CN107230410B - 一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置 - Google Patents

一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置，旨在提供一种适用于纯电动教练车的变速操纵模拟装置。该装置包括底座(1)、箱体(2)、换挡模拟机构、挡位采集机构、选挡模拟机构、安全机构、变速操纵杆(14)、锥形弹簧(15)、变速操纵顶盖(16)及相关连接件，底座(1)通过螺栓固定在车架上，箱体(2)下端通过螺栓固装于底座(1)上，变速操纵顶盖(16)通过螺栓固装在箱体上端面上，换挡模拟机构安装于底座(1)的相应座孔中，选挡模拟机构安装于箱体(2)上，一端与换挡模拟机构相连，另一端与变速操纵杆(14)相连。本发明适用于纯电动车，并能够有效地模拟换挡阻力，具有和手动挡变速器相同的换挡体验。

Description

一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置
技术领域
本发明属于纯电动车领域，涉及到驾校手动挡驾驶技能的培训，具体涉及一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置。
背景技术
随着国家对新能源汽车大力补贴，以及电动车技术的不断发展，国内许多驾校培训机构呼吁发展电动教练车，现已有许多省市的驾校培训机构采用电动教练车，但目前并没有专门适用于电动教练车换挡操纵模拟的装置。
目前，存在的变速器操纵模拟装置结构比较复杂，能够模拟换挡过程，但是忽略了换挡阻力的模拟，导致变速器操纵模拟装置的换挡手感以及体验与实际的手动挡变速器换挡过程差异较大。例如，公开号为CN106228891A的中国发明专利，公开了“一种变速器操纵模拟装置”，其所述的离合机构并不适用于电动车，而且也没有对换挡阻力进行模拟。针对上述问题，提出一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置。
发明内容
一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置，包括底座(1)、箱体(2)、换挡模拟机构、挡位采集机构、选挡模拟机构、安全机构、变速操纵杆(14)、锥形弹簧(15)、变速操纵顶盖(16)及相关连接件；
底座(1)通过螺栓固定在车架上，底座(1)上铣有半圆柱形凹槽，其中凹槽(1-1)上安装换挡模拟机构，凹槽(1-2)上安装阻力弹簧(3)；箱体(2)下端通过螺栓固装于底座(1)上，变速操纵顶盖(16)通过螺栓固装在箱体上端面上，箱体(2)底部铣有与底座(1)相对应的半圆柱形凹槽，与底座(1)上的凹槽相对组成内圆柱形座孔；换挡模拟机构安装于底座(1)的相应座孔中，分别与挡位采集机构和选挡模拟机构相连；所述挡位采集机构包括传感器安装支座(10)、压力传感器(11)及其信号处理单元，分别对称地安装于底座(1)的前后两端；选挡模拟机构安装于箱体(2)上，一端与换挡模拟机构相连，另一端与变速操纵杆(14)相连；安全机构包括自锁、互锁、倒挡锁，采用的自锁、互锁、倒挡锁与传统变速操纵装置相同；变速操纵杆(14)通过球铰支撑于变速操纵顶盖的球铰支座上，锥形弹簧(15)上端支撑于变速杆球铰处的弹簧座上，下端支撑于箱体(2)上顶面的弹簧座上，变速操纵杆(14)下端插在换挡模拟机构拨块上端的横槽内。
所述换挡模拟机构包括换挡轴、换挡拨块和阻力弹簧(3)，阻力弹簧3与换挡轴一起安装于底座(1)与箱体(2)之间的圆柱座孔中，一端与换挡轴轴端相接，另一端与挡位采集机构的压力传感器(11)相接。
所述换挡模拟机构在换挡时，换挡轴的轴向移动使得阻力弹簧(3)发生形变，阻力弹簧(3)产生的阻力和换挡轴与座孔间的摩擦力模拟换挡过程中的换挡阻力。
所述挡位采集机构包括传感器安装支座(10)、压力传感器(11)及其信号处理单元，传感器安装支座(10)通过螺栓对称地固装于底座(1)与箱体(2)前后端面，传感器安装支座(10)上的传感器安装孔正对于底座(1)与箱体(2)上的座孔，压力传感器(11)采用螺纹联接安装于传感器安装支座(10)上的传感器安装孔中，并与换挡模拟机构的阻力弹簧(3)相接，信号处理单元根据压力传感器采集到的信号判断挡位信息。
所述挡位采集机构，压力传感器(11)的数目与阻力弹簧(3)数目相等，每一根换挡轴的前后两端各安装一个压力传感器，作为一组压力传感器。
所述的挡位采集机构，一组压力传感器可以识别两个挡位，换挡轴轴向移动使得两端的阻力弹簧处于压缩或拉伸状态，压力传感器根据压缩或拉伸状态测得的不同大小的力判断挡位。
所述选挡模拟机构包括选挡轴(12)、选挡拨块(13)，选挡轴(12)固装于箱体上部的相应座孔中，与箱体(2)的半圆柱形凹槽轴线垂直；选挡拨块(13)中部加工一个通孔，通过该通孔与选挡轴(12)间隙配合，使其可沿选挡轴(12)轴向移动和周向摆动。
所述选挡模拟机构的选挡拨块，选挡拨块(13)上端与变速操纵杆(14)下端的球头联接，下端加工为圆柱面，并伸入换挡拨块上端面的半圆柱形凹槽中，通过变速杆即可操纵选挡滑块左右移动和前后摆动，从而实现选挡和换挡。
本发明的有益效果
(1)本发明提供一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置，去掉了变速器，简化传动系结构，并保证了与传统燃油手动挡教练车一样的换挡操控性能。
(2)本发明在换挡轴两端采用阻力弹簧，能够有效地模拟换挡阻力，提供了与手动挡变速器换挡操纵相同的换挡体验。
(3)本发明阻力弹簧与压力传感器相连，压力传感器不仅可以通过阻力弹簧的形变判断挡位，还能有效监控阻力弹簧对换挡阻力的实际模拟效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明；
图1为变速操纵模拟装置内部装配图；
图2为变速操纵模拟装置各个零件图。
图中：1.底座，2.箱体，3.阻力弹簧，4.五、倒挡换挡轴，5.三、四挡换挡轴，6.一、二挡换挡轴，7.五、倒挡换挡拨块，8.三、四挡换挡拨块，9.一、二挡换挡拨块，10.传感器安装支座，11.压力传感器，12.选挡轴，13.选挡拨块，14.变速操纵杆，15.锥形弹簧，16.变速操纵顶盖。
具体实施方式
如图1和图2所示，纯电动教练车的变速操纵模拟装置包括底座1、箱体2、换挡模拟机构、挡位采集机构、选挡模拟机构、安全机构、变速操纵杆14、锥形弹簧15、变速操纵顶盖16及相关连接件；底座1通过螺栓固定在车架上，底座1上铣有半圆柱形凹槽，其中凹槽1-1上安装换挡模拟机构，凹槽1-2上安装阻力弹簧3；箱体2下端通过螺栓固装于底座1上，变速操纵顶盖16通过螺栓固装在箱体上端面上，箱体2底部铣有与底座1相对应的半圆柱形凹槽，与底座1上的凹槽相对组成内圆柱形座孔；换挡模拟机构安装于底座1的相应座孔中，分别与挡位采集机构和选挡模拟机构相连；所述挡位采集机构包括传感器安装支座10、压力传感器11及其信号处理单元，分别对称地安装于底座1的前后两端；选挡模拟机构安装于箱体2上，一端与换挡模拟机构相连，另一端与变速操纵杆14相连；安全机构包括自锁、互锁、倒挡锁，采用的自锁、互锁、倒挡锁与传统变速操纵装置相同；变速操纵杆14通过球铰支撑于变速操纵顶盖的球铰支座上，锥形弹簧15上端支撑于变速杆球铰处的弹簧座上，下端支撑于箱体2上顶面的弹簧座上，变速操纵杆14下端插在换挡模拟机构拨块上端的横槽内。
换挡模拟机构包括换挡轴(五、倒挡换挡轴4，三、四挡换挡轴5，一、二挡换挡轴6)、换挡拨块(五、倒挡换挡拨块7，三、四挡换挡拨块8，一、二挡换挡拨块9)和阻力弹簧3；换挡轴是光轴，轴上加工有挡位自锁和互锁钢球定位孔，以实现挡位的自锁和互锁；换挡拨块下部加工一个通孔，通过该孔压配于换挡轴上，换挡拨块上表面沿横向加工一个半圆柱形通槽，其中五、倒挡换挡拨块7的凹槽内装有倒挡锁销及回位弹簧；阻力弹簧3共有六个，与换挡轴一起安装于底座与箱体之间的圆柱座孔中，一端与换挡轴轴端相接，另一端与挡位采集模块的压力传感器11相接。
换挡模拟机构在换挡时换挡轴的轴向移动使得阻力弹簧3发生形变，阻力弹簧3产生的阻力和换挡轴与座孔间的摩擦力模拟换挡过程中的换挡阻力。
挡位采集机构包括传感器安装支座10、压力传感器11及其信号处理单元，传感器安装支座10通过螺栓对称地固装于底座1与箱体2前后端面，传感器安装支座10上的传感器安装孔正对于底座1与箱体2上的座孔，压力传感器11采用螺纹联接安装于传感器安装支座10上的传感器安装孔中，并与换挡模拟机构的阻力弹簧3相接，信号处理单元根据压力传感器采集到的信号判断挡位信息。
在挡位采集机构中，压力传感器11的数目与阻力弹簧3数目相等，总共有六个，每一根换挡轴(五、倒挡换挡轴4，三、四挡换挡轴5，一、二挡换挡轴6)的前后两端各安装一个压力传感器，作为一组压力传感器。
一组压力传感器可以识别两个挡位，换挡轴轴向移动使得两端的阻力弹簧处于压缩或拉伸状态，压力传感器11根据压缩或拉伸状态测得的不同大小的力判断挡位。
选挡模拟机构包括选挡轴12、选挡拨块13；选挡轴12固装于箱体上部的相应座孔中，与箱体2的半圆柱形凹槽轴线垂直；选挡拨块13中部加工一个通孔，通过该通孔与选挡轴12间隙配合，使其可沿选挡轴12轴向移动和周向摆动；选挡拨块13上端与变速操纵杆14下端的球头联接，下端加工为圆柱面，并伸入换挡拨块上端面的半圆柱形凹槽中，通过变速杆即可操纵选挡滑块左右移动和前后摆动，从而实现选挡和换挡。
本发明具体的换挡操纵过程如下：
(1)选挡过程
本发明与传统的变速操纵装置一样，换挡或者选挡时，必须处于空挡位置。当处于空挡位置时，驾驶员控制变速操纵杆14左(右)摆动，带动选挡拨块12在选挡轴上轴向移动，从而使选挡拨块12下端移动到相应挡位的换挡拨块的圆柱形凹槽中。
(2)挂挡过程
变速操纵杆14前后推动，带动选挡拨块13绕着选挡轴12周向摆动，选挡拨块13下端推动相应挡位的换挡拨块和换挡轴前后移动，拉压阻力弹簧，感知换挡操作，直至自锁、互锁机构定位锁止，从而实现挂挡。
(3)挡位采集过程
阻力弹簧3受到换挡轴的拉压作用发生变形，相应的一组压力传感器11测得阻力弹簧3的力的大小变化，由信号处理单元处理判断，从而确定被挂挡位，通过控制器控制驱动电机按照所选挡位情况进行动力输出。

Claims (1)

1.一种纯电动教练车的变速操纵模拟装置，包括底座（1）、箱体（2）、换挡模拟机构、挡位采集机构、选挡模拟机构、安全机构、变速操纵杆（14）、锥形弹簧（15）、变速操纵顶盖（16）及相关连接件，其特征在于，底座（1）通过螺栓固定在车架上，底座（1）上铣有半圆柱形凹槽，其中凹槽（1-1）上安装换挡模拟机构，凹槽（1-2）上安装阻力弹簧（3）；箱体（2）下端通过螺栓固装于底座（1）上，变速操纵顶盖（16）通过螺栓固装在箱体上端面上，箱体（2）底部铣有与底座（1）相对应的半圆柱形凹槽，与底座（1）上的凹槽相对组成内圆柱形座孔；所述换挡模拟机构安装于底座（1）的相应座孔中，分别与挡位采集机构和选挡模拟机构相连；所述挡位采集机构包括传感器安装支座（10）、压力传感器（11）及其信号处理单元，分别对称地安装于底座（1）的前后两端；所述选挡模拟机构安装于箱体（2）上，一端与换挡模拟机构相连，另一端与变速操纵杆（14）相连；所述安全机构包括自锁、互锁、倒挡锁，采用的自锁、互锁、倒挡锁与传统变速操纵装置相同；所述变速操纵杆（14）通过球铰支撑于变速操纵顶盖的球铰支座上，锥形弹簧（15）上端支撑于变速杆球铰处的弹簧座上，下端支撑于箱体（2）上顶面的弹簧座上，变速操纵杆（14）下端插在换挡模拟机构拨块上端的横槽内；
所述选挡模拟机构包括选挡轴（12）、选挡拨块（13），选挡轴（12）固装于箱体上部的相应座孔中，与箱体（2）的半圆柱形凹槽轴线垂直；选挡拨块（13）中部加工一个通孔，通过该通孔与选挡轴（12）间隙配合，使其可沿选挡轴（12）轴向移动和周向摆动；且所述选挡模拟机构的选挡拨块，选挡拨块（13）上端与变速操纵杆（14）下端的球头联接，下端加工为圆柱面，并伸入换挡拨块上端面的半圆柱形凹槽中，通过变速杆即可操纵选挡滑块左右移动和前后摆动，从而实现选挡和换挡；
所述换挡模拟机构包括换挡轴、换挡拨块和阻力弹簧（3），阻力弹簧3与换挡轴一起安装于底座（1）与箱体（2）之间的圆柱座孔中，一端与换挡轴轴端相接，另一端与挡位采集机构的压力传感器（11）相接；且所述换挡模拟机构在换挡时，换挡轴的轴向移动使得阻力弹簧（3）发生形变，阻力弹簧（3）产生的阻力和换挡轴与座孔间的摩擦力模拟换挡过程中的换挡阻力；
所述挡位采集机构包括传感器安装支座（10）、压力传感器（11）及其信号处理单元，传感器安装支座（10）通过螺栓对称地固装于底座（1）与箱体（2）前后端面，传感器安装支座（10）上的传感器安装孔正对于底座（1）与箱体（2）上的座孔，压力传感器（11）采用螺纹联接安装于传感器安装支座（10）上的传感器安装孔中，并与换挡模拟机构的阻力弹簧（3）相接，信号处理单元根据压力传感器采集到的信号判断挡位信息；在所述挡位采集机构中，压力传感器（11）的数目与阻力弹簧（3）数目相等，每一根换挡轴的前后两端各安装一个压力传感器，作为一组压力传感器；此外，所述的挡位采集机构中的一组压力传感器可以识别两个挡位，换挡轴轴向移动使得两端的阻力弹簧处于压缩或拉伸状态，压力传感器根据压缩或拉伸状态测得的不同大小的力判断挡位。
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