一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，包括對(duì)拖拉機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)、無(wú)級(jí)變速器、用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、變速器電控單元、變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器，所述變速器輸入速度傳感器設(shè)置在無(wú)級(jí)變速器的輸入軸上，所述變速器輸出速度傳感器設(shè)置在無(wú)級(jí)變速器的輸出軸上，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、變速器電控單元、變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器通過(guò)一封閉的CAN總線連接；本實(shí)用新型能夠有效地消除無(wú)級(jí)變速器換段過(guò)程中的循環(huán)換段現(xiàn)象，并且能夠保證在換段點(diǎn)時(shí)，優(yōu)先工作于低速工作段，實(shí)現(xiàn)降速優(yōu)先的原則，有效地提高了車(chē)輛行駛過(guò)程中的動(dòng)力性以及安全可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及拖拉機(jī)多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器(HMCVT)具有變速范圍廣、操作簡(jiǎn)便、傳動(dòng)效率高、燃油經(jīng)濟(jì)性高和排放污染低等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代大功率農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。但是由于其段與段之間的效率差異，在換段過(guò)程中會(huì)不可避免的出現(xiàn)循環(huán)換段現(xiàn)象，嚴(yán)重影響整車(chē)平順性以及動(dòng)力性。制定合理的換段規(guī)律可以避免換段循環(huán)，還有利于提高整車(chē)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。
[0003]目前關(guān)于拖拉機(jī)多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段的研究主要是通過(guò)減小離合器結(jié)合時(shí)間或控制換段油壓達(dá)到減少換段沖擊并且保證車(chē)輛平穩(wěn)性的目的，但是并未解決車(chē)輛行駛過(guò)程中所遇到的循環(huán)換段問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效解決了傳統(tǒng)拖拉機(jī)換段過(guò)程中的循環(huán)換段現(xiàn)象。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，包括對(duì)拖拉機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)、無(wú)級(jí)變速器、用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、變速器電控單元、變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器，所述變速器輸入速度傳感器設(shè)置在無(wú)級(jí)變速器的輸入軸上，所述變速器輸出速度傳感器設(shè)置在無(wú)級(jí)變速器的輸出軸上，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、變速器電控單元、變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器通過(guò)一封閉的CAN總線連接；
[0006]所述變速器電控單元包括微處理器DSP、電源模塊、輸入信號(hào)處理模塊和輸出信號(hào)處理模塊，所述輸入信號(hào)處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的兩個(gè)光耦隔離模塊和濾波處理模塊，所述輸出信號(hào)處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的驅(qū)動(dòng)模塊、SPI串口以及兩個(gè)光耦隔離模塊，所述微處理器DSP和電源模塊之間設(shè)有DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊，所述輸入信號(hào)處理模塊中的其中一個(gè)光耦隔離模塊連接無(wú)級(jí)變速器，所述驅(qū)動(dòng)模塊與CAN總線連接。
[0007]所述無(wú)級(jí)變速器包括多檔變速機(jī)構(gòu)、閉式變量栗-定量馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)和雙排行星排的動(dòng)力分流機(jī)構(gòu)及動(dòng)力匯流機(jī)構(gòu)組成。
[0008]所述發(fā)動(dòng)機(jī)采用電子調(diào)速器自動(dòng)控制轉(zhuǎn)速。
[0009]所述變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器均采用磁電式傳感器。
[0010]所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊上還連接有應(yīng)急電路。
[0011 ] 所述微處理器DSP采用TMS320F2812型DSP微控制器。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型換段時(shí)以無(wú)級(jí)變速器的輸出軸速度作為換段時(shí)比較對(duì)象，測(cè)量方便簡(jiǎn)單，能夠有效地消除無(wú)級(jí)變速器換段過(guò)程中的循環(huán)換段現(xiàn)象，并且能夠保證在換段點(diǎn)時(shí)，優(yōu)先工作于低速工作段，實(shí)現(xiàn)降速優(yōu)先的原則，有效地提高了車(chē)輛行駛過(guò)程中的動(dòng)力性以及安全可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]圖2為本使用新型中變速器電控單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型中無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)圖；
[0016]圖中標(biāo)記:1、發(fā)動(dòng)機(jī)，2、無(wú)級(jí)變速器，3、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，4、變速器控制單元，5、變速器輸入速度傳感器，6、變速器輸出速度傳感器，7、CAN總線，8、多檔變速機(jī)構(gòu)，9、閉式變量栗-定量馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)，1、動(dòng)力分流機(jī)構(gòu)，11、動(dòng)力匯流機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1?2所示，一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，包括對(duì)拖拉機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)1、無(wú)級(jí)變速器2、用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)I的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元3、變速器電控單元4、變速器輸入速度傳感器5和變速器輸出速度傳感器6，所述變速器輸入速度傳感器5設(shè)置在無(wú)級(jí)變速器2的輸入軸上，所述變速器輸出速度傳感器6設(shè)置在無(wú)級(jí)變速器2的輸出軸上，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元3、變速器電控單元4、變速器輸入速度傳感器5和變速器輸出速度傳感器6通過(guò)一封閉的CAN總線7連接；
[00? 8] 所述變速器電控單兀4包括微處理器DSP、電源模塊、輸入信號(hào)處理模塊和輸出信號(hào)處理模塊，所述輸入信號(hào)處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的兩個(gè)光耦隔離模塊和濾波處理模塊，所述輸出信號(hào)處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的驅(qū)動(dòng)模塊、SPI串口以及兩個(gè)光耦隔離模塊，所述微處理器DSP和電源模塊之間設(shè)有DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊，所述輸入信號(hào)處理模塊中的其中一個(gè)光耦隔離模塊連接無(wú)級(jí)變速器，所述驅(qū)動(dòng)模塊與CAN總線7連接。
[0019]所述無(wú)級(jí)變速器包括多檔變速機(jī)構(gòu)8、閉式變量栗-定量馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)9和雙排行星排的動(dòng)力分流及匯流機(jī)構(gòu)10組成。
[0020]所述發(fā)動(dòng)機(jī)I采用電子調(diào)速器自動(dòng)控制轉(zhuǎn)速。
[0021 ] 所述變速器輸入速度傳感器5和變速器輸出速度傳感器6均米用磁電式傳感器。
[0022]所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊上還連接有應(yīng)急電路。
[0023]所述微處理器DSP采用TMS320F2812型DSP微控制器。
[0024]如圖3所示，羅馬字符(1-XV)表示軸；用數(shù)字或字母數(shù)字表示齒輪序號(hào);y、b、j分別表示端口。
[0025]多段無(wú)級(jí)變速器由發(fā)動(dòng)機(jī)、多檔變速機(jī)構(gòu)、閉式變量栗-定量馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)和雙排行星排的動(dòng)力分流及匯流機(jī)構(gòu)組成。圖3中行星排Kl和K2的太陽(yáng)輪、齒圈和行星架分別用Sl、rl、Crl和S2、r2、Cr2表示，Cf為前進(jìn)段離合器，Cr為后退段離合器。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為液壓功率和機(jī)械功率的和。機(jī)械功率經(jīng)變速傳遞到行星排K2的行星架cr2和Kl的齒圈rl上，通過(guò)雙行星排傳動(dòng)與液壓功率匯流后，分兩路輸出:一路由行星排Kl的行星架crI輸出；一路由行星排K2的齒圈r2輸出。液壓功率經(jīng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)，也分兩路輸出，一路傳遞到雙行星排的太陽(yáng)輪sl、s2上，與機(jī)械功率流回流輸出，另一路經(jīng)離合器Ch單獨(dú)輸出。
[0026]根據(jù)多組離合器的接合情況，在前進(jìn)段離合器Cf結(jié)合時(shí)，當(dāng)離合器Ch、Cl、C2、C3、C3-C4分別依次結(jié)合時(shí)，變速器前進(jìn)方向形成5段無(wú)級(jí)變速段;在后退段離合器Cr結(jié)合時(shí)，當(dāng)離合器0!工1、02工3分別依次結(jié)合時(shí)，倒退方向形成4段無(wú)級(jí)變速段。
[0027]本實(shí)用新型由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、拖拉機(jī)的變速器電控單元T⑶、變速器輸入速度傳感器、變速器輸出速度傳感器構(gòu)成。其中無(wú)級(jí)變速器由機(jī)械變速機(jī)構(gòu)、閉式變量栗-定量馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行動(dòng)力分流和回流的行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元預(yù)先標(biāo)定好發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)設(shè)參數(shù)，向發(fā)動(dòng)機(jī)輸入設(shè)定的轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)采用電子調(diào)速器自動(dòng)控制轉(zhuǎn)速。電子調(diào)速器接收發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定好的轉(zhuǎn)速，輸出齒條位移驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制油栗齒條位移，調(diào)整供油量，保證發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速保持一致。電子調(diào)速器實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和齒條位移，采用閉環(huán)方式控制齒條位移以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，電子調(diào)速器也對(duì)外輸出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)信息。變速器輸入速度傳感器、變速器輸出速度傳感器分別持續(xù)采集當(dāng)前無(wú)級(jí)變速器的輸入輸出軸轉(zhuǎn)速信息經(jīng)CAN總線將這些數(shù)據(jù)信息發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元以及變速器電控單元TCU，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及功率數(shù)據(jù)信息經(jīng)CAN總線傳至變速器電控單元TCU。速度傳感器采用磁電式傳感器，安裝于多段無(wú)級(jí)變速器輸入軸、輸出軸旁邊。
[0028]本實(shí)用新型總變速器控制單元TCU整體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，主要包括電源模塊、輸入信號(hào)處理模塊、微處理器DSP、輸出信號(hào)處理模塊。變速器電控單元TCU使用TI公司的TMS320F2812型DSP微控制器，內(nèi)部主要的功能電路有光耦隔離、功率放大、濾波處理、通信接口、應(yīng)急電路等。輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)以及輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)、轉(zhuǎn)速頻率信號(hào)以及串行總線信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離電路與DSP相連，保證TCU的抗干擾性；功率放大電路將離合器電磁閥開(kāi)關(guān)信號(hào)以及比例閥PffM控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，提供電磁線圈需要的電壓以及電流，對(duì)功率元件進(jìn)行短路和反壓保護(hù);濾波處理電路將模擬的輸入信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，調(diào)理成DSP的A/D轉(zhuǎn)換器所要求的電壓范圍，保證可靠的輸入采樣;通信接口電路將微控制器的CAN接口換成串行總線驅(qū)動(dòng)接口需要的電平;在DSP發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)急電路提供離合器的基本控制信號(hào)，使無(wú)級(jí)變速器按預(yù)定傳動(dòng)比工作，使拖拉機(jī)處于低速自救行駛狀態(tài)。
[0029]由于信息采集系統(tǒng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)附近，電磁輻射以及熱輻射影響較大，可將車(chē)輛輸入信號(hào)大致分為模擬量、開(kāi)關(guān)量和脈沖量三種信號(hào)。所有的輸入信號(hào)都需要經(jīng)過(guò)輸入信號(hào)處理模塊對(duì)其進(jìn)行光耦隔離或者濾波、限幅、放大等處理，然后將這些信號(hào)傳遞給DSP內(nèi)核做決策，決定是進(jìn)行段內(nèi)調(diào)速還是換段控制，再將信號(hào)通過(guò)輸出信號(hào)處理模塊對(duì)其進(jìn)行功率放大或光耦隔離等操作，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電磁閥或比例閥完成指定的動(dòng)作。若需要進(jìn)行換段控制，則由TCU輸出壓力，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電磁閥直接控制濕式多片式離合器，從而對(duì)多段無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行換段控制。
[0030]本實(shí)用新型的拖拉機(jī)多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段的控制系統(tǒng)，換段時(shí)以無(wú)級(jí)變速器的輸出軸速度作為換段時(shí)比較對(duì)象，測(cè)量方便簡(jiǎn)單，能夠有效地消除無(wú)級(jí)變速器換段過(guò)程中的循環(huán)換段現(xiàn)象，并且能夠保證在換段點(diǎn)時(shí)，優(yōu)先工作于低速工作段，實(shí)現(xiàn)降速優(yōu)先的原則，有效地提高了車(chē)輛行駛過(guò)程中的動(dòng)力性以及安全可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，其特征在于:包括對(duì)拖拉機(jī)提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)(I)、無(wú)級(jí)變速器(2)、用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(3)、變速器電控單元(4 )、變速器輸入速度傳感器(5 )和變速器輸出速度傳感器(6 )，所述變速器輸入速度傳感器(5)設(shè)置在無(wú)級(jí)變速器(2)的輸入軸上，所述變速器輸出速度傳感器(6)設(shè)置在無(wú)級(jí)變速器(2)的輸出軸上，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(3)、變速器電控單元(4)、變速器輸入速度傳感器(5)和變速器輸出速度傳感器(6)通過(guò)一封閉的CAN總線(7)連接； 所述變速器電控單元(4)包括微處理器DSP、電源模塊、輸入信號(hào)處理模塊和輸出信號(hào)處理模塊，所述輸入信號(hào)處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的兩個(gè)光耦隔離模塊和濾波處理模塊，所述輸出信號(hào)處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的驅(qū)動(dòng)模塊、SPI串口以及兩個(gè)光耦隔離模塊，所述微處理器DSP和電源模塊之間設(shè)有DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊，所述輸入信號(hào)處理模塊中的其中一個(gè)光耦隔離模塊連接無(wú)級(jí)變速器，所述驅(qū)動(dòng)模塊與CAN總線(7)連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)級(jí)變速器包括多檔變速機(jī)構(gòu)(8)、閉式變量栗-定量馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)(9)和雙排行星排的動(dòng)力分流機(jī)構(gòu)(10)及動(dòng)力匯流機(jī)構(gòu)(11)組成。3.如權(quán)利要求1所述的一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)采用電子調(diào)速器自動(dòng)控制轉(zhuǎn)速。4.如權(quán)利要求1所述的一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，其特征在于:所述變速器輸入速度傳感器(5)和變速器輸出速度傳感器(6)均采用磁電式傳感器。5.如權(quán)利要求1所述的一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，其特征在于:所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊上還連接有應(yīng)急電路。6.如權(quán)利要求1所述的一種多段液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段控制系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器DSP采用TMS320F2812型DSP微控制器。
【文檔編號(hào)】F16H61/66GK205524229SQ201620264631
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】張明柱, 尹玉鑫, 郝曉陽(yáng), 王婷婷, 崔明明, 王全勝, 白東洋
【申請(qǐng)人】河南科技大學(xué)