CN103697152B - Eps半自动换档系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种EPS半自动换档系统，手柄操纵总成与变速器之间通过电子装置控制离合器执行器工作节省一部分机械机构连接，节省了安装空间，在齿轮变速器主箱不变的前提下只需在变速箱上盖外附加一个选换档执行器总成并通过控制器控制执行器工作，实现选档和换档目的。这套系统与传统纯手动档相比，可踩或不踩离合器踏板，不踩离合器踏板时通过车载电脑完成离合器自动分离与接合动作；由于采用电子控制加上气动执行，可以将现有换档操纵系统机构简化，减轻换档操纵力度并有换档完成手感提示，提高换档响应速度以及档位的精确性。由于采用半自动档控制，同时具有手动档和自动档两者的优点，如手动档驾驶的快节奏感，自动档的舒适安全性等。

Description

EPS半自动换档系统

技术领域

本发明涉及汽车变速技术领域，具体涉及电控半自动换档系统。

背景技术

对于现在大城市的交通拥堵情况，在行驶过程经常需要走走停停。对于开手动档的驾驶者而言需要四肢配合不停重复换档、起步、油门、离合配合等动作，尤其在上坡路段遭遇堵车时，驾驶者需要频繁使用半联动离合起步挪车，同时还要配合手刹防止车辆后溜，一着急难免会手忙脚乱，实在是费心费力，影响驾驶安全。并且对于后置变速箱车辆，手动换档多采用连杆或拉索机构完成换档，由于传动距离较远，需要较大的操纵力，并需要手脚准确配合完成换档操作，一旦操作失误会造成变速箱损坏，严重的造成交通事故。总之，对于长期处于交通拥堵的大城市手动档车驾驶者，长时间的驾驶操作，将会导致四肢酸痛，身心疲惫，驾驶乐趣消耗殆尽。

然而，对于开自动档车驾驶者就是另外一回事，在堵车情况，只需要将档位控制低速档位，无需踩离合，只需控制好刹车和油门，就可以全身心注意道路状况。又由于没有熄火和离合的问题，换档操控上不需要人为干预，即使上坡堵车，也可以左脚控制刹车，配合右脚轻点油门起步，绝无溜车情况，操控轻松自如。因而，自动档相比手动档的降低了劳动强度，但自动档驾驶本身缺乏驾驶乐趣；耗油量增加，行驶成本增加。

总之，对于驾驶者来说，自动档具有良好的驾驶舒适性安全性，然而缺乏驾驶乐趣，经济型降低；手动档面临着高劳动强度及低安全性等问题。

发明内容

为了克服手动档和自动档汽车换档过程中存在的上述问题，本发明提供了一种EPS半自动换档系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：EPS半自动换档系统，换档气缸16与选档气缸13安装在变速箱17外壳上，换档气缸16控制变速箱17中的换档拨叉实现换档，选档气缸13控制变速箱17中的选档轴实现档位选择，用于反馈换档气缸16中活塞位置信息的换档气缸档位反馈单元15安装于换档气缸16上，用于反馈选档气缸13活塞的位置信息的选档气缸位移传感器14安装于变速箱17外壳上，换档气缸档位反馈单元15与选档气缸位移传感器14分别通过电缆线11与EPS控制器6相连接将选换档位置信息传输给EPS控制器6；离合器执行器总成18固定安装与变速箱17上通过推动离合器拨叉运动来控制离合器运动，离合器执行器总成18通过电缆线11与EPS控制器6连接，通过电缆线将信息从EPS控制器6传输给离合器执行器总成18，同时离合器执行器总成18将信息反馈给EPS控制器6；电磁阀组12固定安装在变速箱17上，电磁阀组12中的各电磁阀一方面通过车辆气源管道9与换档气缸16、选档气缸13以及离合器执行器总成18中的气缸相连接，另一方面与车身气源连接，电磁阀组12中的各电磁阀控制端通过电缆线11与EPS控制器6相连接；手柄操纵总成1中通过车辆气源管道9与汽车气源相连接，手柄操纵总成1通过电缆线11与EPS控制器6相连接，手柄操纵总成1通过电缆线11将手柄操纵杆档位的信息传送给EPS控制器6，同时EPS控制器6根据汽车行驶的其他参数信息判断是否换档，以及档位是否到位；离合器踏板位移传感器2安装于离合器踏板3一侧，离合器踏板位移传感器2通过电缆线11与EPS控制器6相连接，离合器踏板位移传感器2判断离合器踏板的具体位置信息，并且将信息传送给EPS控制器6；点火开关4和保险5通过电缆线11与控制器6相连接，点火开关4、保险5为EPS电控单元ECU提供工作电源；档位显示单元8与控制器6相连接。

主控备用开关7通过电缆线11与控制器6相连接，通过切换主控备用开关7来完成EPS控制器主控单元主电子控制单元和一套备用电子控制单元之间的切换。

还设有档位显示单元8，档位显示单元8与EPS控制器6相连接。

所述换档气缸档位反馈单元15为霍尔传感器组。

所述电磁阀组12中的各阀为二位三通开关阀。

本发明的EPS半自动换档系统，手柄操纵总成与变速器之间没有机械连接，是用一根电缆连接而成的独立系统，同时在离合器控制方面，通过电子装置控制离合器执行器工作也节省一部分机械机构式连接，与传统的变速系统相比节省了安装空间并无特殊位置要求，在齿轮变速器主箱不变的前提下只需在变速箱上盖外附加一个选档执行器总成并通过EPS控制器控制执行器工作，实现选档和换档目的。这套系统与传统纯手动档相比，可踩或不踩离合器踏板，不踩离合器踏板时通过由车载电脑控制完成离合器自动分离与接合动作；由于采用电子控制加上及气动执行，可以将现有换档操纵系统机构简化，减轻换档操纵力度，提高换档响应速度以及档位的精确性。由于采用半自动档控制，同时具有手动档和自动档两者的优点，如手动档驾驶快感，自动档的舒适安全性等。

附图说明

图1是本发明EPS半自动换档系统示意图。

图2是本发明EPS半自动换档系统原理图。

图中：手柄操纵总成1，离合器踏板位移传感器2，离合踏板3，点火开关4，3.5A保险5，EPS控制器6，主控备用开关7，档位显示单元8，车辆气源管道9，减压阀10，电缆线11，电磁阀组12，选档气缸13，选档气缸位移传感器14，换档气缸档位反馈单元15，换档气缸16，机械变速箱17，离合器执行器总成18。

具体实施方式

本发明的EPS半自动换档系统结构和原理如图1和图2所示， 机械变速箱17是整个系统控制主体，换档气缸16与选档气缸13以正交方式固定安装在变速箱17外壳上。换档气缸16控制变速箱17中的换档拨叉实现换档，选档气缸13控制变速箱17中的选档轴实现档位选择，两者配合运动实现车辆换档。换档气缸档位反馈单元15安装于换档气缸16上，位置感应由霍尔传感器组实现，用于反馈换档气缸16中活塞位置信息，即确定换档拨叉的位置。选档气缸位移传感器14安装于变速箱17外壳上，用于反馈选档气缸13活塞的位置信息，即选档轴的位置信息。换档气缸档位反馈单元15与选档气缸位移传感器14分别通过电缆线11与EPS控制器6相连接，且将选换档位置信息传输给EPS控制器6。

离合器执行器总成18固定安装与变速箱17外壳体上，通过推动离合器拨叉运动来控制离合器运动。且离合器执行器总成18通过电缆线11与EPS控制器6相连接，可以通过电缆线将自动离合所需的各种信息（如车速，发动机转速，欲换档位等）从控制器的传输给离合器执行器总成，同时离合器执行器总成18也可以将信息（如离合器接合的位置信息，气缸压强等）反馈给EPS控制器6，作为系统它用。

电磁阀组12固定安装在变速箱17外壳体上，且电磁阀组12中的各阀都为二位三通开关阀，电磁阀组12中的各电磁阀一方面通过管道9与换档气缸16，选档气缸13以及离合器执行器总成18中的气缸相连接，另一方面与车身气源连接。同时，电磁阀组12中的各电磁阀控制端通过电缆线11与EPS控制器6相连接。

手柄操纵总成1中通过管道9与汽车气源相连接，手柄操纵总成1通过电缆线11与EPS控制器6相连接。手柄操纵总成1作为驾驶者的发信装置，通过电缆线11将手柄操纵杆档位的确切信息传送给EPS控制器6，同时EPS控制器6根据汽车行驶的其他参数信息（如车速，发动机转速，离合器接合的位置等）判断是否换档，以及档位是否到位。

离合器踏板3为手动档部件，而离合器踏板位移传感器2紧固其旁边，且通过电缆线11与EPS控制器6相连接。它们是EPS半自动换档系统实现手动驾驶模式基础，是装载本系统汽车的司机想体验驾驶乐趣或者在自动驾驶模式出现问题且汽车不能正常行驶时备用系统。在手动模式下，离合器踏板位移传感器2判断离合器踏板的具体位置信息，并且将信息传送给EPS控制器6，作为驾驶参数。

点火开关4，3.5A保险5，主控备用开关7作为系统其他组成部分，它们通过电缆线11与EPS控制器6相连接，作为EPS控制器6判别车辆行驶的必备参数。其中点火开关4、3.5A保险5为EPS电控单元ECU提供工作电源；同时由于这套系统电子控制单元有两套，包括一套主电子控制单元和一套备用电子控制单元，备用控制单元是在主控单元有故障时，通过切换主控备用开关7来完成主控单元的部分功能，保证车辆能继续安全行驶。

档位显示单元8显示车辆档位信息，提醒司机车辆驾驶档位状态。

系统可以完成以下功能：离合器脚动或自动分离；离合器人工或自动结合。操控-气动或电动换档。气缸所需的压缩空气由车辆气源提供，电磁阀组则由EPS系统的控制单元控制器所控制。控制单元可以（根据车速，发动机转速，欲换档位，离合器分离状况）确定变速器是否可以换档，并控制整个换档过程，换档结束后，通过手柄操纵机构给驾驶员手感提示，使其将手柄操纵杆移动到位，在此过程中，离合器执行器完成离合器分离与接合动作。同时控制单元对违反换档操作规程的操作不予执行，保护变速箱及驾驶安全。

在本系统中，手柄操纵总成1与变速箱17之间没有机械连接，是用一根电缆连接而成的独立系统，同时在离合器控制方面，通过电子装置控制离合器执行器18工作也节省一部分机械机构连接，与传统的变速系统相比节省了安装空间并无特殊位置要求(手柄操纵总成与变速器之间的电缆可任意绕弯、连接)。在齿轮变速器主箱不变的前提下只需在变速箱上盖外附加一个选档执行器总成并通过控制器控制执行器工作，实现选档和换档目的。

对于离合器控制有两种工作模式，一种为手动司机控制模式，是备用工作模式，另外一种为自动模式，是主要正常工作模式。在手动工作司机控制模式之下，需要司机用脚控制离合器踏板，此种模式适用于司机自身想体验驾驶乐趣以及在自动模式出现状况而不能正常行驶时，为保证汽车正常行驶，切换到这种手动工作司机控制模式下，即此种模式为备用。自动工作模式，离合器的自动离合动作，通过离合器执行机构来实现。

这套系统与传统纯手动档相比，可踩或不踩离合器踏板，不踩离合器踏板时通过车载电脑完成离合器自动分离与接合动作。司机是手动操控换档，司机只需操控换档手柄操纵器总成1为车载电脑提供司机的换档意图；车载电脑控制换档机构完成换档动作。鉴于纯自动换档系统手柄操纵总成换档过程傻瓜式操作，无手感可言，与纯自动档车相比，在本系统中增加了手感生成机制，使得司机在选换档过程中体会到驾驶的乐趣。由于采用电子控制加上气动执行，可以将现有换档操纵系统机构简化，减轻换档操纵力度，提高换档响应速度以及档位的精确性。由于采用半自动档控制，同时具有手动档和自动档两者的优点，如手动档驾驶快感，自动档的舒适安全性等。

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.EPS半自动换档系统，其特征在于：换档气缸（16）与选档气缸（13）安装在变速箱（17）外壳上，换档气缸（16）控制变速箱（17）中的换档拨叉实现换档，选档气缸（13）控制变速箱（17）中的选档轴实现档位选择，用于反馈换档气缸（16）中活塞位置信息的换档气缸档位反馈单元（15）安装于换档气缸（16）上，用于反馈选档气缸（13）活塞的位置信息的选档气缸位移传感器（14）安装于变速箱（17）外壳上，换档气缸档位反馈单元（15）与选档气缸位移传感器（14）分别通过电缆线（11）与EPS控制器（6）相连接将选换档位置信息传输给EPS控制器（6）；离合器执行器总成（18）固定安装于变速箱（17）上通过推动离合器拨叉运动来控制离合器运动，离合器执行器总成（18）通过电缆线（11）与EPS控制器（6）连接，通过电缆线将信息从EPS控制器（6）传输给离合器执行器总成（18），同时离合器执行器总成（18）将信息反馈给EPS控制器（6）；电磁阀组（12）固定安装在变速箱（17）上，电磁阀组（12）中的各电磁阀一方面通过车辆气源管道（9）与换档气缸（16）、选档气缸（13）以及离合器执行器总成（18）中的气缸相连接，另一方面与汽车气源连接，电磁阀组（12）中的各电磁阀控制端通过电缆线（11）与EPS控制器（6）相连接；手柄操纵总成（1）中通过车辆气源管道（9）与汽车气源相连接，手柄操纵总成（1）通过电缆线（11）与EPS控制器（6）相连接，手柄操纵总成（1）通过电缆线（11）将手柄操纵杆档位的信息传送给EPS控制器（6），同时EPS控制器（6）根据汽车行驶的其他参数信息判断是否换档，以及档位是否到位；离合器踏板位移传感器（2）安装于离合器踏板（3）一侧，离合器踏板位移传感器（2）通过电缆线（11）与EPS控制器（6）相连接，离合器踏板位移传感器（2）判断离合器踏板的具体位置信息，并且将信息传送给EPS控制器（6）；点火开关（4）和保险（5）通过电缆线（11）与EPS控制器（6）相连接，点火开关（4）、保险（5）为EPS电控单元ECU提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的EPS半自动换档系统，其特征在于：还设有主控备用开关（7），主控备用开关（7）通过电缆线（11）与EPS控制器（6）相连接，通过切换主控备用开关（7）来完成EPS控制器主控单元主电子控制单元和一套备用电子控制单元之间的切换。

3.根据权利要求1所述的EPS半自动换档系统，其特征在于：还设有档位显示单元（8），档位显示单元（8）与EPS控制器（6）相连接。

4.根据权利要求1所述的EPS半自动换档系统，其特征在于：所述换档气缸档位反馈单元（15）为霍尔传感器组。

5.根据权利要求1所述的EPS半自动换档系统，其特征在于：所述电磁阀组（12）中的各阀为二位三通开关阀。