CN104613171A - 一种基于强制操纵式变速器汽车的atm仿真操纵机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车变速器换档技术领域，具体涉及一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构。包括指令信号单元，信息处理单元，电磁控制单元，执行单元，与现有技术不同的是：所述的指令信号单元包括档位操纵手柄，档位开关，每个档位开关与信息处理单元相连，信息处理单元与电磁控制单元、发动机自带的发动机转速控制单元相连，电磁控制单元与执行单元相连；所述的执行单元包括换档多位气缸和选档多位气缸，换档多位气缸与选档多位气缸每个腔体两侧的端壁上均设置接触式到位开关，所述的到位开关分别与信息处理单元相连。采用该技术方案，可将原手动挡驾驶模式转换为手自一体驾驶模式。

Description

一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构

技术领域

本发明涉及汽车变速器换档技术领域，具体涉及一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构。

背景技术     

自动变速器除AMT外，还有AT【液力自动变速器】、CVT【无级变速器】和DCT【双离合器自动变速器】等多种形式，从技术角度考虑，AT结构比较复杂，成本较高；CVT受传递扭矩的限制，依据目前的技术还很难应用在重型卡车上；DCT是一种最新的技术，世界上尚没有重型卡车采用DCT的先例；而AMT 是指机械式自动变速器，也称手自一体变速变速器，是一种结合了手动变速与自动变速功能的变速装置。国内原有的手动变速器生产设备和技术都可以保留并沿用。所以，综合来看，中国重型卡车自动变速器技术路线采用AMT是最合理的选择。

ATM【Automatic Mechanical Transmission】是电控机械式自动变速系统的简称，也成为手自一体变速器，这一技术结合了自动变速器和手动变速器的优点，最大限度地减少了变速系统的功率损耗。这种手动/自动变速系统首先由德国专业高性能跑车生产厂家保时捷在其911车型上推出，称之为Tiptronic。作为保时捷的扛鼎之作，自问世7年以来，以其高稳定性及领先的科技，在世界范围内广受各方赞誉。

而国内重型卡车超载严重，做整车标定时，就不能按照核定总质量来做，而要超过很多，甚至一倍以上，因此ATM与整车匹配工作是技术难点，国内多家重型卡车研发AMT的企业路试了多年，仍未形成产业化，在重型卡车上也鲜有应用，这是重要的原因之一。而我国的手动档变速器已经完全解决了这个问题。

本申请是以本申请人公开号103453132A的一种数控变速器操纵机构为基础加装一套电控系统做的进一步升级和改进，面临的主要技术难题是“离合器同步”的问题：目前无论是使用步进电机还是本申请人公开的换档多位气缸和选档多位气缸推动离合器拨叉，使离合器分离或接合，离合器分离时都没有问题，但如果没有考虑到发动机的转速与离合器转速之间的匹配关系的话，在离合器接合时都会出现结合时窜车、搓车等冲击现象，噪音也很高。这是因为在整个换挡过程中，不管是加档还是减档，传动系统中有两处的转速需要同步：一处是变速器内部待啮合齿轮的转速需要同步，它由同步器完成，无须我们操心；另一处就是发动机与离合器片之间的转速也需要同步，即“离合器同步”，在手动挡操纵器中得靠驾驶者自己来控制，在本发明中需要解决如何将具有丰富驾驶经验的老司机所掌握了各种驾驶技巧融入其中。

发明内容

   本发明的目的是针对现有技术存在上述问题和市场需求，跳离整机研发的藩篱，开发出一种基于非常成熟的手动变速器，外挂独立的操纵模块，从而避免ATM与整车匹配的技术难题，从而实现一种具有完备的ATM效果，但却不同于AMT变速器整机的AMT仿真操纵机构。

为实现该目的，本发明公开的技术方案是：

一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构，包括指令信号单元，信息处理单元，电磁控制单元，执行单元，与现有技术不同的是：所述的指令信号单元包括档位操纵手柄1，档位开关2，每个档位开关2与信息处理单元相连，信息处理单元与电磁控制单元、发动机自带的发动机转速控制单元相连，电磁控制单元与执行单元相连；所述的执行单元包括换档多位气缸30和选档多位气缸40，换档多位气缸30与选档多位气缸40每个腔体两侧的端壁上均设置接触式到位开关3，所述的到位开关3分别与信息处理单元相连。采用该技术方案，可将原手动挡驾驶模式转换为手自一体驾驶模式。

进一步地，还包括与电磁控制单元相连的智能调速气缸，所述的智能调速缸包括一双作用气缸50，双作用气缸50的活塞杆固接油门踏板，缸体固接发动机油门拉杆，双作用气缸50的两个气口上分别设置一个截止方向相反的第一单向节流阀5和第二单向节流阀6。采用该技术方案，能够保证选定挡位一定在最佳油耗区域，换挡时机一定选择在最佳的换挡时机。而手动挡由于人操作的随意性，以及人工判断的差异，则很难一直保证上述两点。所以，这种仿真AMT可以做到比手动变速器更省油，同时具有行云流水般的驾驶体验。

进一步地，还包括在电磁控制单元与原汽车离合器分泵气缸之间设置的单向可控顺序阀7，所述的单向可控顺序阀7包括单向节流阀73，与单向节流阀73并联的单向阀72、与单向节流阀73并联的且与单向阀72导通方向相反的单向可调节压力阀71。采用该技术方案，使离合器分离时彻底，接合时平稳顺畅。

进一步地，所述的操纵手柄1上还设置快速升降档开关4，快速升降档开关4与信息处理单元相连。采用该技术方案可快速实现增减档。

进一步地，所述的信息处理单元为单片机、单板机、PLC、PC、ECU中的一种。

与现有技术相比，本发明普适性强，能实现模块化、集成化生产，汽车更新换代时无需考虑变速器操纵机构的设计，安装调试简单方便。避免ATM与整车匹配的技术难题，从而实现一种具有完备的ATM效果，但却不同于AMT变速器整机的AMT仿真操纵机构。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图2为实施例1指令信号单元的结构示意图。

图3为换档多位气缸的结构示意图。

图4为选档多位气缸的结构示意图。

图5为智能调速气缸的结构示意图。

图6为单向可控顺序阀与电磁控制单元连接关系示意图。

具体实施方式

实施例1，参照附图。

以9档位载重汽车为例说明这种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构，主要包括指令信号单元，信息处理单元，电磁控制单元，执行单元，其特征在于：所述的指令信号单元包括档位操纵手柄1，档位开关2，每个档位开关2与信息处理单元相连，信息处理单元与电磁控制单元、发动机自带的发动机转速控制单元相连，电磁控制单元与执行单元相连；所述的执行单元包括换档多位气缸30和选档多位气缸40，换档多位气缸30与选档多位气缸40每个腔体两侧的端壁上均设置接触式到位开关3，所述的到位开关3分别与信息处理单元相连。电磁控制单元的电磁阀所需的电源来自汽车的蓄电池及发电机，气缸及电磁阀所需的压缩空气来自汽车的压缩机，与刹车系统共用气源，换档多位气缸30与选档多位气缸40垂直布置且二者的活塞杆通过接驳与变速器的换档臂相连，换档多位气缸30与选档多位气缸40无杆侧端盖分别铰接在车架上。信息处理单元为单片机。

档位开关2包括P档开关21、R档开关22、C档开关23、D档开关24、S档开关25、增档开关26、减档开关27。

当操纵手柄拨至P档位置时， P档开关21向单片机发出信号，单片机收到信号之后，进入驻车模式：单片机向发动机自带的发动机转速控制单元发出指令信号，控制单元进入使发动机转速降至怠速，单片机向执行单元发出指令信号使换档多位气缸30和选档多位气缸40复位，复位到位之后，换档多位气缸30上的接触式到位开关3向单片机发出到位信号，单片机向执行单元发出指令信号，通过接驳、换档臂将变速器内部齿轮调整到空档的配合位置。

当操纵手柄拨至R档位置时， R档开关22向单片机发出信号，单片机收到信号之后，进入倒车模式：单片机向发动机自带的发动机转速控制单元发出指令信号使发动机转速调整到适合的转速，单片机向执行单元发出指令信号使换档多位气缸30和选档多位气缸40复位，复位到位之后，换档多位气缸30及选档多位气缸40上的接触式到位开关3向单片机发出到位信号，单片机向执行单元发出指令信号，通过接驳、换档臂将变速器内部齿轮调整到倒档的配合位置。

当操纵手柄拨至C档位置时， C档开关23向单片机发出信号，单片机收到信号之后，进入爬坡模式：单片机向发动机自带的发动机转速控制单元发出指令信号使发动机转速降至怠速，单片机向执行单元发出指令信号使换档多位气缸30和选档多位气缸40复位，复位到位之后，换档多位气缸30上的接触式到位开关3向单片机发出到位信号，单片机向执行单元发出指令信号，通过接驳、换档臂将变速器内部齿轮调整到爬坡档的配合位置。

当操纵手柄拨至D档位置时， D档开关24向单片机发出信号，单片机收到信号之后，进入自动档驾驶模式：单片机根据收到发动机转速检测仪和车速检测仪的检测信号之后，自动向执行单元发出指令信号使换档多位气缸30和选档多位气缸40动作，自动加减档。例如在轻载模式时，当发动机转速超过1000转时，单片机就会发出升挡的指令，车速条件满足的情况下，使变速器自动升挡，当发动机转速降到850转时，车速条件满足的情况下，单片机就会发出减挡的指令，使变速器自动降挡。在重载模式时，另有增减档的转速数据。

当操纵手柄拨至S档位置时， S档开关26向单片机发出信号，单片机收到信号之后，进入手动档驾驶模式，此时原有挡位仍然保持：当操纵手柄拨至                                               档位置一次，加档一次，换挡多位气缸30和选档多位气缸40复位一次，在原挡位的基础上进1个挡位；当操纵手柄拨至档位置一次，减档一次，多位气缸30和选档多位气缸40复位一次，在原挡位的基础上降1个挡位。

实施例2。

其他同实施例1，不过所述的操纵手柄1上还设置快速升降档开关4，快速升降档开关4与信息处理单元相连。

当操纵手柄拨至S档位置时， S档开关26向单片机发出信号，快速升降档开关4工作时，单片机收到信号之后，进入手动档快速加减档驾驶模式：当操纵手柄连续拨至+档位置二次以上，加档二挡位以上，换挡多位气缸30和选档多位气缸40复位一次；当操纵手柄拨至-档位置二次以上，减档二挡位以上，多位气缸30和选档多位气缸40复位一次，可实现快速升降档。

实施例3。

其他同实施例2，还包括与电磁控制单元相连的智能调速气缸，所述的智能调速缸包括一双作用气缸50，双作用气缸50的活塞杆固接油门踏板，缸体固接发动机油门拉杆，双作用气缸50的两个气口上分别设置一个截止方向相反的第一单向节流阀5和第二单向节流阀6。

在换挡多位气缸30和选档多位气缸40动作到位之后，单片机收到离合器到位的反馈信号，单片机向发动机转速控制单元发出指令信号，使发动机转速自动进行适当提高或降低，使离合器结合时平稳。例如当变速器从低档向高档变换时，在离合器分离的刹那间，控制单元发出指令使变速器处于空挡位置，发动机转数迅速下降至指定转速，同时执行选档指令，选挡指令信号到位后执行挂档指令，挂档指令信号到位后智能气缸开始工作，离合器平稳接合，在离合器接合的同时油门平稳自动给定，保持在驾驶员给定的原有状态，使车速平稳过渡。

实施例4。

其他同实施例3，还包括在电磁控制单元与原汽车离合器分泵气缸之间设置的单向可控顺序阀7，所述的单向可控顺序阀7包括单向节流阀73，与单向节流阀73并联的单向阀72、与单向节流阀73并联的且与单向阀72导通方向相反的单向可调节压力阀71。

当可控气源有压力时，气流通过单向阀72直接进入原汽车离合器分泵气缸，可使汽车离合器快速动作；当可控气源没有压力时与大气接通，原汽车离合器分泵气缸的压力通过单向节流阀73和单向可调节压力阀71与大气接通，大部分压力【如3.5kg以上的压力】通过单向可调节压力阀71迅速卸掉，当原汽车离合器分泵气缸的压力较小时【如小于3.5kg的压力】，单向节流阀73开始起作用，使原汽车离合器分泵气缸压力平稳降至无压，从而使发动机动力输出平稳。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。例如七档位以及十二档位汽车的数控变速器操纵装置可以从上述原理推导出来。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构，包括指令信号单元，信息处理单元，电磁控制单元，执行单元，其特征在于：所述的指令信号单元包括档位操纵手柄（1），档位开关（2），每个档位开关（2）与信息处理单元相连，信息处理单元与电磁控制单元、发动机自带的发动机转速控制单元相连，电磁控制单元与执行单元相连；所述的执行单元包括换档多位气缸（30）和选档多位气缸（40），换档多位气缸（30）与选档多位气缸（40）每个腔体两侧的端壁上均设置接触式到位开关（3），所述的到位开关（3）分别与信息处理单元相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构，其特征在于：还包括与电磁控制单元相连的智能调速气缸，所述的智能调速缸包括一双作用气缸（50），双作用气缸（50）的活塞杆固接油门踏板，缸体固接发动机节气门拉杆，双作用气缸（50）的两个气口上分别设置第一单向节流阀（5）和第二单向节流阀（6）。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构，其特征在于：还包括在电磁控制单元与原汽车离合器分泵气缸之间设置的单向可控顺序阀（7），所述的单向可控顺序阀（7）包括单向节流阀（73），与单向节流阀（73）并联的单向阀72、与单向节流阀（73）并联的且与单向阀72导通方向相反的单向可调节压力阀（71）。

4.根据权利要求1所述的一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构，其特征在于：所述的操纵手柄（1）上还设置快速升降档开关（4）以适应复杂路面，升降档开关（4）与信息处理单元相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于强制操纵式变速器汽车的ATM仿真操纵机构，其特征在于：所述的信息处理单元为单片机、单板机、PLC、PC、ECU中的一种。