[发明专利]等比式液压机械无级变速器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变速器，尤其是涉及一种等比式液压机械无级变速器。

背景技术

车辆传动系的功用是将发动机的功率传至驱动轮，并按车辆行驶的要求改变车速与牵引力。无级传动被认为是理想的车辆传动形式，无级传动系统可以根据路面状况和发动机工作状态无级变化传动比使发动机始终在高效工作区运转，实现车辆外界条件与发动机动力的最佳匹配，使车辆获得最佳的行驶性能。

液压容积式无级调速系统是较好的无级传动，较早地被用于履带车辆和轮式车辆的变速驱动。但液压传动也有自身的缺点，液压元件功率不够大、效率低是两个主要问题。液压机械无级传动是一种多流传动系统，它将功率分为液压和机械两路传递，分流机构分流后液压马达在正向和反向最大速度之间来回无级变速，其每一个行程与行星齿轮机构的一种工况相配合，最后两路汇合成由若干无级调速段相衔接并逐段升高的全程无级变化输出速度。液压元件只负担最大功率的一部分，其它功率都由机械路传递。这相当于将液压无级变速功率扩大，传动总效率(相对液压传动)也显著提高。

等差式和等比式是两种较常用的多段液压机械无级传动系统。若各段的输出转速的连续变化范围逐段增大，末尾速度与起始速度的比为一定值，称为等比式。等比式的最大输出功率为恒定值，输出扭矩逐段下降，符合车辆变速推进的要求。

发明内容

本发明提供一种等比式液压机械无级变速器，可以很好的利用等比式变速器的特点，使传动效率增加。

本发明所采用的技术方案是。

本发明的整体结构采用如下方式：主要由4个部分组成:分流机构,机械流传动机构,液压流传动机构和汇流机构。行星排,固定轴齿轮对，制动器，离合器共同组成了机械流传动机构。液压流传递机构由一个双向变量泵和一个双向变量马达组成的液压容积调速回路。

所述的液压机械无级变速器具有纯液压段、液压机械低档段和液压机械高档段等三个调速工作段组成。

所述的液压机械无级变速器的调速过程主要包括段内调速和换段过程,其控制策略既应包括段内调速过程的控制算法,也要对换段过程制定相应的控制策略。液压机械无级变速器的段内调速控制采用非对称饱和增量式PID控制策略。为了适应液压机械无级变速器的工作特点,对增量式PID控制算法进行了一些改进。将PID控制调整为PD控制并增加了非对称饱和积分环节,克服了调速过程中发动机转速的波动。另外，针对不同的调速工作段,采用了不同的控制参数,优化了各段的动态性能。

本发明的有益效果是：能够满足车辆动力性能所要求的技术指标，成本低，应用广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的液压机械无级变速传动系统结构图。

图2是本发明的转速调节方案控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，本发明主要由4个部分组成：分流机构，机械流传动机构，液压流传动机构和汇流机构。行星排K1、K2和K3，固定轴齿轮对i1和i2，制动器Z1和Z2，离合器L0、L1和L2共同组成了机械流传动机构。其中i1为分流机构，K1和K2为汇流机构,K3为一个高低档位切换装置。液压流传递机构由一个双向变量泵和一个双向变量马达组成的液压容积调速回路。

表1是本发明的液压机械无级变速器操纵逻辑表。

如表1，所述的液压机械无级变速器具有纯液压段、液压机械低档段和液压机械高档段等三个调速工作段组成。在车辆起步阶段，系统在纯液压段工作，此时变量泵的排量从零向正向最大变化，变量马达的输出转速随之升高，通过行星排K2的工作，使输出转速提高。当变量泵的排量达到正向最大时保持不变，此时变量马达的排量从最大逐渐减小，变速器输出转速继续升高。进入液压机械低档工作段后，变量泵的排量从最大逐渐减小，变量马达的输出转速随之降低，但通过行星排K1的工作，使得系统输出转速继续升高（行星排K1的齿圈转速升高）。当变量泵的排量达到负方向最大时，系统便达到液压机械低档工作段的最高设计转速。此时制动器Z2分离，暂时切断动力,变量泵的排量从负方向最大迅速向正方向变化完成高低档的切换。系统进入液压机械高档工作段后,变量泵的排量逐渐减小，变量马达的输出转速也随之降低，工作状况与液压机械低档工作段类似。当变量泵的排量变为负方向最大时，系统达到液压机械高档工作段的最高设计转速，即传动系统理论上的最高设计转速。

如图2，本发明针对液压机械无级变速器的特点设计了一个转速调节控制器。液压机械无级变速器的调速过程主要包括段内调速和换段过程，其控制策略既应包括段内调速过程的控制算法，也要对换段过程制定相应的控制策略。液压机械无级变速器的段内调速控制采用非对称饱和增量式PID控制策略。