CN2616424Y - 车辆手动－自动两用变速控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆驱动装置的联合控制，具体是采用电子控制的油门、干式摩擦离合器和同步变速器组成的汽车车辆手动－自动两用变速控制***。它采用主电控单元和从电控单元通过传感器、操纵开关、电磁阀、手动阀、油门执行单元、离合器执行单元、选档执行单元、推档执行单元、显示屏及原车气压***，实现车辆手动－自动两套变速控制，满足车辆行驶的各种功能要求，使汽车按最佳状态行驶，提高燃料经济性、乘坐舒适性和传动系零部件寿命。

Description

车辆手动-自动两用变速控制***

技术领域

本实用新型涉及一种车辆自动控制变速机构配件，尤其是在传统机械式变速器配置使用的车辆手动-自动两用变速控制***。

背景技术

车辆变速控制大致分为传统机械式齿轮变速器、液力自动变速器(AT)和钢带式无级变速器(CVT)。传统机械式齿轮变速器具有传动效率高、成本低、结构简单，但这种变速器存在着换档困难、驾驶员水平对汽车行驶性能有较大影响，并且使司机易于疲劳，不利于安全行车。液力自动变速器(AT)具有起步平稳，加速均匀、乘坐舒适、对外负载有良好的自动调节和适应性，但其效率较低、结构复杂、成本高、致使发动机油耗量大，不易维修等缺点。钢带式无级变速器(CVT)具有节油、操纵方便、行驶舒适等特点，但由于是摩擦传动，与齿轮传动相比效率并不高。因此国内外科研单位希望在效率高、结构简单的传统机械式齿轮变速器上实现自动化，例如吉林工大、北京理工大学、重庆欧翔汽车电子有限公司等相继开展有级式机械自动变速器(AMT)的研究和开发，据考查同类专利申请号有90108874、90209578、90220078、94203001、94211593、94221119、95206659、95223673等，但存在液压控制尚未解决的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，本实用新型提供一种车辆手动-自动两用变速控制***，该***在不改变原有传统机械式手动变速器其现有结构，加装一套控制机构分别与原车的油门、离合器和换档操纵杆连接，用现代电子技术改造，合理的自动控制，实现车辆平稳起步、换档等功能，既保留原齿轮变速器效率高、成本低等长处，又有液力自动变速器自动换档的优点；实现车辆手动与自动变速的动态切换功能，使操纵方式简单可靠，提高行车安全性，整车具有更好的驾驶性能，降低油耗及废气排放等。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种由操纵开关、电控单元、线束、气缸、电磁阀、手动阀、油门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、刹车信号、点火信号、水温传感器、机械执行单元组成的车辆手动自动两用变速控制***，它由主电控单元、从电控单元、油门执行单元、离合器执行单元、选档执行单元、推档执行单元、显示屏组成；主电控单元由单片机87C196KC、LT1074及***器件组成的开关电源、MAX708及***器件组成电源监控电路、54LS14及***器件组成脉冲处理电路、AD转换电路、开关检测电路、驱动电路、故障检测电路、串行通信电路组成；从电控单元由单片机89C51、电源处理电路、串行通信电路、驱动电路组成；油门执行单元至少由油门控制气缸、油门杆、限位块、驾驶意图传感器、油门传感器、油门控制电磁阀、限流阀、油门弹簧组成；油门控制气缸中减油控制活塞杆输出端与原车油门摇臂连接；巡航控制活塞杆与油门杆一端连接；油门杆另一端与油门弹簧一端、油门拉线连接；油门弹簧另一端与发动机连接；驾驶意图传感器与油门杆连接；油门传感器与原车油门轴连接；离合器执行单元至少由离合器控制缸、离合器气动电磁阀、离合器液力电磁阀、离合器传感器、离合器销、离合器限流阀、单向阀、液压油组成；离合器控制缸中离合器活塞杆与离合器分离臂连接；离合器传感器固设在离合器控制缸上；离合器控制缸用离合器销与发动机连接；选档执行单元至少由选档气缸、选档销、选档传感器、选档阀组成；选档气缸中选档活塞杆一端与原车选档臂连接，另一端用选档销与变速器外壳连接；选档传感器固设在选档气缸上；推档执行单元至少由推档气缸、推档销、推档传感器、推档阀、支撑架组成；推档气缸中推档气缸活塞杆与原车推档臂连接；推档气缸用推档销与变速器外壳连接；推档传感器固设在推档气缸上；显示屏由4个54LS164、54LS373、2个“8”字数码管、1个“米”字数码管、L7805、电阻、电容、发光二极管等组成串入并出电路；显示屏信号输入与主控制单元串行口通信电路相连。

油门控制气缸为两个单作用气缸背靠背连接；减油控制弹簧为后置，巡航控制弹簧为前置；在弹簧的作用力下，油门控制气缸在未受控制下减油控制活塞杆在伸出状态，巡航控制活塞杆在收缩状态。

离合器控制缸有两个活塞前后排列，分别位于气缸腔和油缸腔内；离合器气动电磁阀的A端与离合器控制缸的气体控制气口连接；离合器液力电磁阀与单向阀、离合器限流阀、离合器控制缸液体控制口并联；通过输入压缩空气，使离合器活塞杆伸出和收缩，这时油腔中的油由一腔流入另一腔，由***控制离合器电磁阀脉冲时间可获得不同的移动速度。

选档气缸为两个单作用气缸背靠背连接；选档活塞杆沿行程方向有四个位置，在选档气缸的任一输入口接通工作气源，选档活塞杆就处于四个位置中的一个；选档气缸的控制气口与选档电磁阀的A口相连。

推档气缸为两个单作用气缸同方向串联；推档活塞杆沿行程方向有三个位置，分别为左右极限位置和中间位置，通过***控制推档电磁阀可控制推档气缸在三个位置中任意一个位置停留；推档气缸的控制气口与推档电磁阀的A口相连。

在执行单元中的气控电磁阀的P口与手动阀的A口相连，手动阀的P口与原车蓄气筒连接；当整个***出现故障时，关掉手动阀，保证车辆行驶安全。

操纵开关信号、传感器信号与主电控单元和从电控单元相连接。电磁阀的控制线与主控制单元相连。

综上所述，本实用新型的的优点在于：结构合理、在原车上安装方便；在对环境的适应性、工艺、成本、能耗等方面有其优越性。

附图说明

图1：车辆手动-自动两用变速控制***总图

图中双点划线表示压缩空气管路，带箭头细实线表示电路，虚线表示机械连接。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的说明：

本实用新型是采用两个控制单元的主从结构来控制由操纵开关、线束、发动机转速传感器23、车速传感器37、刹车信号、点火信号、水温传感器69、主电控单元50、从电控单元63、油门执行单元、离合器执行单元、选档执行单元、推档执行单元、显示屏71等组成的车辆手动-自动两用变速控制***；由操纵开关、主电控单元50、从电控单元63联合实施对***的控制；操纵开关由选档模式开关65、一二档起步开关66、锁定档位开关73、巡航控制开关68、手动-自动开关67、巡航加减速开关70等组成；选档模式开关65为三档开关，三个位置分别为前进允许、倒退允许、空档允许；一二档起步开关66为二档开关，二个位置分别为允许1档起步、允许2起步；锁定档位开关73为二档开关，按下为当前档位锁定，释放为解除锁定；巡航控制开关68为二档开关，二个位置为禁止巡航控制、允许巡航控制；手动-自动开关67为二档开关，二个位置分别为允许手动变速状态、允许自动变速状态；车速传感器37采用双霍尔开关双路输出并带正反转检测输出；刹车信号与刹车开关64通刹车灯端相接；点火信号与点火开关72点火档相接；主电控单元50由单片机87C196KC、由LT1074及***器件组成的开关电源、由MAX708及***器件组成电源监控电路、由54LS14及***器件组成脉冲处理电路、AD转换电路、开关检测电路、驱动电路、故障检测电路、串行通信电路组成；从电控单元63由单片机89C51、电源处理电路、串行通信电路、驱动电路等组成；显示屏70由4个54LS164、54LS373、“8”字数码管、“米”字数码管、L7805、电阻、电容、发光二极管等组成；显示屏70信号输入与主控制单元50串行口通信电路相连；显示屏70可显示字符“1-2N”、“3-4N”、“5-6N”、“R”、“D”，分别表示1-2空档、3-4空档、5-6空档、倒档、前进档；由发光二极管组成的二极管阵列显示当前每个电磁阀的工作状态，点亮表示工作，否则表示不工作；显示器70及时显示换档过程的开始与结束；当***出现故障时将点火开关72开关三次，显示当前故障代码，使驾驶员或修理工快速查询故障。操纵开关信号、传感器信号与主电控单元50和从电控单元63相连接；主电控单元50与从电控单元63的电源由原车电瓶62提供；电磁阀的控制线与主控制单元50相连；在执行单元中的气控电磁阀的P口与手动阀21的A口相连，手动阀21的P口与原车蓄气筒20连接；当整个***出现故障时，关掉手动阀21，保证车辆行驶安全。

油门控制单元至少由油门控制气缸5、油门杆9、限位块10、驾驶意图传感器11、油门传感器1、油门控制电磁阀(12、14、16、18)、限流阀(13、15、17、19)、油门弹簧22组成；油门控制气缸5为两个单作用气缸背靠背连接；减油控制弹簧6为后置，巡航控制弹簧7为前置；在弹簧的作用力下，油门控制气缸5在未受控制下减油控制活塞杆4在伸出状态，巡航控制活塞杆8在收缩状态。油门控制气缸5的控制气源可与发动机进气歧管连接，利用发动机真空吸力，此时减油控制弹簧6设为前置，巡航控制弹簧7设为后置；油门控制气缸5中减油控制活塞杆4输出端与原车油门摇臂3连接；巡航控制活塞杆8与油门杆9一端连接；油门杆9另一端与油门弹簧22一端、油门拉线25连接；油门弹簧22的另一端与发动机38连接；驾驶意图传感器11与油门杆9连接；油门传感器1与原车油门轴2连接；本机构与原车油门摇臂3组成与门结构，并由单作用气缸控制其动作，换档时可独立控制发动机工作状态，而不影响原油门踏板***的动作，只有二者同时打开发动机才能高速运转；***自动变速状态时的换档过程中，主电控单元50通过加油电磁阀18、减油电磁阀16控制油门控制气缸5带动原车油门摇臂3旋转，调节油门大小，按主电控单元50中设置的自适应调节规律供油；在手动变速时，由从电控单元63控制加油电磁阀18，使油门控制气缸5处于加油状态，以便于实现手动变速的加减油；当巡航开关68在巡航位置，按下巡航加减速开关71设定车速，主电控单元50驱动巡航加油电磁阀12、巡航减油电磁阀14控制油门控制气缸处于巡航状态，当接收到刹车开关64的信号和驾驶意图传感器11的信号时，***解除巡航设置；油门传感器1把油门开度信息传给主电控单元50；随着道路坡度、阻力的变化，汽车自动地变化油门开度并进行档位变换，以便按存储在主电控单元50中的最佳经济性规律行驶；在冷车起动或起步时，适当增大油门，通过水温传感器69检测发动机38达到正常温度时，恢复原怠速设置。

离合器执行单元至少由离合器控制缸40、离合器气动电磁阀41、离合器液力电磁阀49、离合器传感器43、离合器销39、离合器限流阀47、单向阀48、液压油42组成；离合器控制缸40有两个活塞前后排列，分别位于气缸腔和油缸腔内；离合器控制缸40中离合器活塞杆44与离合器分离臂46连接；离合器传感器43固设在离合器控制缸40上；离合器控制缸40用离合器销39与发动机38连接；离合器气动电磁阀41的A端与离合器控制缸40的气体控制气口连接；离合器液力电磁阀49与单向阀48、离合器限流阀47、离合器控制缸40的液体控制口并联；通过输入压缩空气，使离合器活塞杆44伸出和收缩，这时油腔中的油由一腔流入另一腔，由***控制离合器电磁阀脉冲时间可获得不同的移动速度；当***设置为自动变速时主电控单元50通过离合器气动电磁阀41控制离合器控制缸40推动离合器分离臂46完成离合器的分合动作；离合器传感43把离合器位置信息传给主电控单元50；在手动变速时，由从电控单元63控制离合器气动电磁阀41进入结合状态，以实现离合器分离臂46的复位，恢复手动变速时的离合器功能；离合器活塞杆44与原车离合器控制杆45并联。

选档执行单元至少由选档气缸55、选档销57、选档传感器53、选档阀(58、59、60、61)组成；选档气缸55的控制气口与选档电磁阀(58、59、60、61)的A口相连；选档气缸55中选档活塞杆54与原车选档臂51连接，并与原车选档拉线52并联；选档活塞杆56用选档销57与变速器24外壳连接；选档传感器53固设在选档气缸55上；选档气缸55为两个单作用气缸背靠背连接；选档活塞杆(54、56)沿行程方向有四个位置，在选档气缸55的任一输入口接通工作气源，选档活塞杆(54、56)就处于四个位置中的一个，从而选定变速  24的选档位置。

推档执行单元至少由推档气缸34、推档销35、推档传感器31、推档阀(28、32、33)、支撑架36组成；推档气缸34中推档气缸活塞杆30与原车推档臂27连接，并与原车推档拉线29并联；推档气缸34用推档销35与支撑架36连接；推档传感器31固设在推档气缸34上；推档气缸34为两个单作用气缸同方向串联；推档活塞杆30沿行程方向有三个位置，分别为左右极限位置和中间位置，通过***控制推档电磁阀可控制推档气缸在三个位置中任意一个位置停留，完成变速器24的前后挂档；推档气缸34的控制气口与推档电磁阀的A口相连；***设定为自动变速模式时，主电控单元50快速检测是否换档，如果需要换档，***发出指令分离离合器分离臂46，同时通过油门控制单元降低发动机转速，由推档电磁阀(28、32、33)控制推档气缸34退回到中间位置，然后由选档电磁阀(58、59、60、61)  控制选档气缸55选定正确的空档位置(1-2空档、3-4空档、5-6空档及倒档空档)，再由推档电磁阀(28、32、33)控制推档气缸34换入正确的档位，推档传感器31与选档传感器53传递位置信息给主电控单元50，告知换档动作已完成；在设置为手动变速时，由从电控单元63控制推档气缸34和选档气缸55两侧同大气相通，使手动换档灵活，恢复手动变速状态。

主控制单元50通过驾驶意图传感器11、刹车开关64和操纵开关(包括选档模式开关65、一二档起步开关66、档位锁定开关73、巡航控制开关68、巡航加减速开关70、手动-自动开关67等)的当前状态了解驾驶员的意图，当手动-自动开关67为自动变速时，在起步与行驶中，通过各种传感器采集车辆状态数据并进行运算，根据储存的程序(最佳换档规律、离合器最佳结合规律、发动机油门调节规律等)给执行单元发指令，对油门大小、离合器分合及换档进行控制，实现离合器按最佳规律控制分离与结合速度，节气门自适应的调节开度，按照换档特性精确控制变速比，自动适时地换入高速档或低速档；当手动-自动开关67为手动变速时，从控制单元63控制油门执行单元、离合器控制单元、选档控制单元、推档控制单元恢复到原手动变速状态即可进行正常的手动变速，其余零件不必改动，至此达到了本实用新型的目的。

在解放CA141洒水车、BK6100E电喷公交车、BK6100Z柴油公交车型上改装的本实用新型通过实践证明解决了汽车起步、换档过程的质量，减少对传动***零部件的冲击，延长离合器、变速箱的使用寿命和提高乘坐舒适性；使驾驶简便，只需对油门控制即可随意实现档位自动调整；提高安全可靠性，手动-自动灵活选择；设有状态显示、故障自检；至此本实用新型通过上述执行单元来完成手动-自动变速、自动巡航、冷车怠速调节等使用功能，达到设计目的，实施完成。

最后说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。参照较佳实施例对本实用新型进行详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种由操纵开关、电控单元、线束、气缸、电磁阀、手动阀、油门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、刹车信号、点火信号、水温传感器、机械执行单元组成的车辆手动自动两用变速控制***，其特征是：它由主电控单元、从电控单元、油门执行单元、离合器执行单元、选档执行单元、推档执行单元、显示屏组成；主电控单元由单片机87C196KC、LT1074及***器件组成的开关电源、MAX708及***器件组成电源监控电路、54LS14及***器件组成脉冲处理电路、AD转换电路、开关检测电路、驱动电路、故障检测电路、串行通信电路组成；从电控单元由单片机89C51、电源处理电路、串行通信电路、驱动电路组成；油门执行单元至少由油门控制气缸、油门杆、限位块、驾驶意图传感器、油门传感器、油门控制电磁阀、限流阀、油门弹簧组成；油门控制气缸中减油控制活塞杆输出端与原车油门摇臂连接；巡航控制活塞杆与油门杆一端连接；油门杆另一端与油门弹簧一端、油门拉线连接；油门弹簧另一端与发动机连接；驾驶意图传感器与油门杆连接；油门传感器与原车油门轴连接；离合器执行单元至少由离合器控制缸、离合器气动电磁阀、离合器液力电磁阀、离合器传感器、离合器销、离合器限流阀、单向阀、液压油组成；离合器控制缸中离合器活塞杆与离合器分离臂连接；离合器传感器固设在离合器控制缸上；离合器控制缸用离合器销与发动机连接；选档执行单元至少由选档气缸、选档销、选档传感器、选档阀组成；选档气缸中选档活塞杆一端与原车选档臂连接，选档活塞杆另一端用选档销与变速器外壳连接；选档传感器固设在选档气缸上；推档执行单元至少由推档气缸、推档销、推档传感器、推档阀、支撑架组成；推档气缸中推档气缸活塞杆与原车推档臂连接；推档气缸用推档销与变速器外壳连接；推档传感器固设在推档气缸上；显示屏由4个54LS164、54LS373、2个“8”字数码管、1个“米”字数码管、L7805、电阻、电容、发光二极管等组成串入并出电路；显示屏信号输入与主控制单元串行口通信电路相连。

2.根据权利要求1所述的车辆手动-自动两用变速控制***，其特征是：所述的油门控制气缸为两个单作用气缸背靠背连接；减油控制弹簧为后置，巡航控制弹簧为前置。

3.根据权利要求1所述的车辆手动-自动两用变速控制***，其特征是：所述的离合器控制缸有两个活塞前后排列，分别位于气缸腔和油缸腔内；离合器气动电磁阀的A端与离合器控制缸的气体控制气口连接；离合器液力电磁阀与单向阀、离合器限流阀、离合器控制缸液体控制口并联。

4.根据权利要求1所述的车辆手动-自动两用变速控制***，其特征是：所述的选档气缸为两个单作用气缸背靠背连接；选档气缸的控制气口与选档电磁阀的A口相连接。

5.根据权利要求1所述的车辆手动-自动两用变速控制***，其特征是：所述的推档气缸为两个单作用气缸同方向串联；推档气缸的控制气口与推档电磁阀的A口相连。

6.根据权利要求1所述的车辆手动-自动两用变速控制***，其特征是：所述执行单元中的气控电磁阀的P口与手动阀的A口相连，手动阀的P口与原车蓄气筒连接。

7.根据权利要求1所述的车辆手动-自动两用变速控制***，其特征是：所述的操纵开关信号、传感器信号与主电控单元和从电控单元相连接。

8.根据权利要求1所述的车辆手动-自动两用变速控制***，其特征是：电磁阀的控制线与主控制单元相连。

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