CN2616424Y - 车辆手动-自动两用变速控制*** - Google Patents
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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
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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20040519 Termination date: 20110725 |