CN103423436B - 车用机械变速箱的电子换挡系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用机械变速箱的电子换档系统，所述机械变速箱的电子换挡系统包括控制器、电动液压泵、电动推杆泵、电子换挡手柄、刹车踏板、电源；控制器控制电动液压泵和电动推杆泵，电动液压泵连接离合器，电动推杆泵连接选换挡机构。本发明将手动变速箱上的手动操纵杆改为电动推杆，实现了电动换挡操作；将离合踏板机构改为电动液压泵，实现了自动离合操作；添加了电子换挡手柄（或旋钮）实现了个性化换挡操纵，增强了适应性；添加了控制器，实现了平顺地换挡及相关信息的交互处理。

Description

车用机械变速箱的电子换挡系统

技术领域

本发明涉及汽车零部件领域，具体涉及车用机械变速箱的电子换挡系统，即通过电子控制系统实现对机械变速箱的换挡操作。

背景技术

目前城市车辆如公交车和出租车，大多采用机械变速箱，机械变速箱安装制造成本低且油耗低，但是机械变速箱换挡时必须经过先分离离合器，然后扳动换挡手柄，再接合离合器等一系列操作才能完成换挡。城市交通路况复杂，出租车和公交车换挡非常频繁，驾驶员劳动强度很大。目前，AT自动变速箱技术虽然已经成熟，但是由于价格非常昂贵，油耗很高，约比机械变速箱油耗高20%，而且维护成本高。所以，AT自动变速箱多见于中高档轿车。CVT自动变速箱传递扭矩小，不能满足出租车和公交车的动力需求。AMT变速箱工况信号的采集及计算复杂，对于出租车和公交车的复杂工况适应性差，易造成车辆熄火等故障。

专利号为200910254606.7，名称为“一种手动或自动电控机械变速箱操控系统”公开了一种在机械变速箱的基础上进行电动控制的技术方案。该技术方案中，通过电动滚珠丝杠推动换挡叉，实现换挡；采用电动滚珠丝杠推拉器，推动离合器，切断发动机传输到变速箱上的动力。该技术方案中，采用滚珠丝杠的方式对离合器进行驱动，传动效率低，动力响应慢。

发明内容

本发明的目的是设计一种结构简单、能耗低、动力响应快、适应性强的半自动化车用换挡系统。

本发明的技术方案为：车用机械变速箱的电子换挡系统，所述机械变速箱的电子换挡系统包括控制器、电动液压泵、电动推杆泵挡位显示器、电子换挡手柄、制动踏板和电源。

控制器接收电子换挡手柄的动作信号、发动机的转速信号、驱动部件的车速信号以及制动踏板的刹车信号，经计算后输出到电动液压泵和电动推杆泵，通过电动液压泵控制离合器的离合以及电动推杆泵控制换挡机构的选换挡动作，实现换挡功能；同时控制器接收电动液压泵的位置信号、电动推杆泵的位置信号，经过计算后，将档位信息显示在档位显示器上。

电动液压泵通过油管与离合器分泵连接，通过控制液压油实现离合器的摩擦片的分离与结合。电动液压泵包括电机、减速齿轮箱，活塞油缸、齿条活塞连件。

电机输出轴上的小齿轮与齿轮减速箱内的大齿轮A啮合，大齿轮A固定在齿轮轴上，齿轮轴与大齿轮B啮合，大齿轮B固定在输出齿轮轴上，输出齿轮轴与齿条活塞连件啮合；电机根据控制器的输出信号，电机输出轴通过减速箱的齿轮减速，通过输出齿轮轴与齿条活塞连件啮合，齿条驱动缸体内的液压油，液压油通过油管进入离合器分泵。

电动推杆泵推动换挡机构，实现选换挡功能。电动推杆泵包括电机Ⅱ、减速齿轮箱Ⅱ，齿轮齿条，安装杆；电机Ⅱ驱动蜗杆轴，蜗杆轴与蜗轮啮合，蜗轮固定在齿轮轴上，齿轮轴上的轮齿与齿条啮合，齿条与安装杆连接。

电动推杆泵有两个，电动推杆泵A电动推杆泵A的安装杆连接选档摇臂；电动推杆泵B的安装杆连接换档摇臂。其选换挡的顺序与现有的机械变速箱相同，先由选档摇臂进行选档，再有换挡摇臂进行换挡。

电动推杆泵也可以设有三个或六个或者根据档位的数量进行设置，由每个电动推杆泵驱动一个换挡拨叉，直接实现换挡操作。

驾驶员操纵电子换挡手柄，电子换挡手柄将换挡信号传至控制器，由控制器经计算后命令传至换挡系统。电子换挡手柄可以采用电子换挡旋钮等由驾驶员方便操作等形式。

刹车时，驾驶员通过控制制动踏板，制动踏板将刹车信号传递控制器，控制器将信号传递至电动液压泵，通过电动液压泵控制离合器的分离，同时控制器根据汽车驱动部的车速信号以及发动机的油门信号，经过计算后，按设定的程序进行减挡。

本发明的技术方案的基本工作流程为：当驾驶员要换挡时或刹车时，通过电子换挡手柄或电子换挡旋钮或制动踏板将信号传递给控制器，由控制器进行计算后，将换挡命令传递到电动液压泵、电动推杆泵A和电动推杆泵B；首先，通过电动液压泵使离合器分离，然后，通过电动推杆泵A推动选档摇臂进行选档，然后通过电动推杆泵B推动选档摇臂，换挡，并将档位信号反馈给控制器，同时通过挡位显示器显示。

电动液压泵、电动推杆泵A和电动推杆泵B上均设有角度传感器，用来确定齿条伸缩的位置，并将信号传递给控制器。

本发明将手动变速箱上的手动操纵杆改为电动推杆，实现了电动换挡操作；将离合踏板机构改为电动液压泵，实现了自动离合操作；添加了电子换挡手柄（或旋钮）实现了个性化换挡操纵，增强了适应性；添加了控制器，实现了平顺地换挡及相关信息的交互处理。本发明的技术方案与手动变速箱相比，本产品将分离离合器，换挡，接合离合器交由本产品的电子换挡自动完成，省去了离合器踏板，大大降低了驾驶员的工作强度，提高了换挡平顺性。本发明的技术方案与AT变速相比，本产品是在手动变速箱的基础上增加了两个电动推杆和一个电动液压泵来执行换挡操作及相应的离合器操作，油耗和手动档变速箱一样，其成本低，维护成本低。本发明的技术方案与CVT变速箱相比，本产品动力传输结构与手动变速箱一样，其传动扭矩大，响应快。本发明的技术方案与AMT变速箱相比，本产品主要由驾驶员自主选择换挡时机，刹车时，会依据发动机转速降低到相应的挡位，灵活性好，适应性强，同时实现了个性化操纵驾驶。

附图说明

图1为本发明车用机械变速箱电子换挡系统换挡控制示意图。

图2为本发明车用机械变速箱电子换挡系统电动液压泵主视图。

图3为本发明车用机械变速箱电子换挡系统电动液压泵侧视图图。

图4为本发明车用机械变速箱电子换挡系统电动推杆泵主视图。

图5为本发明车用机械变速箱电子换挡系统电动推杆泵侧视图。

具体实施方式

下面结合附图1-5对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

本发明的技术方案中的动力传递结构与手动档变速箱的动力传递结构相同，即由发动机传递给变速箱，再传递给输出部件，实现了动力的直接传递。

如图1所示，电子换挡系统的控制示意图，

车用机械变速箱的电子换挡系统，所述机械变速箱的电子换挡系统包括控制器、电动液压泵、电动推杆泵A、电动推杆泵B、挡位显示器、电子换挡手柄或者电子换挡旋钮、刹车踏板、电源、离合器、变速箱、驱动部件、发动机。

电源为控制器提供电力，同时，控制器为电子换挡手柄、档位显示器、电动液压泵、电动推杆泵提供电力。

控制器接收电子换挡手柄的信号、油门踏板的信号、制动踏板的信号、发动机的转速信号以及油门信号以及驱动部件的车速信号，同时向电动液压泵、电动推杆泵传递命令信号，并接收电动液压泵、电动推杆泵的位置信号，同时传递到档位显示器进行显示输出。

控制器接收电子换挡手柄或者电子换挡旋钮的动作信号，经计算后输出到电动液压泵和电动推杆泵，通过电动液压泵控制离合器的分离和结合；通过电动推杆泵A和电动推杆泵B控制换挡杆，实现换挡功能。

刹车信号、发动机的转速信号以及驱动部件的车速信号，传输到控制器。控制器采集到刹车信号时，会根据适时信息进行计算，控制电动液压泵将离合器进行适时地分离与结合，使得离合器处于分离或者结合的状态。

当发动机转速低于设定的某个数值时，控制器依据适时信息，自动控制电动液压泵将离合器进行适时地分离与结合，自动控制电动推杆泵A和电动推杆泵B将变速箱进行适当地减档，最低减至1档。

发动机初始启动时，控制器自动控制电动液压泵使离合器处于分离状态，自动控制电动推杆使变速箱拨到空挡位置。

如图2和图3所示，电子换挡系统中的电动液压泵的具体结构的技术方案，：

电机1为电动液压泵提供动力，电机输出轴2上固定有小齿轮3，小齿轮3与固定在齿轮轴7上的大齿轮A啮合，固定在齿轮轴7上的小齿轮4与固定在输出齿轮轴9上的大齿轮B啮合，齿条活塞连件11与输出齿轮轴9上的齿轮啮合。上述的结构中，通过齿轮轴7上大齿轮A6实现一级减速，再通过齿轮轴7上的小齿轮4与大齿轮B8配合实现二级减速。输出轴9上的齿轮与齿条活塞连件上的齿11配合，当电机1运转时，通过两级减速带动齿条运动。

在向电机1输入正向电流后，齿条活塞连件11向右侧运动，齿条活塞连件11顶端的活塞向右推进，将油液压向离合器分泵，再通过分泵将离合器分离，同时装在输出齿轮轴9上的角度传感器12将信号传递给控制器。

当向电机1反向电流时，齿条活塞连件11向左侧运动，齿条活塞连件11顶端的活塞向左退回，离合器上的弹簧将油液随齿条活塞连件11回到液压缸13和油管15中，同时装在输出齿轮轴9上的角度传感器12将信号传递给控制器。

该电动液压泵固定在变速箱盖5上。齿轮齿条都设置在齿条箱10内。

液压缸13与油管15通过油管接头14连接。

如图4和图5所示,电子换挡系统中的电动推杆泵的结构的具体方案电机16的输出轴与蜗杆轴17同轴相接，蜗杆轴17与蜗轮18啮合，实现减速。齿轮轴19与蜗轮18同轴，齿轮轴19与齿条20啮合，安装杆21与齿条20固定连接，随齿条20一起移动。

当电机16运转时，通过减速带动齿条20，并由安装杆21输出，并由装在齿轮轴19上的角度传感器22将信号反馈给控制器。

电动推杆泵A与电动推杆泵B在控制器作用下，用不同的组合控制方式，得到不同的换挡位置。

Claims (4)

1.车用机械变速箱的电子换档系统，其特征在于：所述机械变速箱的电子换挡系统包括控制器、电动液压泵、电动推杆泵、电子换挡手柄、刹车踏板、电源；控制器控制电动液压泵和电动推杆泵，电动液压泵连接离合器，电动推杆泵连接选换挡机构；控制器接收电子换挡手柄的动作信号，电动液压泵的位置信号、电动推杆泵的位置信号、发动机的转速信号、发动机的油门信号、车速信号以及刹车信号；控制器分析计算所接收的信号，控制电动液压泵实现离合器的分离与结合，电动推杆泵进行选换挡；所述的电子换挡系统设有档位显示器，显示经控制器计算后输出的档位信号；电动液压泵与离合器分泵相连，通过输出液压油驱动离合器；电动推杆泵设有两个，电动推杆泵A和电动推杆泵B，分别连接变速箱的选档摇臂与换档摇臂；所述电动液压泵通过油管与离合器分泵连接；电动液压泵包括电机、减速齿轮箱，活塞油缸、齿条活塞连件；电机输出轴连接减速齿轮箱，减速齿轮箱连接齿条活塞连件，齿条活塞连件在活塞油缸内沿油缸缸体移动，驱动活塞油缸内的液压油；电机输出轴上的小齿轮与齿轮减速箱内的大齿轮A啮合，大齿轮A固定在齿轮轴上，齿轮轴与大齿轮B啮合，大齿轮B固定在输出齿轮轴，输出齿轮轴与齿条活塞连件啮合；电机根据控制器的输出信号，驱动减速箱的齿轮，通过输出齿轮轴与齿条活塞连件啮合，齿条驱动缸体内的液压油，液压油通过油管进入离合器分泵。

2.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的电子换档系统，其特征在于：所述电动推杆泵包括电机Ⅱ、减速齿轮箱Ⅱ，齿轮齿条，安装杆；电机Ⅱ驱动蜗杆轴，蜗杆轴与蜗轮啮合，蜗轮固定在齿轮轴上，齿轮轴上的轮齿与齿条啮合，齿条与安装杆连接。

3.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的电子换档系统，其特征在于：电动推杆泵A的安装杆连接选档摇臂；电动推杆泵B的安装杆连接换档摇臂。

4.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的电子换档系统，其特征在于：电动液压泵、电动推杆泵A和电动推杆泵B上均设有角度传感器，用来确定齿条伸缩的位置，并将信号传递给控制器。