一種撥片換擋控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種撥片換擋控制裝置，包括操控盤、控制器、離合器控制部分和變速器控制部分，通過撥動操控盤上的加減擋撥片，利用正負(fù)電位差向控制器傳遞信號，控制器預(yù)先執(zhí)行對離合控制裝置，通過鏈傳動、搖臂、桿機(jī)構(gòu)等傳遞離合電機(jī)的轉(zhuǎn)矩將離合斷開；待離合斷開后控制器驅(qū)動變速器操控部分，將變速電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞至變速器，實(shí)現(xiàn)成功變速；變速完成后，控制器驅(qū)動離合控制裝置，將離合器接合。本實(shí)用新型將離合與變速的控制集成于一控制器上，操作簡單便捷，離合與變速協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了智能自動變速。整個裝置上設(shè)置有角位移傳感器和扭矩傳感器對控制器進(jìn)行反饋，供控制器發(fā)出執(zhí)行指令時(shí)刻的判斷以及控制過程的監(jiān)測，變速過程穩(wěn)定可靠。
【專利說明】
一種撥片換擋控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種汽車換擋控制裝置，尤其是一種利用撥片實(shí)現(xiàn)自動換擋的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，汽車采用的普遍換擋方式是采用推動撥桿，以此實(shí)現(xiàn)變速，但是這種方法并不便捷，要求操作者要有足夠的靈活性，而且稍有不慎會出現(xiàn)掛錯擋的現(xiàn)象，而且對變速器操縱桿的磨損加劇，減少使用壽命，甚至發(fā)生安全事故。由于自動變速器的便捷性，自動變速裝置越來越受青睞。自動變速裝置是利用自動控制來實(shí)現(xiàn)變速的自動變速器，電腦根據(jù)汽車運(yùn)行速度自動識別，實(shí)現(xiàn)增速或減速。
[0003]目前出現(xiàn)了一種撥片式自動換擋裝置，屬于半自動變速裝置，換擋撥片通常安裝在車輛的方向盤(或者轉(zhuǎn)向柱)后面或之上，以允許駕駛員進(jìn)行車輛變速箱的手動單次順序升擋或降擋。將換擋撥片布置在方向盤或轉(zhuǎn)向柱的附近使得駕駛員更容易進(jìn)行手動換擋，而不需要將手從方向盤移開。這提高了駕駛員對車輛的控制，同時(shí)還能允許駕駛員具有愉快的駕駛體驗(yàn)。
[0004]這種半自動變速裝置不是自動切換擋位的汽車變速箱，而是通過省卻在切換擋位時(shí)踩下離合器踏板的需要而便利了手動擋位切換。它可以根據(jù)駕駛員和/或計(jì)算機(jī)的命令來使用電子傳感器、氣動器件、處理器和致動器來執(zhí)行換擋。
[0005]通常是通過換擋撥片獲得手動換擋的能力，然后通過傳感器例如霍爾效應(yīng)傳感器感應(yīng)請求換擋的方向，并且這種輸入請求與變速箱中檢測到的當(dāng)前速度和所選擋位的信息一起提供給中央處理單元。接著該中央處理單元根據(jù)這兩個傳感器以及其它因素的輸入，例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、電子穩(wěn)定控制、ECU、空調(diào)和儀表板，確定離合器的分離、變速和離合器的接合需要的理想時(shí)機(jī)和轉(zhuǎn)矩。
[0006]但是上述方案在換擋時(shí)協(xié)同能力偏弱，對于變速過程中的識別有些不足，容易產(chǎn)生操作失誤，缺乏對操作失誤的判斷及糾正策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種撥片換擋控制裝置，利用本裝置來控制汽車換擋，可以準(zhǔn)確判斷發(fā)出對離合和變速的指令的時(shí)刻以及對裝置性能的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)變速準(zhǔn)確，穩(wěn)定可靠的變速控制，協(xié)同工作良好，可以實(shí)現(xiàn)智能自動變速，操作便捷、簡單。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種撥片換擋控制裝置，包括離合器、變速器和動力輸出軸，其特征在于還包括操控盤、控制器、離合器控制部分和變速器控制部分，所述的控制器接受來自操控盤的操控信號，并分別驅(qū)動離合器控制部分和變速器控制部分，在驅(qū)動離合器控制部分和變速器控制部分的同時(shí)，控制器分別采集離合器和變速器的位置信息以及動力輸出軸的扭矩信息并存儲。
[0009]優(yōu)選的，所述的操控盤上設(shè)置有加擋撥片和減擋撥片，撥動加擋撥片或減擋撥片會產(chǎn)生正負(fù)電位差，該電位差向控制器傳遞一種加擋信號或減擋信號。
[0010]優(yōu)選的，所述的變速器控制部分包括變速電機(jī)a、主動鏈輪a、感應(yīng)鏈輪d、支撐板a、從動鏈輪b、作用鏈輪c、搖臂a和作用桿a，所述的變速電機(jī)a的輸出軸上設(shè)有主動鏈輪a，主動鏈輪a與從動鏈輪b之間鏈傳動，感應(yīng)鏈輪d與從動鏈輪b之間同步鏈傳動，從動鏈輪b的輸出端設(shè)有搖臂a，搖臂a的端部連接作用桿a，作用桿a驅(qū)動變速器運(yùn)動;在感應(yīng)鏈輪d上設(shè)有位置標(biāo)識，在位置標(biāo)識處設(shè)置有角位移傳感器，用于檢測感應(yīng)鏈輪d的旋轉(zhuǎn)角度;控制器與變速電機(jī)a電連接。
[0011]優(yōu)選的，所述的離合器控制部分包括離合電機(jī)b、支撐板b、作用鏈輪e、感應(yīng)鏈輪f、搖臂b和作用桿b，所述的離合電機(jī)b的輸出軸通過傳動鏈與感應(yīng)鏈輪f連接，感應(yīng)鏈輪f上設(shè)有位置標(biāo)識，在位置標(biāo)識處設(shè)置有角位移傳感器，用于檢測感應(yīng)鏈輪f的旋轉(zhuǎn)角度;感應(yīng)鏈輪f與作用鏈輪e同軸設(shè)置，作用鏈輪e的輸出端設(shè)有搖臂b，搖臂b的端部連接作用桿b，作用桿b驅(qū)動離合器分離;控制器與離合電機(jī)b電連接。
[0012]優(yōu)選的，所述的動力輸出軸處設(shè)有扭矩傳感器，用于檢測動力輸出軸的扭矩變化。
[0013]優(yōu)選的，所述的角位移傳感器和扭矩傳感器采集的數(shù)據(jù)分別傳遞給控制器。
[0014]本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理:加減擋撥片分別利用電位差給予控制器相應(yīng)的加減擋信號，加減擋信號輸入控制器后，控制器對信號進(jìn)行分析，執(zhí)行其中的單片機(jī)上的程序?？刂破骺刂齐x合電機(jī)的轉(zhuǎn)動，將離合電機(jī)的轉(zhuǎn)動變換為搖臂的擺動，利用桿機(jī)構(gòu)作用于離合器，實(shí)現(xiàn)離合器的分離，以便換擋的可靠性。同時(shí)，控制器會控制變速電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過鏈輪和搖臂轉(zhuǎn)換為搖臂的擺動，搖臂與桿機(jī)構(gòu)連接，進(jìn)而桿機(jī)構(gòu)對變速器進(jìn)行操作。連接搖臂的鏈輪與另一鏈輪構(gòu)成鏈傳動，且該鏈輪上安裝有角位移傳感器，從該傳感器輸出的電壓模擬信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，給單片機(jī)讀取判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)位移，然后做出相應(yīng)動作。根據(jù)扭矩傳感器收集到的輸出軸扭矩變化情況，確定變速完成后，控制器控制離合電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)離合器的接合。完成離合與換擋的同步實(shí)現(xiàn)，達(dá)到智能自動換擋目的。
[0015]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本實(shí)用新型利用撥片的撥動給予控制器不同的信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可讀取的數(shù)字信號，依據(jù)該信號以及單片機(jī)程序依次實(shí)現(xiàn)離合器的分離、變速器的變速和離合器的接合。整個控制裝置中設(shè)置有對變速電機(jī)的轉(zhuǎn)動、離合電機(jī)的轉(zhuǎn)動和動力輸出軸的扭矩進(jìn)行測量的傳感器，各個傳感器所測量的數(shù)據(jù)均傳輸至控制器，供控制器判斷發(fā)出對離合和變速的指令的時(shí)刻以及對裝置性能的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)變速準(zhǔn)確，穩(wěn)定可靠的變速控制。本實(shí)用新型中，只需進(jìn)行對撥片操作，即可依據(jù)單片機(jī)程序執(zhí)行離合器與變速器的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)智能自動變速，操作便捷、簡單。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型加擋控制框圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型的反饋控制框圖。
[0020]圖中，1、操控盤，2、加擋撥片，3、減擋撥片，4、控制器，5、角位移傳感器，6、主動鏈輪a，7、緊固螺釘，8、變速電機(jī)a，9、感應(yīng)鏈輪d，1、支撐板a，11、從動鏈輪b，12、作用鏈輪c，13、搖臂a，14、作用桿a，15、扭矩傳感器，16、作用桿b，17、搖臂b，18、作用鏈輪e，19、支撐板b，20、離合電機(jī)b，21、感應(yīng)鏈輪f，22、動力輸出軸。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型具體涉及一種撥片換擋控制裝置，其中撥片換擋控制裝置如附圖1所示，包括離合器控制部分、變速器控制部分、動力輸出軸22、操控盤I和控制器4，其中操控盤I上設(shè)置有加擋撥片2和減擋撥片3，控制器4接受來自操控盤I的操控信號，并分別驅(qū)動離合器控制部分和變速器控制部分，在驅(qū)動離合器控制部分和變速器控制部分的同時(shí)，控制器4分別采集離合器和變速器的位置信息以及動力輸出軸22的扭矩信息并存儲。
[0022]變速器控制部分包括變速電機(jī)a8、支撐板alO、作用鏈輪cl2、搖臂al3、作用桿al4和感應(yīng)鏈輪d9。其中支撐板alO內(nèi)設(shè)置有與變速電機(jī)a8相連接的主動鏈輪a6和從動鏈輪bl I，主動鏈輪a6與從動鏈輪b11通過鏈傳動方式傳遞轉(zhuǎn)矩，從動鏈輪b11與作用鏈輪c 12直接相連，搖臂al 3固接在作用鏈輪c 12上，同時(shí)作用鏈輪c 12通過鏈傳動向感應(yīng)鏈輪d9傳遞轉(zhuǎn)速，感應(yīng)鏈輪d9上設(shè)置有角位移傳感器5，收集感應(yīng)鏈輪d9的轉(zhuǎn)動情況反饋到控制器4。
[0023]類似的，對于離合器控制部分的零部件包括離合電機(jī)b20、支撐板bl9、作用鏈輪el8、搖臂bl7和感應(yīng)鏈輪f21。其中支撐板bl9內(nèi)的結(jié)構(gòu)與支撐板alO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似，離合電機(jī)b20通過鏈傳動將轉(zhuǎn)矩傳遞至作用鏈輪el8，作用鏈輪el8的轉(zhuǎn)動帶動搖臂bl7擺動，控制作用桿bl6的工作，支撐板bl9上設(shè)置有感應(yīng)鏈輪f 21，感應(yīng)鏈輪f 21上設(shè)置有角位移傳感器5對離合電機(jī)b20的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)測，角位移傳感器5與控制器4連接。
[0024]附圖3為本實(shí)用新型的反饋控制框圖，操控盤I內(nèi)的電路與控制器4相連，通過撥動加擋撥片2或減擋撥片3改變正負(fù)電位差，向控制器4傳遞模擬信號，經(jīng)控制器4內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換裝置將模擬信號轉(zhuǎn)為單片機(jī)可讀取的數(shù)字信號，控制器4與變速電機(jī)a8和離合電機(jī)b20相連，控制器4內(nèi)的單片機(jī)讀取來自操控盤I的數(shù)字信號后，執(zhí)行相應(yīng)得程序。設(shè)置于感應(yīng)鏈輪d9和感應(yīng)鏈輪f21上的角位移傳感器5對變速電機(jī)a8和離合電機(jī)b20分別帶動搖臂al3和搖臂bl7的運(yùn)動幅度進(jìn)行監(jiān)測，并反饋到控制器4，可以實(shí)現(xiàn)對離合與變速的再次調(diào)控;動力輸出軸22上設(shè)置的扭矩傳感器15對動力輸出軸22的扭矩進(jìn)行監(jiān)測并反饋到控制器4，判斷變速的完成情況，確保裝置工作的可靠性。
[0025]上述撥片換擋控制裝置的控制策略，包括換擋控制、離合控制以及反饋控制三部分;換擋控制:首先對變速器的控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行標(biāo)定，設(shè)定減擋、空擋、中點(diǎn)和加擋四個位置點(diǎn)，控制變速電機(jī)a8處于中點(diǎn)位置，然后觸發(fā)操控盤I的換擋信號，經(jīng)控制器4識別，驅(qū)動變速電機(jī)a8由中點(diǎn)位置旋轉(zhuǎn)至加擋或減擋或空擋處，經(jīng)角位移傳感器5識別到位，通過鏈傳動將變速電機(jī)a8的轉(zhuǎn)矩傳遞至作用鏈輪c 12、搖臂a 13和作用桿al 4;變速電機(jī)a8旋轉(zhuǎn)至預(yù)定位置后，經(jīng)控制器判斷換擋后，回旋至中點(diǎn)位置;離合控制:首先對離合器的驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行標(biāo)定，設(shè)定分離和結(jié)合兩個位置點(diǎn)，然后觸發(fā)操控盤I的換擋信號，經(jīng)控制器4識別，控制繼電器組，繼而控制離合電機(jī)b20旋轉(zhuǎn)至分離位置點(diǎn)，經(jīng)角位移傳感器5識別到位后，通過鏈傳動將轉(zhuǎn)矩傳遞到作用鏈輪el8和搖臂bl7，控制作用桿bl6，實(shí)現(xiàn)對離合器的分離;反饋控制:利用動力輸出軸22上設(shè)置的扭矩傳感器15，對動力輸出軸22的扭矩進(jìn)行測量，并反饋到控制器4，控制器4對所收集到的輸出軸22扭矩進(jìn)行分析判斷，當(dāng)變速過程中動力輸出軸22的扭矩會發(fā)生驟變，根據(jù)扭矩值的變化判斷變速的完成情況，并反饋至換擋控制。
[0026]根據(jù)以上控制策略，對本實(shí)用新型控制方式實(shí)現(xiàn)的具體實(shí)施例如附圖2所示，具體表述如下:
[0027](I)預(yù)先對離合器部分進(jìn)行操控，控制繼電器組，繼而控制離合電機(jī)b20旋轉(zhuǎn)至分離位置點(diǎn)。通過鏈傳動將轉(zhuǎn)矩傳遞到作用鏈輪el8和搖臂bl7，控制作用桿bl6，實(shí)現(xiàn)對離合器的分離。同時(shí)感應(yīng)鏈輪f21上設(shè)置的角位移傳感器5對離合電機(jī)b20的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對離合電機(jī)b的準(zhǔn)確控制。
[0028](2)當(dāng)所輸入信號為加擋信號時(shí)，單片機(jī)程序執(zhí)行，控制繼電器組驅(qū)動變速電機(jī)a8由中點(diǎn)位置旋轉(zhuǎn)至加擋位置點(diǎn)，通過鏈傳動將變速電機(jī)a8的轉(zhuǎn)矩傳遞至作用鏈輪cl2、搖臂al3和作用桿al4;變速電機(jī)a8旋轉(zhuǎn)至預(yù)定位置后，回旋至中點(diǎn)位置；同時(shí)作用鏈輪cl2與感應(yīng)鏈輪d9通過鏈傳動方式連接，在感應(yīng)鏈輪d9上設(shè)置的角位移傳感器5收集感應(yīng)鏈輪d9的旋轉(zhuǎn)角度并反饋到控制器4，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后供單片機(jī)讀取，單片機(jī)依據(jù)讀取的數(shù)字信號判斷變速電機(jī)a8的旋轉(zhuǎn)角度是否達(dá)到要求，以實(shí)現(xiàn)對變速電機(jī)a8的再次調(diào)控，確保準(zhǔn)確變速；同時(shí)，變速器輸出軸22上設(shè)置有扭矩傳感器15，該扭矩傳感器15與控制器4相連接，可對輸出軸22的扭矩進(jìn)行測量，并反饋到控制器4，控制器4對所收集到的動力輸出軸22扭矩進(jìn)行分析。由于變速過程中動力輸出軸22的扭矩會發(fā)生驟變，根據(jù)扭矩值的變化判斷變速的完成情況；
[0029](3)依據(jù)所反饋的扭矩值變化的大小，如果扭矩不發(fā)生驟變，則變速并未完成，仍然保持離合器的分離狀態(tài)，停止機(jī)器，并將裝置進(jìn)行檢修。如果扭矩值發(fā)生驟變，則說明變速完成，單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)程序，將離合電機(jī)b20旋轉(zhuǎn)至接合位置點(diǎn)，通過支撐板bl9內(nèi)的鏈輪傳動、作用鏈輪e 18、搖臂b 17和作用桿b 16傳遞離合電機(jī)b 20的扭矩，控制離合器的接合。同時(shí)，設(shè)置于感應(yīng)鏈輪f21的角位移傳感器5對離合電機(jī)b20的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行監(jiān)測，確保離合器的準(zhǔn)確接合。
[0030]對于操控盤I所輸入信號為減擋信號的情況時(shí)，控制方式類似，只是在單片機(jī)執(zhí)行程序控制變速電機(jī)a8旋轉(zhuǎn)時(shí)，變速電機(jī)a8的旋轉(zhuǎn)至減擋位置點(diǎn)即可。
[0031]本實(shí)用新型的減擋與空擋控制執(zhí)行方式一樣。
[0032]本實(shí)用新型通過撥動操控盤上的加減擋撥片，利用正負(fù)電位差向控制器傳遞加減擋信號，預(yù)先對離合器控制裝置進(jìn)行操控，實(shí)現(xiàn)離合器的分離，然后控制器根據(jù)所輸入的加減擋信號，控制變速電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，變速完成后執(zhí)行相應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)離合器的接合。本實(shí)用新型的操作以及結(jié)構(gòu)簡單，智能的實(shí)現(xiàn)離合與變速的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)自動變速。本實(shí)用新型的裝置上設(shè)有角位移傳感器和扭矩傳感器，對換擋控制過程進(jìn)行監(jiān)測并反饋到控制器，實(shí)現(xiàn)控制器對裝置的再次調(diào)控，保證換擋控制的平穩(wěn)可靠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種撥片換擋控制裝置，包括離合器、變速器和動力輸出軸(22)，其特征在于還包括操控盤(1)、控制器(4)、離合器控制部分和變速器控制部分，所述的控制器(4)接受來自操控盤(I)的操控信號，并分別驅(qū)動離合器控制部分和變速器控制部分，在驅(qū)動離合器控制部分和變速器控制部分的同時(shí)，控制器(4)分別采集離合器和變速器的位置信息以及動力輸出軸(22 )的扭矩信息并存儲。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種撥片換擋控制裝置，其特征在于所述的操控盤(I)上設(shè)置有加檔撥片(2)和減檔撥片(3)，撥動加檔撥片(2)或減檔撥片(3)會產(chǎn)生正負(fù)電位差，該電位差向控制器(4)傳遞一種加檔信號或減檔信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種撥片換擋控制裝置，其特征在于所述的變速器控制部分包括變速電機(jī)a (8 )、主動鏈輪a(6 )、感應(yīng)鏈輪d(9 )、支撐板a(10)、從動鏈輪b (11)、作用鏈輪c(12)、搖臂a(13)和作用桿a(14)，所述的變速電機(jī)a(8)的輸出軸上設(shè)有主動鏈輪a(6)，主動鏈輪a (6 )與從動鏈輪b (11)之間鏈傳動，感應(yīng)鏈輪d (9 )與從動鏈輪b (11)之間同步鏈傳動，從動鏈輪b (11)的輸出端設(shè)有搖臂a(13 )，搖臂a(13 )的端部連接作用桿a(14)，作用桿a(14)驅(qū)動變速器運(yùn)動；在感應(yīng)鏈輪d(9)上設(shè)有位置標(biāo)識，在位置標(biāo)識處設(shè)置有角位移傳感器(5)，用于檢測感應(yīng)鏈輪d(9)的旋轉(zhuǎn)角度;控制器(4)與變速電機(jī)a(8)電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種撥片換擋控制裝置，其特征在于所述的離合器控制部分包括離合電機(jī)b(20)、支撐板b(19)、作用鏈輪e(18)、感應(yīng)鏈輪f(21)、搖臂b(17)和作用桿b(16)，所述的離合電機(jī)b (20 )的輸出軸通過傳動鏈與感應(yīng)鏈輪f (21)連接，感應(yīng)鏈輪f (21)上設(shè)有位置標(biāo)識，在位置標(biāo)識處設(shè)置有角位移傳感器(5)，用于檢測感應(yīng)鏈輪f(21)的旋轉(zhuǎn)角度;感應(yīng)鏈輪f(21)與作用鏈輪e(18)同軸設(shè)置，作用鏈輪e(18)的輸出端設(shè)有搖臂b(17)，搖臂b(17)的端部連接作用桿b(16)，作用桿b(16)驅(qū)動離合器分離;控制器(4)與離合電機(jī)b(20)電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種撥片換擋控制裝置，其特征在于所述的動力輸出軸(22 )處設(shè)有扭矩傳感器(15 )，用于檢測動力輸出軸(22 )的扭矩變化。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種撥片換擋控制裝置，其特征在于所述的角位移傳感器(5)和扭矩傳感器(15)采集的數(shù)據(jù)分別傳遞給控制器(4)。
【文檔編號】F16H59/14GK205559759SQ201620308341
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】伏軍, 張?jiān)龇? 李剛, 李敏, 鄭潤澤, 周清泉, 陸繼軍, 祁菡芮, 翟元龍, 蔣建
【申請人】邵陽學(xué)院