一種撥片換擋控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實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，利用正負電位差向控制器傳遞信號，控制器預先執行對離合控制裝置，通過鏈傳動、搖臂、桿機構等傳遞離合電機的轉矩將離合斷開；待離合斷開后控制器驅動變速器操控部分，將變速電機的轉矩傳遞至變速器，實現成功變速；變速完成后，控制器驅動離合控制裝置，將離合器接合。本實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，離合與變速協同工作，實現了智能自動變速。整個裝置上設置有角位移傳感器和扭矩傳感器對控制器進行反饋，供控制器發出執行指令時刻的判斷以及控制過程的監測，變速過程穩定可靠。
【專利說明】
一種撥片換擋控制裝置
技術領域
[0001]本實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現自動換擋的控制裝置。
【背景技術】
[0002]目前，汽車采用的普遍換擋方式是采用推動撥桿，以此實現變速，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掛錯擋的現象，而且對變速器操縱桿的磨損加劇，減少使用壽命，甚至發生安全事故。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現變速的自動變速器，電腦根據汽車運行速度自動識別，實現增速或減速。
[0003]目前出現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(或者轉向柱)后面或之上，以允許駕駛員進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向柱的附近使得駕駛員更容易進行手動換擋，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，同時還能允許駕駛員具有愉快的駕駛體驗。
[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。它可以根據駕駛員和/或計算機的命令來使用電子傳感器、氣動器件、處理器和致動器來執行換擋。
[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傳感器感應請求換擋的方向，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這兩個傳感器以及其它因素的輸入，例如發動機轉速、電子穩定控制、ECU、空調和儀表板，確定離合器的分離、變速和離合器的接合需要的理想時機和轉矩。
[0006]但是上述方案在換擋時協同能力偏弱，對于變速過程中的識別有些不足，容易產生操作失誤，缺乏對操作失誤的判斷及糾正策略。

【發明內容】

[0007]本實用新型要解決的技術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，可以準確判斷發出對離合和變速的指令的時刻以及對裝置性能的監測，實現變速準確，穩定可靠的變速控制，協同工作良好，可以實現智能自動變速，操作便捷、簡單。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是: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，并分別驅動離合器控制部分和變速器控制部分，在驅動離合器控制部分和變速器控制部分的同時，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]優選的，所述的操控盤上設置有加擋撥片和減擋撥片，撥動加擋撥片或減擋撥片會產生正負電位差，該電位差向控制器傳遞一種加擋信號或減擋信號。
[0010]優選的，所述的變速器控制部分包括變速電機a、主動鏈輪a、感應鏈輪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a的輸出軸上設有主動鏈輪a，主動鏈輪a與從動鏈輪b之間鏈傳動，感應鏈輪d與從動鏈輪b之間同步鏈傳動，從動鏈輪b的輸出端設有搖臂a，搖臂a的端部連接作用桿a，作用桿a驅動變速器運動;在感應鏈輪d上設有位置標識，在位置標識處設置有角位移傳感器，用于檢測感應鏈輪d的旋轉角度;控制器與變速電機a電連接。
[0011]優選的，所述的離合器控制部分包括離合電機b、支撐板b、作用鏈輪e、感應鏈輪f、搖臂b和作用桿b，所述的離合電機b的輸出軸通過傳動鏈與感應鏈輪f連接，感應鏈輪f上設有位置標識，在位置標識處設置有角位移傳感器，用于檢測感應鏈輪f的旋轉角度;感應鏈輪f與作用鏈輪e同軸設置，作用鏈輪e的輸出端設有搖臂b，搖臂b的端部連接作用桿b，作用桿b驅動離合器分離;控制器與離合電機b電連接。
[0012]優選的，所述的動力輸出軸處設有扭矩傳感器，用于檢測動力輸出軸的扭矩變化。
[0013]優選的，所述的角位移傳感器和扭矩傳感器采集的數據分別傳遞給控制器。
[0014]本實用新型的設計原理:加減擋撥片分別利用電位差給予控制器相應的加減擋信號，加減擋信號輸入控制器后，控制器對信號進行分析，執行其中的單片機上的程序。控制器控制離合電機的轉動，將離合電機的轉動變換為搖臂的擺動，利用桿機構作用于離合器，實現離合器的分離，以便換擋的可靠性。同時，控制器會控制變速電機旋轉，將電機的旋轉運動通過鏈輪和搖臂轉換為搖臂的擺動，搖臂與桿機構連接，進而桿機構對變速器進行操作。連接搖臂的鏈輪與另一鏈輪構成鏈傳動，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A/D轉換，將模擬信號轉換為數字信號，給單片機讀取判斷電機的旋轉位移，然后做出相應動作。根據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，進而實現離合器的接合。完成離合與換擋的同步實現，達到智能自動換擋目的。
[0015]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:本實用新型利用撥片的撥動給予控制器不同的信號，經A/D轉換為單片機可讀取的數字信號，依據該信號以及單片機程序依次實現離合器的分離、變速器的變速和離合器的接合。整個控制裝置中設置有對變速電機的轉動、離合電機的轉動和動力輸出軸的扭矩進行測量的傳感器，各個傳感器所測量的數據均傳輸至控制器，供控制器判斷發出對離合和變速的指令的時刻以及對裝置性能的監測，實現變速準確，穩定可靠的變速控制。本實用新型中，只需進行對撥片操作，即可依據單片機程序執行離合器與變速器的協同工作，實現智能自動變速，操作便捷、簡單。
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0017]圖1是本實用新型的結構組成示意圖；
[0018]圖2為本實用新型加擋控制框圖；
[0019]圖3為本實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a，9、感應鏈輪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b，21、感應鏈輪f，22、動力輸出軸。
【具體實施方式】
[0021]本實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，并分別驅動離合器控制部分和變速器控制部分，在驅動離合器控制部分和變速器控制部分的同時，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a8、支撐板alO、作用鏈輪cl2、搖臂al3、作用桿al4和感應鏈輪d9。其中支撐板alO內設置有與變速電機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，同時作用鏈輪c 12通過鏈傳動向感應鏈輪d9傳遞轉速，感應鏈輪d9上設置有角位移傳感器5，收集感應鏈輪d9的轉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b20、支撐板bl9、作用鏈輪el8、搖臂bl7和感應鏈輪f21。其中支撐板bl9內的結構與支撐板alO的內部結構類似，離合電機b20通過鏈傳動將轉矩傳遞至作用鏈輪el8，作用鏈輪el8的轉動帶動搖臂bl7擺動，控制作用桿bl6的工作，支撐板bl9上設置有感應鏈輪f 21，感應鏈輪f 21上設置有角位移傳感器5對離合電機b20的旋轉進行監測，角位移傳感器5與控制器4連接。
[0024]附圖3為本實用新型的反饋控制框圖，操控盤I內的電路與控制器4相連，通過撥動加擋撥片2或減擋撥片3改變正負電位差，向控制器4傳遞模擬信號，經控制器4內的A/D轉換裝置將模擬信號轉為單片機可讀取的數字信號，控制器4與變速電機a8和離合電機b20相連，控制器4內的單片機讀取來自操控盤I的數字信號后，執行相應得程序。設置于感應鏈輪d9和感應鏈輪f21上的角位移傳感器5對變速電機a8和離合電機b20分別帶動搖臂al3和搖臂bl7的運動幅度進行監測，并反饋到控制器4，可以實現對離合與變速的再次調控;動力輸出軸22上設置的扭矩傳感器15對動力輸出軸22的扭矩進行監測并反饋到控制器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旋轉位置進行標定，設定減擋、空擋、中點和加擋四個位置點，控制變速電機a8處于中點位置，然后觸發操控盤I的換擋信號，經控制器4識別，驅動變速電機a8由中點位置旋轉至加擋或減擋或空擋處，經角位移傳感器5識別到位，通過鏈傳動將變速電機a8的轉矩傳遞至作用鏈輪c 12、搖臂a 13和作用桿al 4;變速電機a8旋轉至預定位置后，經控制器判斷換擋后，回旋至中點位置;離合控制:首先對離合器的驅動電機旋轉位置進行標定，設定分離和結合兩個位置點，然后觸發操控盤I的換擋信號，經控制器4識別，控制繼電器組，繼而控制離合電機b20旋轉至分離位置點，經角位移傳感器5識別到位后，通過鏈傳動將轉矩傳遞到作用鏈輪el8和搖臂bl7，控制作用桿bl6，實現對離合器的分離;反饋控制:利用動力輸出軸22上設置的扭矩傳感器15，對動力輸出軸22的扭矩進行測量，并反饋到控制器4，控制器4對所收集到的輸出軸22扭矩進行分析判斷，當變速過程中動力輸出軸22的扭矩會發生驟變，根據扭矩值的變化判斷變速的完成情況，并反饋至換擋控制。
[0026]根據以上控制策略，對本實用新型控制方式實現的具體實施例如附圖2所示，具體表述如下:
[0027](I)預先對離合器部分進行操控，控制繼電器組，繼而控制離合電機b20旋轉至分離位置點。通過鏈傳動將轉矩傳遞到作用鏈輪el8和搖臂bl7，控制作用桿bl6，實現對離合器的分離。同時感應鏈輪f21上設置的角位移傳感器5對離合電機b20的旋轉角度進行監測，實現對離合電機b的準確控制。
[0028](2)當所輸入信號為加擋信號時，單片機程序執行，控制繼電器組驅動變速電機a8由中點位置旋轉至加擋位置點，通過鏈傳動將變速電機a8的轉矩傳遞至作用鏈輪cl2、搖臂al3和作用桿al4;變速電機a8旋轉至預定位置后，回旋至中點位置；同時作用鏈輪cl2與感應鏈輪d9通過鏈傳動方式連接，在感應鏈輪d9上設置的角位移傳感器5收集感應鏈輪d9的旋轉角度并反饋到控制器4，經A/D轉換為數字信號后供單片機讀取，單片機依據讀取的數字信號判斷變速電機a8的旋轉角度是否達到要求，以實現對變速電機a8的再次調控，確保準確變速；同時，變速器輸出軸22上設置有扭矩傳感器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扭矩進行分析。由于變速過程中動力輸出軸22的扭矩會發生驟變，根據扭矩值的變化判斷變速的完成情況；
[0029](3)依據所反饋的扭矩值變化的大小，如果扭矩不發生驟變，則變速并未完成，仍然保持離合器的分離狀態，停止機器，并將裝置進行檢修。如果扭矩值發生驟變，則說明變速完成，單片機執行相應程序，將離合電機b20旋轉至接合位置點，通過支撐板bl9內的鏈輪傳動、作用鏈輪e 18、搖臂b 17和作用桿b 16傳遞離合電機b 20的扭矩，控制離合器的接合。同時，設置于感應鏈輪f21的角位移傳感器5對離合電機b20的旋轉角度進行監測，確保離合器的準確接合。
[0030]對于操控盤I所輸入信號為減擋信號的情況時，控制方式類似，只是在單片機執行程序控制變速電機a8旋轉時，變速電機a8的旋轉至減擋位置點即可。
[0031]本實用新型的減擋與空擋控制執行方式一樣。
[0032]本實用新型通過撥動操控盤上的加減擋撥片，利用正負電位差向控制器傳遞加減擋信號，預先對離合器控制裝置進行操控，實現離合器的分離，然后控制器根據所輸入的加減擋信號，控制變速電機的正轉和反轉，變速完成后執行相應程序實現離合器的接合。本實用新型的操作以及結構簡單，智能的實現離合與變速的協同工作，實現自動變速。本實用新型的裝置上設有角位移傳感器和扭矩傳感器，對換擋控制過程進行監測并反饋到控制器，實現控制器對裝置的再次調控，保證換擋控制的平穩可靠。
【主權項】
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，并分別驅動離合器控制部分和變速器控制部分，在驅動離合器控制部分和變速器控制部分的同時，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.根據權利要求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)會產生正負電位差，該電位差向控制器(4)傳遞一種加檔信號或減檔信號。3.根據權利要求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a (8 )、主動鏈輪a(6 )、感應鏈輪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a(8)的輸出軸上設有主動鏈輪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)驅動變速器運動；在感應鏈輪d(9)上設有位置標識，在位置標識處設置有角位移傳感器(5)，用于檢測感應鏈輪d(9)的旋轉角度;控制器(4)與變速電機a(8)電連接。4.根據權利要求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b(20)、支撐板b(19)、作用鏈輪e(18)、感應鏈輪f(21)、搖臂b(17)和作用桿b(16)，所述的離合電機b (20 )的輸出軸通過傳動鏈與感應鏈輪f (21)連接，感應鏈輪f (21)上設有位置標識，在位置標識處設置有角位移傳感器(5)，用于檢測感應鏈輪f(21)的旋轉角度;感應鏈輪f(21)與作用鏈輪e(18)同軸設置，作用鏈輪e(18)的輸出端設有搖臂b(17)，搖臂b(17)的端部連接作用桿b(16)，作用桿b(16)驅動離合器分離;控制器(4)與離合電機b(20)電連接。5.根據權利要求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.根據權利要求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)采集的數據分別傳遞給控制器(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
【發明人】伏軍, 張增峰, 李剛, 李敏, 鄭潤澤, 周清泉, 陸繼軍, 祁菡芮, 翟元龍, 蔣建
【申請人】邵陽學院