CN102501941A - 一种摩托车自动变速控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩托车自动变速控制系统，包括自动变速控制单元、电动换档执行器、油门控制及执行单元；其中电动换档执行器：包括换档电机、减速齿轮和变速轴，换档电机通过减速齿轮和变速轴上的扇形齿轮的传动，驱动变速轴执行换档操作；油门控制及执行单元：控制油门进行开闭工作；自动变速控制单元：控制电动换挡执行器进行换挡操作，在换档操作执行前，油门控制及执行单元接到回油指令，减小油门开度，从而降低发动机转速以减小换档变速冲击；换挡结束后，根据档位情况调整油门开度。本发明有效利用了普通摩托车发动机的原有结构，使摩托车发动机具备自动换挡功能，整体结构简单、紧凑，布置合理。既保留了原有摩托车效率高、成本低等优点。

Description

一种摩托车自动变速控制系统

技术领域

本发明涉及一种摩托车自动变速控制系统。

背景技术

随着摩托车技术的日益发展，用户对摩托车本身也提出了更高的要求，希望摩托车既要驾驶操纵方便，又要节能环保省油。目前市场上普通的摩托车（弯梁车、骑士车）由于骑行时必须人工换挡，使得驾驶操纵性上需要人为主观判断换档时刻，并且需要手脚配合具有相当的协调性才能平稳换档，对于大多数女性或者无经验的驾驶人员来说有一定的困难；现有的离心式无级变速（CVT）摩托车，骑行时不需要人工换挡，但也存在传动效率低、燃油耗率高，成本价格高等缺点；采用行星齿轮传动的自动变速机构，已经应用于汽车上，而由于成本、工艺和体积等原因，目前尚未应用于常规摩托车。

发明内容

本发明的目的是提供一种摩托车自动变速控制系统。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种摩托车自动变速控制系统，其特征在于：所述系统包括自动变速控制单元、电动换档执行器、油门控制及执行单元；

其中电动换档执行器：包括换档电机、减速齿轮和变速轴，换档电机通过减速齿轮和变速轴上的扇形齿轮的传动，驱动变速轴执行换档操作；

油门控制及执行单元：控制油门进行开闭工作；

自动变速控制单元：控制电动换挡执行器进行换挡操作，在换档操作执行前，油门控制及执行单元接到回油指令，减小油门开度，从而降低发动机转速以减小换档变速冲击；换挡结束后，根据档位情况调整油门开度。

所述系统还包括位置判定单元、附件和接口；

其中，判定单元：判定变速轴是否旋转到位：

附件：包括手动换档单元，提供手动强制加减档功能；

接口：提供摩托车各种状态和故障的测试、数据读取功能。

所述电动换档执行器中减速齿轮包括双联齿轮Ⅰ和双联齿轮Ⅱ，其中换挡电机设置于发动机右曲轴箱体上，右曲轴箱体与右曲轴箱盖之间并列布置两个相啮合的双联齿轮Ⅰ和双联齿轮Ⅱ，变速轴上安装有扇形齿轮，扇形齿轮与双联齿轮Ⅱ啮合，换挡电机的输出轴驱动双联齿轮Ⅰ转动，进而通过双联齿轮Ⅱ的传动带动扇形齿轮转动，最终使变速轴旋转。

为了准确判定变速轴的位置，所述判定单元包括

至少两个动触头，固定于底座上，接高电位；

扇形齿轮的金属盘面接地，扇形的金属盘面与动触头始终接触，金属盘面上设置有绝缘触点，绝缘触点位于以变速轴为圆心、以变速轴到各个动触点与金属盘面相接触点的距离为半径的弧上；

当扇形齿轮旋转至不同档位时，所有动触头得到的整体电位组成情况互不相同。

作为进一步优化，为了使得动触头与盘面之间接触良好，所述底座上固定有顶端开口的柱形空心绝缘外壳，绝缘外壳内设置有金属内壁，凸形的动触头套装于绝缘外壳内，凸形的动触头的下部大于绝缘外壳上部开口，且与金属内壁始终保持接触，金属内壁通过引出线接高电位，动触头的底部与底座之间设置有弹簧。

所述动触头为两个，分别为第一动触头和第二动触头，绝缘触点为四个，分别为第一绝缘触点、第二绝缘触点、第三绝缘触点和第四绝缘触点；

其中第二绝缘触点和第三绝缘触点并列排列，第一绝缘触点和第四绝缘触点分别位于第二绝缘触点和第三绝缘触点连接而成直线的两侧，第一绝缘触点和第四绝缘触点位于不同的弧上。

所述油门控制及执行单元包括与油门拉绳串联连接的丝杆，在换档操作前，油门控制及执行单元接到回油指令，控制油门控制电机驱动丝杆增加直线位移，以增加油门拉绳的长度，从而降低油门开度，降低发动机转速以减小换档冲击；换档操作执行结束后，根据换挡后的档位信息驱动丝杆反向或反向转动，将油门开度减少或增加到指定的位置。

本发明有效利用了普通摩托车发动机的原有结构，使摩托车发动机具备自动换挡功能，整体结构简单、紧凑，布置合理。既保留了原有摩托车效率高、成本低等优点，在摩托车整机系统变动不大的情况下实现自动变速功能。与现有的MT摩托车相比，采用本技术的摩托车操作方便，乘骑舒适；与现有CVT摩托车相比，采用本技术的摩托车具有传动效率高，动力性、经济性好，制作成本低等优点，同时通过判定单元可以准确控制变速轴所在位置，提高了控制的准确性。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明中判定单元的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是实施例3中扇形齿轮内侧面的结构示意图；

图6是实施例4中扇形齿轮内侧面的结构示意图。

图中，件1为右曲轴箱体，件2为变速轴，件3为换档电机，件4为扇形齿轮，件5为双联齿轮Ⅱ，件6为双联齿轮Ⅰ；

件1-1为绝缘外壳，件1-2为弹簧，件1-3为第一动触头，件1-4为第二动触头，件1-5为扇形齿轮内侧面，件1-6为金属内壁，件1-7为引出线，件1-8为绝缘点，件1-9为绝缘触点，件1-10为绝缘触点，件1-11为绝缘触点，件1-12为底座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步的说明。

实施例1：系统包括自动变速控制单元、电动换档执行器、油门控制及执行单元；

其中电动换档执行器：包括换档电机、减速齿轮和变速轴，换档电机通过减速齿轮和变速轴上的扇形齿轮的传动，驱动变速轴执行换档操作；

油门控制及执行单元：控制油门进行开闭工作；

自动变速控制单元：控制电动换挡执行器进行换挡操作，在换档操作执行前，油门控制及执行单元接到回油指令，减小油门开度，从而降低发动机转速以减小换档变速冲击；换挡结束后，若档位增加，增加油门开度；若档位减少，减少油门开度。

系统还包括变速系统位置判定单元、附件和接口；

其中，判定单元：判定变速轴是否旋转到位：

附件：包括手动换档单元，提供手动强制加减档功能；

接口：提供摩托车各种状态和故障的测试、数据读取功能。

自动变速控制单元根据摩托车当前的各种状态参数，通过计算决定发出各种控制指令，控制电动换档执行器、油门控制及执行单元，完成变速功能，同时输入或输出相关信息到附件和接口；电动换档执行器接收自动变速控制单元的指令，完成换档操作；在换档操作执行前，油门控制及执行单元接到回油指令，减小油门开度，从而降低发动机转速以减小换档变速冲击；

自动变速控制单元包括控制芯片、控制及驱动电路和软件系统组成；控制单元的输入参数为摩托车行驶状态的相关参数，包括：发动机转速，车速，档位等信号；通过传感器转换为控制芯片所需要的数字信号；控制芯片根据上述参数通过一定的算法确定控制指令，决定电动换档执行器是否升降档或保持现状；

外部的结构如图1和图2所示，在一般的摩托车发动机上，将换档电机3安装在右曲轴箱体1的前下方；在变速轴2上安装布置扇形齿轮4，适当增加右曲轴箱体1前下方的空间位置，在不干涉其它零部件的情况下，使双联齿轮Ⅱ5和双联齿轮Ⅰ6并列啮合布置，并且双联齿轮Ⅰ6与换档电机3的齿轮啮合，双联齿轮Ⅱ5与扇形齿轮4齿轮啮合。通过在右曲轴箱体1上的合理布局传动齿轮，使换档电机3的驱动力传递到变速轴2上，实现自动换档功能。

实施例2：如图3和图4所示，与实施例1不同的是：扇形齿轮的侧面设置有判定单元，判定单元对扇形齿轮是否旋转到位进行判定，以增加换挡的精确度。其中判定单元的绝缘外壳1-1固定于底座1-12上，绝缘外壳内具有空腔，上端具有开口，空腔内设置有金属内壁1-6，凸形的动触头套装于绝缘外壳内，凸形的动触头的下部大于绝缘外壳上部开口，这样动触头被卡在空腔内，动触头与底座之间具有弹簧1-2。弹簧1-2与第一动触头1-3、第二动触头1-4相接触，并且可以随动第一触头1-3、第二动触头1-4的移动而压缩，以保证第一动触头1-3、第二动触头1-4与扇形齿轮内侧面1-5接触可靠。第一动触头1-3和第二动触头1-4在滑动时，始终与金属内壁1-6相接触。金属内壁1-6与接高电位的引出线1-7相连接，使得第一动触头1-3和第二动触头1-4与高电位连通。

扇形齿轮可绕变速轴2旋转，第一绝缘触点1-8、第二绝缘触点1-9、第三绝缘触点1-10和第四绝缘触点1-11为4个绝缘触点，设置于齿轮金属盘面的底面，金属盘面接地。

（1）当扇形齿轮旋转，使第一绝缘触点1-8移动到第一动触头1-3时，第一动触头1-3与第一绝缘点1-8接触，与地线不通，第二动触头1-4与扇形齿轮内侧面5金属的表面接触，与地线相通，此时控制器输出<高、低>两个电位信号，表示扇形齿轮已换挡到位，停止动作。

（2）当第二绝缘触点1-9移动到第一动触头1-3时，动触头1-3与绝缘点1-9接触，与地线不通，第二动触头1-4与第三绝缘触点1-10接触，与地线不通，此时给控制器输出<高、高>两个电位信号，表示扇形齿轮已回到中间位置，停止动作。

（3）当第四绝缘触点1-11移动到第二动触头1-4时，第一动触头1-3与扇形齿轮金属表面接触，与地线相通，第二动触头1-4与第四绝缘点1-11接触，与地线不通。此时给控制器输出<低、高>两个电位信号，表示扇形齿轮已换挡到位，停止动作。

在扇形齿轮旋转过程中，未到达指定的位置时，扇形齿轮的金属表面与第一动触头1-3和第二动触头1-4始终接触，与地线相通，给控制器输出低、低两个电位信号。

这样在换档时，扇形齿轮组合旋转，两动触头对地线分别形成不同的通断关系，可以来判断换档齿轮的位置。

实施例3：如图5所示，与实施例2不同的是，第一绝缘触点1-8和第四绝缘触点1-11的位置不同。

第（1）种情况下，输出电位信号为<低、高>。

第（2）种情况下，输出电位信号为<低、低>。

第（3）种情况下，输出电位信号为<高、低>。

实施例4：如图6所示，与实施例2不同的是，第一动触头和第二动触头到变速轴的距离相同，所有的绝缘触点均位于同一个弧上。

第（1）种情况下，第一动触头1-3与第一绝缘触点接触1-8，第二动触头1-4位于第二接触点1-9和第三接触点1-10之间，此时输出的电位信号为<高、低>。

第（2）种情况下，第一动触头1-3与第二绝缘触点1-9接触，第二动触头1-4与第三绝缘触点1-10接触，此时输出的电信号为<低、低>。

第（3）种情况下，第一动触头1-3位于第三绝缘触点1-10与第四绝缘触点1-11之间，第二动触头1-4与第四绝缘触点1-11接触，此时输出的电信号为<低、高>。

Claims (7)

1.一种摩托车自动变速控制系统，其特征在于：所述系统包括自动变速控制单元、电动换档执行器、油门控制及执行单元；

其中电动换档执行器：包括换档电机、减速齿轮和变速轴，换档电机通过减速齿轮和变速轴上的扇形齿轮的传动，驱动变速轴执行换档操作；

油门控制及执行单元：控制油门进行开闭工作；

自动变速控制单元：控制电动换挡执行器进行换挡操作，在换档操作执行前，油门控制及执行单元接到回油指令，减小油门开度，从而降低发动机转速以减小换档变速冲击；换挡结束后，根据档位情况调整油门开度。

2.如权利要求1所述的摩托车自动变速控制系统，其特征在于：所述系统还包括位置判定单元、附件和接口；

其中，判定单元：判定变速轴是否旋转到位：

附件：包括手动换档单元，提供手动强制加减档功能；

接口：提供摩托车各种状态和故障的测试、数据读取功能。

3.如权利要求1或2所述的摩托车自动变速控制系统，其特征在于：所述电动换档执行器中减速齿轮包括双联齿轮Ⅰ和双联齿轮Ⅱ，其中换挡电机设置于发动机右曲轴箱体上，右曲轴箱体与右曲轴箱盖之间并列布置两个相啮合的双联齿轮Ⅰ和双联齿轮Ⅱ，变速轴上安装有扇形齿轮，扇形齿轮与双联齿轮Ⅱ啮合，换挡电机的输出轴驱动双联齿轮Ⅰ转动，进而通过双联齿轮Ⅱ的传动带动扇形齿轮转动，最终使变速轴旋转。

4.如权利要求3所述的摩托车自动变速控制系统，其特征在于：所述判定单元包括

至少两个动触头，固定于底座上，接高电位；

扇形齿轮的金属盘面接地，扇形的金属盘面与动触头始终接触，金属盘面上设置有绝缘触点，绝缘触点位于以变速轴为圆心、以变速轴到各个动触点与金属盘面相接触点的距离为半径的弧上；

当扇形齿轮旋转至不同档位时，所有动触头得到的整体电位组成情况互不相同。

5.如权利要求4所述的摩托车自动变速控制系统，其特征在于：所述底座上固定有顶端开口的柱形空心绝缘外壳，绝缘外壳内设置有金属内壁，凸形的动触头套装于绝缘外壳内，凸形的动触头的下部大于绝缘外壳上部开口，且与金属内壁始终保持接触，金属内壁通过引出线接高电位，动触头的底部与底座之间设置有弹簧。

6.如权利要求5所述的摩托车自动变速控制系统，其特征在于：所述动触头为两个，分别为第一动触头和第二动触头，绝缘触点为四个，分别为第一绝缘触点、第二绝缘触点、第三绝缘触点和第四绝缘触点；

其中第二绝缘触点和第三绝缘触点并列排列，第一绝缘触点和第四绝缘触点分别位于第二绝缘触点和第三绝缘触点连接而成直线的两侧，第一绝缘触点和第四绝缘触点位于不同的弧上。

7.如权利要求6所述的摩托车自动变速控制系统，其特征在于：所述油门控制及执行单元包括与油门拉绳串联连接的丝杆。

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