一种适用于拖拉机的混合动力双离合器自动变速器的制作方法

本实用新型属于拖拉机技术领域，涉及一种适用于拖拉机的混合动力双离合器自动变速器。

背景技术：

目前，自动变速器的技术发展非常迅速，特别是双离合器自动变速器拥有非常好的发展势头，它的技术已经比较成熟，能够较好地解决换挡动力传输中断的问题，近年来的应用也愈来愈广泛。

对于一种应用在大中马力拖拉机上的双离合器自动变速器，包括用于连接动力源的主输入轴、与主输入轴传动连接的双离合器、中间轴和主输出轴，双离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、奇数挡传动轴、偶数挡传动轴及用于选择输入端与奇数挡传动轴或偶数挡传动轴传动连接的离合机构。所述奇数挡传动轴和偶数挡传动轴与中间轴的对应段之间均设有对应的奇、偶挡齿轮组和对应的奇、偶挡同步器，奇偶挡齿轮组均包括在其传递扭矩所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，对应的同步器动作时能够将成对的奇数挡齿轮组或偶数挡齿轮组中的一个空套齿轮与所在轴固连以传递扭矩而另一个继续保持空套。由于双离合器中的一个离合器对应奇数挡，另一个离合器对应偶数挡，当车辆挂入一个挡位时，另一个离合器及对应的下一个挡位已经通过对应的同步器处于预备状态，只要当前挡位分离就可以立刻接合下一个挡位，因此双离合器变速箱的选换挡速度非常的快，能够较好地解决动力传输中断的问题。

然而，虽然现有技术中的双离合器自动变速器能够较好地解决动力传输中断的问题，但是用在柴油发动机驱动的拖拉机上时，由于拖拉机的使用工况复杂、挡位要求较多、污染排放较大等原因，不能充分利用发动机的功率，造成严重的能源浪费和尾气排放。混合动力系统拖拉机增加了电机，可以优化发动机的工作区域，提高能量利用率，是实现拖拉机节能和环保的有效方法。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了一种适用于拖拉机的混合动力双离合器自动变速器，通过混合动力双离合器自动变速器机械传动和电机的匹配工作，增加了三种驱动作业模式，优化了发动机的工作区域，提高了能量的利用效率，能够实现拖拉机节能和环保作业的目标。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种适用于拖拉机的混合动力双离合器自动变速器，包括传动连接于发动机曲轴上的供动力输入的主输入轴、向中央传动部分输出动力的主输出轴、供负载输出动力的动力输出轴pto、减速电机、动力耦合装置、中央传动部分、驱动轮毂，还包括双离合器自动变速器；

所述发动机的输出端同轴连接双离合器自动变速器的输入端，发动机的输出轴上设有两对用于不同转速农机具作业的低速pto齿轮副、高速pto齿轮副，所述低速pto齿轮副、高速pto齿轮副同轴连接所述动力输出轴pto，动力输出轴pto连接有位于低速pto齿轮副与高速pto齿轮副之间的动力输出轴同步器；

所述双离合器自动变速器包括与发动机输出轴传动连接的离合器外壳，控制重载一挡、中载一挡、运输一挡的离合器c1，控制重载二挡、轻载二挡、运输二挡的离合器c2，以及实心输入轴、空心输入轴；所述离合器c1、离合器c2的输入轴与输出轴的对应段之间均设有选换挡齿轮组，所述空心输入轴上对应设有空心轴主动齿轮、空心轴从动齿轮，所述空心输入轴上的选换挡齿轮组包括重载一挡齿轮副、中载一挡齿轮副、运输一挡齿轮副，所述实心输入轴上的选换挡齿轮组包括重载二挡齿轮副、中载二挡齿轮副、运输二挡齿轮副。

进一步的，所述重载一挡齿轮副与运输一挡齿轮副成对排列且二者之间设有用于选择其中一个齿轮副与输出轴连接而另一个继续保持空套的重载一档及运输一档同步器，所述运输一挡齿轮副与中载一挡齿轮副成对排列且二者之间设有中载一挡同步器，中载一挡齿轮副与空心轴从动齿轮连接，重载一挡齿轮副分别与变速器输出轴主动齿轮、变速器输出轴从动齿轮连接，变速器输出轴主动齿轮、变速器输出轴从动齿轮均连接在中央传动部分，中央传动部分与驱动轮毂相连。

进一步的，所述中载二挡齿轮副与运输二挡齿轮副成对排列且二者之间设有中载二挡同步器，所述运输二挡齿轮副与重载二挡齿轮副成对排列且二者之间设有运输二挡及重载二挡同步器，所述重载二挡齿轮副与减速电机的动力耦合装置相连。

进一步的，所述实心输入轴为实心轴形式，空心输入轴为同轴套设在实心输入轴上的空心轴套形式，所述离合器c2用于控制实心输入轴接合，所述离合器c1用于控制空心输入轴接合。

进一步的，所述减速电机的输出端同轴连接双离合器自动变速器的实心输入轴的末端；所述减速电机包括输入轴、同步设在同一轴线的输出轴、内部集成设置的动力耦合装置。

进一步的，所述动力耦合装置为行星齿轮式转速耦合系统，其太阳轮与双离合器自动变速器的实心输入轴相连，内齿圈与减速电机的输出轴相连，行星轮与重载二挡齿轮副相连。

进一步的，使用该混合动力双离合器自动变速器的拖拉机，其驱动作业模式包括：纯电驱动作业模式（ev）、混合动力驱动作业模式、发动机驱动作业模式；所述纯电驱动作业模式（ev）为：当混合动力双离合器自动变速器拖拉机为轻载作业且行驶速度不高时，单独由电机驱动拖拉机行驶作业；所述混合动力驱动作业模式为：当拖拉机在重载、中载挡位工作且需求功率大时，发动机和电机同时驱动拖拉机行驶作业；所述发动机驱动作业模式为：当拖拉机在运输挡位工作且需求功率适宜时，发动机在提供拖拉机作业功率的同时为电机提供额外的发电功率给电池组充电。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的发动机传递的转矩通过曲轴一方面经过高、低速pto齿轮副传递到pto选换挡同步器作为拖拉机的负载动力输出；另一方面，动力经过输出端传递给之后的双离合器自动变速器，双离合器自动变速器通过多片式离合器、对应的选换挡齿轮组和同步器，向动力输出轴pto输出与对应的选换挡齿轮组挡位相同的转速，再通过动力输出轴pto上的输出齿轮副传递转矩至中央传动部分，最终至拖拉机的驱动轮毂以驱动拖拉机负载行驶；

使用本实用新型的该混合动力双离合器自动变速器的拖拉机，拥有三种驱动作业模式，包括纯电驱动作业模式（ev）、混合动力驱动作业模式、发动机驱动作业模式。自动变速箱控制单元tcu能够根据拖拉机的作业工况自动切换驱动作业模式；通过混合动力双离合器自动变速器机械传动和电机的匹配工作，增加了三种驱动作业模式，优化了发动机的工作区域，提高了能量的利用效率，能够实现拖拉机节能和环保作业的目标。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的混合动力双离合器自动变速器的一个实施例的传动结构示意图；

图2为混合动力驱动作业模式的工作原理图；

图中标记：1、发动机，2、低速pto齿轮副，3、高速pto齿轮副，4、离合器c2，5、离合器c1，6、空心轴主动齿轮，7、中载二挡齿轮副，8、中载二挡同步器，9、运输二挡齿轮副，10、运输二挡及重载二挡同步器，11、重载二挡齿轮副，12、动力耦合装置，13、减速电机，14、变速器输出轴主动齿轮，15、驱动轮毂，16、中央传动部分，17、变速器输出轴从动齿轮，18、重载一挡齿轮副，19、重载一挡及运输一挡同步器，20、运输一挡齿轮副，21、中载一挡同步器，22、中载一挡齿轮副，23、空心轴从动齿轮，24、动力输出轴pto，25、动力输出轴同步器。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本实用新型技术方案为前提的最佳实施例，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种适用于拖拉机的混合动力双离合器自动变速器，包括传动连接于发动机1曲轴上的供动力输入的主输入轴、向中央传动部分16输出动力的主输出轴、供负载输出动力的动力输出轴pto24、减速电机13、动力耦合装置12、中央传动部分16、驱动轮毂15，还包括双离合器自动变速器；

所述发动机1的输出端同轴连接双离合器自动变速器的输入端，发动机1的输出轴上设有两对用于不同转速农机具作业的低速pto齿轮副2、高速pto齿轮副3，所述低速pto齿轮副2、高速pto齿轮副3同轴连接所述动力输出轴pto24，动力输出轴pto24连接有位于低速pto齿轮副2与高速pto齿轮副3之间的动力输出轴同步器25；

所述双离合器自动变速器包括与发动机1输出轴传动连接的离合器外壳，控制重载一挡、中载一挡、运输一挡的离合器c15，控制重载二挡、轻载二挡、运输二挡的离合器c24，以及实心输入轴、空心输入轴；如图1所示，所述离合器c15、离合器c24的输入轴与输出轴的对应段之间均设有选换挡齿轮组，所述空心输入轴上对应设有空心轴主动齿轮6、空心轴从动齿轮23，所述空心输入轴上的选换挡齿轮组包括重载一挡齿轮副18、中载一挡齿轮副22、运输一挡齿轮副20，所述实心输入轴上的选换挡齿轮组包括重载二挡齿轮副11、中载二挡齿轮副7、运输二挡齿轮副9。进一步的，选换挡齿轮组的各挡位按传动从大到小排列依次为：重载一挡、重载二挡、中载一挡，中载二挡、轻载挡、运输一挡、运输二挡；进一步的，选换挡齿轮组中的空套齿轮是按设定的选换挡挡位以一一对应的关系成对地相邻排列；所述的成对的两空套齿轮之间设有用于选择该对的其中一个空套齿轮与所在轴固定连接而另一个空套齿轮继续保持空转的同步器。

进一步的，离合器c15控制重载一挡、中载一挡、运输一挡的接合，离合器c24控制重载二挡、轻载二挡、运输二挡的接合。进一步的，双离合器自动变速器是两组同轴安装在一起的多片式离合器，被安装在一个充满液压油的密闭油腔里，此结构有着更好的调节能力和优异的热熔性，能够传递比较大的扭矩。

进一步的，所述重载一挡齿轮副18与运输一挡齿轮副20成对排列且二者之间设有用于选择其中一个齿轮副与输出轴连接而另一个继续保持空套的重载一档及运输一档同步器19，所述运输一挡齿轮副20与中载一挡齿轮副22成对排列且二者之间设有中载一挡同步器21，中载一挡齿轮副22与空心轴从动齿轮23连接，重载一挡齿轮副18分别与变速器输出轴主动齿轮14、变速器输出轴从动齿轮17连接，变速器输出轴主动齿轮14、变速器输出轴从动齿轮17均连接在中央传动部分16，中央传动部分16与驱动轮毂15相连。

进一步的，所述中载二挡齿轮副7与运输二挡齿轮副9成对排列且二者之间设有中载二挡同步器8，所述运输二挡齿轮副9与重载二挡齿轮副11成对排列且二者之间设有运输二挡及重载二挡同步器10，所述重载二挡齿轮副11与减速电机13的动力耦合装置12相连。

进一步的，所述实心输入轴为实心轴形式，空心输入轴为同轴套设在实心输入轴上的空心轴套形式，所述离合器c24用于控制实心输入轴接合，所述离合器c15用于控制空心输入轴接合。

进一步的，所述减速电机13的输出端同轴连接双离合器自动变速器的实心输入轴的末端；所述减速电机13包括输入轴、同步设在同一轴线的输出轴、内部集成设置的动力耦合装置12。

进一步的，所述动力耦合装置12为行星齿轮式转速耦合系统，其太阳轮与双离合器自动变速器的实心输入轴相连，内齿圈与减速电机13的输出轴相连，行星轮与重载二挡齿轮副11相连。

进一步的，使用该混合动力双离合器自动变速器的拖拉机，其驱动作业模式包括：纯电驱动作业模式（ev）、混合动力驱动作业模式、发动机驱动作业模式；变速箱电子控制单元tcu能够根据拖拉机的作业工况自动切换驱动作业模式；所述纯电驱动作业模式（ev）为：当混合动力双离合器自动变速器拖拉机为轻载作业且行驶速度不高时，单独由电机驱动拖拉机行驶作业；所述混合动力驱动作业模式为：当拖拉机在重载、中载挡位工作且需求功率大时，发动机1和电机同时驱动拖拉机行驶作业；所述发动机驱动作业模式为：当拖拉机在运输挡位工作且需求功率适宜时，发动机1在提供拖拉机作业功率的同时为电机提供额外的发电功率给电池组充电。

本实用新型的一种适用于拖拉机的混合动力双离合器自动变速器，在实际使用方法中，该拖拉机还包括自动换挡控制系统，自动换挡控制系统包括自动变速箱控制单元tcu、传感器系统、信号处理部分和执行机构；进一步的，传感器系统用于检测动力输出轴pto24转速的传感器和检测发动机曲轴转速的传感器；自动变速箱控制单元tcu用于获取转速传感器的转速信息并根据转速信息控制所述动力输出轴pto24转速，转速传感器的信号输出端与自动变速箱控制单元tcu的信号输入端连接，自动变速箱控制单元tcu与拖拉机的液压操纵系统控制连接；自动变速箱控制单元tcu是接收传感器系统检测到的车辆运行状态信息和驾驶员给出的干预信息进行比较运算，再按照设定的规律发出控制命令，通过相应的执行机构控制变速器工作；变速箱电子控制单元tcu能够根据拖拉机的作业工况自动切换驱动作业模式；传感器系统是测试车辆的运行状态，将车辆行驶状态信息的机械量转变为电信号，提供换挡时机参考依据；执行机构包括换挡电磁阀和调压电磁阀，用于接收自动变速箱控制单元tcu的控制命令后进行自动挡位切换和双离合器上油压的调节；

进一步的，一种适用于拖拉机的混合动力双离合器自动变速器的自动换挡控制方法，包括以下步骤：

s1：在拖拉机负载动力输出轴pto24工作时，自动变速箱控制单元tcu通过接收发动机1转速信号和pto转速信号，控制动力输出轴同步器25选择合适的转速挡位，从而使pto保持恒定的转速，输出稳定的动力；

s2：自动变速箱控制单元tcu检测到拖拉机需要的驱动作业模式，传感器系统通过检测实心输入轴或空心输入轴的转速，控制离合器c15和离合器c24的断合，同时控制减速电机13的启停，各个同步器接合；

s3：动力传递路线为：发动机1将动力通过主输入轴，一方面传递至高速pto齿轮副3或低速pto齿轮副2，通过动力输出轴同步器25选择需求的转速挡位，再将转矩传递至动力输出轴pto24，至此，动力输出轴pto24即可保持恒定的转速，向外输出稳定的动力；另一方面，动力经过输出端传递给之后的双离合器自动变速器，双离合器自动变速器通过离合器c15、离合器c24、对应的选换挡齿轮组和同步器，向动力输出轴pto输出与对应的选换挡齿轮组挡位相同的转速，再通过动力输出轴pto上的输出齿轮副传递转矩至中央传动部分16，最终至拖拉机的驱动轮毂15以驱动拖拉机负载行驶。

进一步的，上述中的传感器系统包括转速传感器、压力传感器、温度传感器、位置传感器，传感器系统用来检测车速、变速器输入轴转速和输出轴转速、双离合器上的压力以及状态信号。

在拖拉机工作时，双离合器自动变速器各挡的转矩传递路线相似，传递原理相同。下面具体讲述一种适用于拖拉机的混合动力双离合器自动变速器的混合动力驱动作业模式下，各部件的状态及动力传递路线：

如图2所示，混合动力驱动作业模式：自动变速箱控制单元tcu检测到拖拉机需要重载挡位作业，传感器系统通过检测空心输入轴的转速，控制空心输入轴的离合器c15接合，重载一挡及运输一挡同步器19依图右侧接合，同时减速电机13启动，运输二挡及重载二挡同步器10依图右侧接合。动力传递路线为：一方面，发动机1传递的转矩经过发动机输出轴上低速pto齿轮副2传递到动力输出轴同步器25，最后通过动力输出轴pto24作为拖拉机的负载动力输出；另一方面，发动机1传递过来的转矩经过发动机输入轴传递给空心输入轴的离合器c15，然后经空心输入轴上的空心轴主动齿轮6、空心轴从动齿轮23，传递至重载一挡齿轮副18。此时，电能通过蓄电池，经过逆变器，传递给减速电机13，驱动力从减速电机13发出经过动力耦合装置12传递至重载二挡齿轮副11，在重载一挡齿轮副18中从动齿轮处进行动力耦合之后，再经过变速器主输出轴传递至变速器输出轴主动齿轮14，通过变速器输出轴从动齿轮17将动力传递至中央传动部分16，最后经过中央传动部分16内部齿轮机构将动力分配给驱动轮毂15，从而驱动拖拉机前进行驶。

综上所述，本实用新型的整体的大致工作原理为：本实用新型的发动机传递的转矩通过曲轴一方面经过高、低速pto齿轮副传递到pto选换挡同步器作为拖拉机的负载动力输出；另一方面，动力经过输出端传递给之后的双离合器自动变速器，双离合器自动变速器通过多片式离合器、对应的选换挡齿轮组和同步器，向动力输出轴pto输出与对应的选换挡齿轮组挡位相同的转速，再通过动力输出轴pto上的输出齿轮副传递转矩至中央传动部分，最终至拖拉机的驱动轮毂以驱动拖拉机负载行驶；

另外，使用本实用新型的该混合动力双离合器自动变速器的拖拉机，拥有三种驱动作业模式，包括纯电驱动作业模式（ev）、混合动力驱动作业模式、发动机驱动作业模式。自动变速箱控制单元tcu能够根据拖拉机的作业工况自动切换驱动作业模式；通过混合动力双离合器自动变速器机械传动和电机的匹配工作，增加了三种驱动作业模式，优化了发动机的工作区域，提高了能量的利用效率，能够实现拖拉机节能和环保作业的目标。

以上显示和描述了本实用新型的主要特征、基本原理以及本实用新型的优点。本行业技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。