CN102606726B - 一种汽车同步器空挡预挂控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车同步器空挡预挂控制装置，属于汽车技术领域。它解决了现有的汽车在换挡过程中存在换挡延迟的问题。本装置包括TCU、分别与TCU连接的车速传感器、油门踏板位置传感器、同步器挂挡机构和采集件，TCU用于接收采集件采集的挡位杆位置信号、车速传感器采集的车速信号和油门踏板位置传感器采集的油门开度信号，判断挡位杆位置信号为空挡的位置信号时根据油门开度信号选取TCU内预先设定的挡位临界变速值并将车速信号与挡位临界变速值进行对比，同时根据比较结果输出预挂挡位请求信号，同步器挂挡机构接收预挂挡位请求信号并控制同步器挂入预挂挡位。本装置有效地提高了换挡效率和提升了变速器响应性。

Description

一种汽车同步器空挡预挂控制装置

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种汽车同步器空挡预挂控制装置。

背景技术

旧式变速器的换挡要采用两脚离合的方式，升挡在空挡位置停留片刻，减挡要在空挡位置加油门，以减少齿轮的转速差，在换挡时需要这样的操作是由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换挡位时存在一个同步问题，两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮，旧式变速器的换挡操作比较复杂，难以掌握精确，因此目前生产的汽车，变速器都配有同步器，通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合，有效地避免了齿轮的撞击，大为简化了换挡操作。

但是变速器在进行换挡时，必须同步器挂挡完毕后，才能进行离合器交替控制，因此，同步器挂挡的时间直接决定了换挡效率。但是在实际过程中，当驾驶员将挡位杆从行驶挡迁移到空挡时，同步器执行退空挡操作，之后驾驶员再将挡位杆迁移至行驶挡时，同步器需要再次挂挡导致产生换挡延迟，影响行车效率和舒适性。

自动变速箱控制单元，简称TCU，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自动变速器。车辆自动变速是汽车电控技术的一个重要组成部分，使驾驶更简单。采用计算机和电力电子驱动技术实现车辆自动变速，能消除驾驶员换挡技术的差异，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，提高车辆的动力性和经济性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于提高换挡效率、提升变速器响应性且快速传递动力的汽车同步器空挡预挂控制装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，该控制装置包括TCU、分别与TCU连接的车速传感器、油门踏板位置传感器、同步器挂挡机构和用于采集挡位杆位置信号的采集件，所述的TCU用于接收上述采集件采集的挡位杆位置信号、车速传感器采集的车速信号和油门踏板位置传感器采集的油门开度信号，判断挡位杆位置信号为空挡的位置信号时根据上述油门开度信号选取TCU内预先设定的挡位临界变速值并将上述的车速信号与挡位临界变速值进行对比，同时根据比较结果输出预挂挡位请求信号，所述的同步器挂挡机构用于接收上述预挂挡位请求信号并控制同步器挂入预挂挡位。

本汽车同步器空挡预挂控制装置，在车辆行驶过程中，当TCU接收到采集件输送的挡位杆位置信号为空挡位置信号时，TCU根据油门踏板位置传感器采集的油门开度信号选取TCU内预先设定的挡位临界变速值并将车速传感器采集的车速信号与预先设定的挡位临界变速值进行对比，其挡位临界变速值为TCU内存储的与某个车速和某个油门开度相对应的挡位，TCU判断在车速信号小于挡位临界变速值时则预挂挡位为原挡位降一挡的挡位；在车速信号大于挡位临界变速值时则预挂挡位为原挡位升一挡的挡位，TCU根据此判断结果输出预挂挡位请求信号给同步器挂挡机构将同步器预先挂入预挂挡位，在该预挂挡位与驾驶员实际要挂入的挡位一致时，即可立即进行离合器结合，实现快速传递动力，提高换挡效率。

在上述的汽车同步器空挡预挂控制装置中，所述的TCU用于存储汽车行驶状态的速度设定值并判断在上述的车速信号小于所述的速度设定值时，输出预挂一挡请求信号给同步器挂挡机构，所述的同步器挂挡机构用于接收上述预挂一挡请求信号并控制同步器挂入一挡。将速度设定值设定为接近于零的数值，TCU判断在车速传感器采集的车速信号小于速度设定值时，说明车辆接近于停止状态，车辆处于起步状态，TCU直接输出预挂一挡请求信号给同步器挂挡机构使同步器挂挡机构控制同步器挂入一挡；TCU判断在车速信号大于速度设定值时，则根据油门开度信号选取挡位临界变速值并将车速信号与挡位临界变速值进行对比，TCU根据比较结果输出预挂挡位请求信号给同步器挂挡机构，同步器挂挡机构则控制同步器挂入预挂挡位。

在上述的汽车同步器空挡预挂控制装置中，该装置还包括与TCU连接的同步器位置传感器，所述的同步器位置传感器用于采集同步器位置信号，所述的TCU在接收到同步器位置信号与实际挂入挡位不同时，控制同步器挂挡机构解除同步器预挂的挡位并将同步器挂入正确的挡位。

在上述的汽车同步器空挡预挂控制装置中，所述的同步器挂档机构包括电机以及通过传动机构和电机连接的拨叉轴。其电机在接收到TCU发出的预挂挡位请求信号时转动带动传动机构，从而推动拨叉轴将同步器挂入预挂挡位。

在上述的汽车同步器空挡预挂控制装置中，所述的采集件包括挡位杆多功能开关。

在上述的汽车同步器空挡预挂控制装置中，所述的挡位杆多功能开关装在变速器壳体上且与选挡杆相连，用于向上述的TCU输入选挡杆位置信号。

在上述的汽车AMT车库换挡预挂挡控制装置中，所述的采集件为手动阀位置开关，所述的手动阀位置开关与上述的TCU连接。

在上述的汽车同步器空挡预挂控制装置中，所述的TCU包括微控制器、传感器接口电路、输出接口电路和存储器，所述的存储器用于存储与车速进行对比的速度设定值、与油门开度信号进行对比的预先设定值和判断预挂挡位的挡位临界变速值，上述的采集件、车速传感器、油门踏板位置传感器和同步器位置传感器分别通过传感器接口电路与微控制器连接，上述的同步器挂挡机构通过输出接口电路与微控制器连接。

与现有技术相比，本汽车同步器空挡预挂控制装置具有以下优点：

1、本发明在挡位为空挡时根据车速和油门开度判断预挂挡位并将同步器预先挂入预挂挡位，在实际要挂入的挡位与预挂挡位一致时，即可实现动力传递，具有换挡效率高、变速器响应快和动力传递效率高等优点。

2、本发明还可以根据同步器位置传感器采集的同步器位置信号和实际挂入挡位进行对比，当预挂挡位不正确时，快速解除预挂挡位并将正确挡位挂入，提高了预挂挡位的准确性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的流程图。

图中，1、采集件；2、车速传感器；3、油门踏板位置传感器；4、同步器位置传感器；5、TCU；51、传感器接口电路；52、存储器；53、微控制器；54、输出接口电路；6、同步器挂挡机构。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本汽车同步器空挡预挂控制装置，应用于AMT自动变速器控制***中，该装置包括TCU 5、分别与TCU 5连接的车速传感器2、同步器位置传感器4、油门踏板位置传感器3、同步器挂挡机构6和用于采集挡位杆位置信号的采集件1，TCU 5包括微控制器53、传感器接口电路51、输出接口电路54和存储器52，其存储器52用于存储与车速进行对比的速度设定值和判断预挂挡位的挡位临界变速值，其传感器接口电路51有开关量接口电路、模拟量接口电路和频率量接口电路这三种类型，开关量信号通过箝位二极管和上拉电阻转换成与微控制器53兼容的电平，经过低通RC滤波后输入到微控制器53开关量输入端口；模拟量信号由相应传感器采集并经过条理和滤波后，输入到微控制器53的AD端口；频率信号通过箝位二极管和上拉电阻，转换为整形芯片能够兼容的电平，经过整形和滤波后，输入到定时器模块进行捕捉；其采集件1、车速传感器2、油门踏板位置传感器3和同步器位置传感器4分别通过传感器接口电路51与微控制器53连接，同步器挂挡机构6通过输出接口电路54与微控制器53连接。

在本实施例中，采集件1为挡位杆多功能开关，其挡位杆多功能开关装在变速器壳体上，与选挡杆相连，用于向TCU输入选挡杆位置信号，其挡位杆多功能开关在挡位杆所在挡位不同时，比如P-R-N-D变换时，阻值变化，电压值就不一样，以此判断在哪个挡位杆上。其同步器挂档机构6包括电机以及通过传动机构和电机连接的拨叉轴。其电机在接收到TCU 5发出的预挂挡位请求信号时转动带动传动机构，从而推动拨叉轴将同步器挂入预挂挡位。

本装置中采集件1自车辆启动之后保持在工作状态，实时采集变速器的所在挡位并将检测到的挡位杆位置信号通过传感器接口电路51输送给微控制器53；安装在变速器输出轴附近壳体上的车速传感器2也保持在工作状态并将采集到的车速信号通过传感器接口电路51输送给微控制器53；安装在油门踏板处的油门踏板位置传感器3将采集到的油门开度信号通过传感器接口电路51输送给微控制器53；由微控制器53对车速信号、油门开度信号和挡位杆位置信号分别进行处理并输出控制信号控制同步器挂挡机构6工作。

如图2所示，本装置在使用过程中，在TCU 5的存储器52中预先存储汽车行驶状态的速度设定值，当微控制器53接收到采集件1采集到的挡位杆位置信号为空挡的位置信号时，将车速传感器2采集的车速信号与预先设定的速度设定值进行对比，其速度设定值设定为接近于零的数值，在车速值大于速度设定值时，将车速信号和油门踏板位置传感器3采集的油门开度信号与存储器52内预先存储的挡位临界变速值进行对比，其挡位临界变速值为存储器52内存储的与车速和油门开度相对应的挡位，即在油门开度不同时，进行挡位升降所对应的车速也不同，比如油门开度为20％时，车速大于等于10km/h时挡位从1挡升至2挡，车速大于等于15km/h时挡位从2挡升至3挡，车速大于等于30km/h时挡位从3挡升至4挡；油门开度为30％时，车速大于等于15km/h时挡位从1挡升至2挡，车速大于等于20km/h时挡位从2挡升至3挡，车速大于等于40km/h时挡位从3挡升至4挡；依次下去，在油门开度为100％时，车速大于等于30km/h时挡位从1挡升至2挡，车速大于等于50km/h时挡位从2挡升至3挡，车速大于等于70km/h时挡位从3挡升至4挡，以上数值只是举例说明，针对不同的车型其设定的挡位临界变速值不同；该装置根据该挡位临界变速值设置预挂挡位，即若在采集到的油门开度为30％，车速为40km/h时，则设置预挂挡位为4挡，微控制器53将该预挂挡位请求发送给同步器挂挡机构6，该同步器挂挡机构6接收该预挂挡位请求并控制同步器挂入4挡，在进行同步器预挂的过程中，其离合器为处于分离状态，因为汽车在进行换挡时，都是先将离合器分离后再将挡位杆退空挡的，因此在离合器处于分离的状态时，可以将同步器挂入预挂的挡位，在同步器进行预挂后，微控制器53对挡位杆实际挂入挡位与同步器位置传感器4采集的同步器位置信号进行比较并判断实际挂入挡位与同步器位置信号是否相同，在同步器预挂挡位与实际挂入挡位一致时，并且在挡位杆回到前进挡时，可以立即进行离合器结合，达到快速传递动力，若同步器预挂挡位与实际挂入挡位不一致时，解除同步器预挂挡位并控制同步器挂入正确的挡位；当微控制器53判断当前车速信号小于速度设定值时，说明当前车辆处于接近停止的状态，车辆处于起步状态，微控制器11发出预挂一挡的请求信号给同步器挂档机构6将同步器预先挂入一挡挡位，在实际的驾车过程中，车辆在起步的时候，可能因为停车的位置，需要进行倒挡后再进行挂一挡起步，但是考虑到驾驶特性，一般以预挂一挡为主，当驾驶员从N到D切换时，这样可以实现快速起步，从N到R切换时，因为一挡的预挂，需要将一挡的预挂挡位解除后再挂入R挡，会增加挂入R挡的时间，但是在一般情况下驾驶员会确认下车辆后面的情况，给R挡进入一个时间空间，所以挂R挡的响应性一般要求不高。

此外，采集件1也可以为手动阀位置开关。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了采集件1、车速传感器2、油门踏板位置传感器3、同步器位置传感器4、TCU 5、传感器接口电路51、存储器52、微控制器53、输出接口电路54、同步器挂挡机构6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，该控制装置包括TCU(5)、分别与TCU(5)连接的车速传感器(2)、油门踏板位置传感器(3)、同步器挂挡机构(6)和用于采集挡位杆位置信号的采集件(1)，所述的TCU(5)用于接收上述采集件(1)采集的挡位杆位置信号、车速传感器(2)采集的车速信号和油门踏板位置传感器(3)采集的油门开度信号，判断挡位杆位置信号为空挡的位置信号时根据上述油门开度信号选取TCU(5)内预先设定的挡位临界变速值并将上述的车速信号与挡位临界变速值进行对比，同时根据比较结果输出预挂挡位请求信号，所述的同步器挂挡机构(6)用于接收上述预挂挡位请求信号并控制同步器挂入预挂挡位。

2.根据权利要求1所述的汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，所述的TCU(5)用于存储汽车行驶状态的速度设定值并判断在上述的车速信号小于所述的速度设定值时，输出预挂一挡请求信号给同步器挂挡机构(6)，所述的同步器挂挡机构(6)用于接收上述预挂一挡请求信号并控制同步器挂入一挡。

3.根据权利要求2所述的汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，该装置还包括与TCU(5)连接的同步器位置传感器(4)，所述的同步器位置传感器(4)用于采集同步器位置信号，所述的TCU(5)在接收到同步器位置信号与实际挂入挡位不同时，控制同步器挂挡机构(6)解除同步器预挂的挡位并将同步器挂入正确的挡位。

4.根据权利要求1或2或3所述的汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，所述的同步器挂档机构包括电机以及通过传动机构和电机连接的拨叉轴。

5.根据权利要求1或2或3所述的汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，所述的采集件(1)包括挡位杆多功能开关。

6.根据权利要求5所述的汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，所述的挡位杆多功能开关装在变速器壳体上且与选挡杆相连，用于向上述的TCU(5)输入选挡杆位置信号。

7.根据权利要求1或2或3所述的汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，所述的采集件(1)为手动阀位置开关，所述的手动阀位置开关与上述的TCU(5)连接。

8.根据权利要求7所述的汽车同步器空挡预挂控制装置，其特征在于，所述的TCU(5)包括微控制器(53)、传感器接口电路(51)、输出接口电路(54)和存储器(52)，所述的存储器(52)用于存储与车速进行对比的速度设定值和判断预挂挡位的挡位临界变速值，上述的采集件(1)、车速传感器(2)、油门踏板位置传感器(3)和同步器位置传感器(4)分别通过传感器接口电路(51)与微控制器(53)连接，上述的同步器挂挡机构(6)通过输出接口电路(54)与微控制器(53)连接。