[发明专利]农业车辆的双离合变速器电动混合架构

说明书

根据本发明，提供了用于作业车辆的双离合变速器(1)的混合电动架构，其包括可选择性地连接到双离合器变速器的轴(11、12、19、34)的多个电动马达(18supgt;I/supgt;、18supgt;II/supgt;、18supgt;III/supgt;、18supgt;IV/supgt;)，以将扭矩施加到这些轴，从而允许通过所有可能的齿轮比组合对变速器(1)的输入轴(2)和输出轴(3)进行完全动力换挡。

技术领域

本发明涉及双离合变速器的电动混合架构，具体用于诸如农业车辆的非公路车辆，并且本发明涉及用于控制这种双离合变速器的换挡的相关方法。

背景技术

非公路车辆(如农业车辆)的齿轮变速器提供不同的配置，例如：

手动换挡变速器，其中变速器的所有齿轮都由驾驶员通过控制离合器、同步器和爪式离合器以选择齿轮的杠杆机构直接接合；

半动力换挡变速器，其中一些齿轮手动或自动地(在动力换挡模式下通过伺服致动机构，即通过一对离合器交换扭矩)接合，而其它齿轮由杠杆机构或伺服致动机构致动，该杠杆机构控制离合器、同步器和爪式离合器来选择齿轮，该伺服致动机构不处于动力换挡模式，也就是使用单个离合器，并且当该离合器打开时，扭矩无法通过变速器传递；和

完全动力换挡变速器，其中变速器的所有齿轮在动力换挡模式中通过伺服致动机构接合。

农业车辆的现代机械变速器中必须满足的重要要求是在整个地面速度范围内具有高效率，以改善车辆的燃油消耗。在这方面，与使用同步器和爪式离合器相比，大量使用湿式离合器来构建半动力换挡或完全动力换挡变速器在变速器内部产生更多的动力损失，并因此降低了效率。

因此，在本领域中，双离合变速器DCT架构被认为是动力换挡变速器中最有价值的设计，以满足所有先前的需求：

它提供了许多速比，具有可以进行舒适的动力换挡的机构(通过交换一对离合器)；和

它的效率很高，因为仅仅通过配有许多同步器和爪式离合器的几对湿式离合器来提供动力换挡布局设计。

由于这些优点，近来DCT架构已被应用于农业车辆的变速器领域。实际上，DCT架构可用于农业车辆的所有工作速度范围，即从0km/h到当今的最高极限，例如60km/h。

从本质上讲，农业车辆变速器领域中的DCT架构包括：两个主离合器，即前进离合器和后退离合器，分别用于选择拖拉机的前进和后退运动方向；以及两个附加离合器，即奇数离合器和偶数离合器，配置为选择承载有同步器元件的两个辅助轴。DCT还包括多个同步器元件，这些同步器元件可以从空挡位置移动以接合同轴安装在轴上并相对于轴自身自由旋转的一个齿轮；接合齿轮的副轮(counter wheel)安装在DCT的输出轴上，因此同步器的接合限定了输入轴(即发动机轴)和输出轴(即DCT齿轮箱的输出轴)之间的速比。

齿轮的顺序根据偶数离合器驱动的偶数齿轮和奇数离合器驱动的奇数齿轮的逻辑进行分配。因此，奇数离合器和偶数离合器按换挡顺序交替地交换，并且通过合适的同步器元件的接合来完成输入齿轮比的选择。清楚地理解，DCT架构的核心部分是同步操作，因为它产生了换挡的质量。

然而，由于换挡动作的可重复性，借助于同步器的这种联接显示出局限性，其经常需要补偿环境条件、同步器的磨损或在误用的情况下甚至失效。此外，该方案的成本是相关的，涉及同步器的成本以及驱动它们的换挡所要求的的液压系统的成本，因为单个装置的成本必须乘以同步器的数量。

在文献WO2011027616A1中公开了一种旨在移除同步器的解决方案。在公开的架构中，当DCT的一个主轴通过变速器传递所有动力时，然后DCT的另一个主轴由电动马达驱动至正确的速度以接合期望的齿轮：不需要同步器，因为在轴和期望齿轮之间不存在速度差，所以齿轮可以与爪式离合器接合。