CN108167428B - 一种自动变速箱的换档机构、换档系统以及换档控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动变速箱的换档机构、换档系统以及换档控制方法，属于自动驾驶技术领域，解决了现有技术中的换档机构换档过程繁琐、存在与驾驶员意图相反的情况、机构的结构复杂、维修难度大的问题。换档机构包括换档拨杆、螺旋推力杆和换档电机；换档拨杆的一端与自动变速箱的箱体上的换档轴固定连接，换档拨杆的另一端插入螺旋推力杆中，且在螺旋推力杆中上下滑动；螺旋推力杆的一端与换档电机的输出轴螺纹转动连接，换档电机的输出轴的转动通过螺纹转换为螺旋推力杆左右直线移动。上述换档机构可用于自动变速箱的自动换档。

Description

一种自动变速箱的换档机构、换档系统以及换档控制方法

技术领域

本发明涉及一种自动驾驶系统，尤其涉及一种自动变速箱的换档机构、换档系统以及换档控制方法。

背景技术

自动变速箱是一种能够根据发动机转速来进行自动换档的变速装置。近年来，自动驾驶技术热度持续升温，采用自动变速箱的自动驾驶车辆越来越受到关注，这是因为，这类车辆无需关注换档的切换逻辑，只需要实现油门和制动的控制，就可以完成车辆的纵向车速控制。

但是，即使采用自动变速箱，自动驾驶车辆的自动驾驶系统仍然需要进行自动变速箱逻辑档位的电控切换，否则无法自主完成泊车、调头行驶等需要前进和后退的场景。此外，满足自动驾驶系统需求的同时，也需要考虑与人工换档的兼容性。

中国专利申请CN103968060A公开了一种档位切换设备，采用电机作为驱动装置，电机的输出轴与换档切换机构连接，从而实现换档。微型计算机(控制器)通过检测安装于电机的转动轴上的编码器输出的脉冲信号测量电机输出轴关于上电位置的相对位置，并作为当前旋转位置，进而通过对比目标档位位置和当前旋转位置，确定电机轴旋转方向，进而驱动电机到达目标档位位置，实现档位切换。但由于微型计算机在断电重启之后，编码器脉冲计数值也被重置，此时无法确定电机轴即换档机构的实际位置。因此，上述档位切换设备提出学习策略，重启时，微型计算机会控制电机转动到换档机构的两个极限位置(分别对应P档和D档)，将此时的电机编码器计数值作为两个极限位置的参考值。为避免重启学习过程的目标档位与驾驶员意图相反(例如，行车状态重启，切换到P档会导致锁止变速箱)，上述档位切换设备提出在微型计算机内配备可重写的非易失性存储器作为备份RAM，用以存储目标变换档位的当前值和先前值，重启后按照一定的策略确定当前目标变换档位，并确定第一极限位置还是第二极限位置作为要学习的参考位置。由于没有换档执行机构的绝对位置，该方法每一次微型计算机重启都要执行学习步骤，并且学习的参考位置必须是两个极限位置，这在实际档位位置在两个极限位置之间时，必须首先到达两个极限位置中的一个学习得到参考位置，再回到实际档位位置，导致换档过程更加繁琐。并且，上述档位切换设备提及的学习方法也未考虑车辆实际行驶状态(如车速信号)，在倒车工况下重启进入学习过程时会首先切换到对应D档的第二极限位置，这仍然与驾驶员意图相反的情况。

中国专利申请CN104595478A公开了一种车用机械式自动变速箱选换档执行机构，主要由无刷直流电机、滚珠丝杠、反传动双向逆止器组成，以滚珠丝杠作为传动元件。为解决由于滚珠丝杠的逆向传动效率很高，导致较差路况下，车辆的颠簸、震动会使变速箱选换档轴易发生位置变动，即“脱档、跳档”等技术问题，上述选换档执行机构还设计了由内外圈、环形拨叉、行星轮以及滚珠、弹簧所组成的反传动双向逆止器，使其具有防止变速箱脱挡、跳挡的功能。但是，使用逆效率很高的滚珠丝杠作为传动机构，必须设计防脱档措施，导致机构的结构复杂、维护难度大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种自动变速箱的换档机构、换档系统以及换档控制方法，解决了现有技术中的换档机构换档过程繁琐、存在与驾驶员意图相反的情况、机构的结构复杂、维修难度大的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种自动变速箱的换档机构，包括换档拨杆、螺旋推力杆和换档电机；换档拨杆的一端与自动变速箱的箱体上的换档轴固定连接，换档拨杆的另一端插入螺旋推力杆中，且在螺旋推力杆中上下滑动；螺旋推力杆的一端与换档电机的输出轴螺纹转动连接，换档电机的输出轴的转动通过螺纹转换为螺旋推力杆左直线移动。

进一步地，螺旋推力杆与换档电机的输出轴通过传动螺套连接；传动螺套与换档电机的输出轴套接固定，传动螺套与螺旋推力杆的一端螺纹转动连接。

进一步地，传动螺套通过电机支架架设在自动变速箱上；电机支架的形状为U形，包括两块侧板以及连接两块侧板的底板，传动螺套穿过两块侧板、架设在电机支架上，且传动螺套与侧板转动连接。

进一步地，传动螺套位于两块侧板之间的部分的直径大于传动螺套其他部分的直径；或者，传动螺套靠近换档电机的一端抵在换档电机的轴肩上，传动螺套的另一端穿入侧板的部分直径小于传动螺套其他部分的直径。

进一步地，螺旋推力杆包括环形导轨和连杆，连杆的一端与环形导轨固定连接，连杆的另一端与换档电机的输出轴螺纹转动连接，换档拨杆的另一端插入环形导轨中，且在环形导轨中上下滑动。

进一步地，换档机构还包括换档螺钉、换档螺母以及套设于所述换档螺钉外侧的滚轮，换档螺钉依次穿过环形导轨和换档拨杆后，与换档螺母配合连接；换档螺钉与换档拨杆转动连接，换档螺钉在环形导轨中上下滑动。。

本发明还提供了一种换档系统，包括位移传感器、换档执行器、换档控制器以及上述换档机构，换档执行器包括车速比较器，换档执行器分别与位移传感器、换档控制器和换档电机连接；换档控制器向换档执行器发送期望逻辑档位；位移传感器与螺旋推力杆固定连接，用于获取螺旋推力杆的实际位置信号，并传送至换档执行器；换档执行器将接收的螺旋推力杆的实际角度值转换为实际逻辑档位值，换档执行器接收当前车速值，通过车速比较器判断当前车速是否为0，车速不为0，则不换档，车速为0，则根据期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值的偏差，确定换档电机的转动方向以及转动角度，并驱动换档电机转动，使得调整后的实际逻辑挡位值与期望逻辑挡位值相等，完成自动换档。

进一步地，位移传感器的输入轴的轴线与换档电机的输出轴的轴线平行。

本发明还提供了一种换档系统的换档控制方法，包括步骤如下：

步骤1：换档执行器接收换档控制器发送的期望逻辑挡位值；

换档执行器获得位移传感器采集的换档拨杆的实际位置信号，经过解析得到实际逻辑挡位值；

步骤2：换档执行器判断期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值是否相等，若相等，则不换档；若不等，则进入步骤3；

步骤3：换档执行器接收当前车速信号，判断当前车速是否为0，若是，则进入步骤4；否则，不换档；

步骤4：换档执行器根据期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值的偏差确定换档电机的转动方向以及转动角度，并驱动换档电机转动，使得调整后的实际逻辑挡位值与期望逻辑挡位值相等，完成自动换档。

进一步地，换档控制器包括用于人工驾驶模式的电控手柄以及用于自动驾驶模式的上位机；

在人工驾驶模式下，换档执行器接收由驾驶员通过电控手柄下发的期望逻辑挡位值；

在自动驾驶模式下，换档执行器接收由上位机的规划结果提取的期望逻辑挡位值。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

a)本发明提供的自动变速箱的换档机构，将自动变速箱的换档轴延伸至自动变速箱箱体的外部，换档电机的输出轴通过螺旋推力杆和换档拨杆驱动换档轴转动。上述换档机构对自动变速箱本身的内部结构及工作原理没有任何改动，只需要对其进行简单的改动就能够实现换档，通用性强，能够较好的保持原自动变速箱的性能。

b)本发明提供的自动变速箱的换档机构中螺旋推力杆与换档电机的输出轴为螺纹转动连接，两者构成螺纹传动副，由于螺纹传动机构本身可以实现锁止功能，在进行换档的过程中，两者之间的直线移动仅能够通过换档电机的输出轴转动来实现，不会出现两者之间的轴向滑动，换档拨杆也无法反向带动换档电机的输出轴运动，因此，在不需要额外加装逻辑档位锁止机构的前提下，避免了脱档、跳档的问题。

c)本发明提供的自动变速箱的换档机构中，由于换档电机的轴向尺寸通常大于其周向尺寸，相比于换档电机的输出轴与自动变速箱的箱体垂直(即换档电机的输出轴直接驱动换档轴转动)，换档电机的输出轴与自动变速箱的箱体平行能够节约车辆的内部空间，提高自动变速箱的换档机构的结构紧凑性。

d)本实施例提供的换档系统利用车速信息约束换档的执行范围，限制车辆处于行驶状态时的换档行为，即，车速为0则进行换档操作，车速不为0，则不进行换档操作，从而提升换档安全性，避免了换档过程中出现与驾驶员意图相反的情况，保证了自动变速箱不会因为换档失误而造成损坏。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一提供的自动变速箱的换档机构的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的自动变速箱的换档机构的主视图；

图3为本发明实施例一提供的自动变速箱的换档机构的位于左极限档位的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的自动变速箱的换档机构的位于右极限档位的结构示意图；

图5为图2的A-A剖视图；

图6为本发明实施例一提供的自动变速箱的换档机构的拆分示意图；

图7为本发明实施例二提供的换档系统的结构框图；

图8为本发明实施例三提供的换档系统的换档控制方法的流程图；

图9为本发明实施例三提供的换档系统的换档控制方法中换档系统在逻辑档位一时的位置图；

图10为本发明实施例三提供的换档系统的换档控制方法中换档系统在逻辑档位二时的位置图。

附图标记：

1-换档拨杆；2-螺旋推力杆；201-环形导轨；202-连杆；3-换档电机；4-箱体；5-换档轴；6-传动螺套；7-电机支架；701-侧板；702-底板；8-安装支架；801-支撑侧板；802-支撑底板；9-换档螺钉；10-滚轮；11-位移传感器；12-换档执行器；13-电控手柄；14-上位机；15-换档螺母。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例一

本实施例提供了一种自动变速箱的换档机构，如图1至图6所示，包括换档拨杆1、螺旋推力杆2和换档电机3。其中，换档拨杆1的一端与自动变速箱的箱体4上的换档轴5固定连接，换档拨杆1的另一端插入螺旋推力杆2中，且在螺旋推力杆2中上下滑动；螺旋推力杆2的一端与换档电机3的输出轴螺纹转动连接，换档电机3的输出轴的转动通过螺纹转换为螺旋推力杆2左右直线移动。

需要换档时，驱动换档电机3，换档电机3的输出轴相对于螺旋推力杆2转动，两者之间相互啮合的螺纹数量发生变化，将换档电机3的输出轴的旋转运动转化为螺旋推力杆2的直线移动，从而推动螺旋推力杆2左右移动，并进而推动换档拨杆1插入螺旋推力杆2的一端左右移动；换档拨杆在左右移动的同时，换档拨杆1插入螺旋推力杆2的一端还会在螺旋推力杆2中上下滑动，两种移动方式相互叠加，使得换档拨杆2绕换档轴5转动，进而带动换档转动，实现自动换档。

与现有技术相比，本实施例提供的自动变速箱的换档机构，将自动变速箱的换档轴延伸至自动变速箱箱体4的外部，换档电机3的输出轴通过螺旋推力杆2和换档拨杆1驱动换档轴5转动。上述换档机构对自动变速箱本身的内部结构及工作原理没有任何改动，只需要对其进行简单的改动就能够实现换档，通用性强，能够较好的保持原自动变速箱的性能。同时，螺旋推力杆2与换档电机3的输出轴为螺纹转动连接，两者构成螺纹传动副，由于螺纹传动机构本身可以实现锁止功能，在进行换档的过程中，两者之间的直线移动仅能够通过换档电机3的输出轴转动来实现，不会出现两者之间的轴向滑动，换档拨杆1也无法反向带动换档电机3的输出轴运动，因此，在不需要额外加装逻辑档位锁止机构的前提下，避免了脱档、跳档的问题。

此外，由于换档电机3的轴向尺寸通常大于其周向尺寸，相比于换档电机3的输出轴与自动变速箱的箱体4垂直(即换档电机3的输出轴直接驱动换档轴5转动)，换档电机3的输出轴与自动变速箱的箱体4平行能够节约车辆的内部空间，提高自动变速箱的换档机构的结构紧凑性。

通常情况下，换档电机3的输出轴为实心轴，为了实现螺旋推力杆2与换档电机3的输出轴螺纹转动连接，两者可以通过传动螺套6连接。示例性地，传动螺套6与换档电机3的输出轴套接固定，传动螺套6的内壁加工有内螺纹，螺旋推力杆2的一端加工有外螺纹，内螺纹与外螺纹相互配合。

为了实现传动螺套6与换档电机3的输出轴的稳固连接，两者可以通过紧固螺钉固定连接。

为了实现换档电机3的稳定安装，传动螺套6可以通过电机支架7架设在自动变速箱的箱体4上。上述电机支架7的形状可以为U形，其可以包括两块侧板701以及连接两块侧板701的底板702，传动螺套6穿过两块侧板701、架设在电机支架7上，且传动螺套6与侧板701转动连接。

为了提高传动的准确性，避免传动螺套6在换档过程中发生轴向晃动，传动螺套6位于两块侧板701之间的部分的直径需要大于传动螺套6其他部分的直径；或者，传动螺套6靠近换档电机3的一端抵在换档电机3的轴肩上，传动螺套6的另一端穿入侧板701的部分直径小于传动螺套6其他部分的直径。这样，两块侧板701或者其中一个侧板701与换档电机3的轴肩可以对传动螺套6起到轴向限位作用，从而避免了传动螺套6在换档过程中发生轴向晃动，保证了换档的准确性。

为了保证换档电机3的输出轴能够顺畅地转动，其可以通过轴承(例如，深沟球轴承)与侧板701转动连接。

为了避免灰尘等杂质进入轴承，影响轴承的润滑性，轴承的两端设有轴承端盖。

同样地，为了实现换档电机和电机支架7的稳定安装，电机支架7可以通过安装支架8与自动变速箱的箱体4固定连接。示例性地，安装支架8的横截面的形状可以为L形，包括支撑侧板801以及与支撑侧板801固定连接的支撑底板802，支撑侧板801与自动变速箱的箱体4固定连接，电机支架7放置在支撑底板802上。

对于螺旋推力杆2的结构，其可以包括环形导轨201和连杆202，连杆202的一端与环形导轨201固定连接，连杆202的另一端与换档电机3的输出轴螺纹转动连接，换档拨杆1的另一端插入环形导轨201中，且在环形导轨201中上下滑动。上述螺旋推力杆2的结构简单，换档电机3的输出轴推动连杆202左右移动，进而推动换档拨杆1运动，与此同时，换档拨杆1的另一端能够在环形导轨201中上下滑动，弥补换档过程中换档拨杆1的另一端的上下移动。

为了保证换档拨杆1能够顺畅地在环形导轨201滑动，上述换档机构还可以包括换档螺钉9和换档螺母15，换档螺钉9依次穿过环形导轨201和换档拨杆1后，与换档螺母15配合连接，换档螺钉9与换档拨杆1转动连接，换档螺钉在环形导轨201中上下滑动，也就是说，换档拨杆1的另一端通过换档螺钉9插入环形导轨201中。

在换档过程中，换档螺钉9与环形导轨201之间、换档螺钉9与换档拨杆1之间存在相对运动，为了减少换档螺钉9的螺纹磨损，在换档螺钉9的外侧可以套设滚轮10。这样，换档螺钉9可以通过滚轮10分别与环形导轨201和换档拨杆1间接接触，避免了换档螺钉9与环形导轨201之间、换档螺钉9与换档拨杆1之间的摩擦，使得换档螺钉9能够顺畅地在环形导轨201滑动，从而减少了换档螺钉9的螺纹磨损，保证了上述自动变速箱的换档机构的传动准确性和工作稳定性。

换档螺钉9和换档螺母15的相互配合是为了对换档拨杆1和环形导轨201进行连接，但是，值得注意的是，一旦换档螺钉9与换档螺母15拧的过紧，会增大换档拨杆1与环形导轨201之间的摩擦力，导致换档拨杆1无法在环形导轨201中上下滑动。为了避免上述情况的放生，滚轮10的轴向长度应该大于换档拨杆1的另一端的宽度与环形导轨201的宽度之和。这样，在拧紧换档螺钉9和换档螺母15的过程中，换档螺母15会先于滚轮10接触，从而避免了换档螺钉9与换档螺母15拧的过紧的情况，保证了换档拨杆1始终能够在环形导轨201中上下顺畅地滑动。

实施例二

本实施例提供了一种换档系统，如图7所示，包括位移传感器11、换档执行器12、换档控制器以及实施例一提供的换档机构，换档执行器12包括车速比较器。其中，换档执行器12分别与位移传感器11、换档控制器和换档电机3电气连接；换档控制器向换档执行器12发送期望逻辑档位；位移传感器11与螺旋推力杆2固定连接，用于获取螺旋推力杆2的实际位置信号，并传送至换档执行器12；换档执行器12将接收的螺旋推力杆2的实际角度值转换为实际逻辑档位值，换档执行器12接收当前车速值，通过车速比较器判断当前车速是否为0，车速不为0，则不换档，车速为0，则根据期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值的偏差，按照一定的控制策略确定换档电机3的转动方向以及转动角度，并驱动换档电机3转动，使得调整后的实际逻辑挡位值与期望逻辑挡位值相等，完成自动换档。

与现有技术相比，本实施例提供的换档系统除了具有实施例一提供的换档机构的有益效果以外，其还利用车速信息约束换档的执行范围，限制车辆处于行驶状态时的换档行为，即，车速为0则进行换档操作，车速不为0，则不进行换档操作，从而提升换档安全性，避免了换档过程中出现与驾驶员意图相反的情况，保证了自动变速箱不会因为换档失误而造成的损坏。

需要说明的是，实际应用中，可以根据实际逻辑挡位值与期望逻辑挡位值的偏差得到实际逻辑挡位与期望逻辑挡位之间的夹角θ，通过该夹角θ能够计算得到螺旋推力杆2(也就是换档电机3的输出轴)的左右位移S，进而得到换档电机3的转动方向和转动角度θ⁰。

为了使上述换档系统具有人工换档和自动换档两种模式，上述换档控制器可以包括电控手柄13和上位机14，两者分别与换档执行器12电气连接。这样，上述换档系统就能够用于人工驾驶和自动驾驶两种工作模式，在人工驾驶模式下，期望逻辑档位由驾驶员通过电控手柄13输入至换档执行器12；在自动驾驶模式下，期望逻辑档位由上位机14的规划结果得到并输入至换档执行器12。

为了避免位移传感器11(例如，线位移传感器)对螺旋推力杆2的左右移动产生干涉，位移传感器11的输入轴的轴线应该与换档电机3的输出轴的轴线平行。这样，在螺旋推力杆2的左右移动过程中，其能够带动位移传感器11的输入轴左右平行移动，从而避免位移传感器11对螺旋推力杆2的左右移动产生干涉，保证了换档系统运行的稳定性。同时，由于位移传感器11与螺旋推力杆2之间不存在干涉，也能够提高位移传感器11的测量准确性。之所以选择线位移传感器，是因为，其可以方便地与换档机构的电机支架7安装在一起，从而使得结构更加紧凑，通用性强。对于线位移传感器的具体形式，其可以采用滑动变阻器式的线位移传感器，或者其他任何能够采集位移信息的传感器均可，在此不一一限定。

为了提高换档系统整体结构的稳定性和紧凑性，位移传感器11也可以设置于电机支架7上，位移传感器11通过电机支架7与自动变速箱的箱体4连接。利用电机支架7同时支撑换档电机3和位移传感器11，能够简化换档系统的结构，提高换档系统整体结构的稳定性和紧凑性。此外，将支撑换档电机3和位移传感器11设置在同一电机支架7上，也能够提高安装的准确性，保证位移传感器11的输入轴的轴线与换档电机3的输出轴的轴线平行。

实施例三

本实施例提供了一种换档系统的换档控制方法，如图8所示，包括步骤如下：

步骤1：换档执行器接收换档控制器发送的期望逻辑挡位值。具体来说，在人工驾驶模式下，换档执行器接收由驾驶员通过电控手柄下发的期望逻辑挡位值；在自动驾驶模式下，换档执行器接收由上位机的规划结果提取的期望逻辑挡位值；

换档执行器获得位移传感器采集的换档拨杆的实际位置信号，经过解析得到实际逻辑挡位值。

步骤2：换档执行器判断期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值是否相等，若相等，则不换档；若不等，则进入步骤3；

步骤3：换档执行器接收当前车速信号，判断当前车速是否为0，若是，则进入步骤4；否则，不换档；

步骤4：换档执行器根据期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值的偏差确定换档电机的转动方向以及转动角度，并驱动换档电机转动，使得调整后的实际逻辑挡位值与期望逻辑挡位值相等，完成自动换档。

与现有技术相比，本实施例提供的换档系统的换档控制方法的有益效果与实施例二提供的换档系统的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

为了通过实际位置信号解析得到实际逻辑档位值，上述换档控制方法的步骤1之前还包括如下步骤：以换档轴的中心为原点，测量不同逻辑档位值对应的换档拨杆的位置坐标(例如，极坐标)，建立逻辑档位值与换档拨杆的位置坐标的对应表。

图7和图8分别为换档机构在逻辑档位一和逻辑档位二时的状态，其中，逻辑档位一和逻辑档位二并不涉及具体的逻辑档位，只是作为两个相对位置进行说明。假设面向换档电机的输出轴看，换档电机的输出轴顺时针旋转会使螺旋推力杆伸出，换档电机的输出轴逆时针旋转时会使螺旋推力杆缩回。

下面借助图9和图10说明换档过程。

假设换档机构工作在人工驾驶模式，当前处于逻辑档位一状态，期望切换到逻辑档位二。驾驶员将电控手柄切换到逻辑档位二，换档执行器由位移传感器反馈的实际逻辑档位信号识别出当前处于逻辑档位一，控制换档电机逆时针旋转，使得螺旋推力杆向内回缩，经换档拨杆带动换档轴顺时针转动。当位移传感器反馈的实际逻辑档位信号与期望逻辑档位信号相等时，便停止换档电机的转动。

假设当前处于逻辑档位二状态，期望切换到逻辑档位一。驾驶员将电控手柄切换到逻辑档位一，换档执行器由位移传感器8反馈的实际逻辑档位信号识别出当前处于逻辑档位二，控制换档电机顺时针旋转，使得螺旋推力杆向外伸出，经换档拨杆带动换档轴逆时针转动。当位移传感器反馈的实际逻辑档位信号与期望逻辑档位信号相等时，便停止换档电机的转动。

需要说明的是，车速信号的获取途径没有限制，例如，可以由轮速信号处理得到，也可以由变速箱输出轴加装磁电式传感器或霍尔式传感器测量处理得到，也可以由惯性导航系统的加速度积分得到，或者由卫星定位系统的定位数据处理得到等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种换档系统，其特征在于，包括位移传感器、换档执行器、换档控制器以及换档机构，所述换档执行器包括车速比较器，所述换档执行器分别与位移传感器、换档控制器和换档电机连接；

所述换档控制器向换档执行器发送期望逻辑档位；

所述位移传感器与螺旋推力杆固定连接，用于获取螺旋推力杆的实际位置信号，并传送至换档执行器；

所述换档执行器将接收的螺旋推力杆的实际角度值转换为实际逻辑档位值，换档执行器接收当前车速值，通过车速比较器判断当前车速是否为0，车速不为0，则不换档，车速为0，则根据期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值的偏差，确定换档电机的转动方向以及转动角度，并驱动换档电机转动，使得调整后的实际逻辑挡位值与期望逻辑挡位值相等，完成自动换档；

所述换档机构，包括换档拨杆、螺旋推力杆和换档电机；所述换档拨杆的一端与自动变速箱的箱体上的换档轴固定连接，所述换档拨杆的另一端插入螺旋推力杆中，且在螺旋推力杆中上下滑动；所述螺旋推力杆的一端与换档电机的输出轴螺纹转动连接，所述换档电机的输出轴的转动通过螺纹转换为螺旋推力杆左右直线移动。

2.根据权利要求1所述的换档系统，其特征在于，所述螺旋推力杆与换档电机的输出轴通过传动螺套连接；

所述传动螺套与换档电机的输出轴套接固定，所述传动螺套与螺旋推力杆的一端螺纹转动连接。

3.根据权利要求2所述的换档系统，其特征在于，所述传动螺套通过电机支架架设在自动变速箱上；

所述电机支架的形状为U形，包括两块侧板以及连接两块侧板的底板，传动螺套穿过两块侧板、架设在电机支架上，且传动螺套与侧板转动连接。

4.根据权利要求3所述的换档系统，其特征在于，所述传动螺套位于两块侧板之间的部分的直径大于传动螺套其他部分的直径；

或者，所述传动螺套靠近换档电机的一端抵在换档电机的轴肩上，所述传动螺套的另一端穿入侧板的部分直径小于传动螺套其他部分的直径。

5.根据权利要求1所述的换档系统，其特征在于，所述螺旋推力杆包括环形导轨和连杆，连杆的一端与环形导轨固定连接，连杆的另一端与换档电机的输出轴螺纹转动连接，换档拨杆的另一端插入环形导轨中，且在环形导轨中上下滑动。

6.根据权利要求5所述的换档系统，其特征在于，所述换档机构还包括换档螺钉、换档螺母以及套设于所述换档螺钉外侧的滚轮，所述换档螺钉依次穿过环形导轨和换档拨杆后，与换档螺母配合连接；所述换档螺钉与换档拨杆转动连接，所述换档螺钉在环形导轨中上下滑动。

7.根据权利要求1所述的换档系统，其特征在于，所述位移传感器的输入轴的轴线与换档电机的输出轴的轴线平行。

8.根据权利要求1-7任一项所述的换档系统的换档控制方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1：换档执行器接收换档控制器发送的期望逻辑挡位值；

换档执行器获得位移传感器采集的换档拨杆的实际位置信号，经过解析得到实际逻辑挡位值；

步骤2：所述换档执行器判断期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值是否相等，若相等，则不换档；若不等，则进入步骤3；

步骤3：所述换档执行器接收当前车速信号，判断当前车速是否为0，若是，则进入步骤4；否则，不换档；

步骤4：所述换档执行器根据期望逻辑挡位值和实际逻辑挡位值的偏差确定换档电机的转动方向以及转动角度，并驱动换档电机转动，使得调整后的实际逻辑挡位值与期望逻辑挡位值相等，完成自动换档。

9.根据权利要求8所述的换档系统的换档控制方法，其特征在于，所述换档控制器包括用于人工驾驶模式的电控手柄以及用于自动驾驶模式的上位机；

在人工驾驶模式下，所述换档执行器接收由驾驶员通过电控手柄下发的期望逻辑挡位值；

在自动驾驶模式下，所述换档执行器接收由上位机的规划结果提取的期望逻辑挡位值。