CN104675983B - 一种汽车及其换挡装置和换挡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车及其换挡装置和换挡控制方法，该换挡装置包括包覆于所述换挡手柄的磁感层、均与所述磁感层匹配的第一电磁吸合器和第二电磁吸合器；和设置在换挡手柄的换挡行程的四个力传感器。这样，在换挡过程中，当换挡手柄运动至指定位置时，相应传感器能够检测到换挡手柄上的作用力，从而根据作用力判断换挡手柄的当前位置，并根据该当前位置控制两电磁吸合器的开闭，当电磁吸合器打开时，其与换挡手柄上包覆的磁感层发生吸附作用，从而产生换挡时的吸入感，则该换挡装置在换挡过程中具有较强的吸入感，提高了换挡舒适性，进而提高了整车的NVH性能。

Description

一种汽车及其换挡装置和换挡控制方法

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种用于汽车的换挡装置。本发明还涉及一种包括上述换挡装置的汽车和基于该换挡装置的换挡控制方法。

背景技术

随着消费者对车辆噪声、振动以及舒适性的追求，整车的NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能也日益变得重要。在变速器系统中，NVH性能在考虑变速箱的异响异振外，换挡手柄的换挡舒适性也是研究的重要方向。现有换挡装置主要包括换挡手柄、换挡球头以及换挡底座，其中，换挡手柄与换挡球头安装在换挡底座上，换挡过程中通过换挡手柄的走向带动换挡拉锁的运动，从而控制变速箱各挡位齿轮的齿合。如图1所示，以5MT变速器换挡装置、挂入一挡为例，车辆挂一挡时换挡手柄11的运动过程为原点a位置沿中心线L移动到b点位置，再从b点位置纵向移动到c点，换挡手柄11完成a→b→c的运动即实现了一挡的挂入过程。在变速器舒适性和操控性的评价过程中a→b段的换挡手柄11移动过程中应该平顺不存在“生涩感”，在b→c段的换挡手柄11移动过程中需存在平顺性和“吸入感”，在换挡过程中，若换挡过程流畅且存在“吸入感”则换挡舒适性较高，若在换挡过程中换挡不流畅且换挡存在“生涩感”，则换挡舒适性较低。但是，现有的换挡装置中，换挡过程中的吸入感不易控制，导致换挡舒适性较差，影响了整车的NVH性能。

因此，提供一种用于汽车的换挡装置，以期在换挡过程中具有较强的吸入感，从而提高换挡舒适性，进而提高整车的NVH性能，就成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于汽车的换挡装置，以期在换挡过程中具有较强的吸入感，从而提高换挡舒适性，进而提高整车的NVH性能。本发明的另一目的是提供一种包括上述换挡装置的汽车和基于该换挡装置的换挡控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于汽车的换挡装置，包括与各挡位一一对应的若干挡位槽、连通各所述挡位槽的连接槽，以及沿所述挡位槽和所述连接槽滑动的换挡手柄；所述换挡手柄横向运动轨迹为中心线，所述换挡手柄处于各挡位中心位置时的纵向方向为水平线，所述挡位槽与所述连接槽位于同侧的相接处连线为接近线；所述换挡装置还包括：

包覆于所述换挡手柄的磁感层、均与所述磁感层匹配的第一电磁吸合器和第二电磁吸合器；所述第一电磁吸合器设置于所述中心线上，并位于所述换挡手柄远离空挡的极限位置处，所述第二电磁吸合器设置于所述挡位槽的末端；

设置于所述中心线上的第一力传感器，所述第一力传感器检测所述换挡手柄在换挡初始位置时的初始作用力，并在检测到该初始作用力时，向所述第一电磁吸合器发出开启信号；

设置于所述中心线与所述水平线相交处的第二力传感器，所述第二力传感器检测所述换挡手柄在进入挡位槽时的转向作用力，并在检测到该转向作用力时，向所述第一电磁吸合器发出关闭信号；

设置于所述水平线上的第三力传感器，所述第三力传感器检测所述换挡手柄在挡位槽内运动时的换挡作用力，并在检测到该换挡作用力时，向所述第二电磁吸合器发出开启信号；

设置于所述挡位槽末端的第四力传感器，所述第四力传感器检测所述换挡手柄在挡位槽末端的结束作用力，并在检测到该结束作用力时，向所述第二电磁吸合器发出关闭信号。

优选地，所述第二电磁吸合器有多个，分别设置于各所述挡位槽内。

优选地，所述第一力传感器有多个，分别检测所述换挡手柄向各挡位槽运动时，初始位置的初始作用力。

优选地，所述第二力传感器有多个，分别设置于所述中心线与各挡位槽的水平线相交处。

优选地，所述第三力传感器有多个，分别设置在各挡位槽内的水平线上。

优选地，所述第四力传感器有多个，分别设置在各挡位槽的末端。

本发明还提供一种汽车，包括换挡装置，所述换挡装置为如上所述的换挡装置。

本发明还提供一种基于上述换挡装置的换挡控制方法，包括以下步骤：

1)检测换挡手柄在换挡初始位置时的初始作用力，并在检测到该初始作用力时，向所述第一电磁吸合器发出开启信号；

2)开启第一电磁吸合器；

3)检测换挡手柄在进入挡位槽时的转向作用力，并在检测到该转向作用力时，向第一电磁吸合器发出关闭信号；

4)关闭第一电磁吸合器；

5)检测换挡手柄在挡位槽内运动时的换挡作用力，并在检测到该换挡作用力时，向第二电磁吸合器发出开启信号；

6)开启第二电磁吸合器；

7)检测换挡手柄在挡位槽末端的结束作用力，并在检测到该结束作用力时，向第二电磁吸合器发出关闭信号；

8)关闭第二电磁吸合器。

本发明提供的换挡装置用于汽车，该换挡装置包括与各挡位一一对应的若干挡位槽、连通各所述挡位槽的连接槽，以及沿所述挡位槽和所述连接槽滑动的换挡手柄；所述换挡手柄横向运动轨迹为中心线，所述换挡手柄处于各挡位中心位置时的纵向方向为水平线，所述挡位槽与所述连接槽位于同侧的相接处连线为接近线；所述换挡装置还包括：包覆于所述换挡手柄的磁感层、均与所述磁感层匹配的第一电磁吸合器和第二电磁吸合器；所述第一电磁吸合器设置于所述中心线上，并位于所述换挡手柄远离空挡的极限位置处，所述第二电磁吸合器设置于所述挡位槽的末端；设置于所述中心线上的第一力传感器，所述第一力传感器检测所述换挡手柄在换挡初始位置时的初始作用力，并在检测到该初始作用力时，向所述第一电磁吸合器发出开启信号；设置于所述中心线与所述水平线相交处的第二力传感器，所述第二力传感器检测所述换挡手柄在进入挡位槽时的转向作用力，并在检测到该转向作用力时，向所述第一电磁吸合器发出关闭信号；设置于所述水平线上的第三力传感器，所述第三力传感器检测所述换挡手柄在挡位槽内运动时的换挡作用力，并在检测到该换挡作用力时，向所述第二电磁吸合器发出开启信号；设置于所述挡位槽末端的第四力传感器，所述第四力传感器检测所述换挡手柄在挡位槽末端的结束作用力，并在检测到该结束作用力时，向所述第二电磁吸合器发出关闭信号。

这样，在换挡过程中，当换挡手柄运动至指定位置时，相应传感器能够检测到换挡手柄上的作用力，从而根据作用力判断换挡手柄的当前位置，并根据该当前位置控制两电磁吸合器的开闭，当电磁吸合器打开时，其与换挡手柄上包覆的磁感层发生吸附作用，从而产生换挡时的吸入感，则该换挡装置在换挡过程中具有较强的吸入感，提高了换挡舒适性，进而提高了整车的NVH性能。

在一种优选的实施方式中，本发明所提供的第二电磁吸合器有多个，分别设置于各所述挡位槽内；第一力传感器有多个，分别检测所述换挡手柄向各挡位槽运动时，初始位置的初始作用力；第二力传感器有多个，分别设置于所述中心线与各挡位槽的水平线相交处；所述第三力传感器有多个，分别设置在各挡位槽内的水平线上；所述第四力传感器有多个，分别设置在各挡位槽的末端。即在与挡位对应的每个挡位槽的相应位置设置第二电磁吸合器和各力传感器的组合机构，从而使得在进行各挡位换挡时，分别通过以该挡位对应的电磁吸合器和多个力传感器组件的作用下，为换挡手柄提供与该挡位换挡路径匹配的吸入力，提高了各挡位换挡的吸入感，进一步提高了换挡舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种换挡装置的原理框图；

图2为本发明所提供的换挡装置一种具体实施方式的原理框图；

图3为本发明所提供的换挡控制方法一种具体实施方式的流程图。

附图标记说明：

在图1中：11-换挡手柄 L-中心线

在图2中：21-挡位槽 22-连接槽 23-换挡手柄 24-磁感层 25-第一电磁吸合器26-第二电磁吸合器 27-第一力传感器 28-第二力传感器 29-第三力传感器 210-第四力传感器 L’-中心线 N’-水平线 P’-接近线

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于汽车的换挡装置，以期在换挡过程中具有较强的吸入感，从而提高换挡舒适性，进而提高整车的NVH性能。本发明的另一核心是提供一种包括上述换挡装置的汽车和基于该换挡装置的换挡控制方法。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

请参考图2，图2为本发明所提供的换挡装置一种具体实施方式的原理框图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的换挡装置用于汽车，该换挡装置包括与各挡位一一对应的若干挡位槽21、连通各所述挡位槽21的连接槽22，以及沿所述挡位槽21和所述连接槽22滑动的换挡手柄23；所述换挡手柄23横向运动轨迹为中心线L’，所述换挡手柄23处于各挡位中心位置时的纵向方向为水平线N’，所述挡位槽21与所述连接槽22位于同侧的相接处连线为接近线P’；所述换挡装置还包括：包覆于所述换挡手柄23的磁感层24、均与所述磁感层24匹配的第一电磁吸合器25和第二电磁吸合器26；所述第一电磁吸合器25设置于所述中心线L’上，并位于所述换挡手柄23远离空挡的极限位置处，所述第二电磁吸合器26设置于所述挡位槽21的末端；设置于所述中心线L’上的第一力传感器27，所述第一力传感器27检测所述换挡手柄23在换挡初始位置时的初始作用力，并在检测到该初始作用力时，向所述第一电磁吸合器25发出开启信号；设置于所述中心线L’与所述水平线N’相交处的第二力传感器28，所述第二力传感器28检测所述换挡手柄23在进入挡位槽21时的转向作用力，并在检测到该转向作用力时，向所述第一电磁吸合器25发出关闭信号；设置于所述水平线N’上的第三力传感器29，所述第三力传感器29检测所述换挡手柄23在挡位槽21内运动时的换挡作用力，并在检测到该换挡作用力时，向所述第二电磁吸合器26发出开启信号；设置于所述挡位槽21末端的第四力传感器210，所述第四力传感器210检测所述换挡手柄23在挡位槽21末端的结束作用力，并在检测到该结束作用力时，向所述第二电磁吸合器26发出关闭信号。

如图2所示，仍以5MT变速器挂入1挡为例，本发明所提供的换挡装置中，在换挡手柄23外包裹一层磁感层，人为的定义了中心线L’、水平线N’和接近线P’，各力传感器的作用是为后续电磁吸合器的工作提供信号输入，在换挡装置一挡的末端具有第二电磁吸合器26，中心线L’的末端设置第一电磁吸合器25，电源的通断控制电磁线圈的磁场力实现吸合和断开。挂入一挡过程中，换挡手柄23从a’→b’的运动过程中，换挡手柄23通过第一力传感器27所在位置时，第一力传感器27示数会发生变化，这一过程假定第一力传感器27示数的变化范围为[0、P+m](其中0代表的是初始时刻第一力传感器27的示数，P表示的是换挡手柄23经过第一力传感器27时的示数，m表示误差)，第一力传感器27的示数发生变化时，将信号输入给第一电磁吸合器25，第一电磁吸合器25通电开始工作，第一电磁吸合器25的电磁线圈通过磁场力与换挡手柄23外包覆的磁感层发生吸引作用，使得换挡手柄23获得“吸入感”的移动手感；当换挡手柄23通过第二力传感器28所在的位置时，第二力传感器28的示数会发生变化，此时第二力传感器28的示数变化为第一电磁吸合器25提供停止信号，第一电磁吸合器25内的继电器接收第二力传感器28的信号并断开，第一电磁吸合器25的电磁线圈的吸引力消失，换挡手柄23上的吸入感消失；换挡手柄23经过第二力传感器28位置时驾驶员会人为控制换挡手柄23拐弯进入与一挡相对应的挡位槽21区间内，在b’→c’过程中，换挡手柄23经过第三力传感器29的位置时，第三力传感器29的示数会发生变化，第三力传感器29的示数变化信号输入给一挡末端的第二电磁吸合器26，第二电磁吸合器26工作吸引换挡手柄23向前运动，同样当换挡手柄23进过第四力传感器210所在位置时，第四力传感器210的示数也会发生变化，并为一挡末端的第二电磁吸合器26提供终止信号，继电器断开，吸合力消失。上述描述的是挂一挡的运动过程，其他挡位的控制只需在相应挡位的挡位槽21位置增加相应的传感器来进行辅助即可。

这样，在换挡过程中，当换挡手柄23运动至指定位置时，相应传感器能够检测到换挡手柄23上的作用力，从而根据作用力判断换挡手柄23的当前位置，并根据该当前位置控制两电磁吸合器的开闭，当电磁吸合器打开时，其与换挡手柄23上包覆的磁感层24发生吸附作用，从而产生换挡时的吸入感，则该换挡装置在换挡过程中具有较强的吸入感，提高了换挡舒适性，进而提高了整车的NVH性能。

进一步地，为了实现多挡位控制，本发明所提供的第二电磁吸合器26有多个，分别设置于各所述挡位槽21内；第一力传感器27有多个，分别检测所述换挡手柄23向各挡位槽21运动时，初始位置的初始作用力；第二力传感器28有多个，分别设置于所述中心线L’与各挡位槽21的水平线N’相交处；所述第三力传感器29有多个，分别设置在各挡位槽21内的水平线N’上；所述第四力传感器210有多个，分别设置在各挡位槽21的末端。即在与挡位对应的每个挡位槽21的相应位置设置第二电磁吸合器26和各力传感器的组合机构，从而使得在进行各挡位换挡时，分别通过以该挡位对应的电磁吸合器和多个力传感器组件的作用下，为换挡手柄23提供与该挡位换挡路径匹配的吸入力，提高了各挡位换挡的吸入感，进一步提高了换挡舒适性。

应当理解的是，也可以根据需要仅在某个或者某些挡位的挡位槽21位置设置传感器和电磁吸合器结构；并且，设置在某挡位槽21的电磁吸合器和传感器即能够实现在该挡位的吸入感目的。

除了上述换挡装置，本发明还提供一种包括上述换挡装置的汽车，该换挡装置的其他各部分请参考现有技术，在此不再赘述。

本发明还提供一种基于上述换挡装置的换挡控制方法，如图3所示，该换挡控制方法包括以下步骤：

S1：检测换挡手柄在换挡初始位置时的初始作用力，并在检测到该初始作用力时，向所述第一电磁吸合器25发出开启信号；

S2：开启第一电磁吸合器25；

S3：检测换挡手柄在进入挡位槽时的转向作用力，并在检测到该转向作用力时，向第一电磁吸合器25发出关闭信号；

S4：关闭第一电磁吸合器25；

S5：检测换挡手柄在挡位槽内运动时的换挡作用力，并在检测到该换挡作用力时，向第二电磁吸合器26发出开启信号；

S6：开启第二电磁吸合器26；

S7：检测换挡手柄在挡位槽末端的结束作用力，并在检测到该结束作用力时，向第二电磁吸合器26发出关闭信号；

S8：关闭第二电磁吸合器26。

应当理解的是，上述换挡控制过程可以指任一挡位下的换挡控制过程，在进行某一挡位换挡时，只需在该挡位的对应位置安装各传感器和两电磁吸合器，并进行上述控制过程即可实现。

需要指出的是，文中所述“第一、第二、第三、第四”等序数词是为了区别相同名称的不同结构，仅为了描述方便，不表示某种顺序，更不应理解为任何限定。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种用于汽车的换挡装置，包括与各挡位一一对应的若干挡位槽(21)、连通各所述挡位槽(21)的连接槽(22)，以及沿所述挡位槽(21)和所述连接槽(22)滑动的换挡手柄(23)；其特征在于，所述换挡手柄(23)横向运动轨迹为中心线(L’)，所述换挡手柄(23)处于各挡位中心位置时的纵向方向为水平线(N’)，所述挡位槽(21)与所述连接槽(22)位于同侧的相接处连线为接近线(P’)；所述换挡装置还包括：

包覆于所述换挡手柄(23)的磁感层(24)、均与所述磁感层(24)匹配的第一电磁吸合器(25)和第二电磁吸合器(26)；所述第一电磁吸合器(25)设置于所述中心线(L’)上，并位于所述换挡手柄(23)远离空挡的极限位置处，所述第二电磁吸合器(26)设置于所述挡位槽(21)的末端；

设置于所述中心线(L’)上的第一力传感器(27)，所述第一力传感器(27)检测所述换挡手柄(23)在换挡初始位置时的初始作用力，并在检测到该初始作用力时，向所述第一电磁吸合器(25)发出开启信号；

设置于所述中心线(L’)与所述水平线(N’)相交处的第二力传感器(28)，所述第二力传感器(28)检测所述换挡手柄(23)在进入挡位槽(21)时的转向作用力，并在检测到该转向作用力时，向所述第一电磁吸合器(25)发出关闭信号；

设置于所述水平线(N’)上的第三力传感器(29)，所述第三力传感器(29)检测所述换挡手柄(23)在挡位槽(21)内运动时的换挡作用力，并在检测到该换挡作用力时，向所述第二电磁吸合器(26)发出开启信号；

设置于所述挡位槽(21)末端的第四力传感器(210)，所述第四力传感器(210)检测所述换挡手柄(23)在挡位槽(21)末端的结束作用力，并在检测到该结束作用力时，向所述第二电磁吸合器(26)发出关闭信号。

2.根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述第二电磁吸合器(26)有多个，分别设置于各所述挡位槽(21)内。

3.根据权利要求2所述的换挡装置，其特征在于，所述第一力传感器(27)有多个，分别检测所述换挡手柄(23)向各挡位槽(21)运动时，初始位置的初始作用力。

4.根据权利要求3所述的换挡装置，其特征在于，所述第二力传感器(28)有多个，分别设置于所述中心线(L’)与各挡位槽(21)的水平线(N’)相交处。

5.根据权利要求4所述的换挡装置，其特征在于，所述第三力传感器(29)有多个，分别设置在各挡位槽(21)内的水平线(N’)上。

6.根据权利要求5所述的换挡装置，其特征在于，所述第四力传感器(210)有多个，分别设置在各挡位槽(21)的末端。

7.一种汽车，包括换挡装置，其特征在于，所述换挡装置为如权利要求1至6任一项所述的换挡装置。

8.一种基于权利要求1至6任一项所述的换挡装置的换挡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)检测换挡手柄(23)在换挡初始位置时的初始作用力，并在检测到该初始作用力时，向所述第一电磁吸合器(25)发出开启信号；

2)开启第一电磁吸合器(25)；

3)检测换挡手柄(23)在进入挡位槽(21)时的转向作用力，并在检测到该转向作用力时，向第一电磁吸合器(25)发出关闭信号；

4)关闭第一电磁吸合器(25)；

5)检测换挡手柄(23)在挡位槽(21)内运动时的换挡作用力，并在检测到该换挡作用力时，向第二电磁吸合器(26)发出开启信号；

6)开启第二电磁吸合器(26)；

7)检测换挡手柄(23)在挡位槽(21)末端的结束作用力，并在检测到该结束作用力时，向第二电磁吸合器(26)发出关闭信号；

8)关闭第二电磁吸合器(26)。