱动方式也跟着切换，当处于奇数挡时，车辆为前轮驱动，处于偶数挡时，车辆为后轮驱动。

2.根据权利要求1所述的一种越野车DCT/AMT传动装置，其特征在于所述的第三离合器采用干摩擦式离合器，弹性元件选为蝶形弹簧；第一离合器和第二离合器为湿式离合器；第一离合器和第二离合器均采用电液比例阀控制。

3.根据权利要求1所述的一种越野车DCT/AMT传动装置，其特征在于轮边减速器采用行星排结构，行星排结构包括太阳轮、齿圈、行星轮和行星架，其中太阳轮与半轴固接，齿圈与车架固接，行星架为输出并与车轮固接，此时满足特性方程：

n_t+αn_q＝(1+α)n_j

式中，n_t为太阳轮转速，n_q为齿圈转速，由于齿圈与车架固接，n_q＝0，n_j为行星架转速，α为特性参数，由特性方程解得轮边减速传动比为：

i_L＝1+α

式中，i_L为轮边传动比。

4.权利要求1所述的一种越野车DCT/AMT传动装置的控制方法，其特征在于：通过控制单元TCU控制第一离合器、第二离合器和第三离合器的分离和结合与同步器的分离和结合实现换挡，第三离合器用于选择驱动和换挡模式，当第一离合器、第二离合器和第三离合器均结合时，变速器为AMT，换挡选择AMT换挡模式，车辆为4×4驱动；当第三离合器分离时，车辆为DCT传动，换挡选择DCT换挡模式，通过控制所述的第一离合器、第二离合器切换进行换挡，车辆为2×4驱动。

5.根据权利要求要求4所述的控制方法，其特征在于自动变速器各个挡位传递路线为：

第一离合器、第二离合器和第三离合器均结合，此时变速器为AMT，各个挡位传动路线为：

发动机输出转矩，经各挡主动齿轮传递至相应的从动齿轮，由于第一离合器、第二离合器和第三离合器均结合，从动齿轮相应地与奇数挡输出轴和偶数挡输出轴传动连接，动力传至前减速器和后减速器，经半轴和轮边减速器传递至车轮，此时四车轮均有动力传至，车辆为4×4驱动；

当第三离合器分离，第一离合器结合，此时变速器为DCT，变速器处于奇数挡位或倒挡位，奇数挡传递路线为：

发动机输出转矩，经奇数挡主动齿轮传递至从动齿轮，由于第一离合器和奇数挡输出轴固接，动力传至前减速器，经半轴和轮边减速器传递至前轮，此时车辆为2×4前轮驱动；

倒挡传递路线为：

发动机输出转矩，经倒挡主动齿轮传递至倒挡中间齿轮，再经倒挡中间齿轮传递至倒挡从动齿轮，由于第一离合器和奇数挡输出轴固接，动力传至前减速器，经半轴和轮边减速器传递至前轮，此时车辆为2×4前轮驱动；

当第三离合器分离，第二离合器结合，此时变速器为DCT，变速器处于偶数挡，偶数挡传递路线为：

发动机输出转矩，经偶数挡主动齿轮传递至从动齿轮，由于第二离合器和偶数挡输出轴固接，动力传至后减速器，经半轴和轮边减速器传递至后轮，此时车辆为2×4后轮驱动。