CN203449938U - 车用机械变速箱的电子换挡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用机械变速箱的电子换挡系统，所述机械变速箱的电子换挡系统包括控制器、气电联合泵、电动推杆泵、电子换挡手柄；控制器控制气动联合泵和电动推杆泵，气电联合泵连接离合器，电动推杆泵连接选换挡机构。本实用新型将手动变速箱上的手动操纵杆改为电动推杆，实现了电动换挡操作；将离合踏板机构改为气电联合泵，实现了自动离合操作；添加了电子换挡手柄（或旋钮）实现了个性化换挡操纵，增强了适应性；添加了控制器，实现了平顺地换挡及相关信息的交互处理。

Description

车用机械变速箱的电子换挡系统

技术领域

本发明涉及汽车零部件领域，具体涉及车用机械变速箱的电子换挡系统，即通过电子控制系统实现对机械变速箱的换挡操作。 

背景技术

目前城市车辆如公交车和出租车，大多采用机械变速箱，机械变速箱安装制造成本低且油耗低，但是机械变速箱换挡时必须先经过人工分离离合器，然后手动扳动换挡手柄，再人工接合离合器等一系列操作才能完成换挡。 

城市交通路况复杂，出租车和公交车换挡非常频繁，驾驶员劳动强度很大。目前，AT自动变速箱技术虽然已经成熟，但是由于价格非常昂贵，油耗很高，约比机械变速箱油耗高20%，而且维护成本高。所以，AT自动变速箱多见于中高挡轿车。CVT自动变速箱传递扭矩小，不能满足出租车和公交车的动力需求。AMT变速箱工况信号的采集及计算复杂，对于出租车和公交车的复杂工况适应性差，易造成车辆熄火等故障。 

发明内容

本发明的目的是设计一种结构简单、能耗低、动力响应快、适应性强的半自动化车用换挡系统。 

本发明车用机械变速箱的电子换挡系统的技术方案为：所述机械变速箱的电子换挡系统包括控制器、挡位显示器、气电联合泵、电动推杆泵、电子换挡手柄、刹车踏板、电源。 

控制器接收电子换挡手柄的动作信号、发动机的转速信号、驱动部件的车速信号以及制动踏板的刹车信号，经计算后输出到气电联合泵和电动推杆泵，通过气电联合泵控制离合器的离合以及电动推杆泵控制换挡机构的选换挡动作，实现换挡功能； 同时控制器接收气电联合泵的位置信号、电动推杆泵的位置信号，经过计算后，将挡位信息显示在挡位显示器上。 

挡位显示器，显示经控制器计算后输出的挡位信号、发送机的转速信号以及驱动部件的车速信号。 

电子换挡手柄还可以采用电子换挡旋钮，等方便驾驶员操作的换挡装置。 

气电联合泵通过齿条与离合器的分离杠杆连接；所述气电联合泵包括电机、减速齿轮箱，齿轮齿条结构，气缸；电机驱动减速箱的齿轮，通过减速输出轮与驱动齿条A啮合，气缸通过活塞杆与驱动齿条连接，电机与气缸共同作用驱动驱动齿条A。本发明的技术方案中采用电机与气泵的共同作用，驱动离合器的分离与结合，用电机单独作用驱动离合器，存在着电机体积太大，无法在有限的空间内安装；使用功率小的电机，虽然体积小，但是无法提供驱动离合器的力，而采用气泵难以解决分离泵的定位问题，电机与气泵的结合可很好地解决体积小，动力大，定位准的问题。 

气电联合泵包括电机、蜗杆、蜗轮、齿轮轴、驱动齿条A、气缸、活塞、活塞杆；电机输出轴通过蜗杆带动蜗轮转动，齿轮轴与蜗轮同轴并同步运动，齿轮轴与驱动齿条A啮合；电机驱动驱动齿条A的同时，气阀通过气管接头向气缸通气，由活塞与活塞杆推动驱动齿条A。 

电动推杆泵与换挡拨叉相连，电动推杆泵至少设有两个，电动推杆泵的结构都基本相同。 

电动推杆泵包括电机、减速齿轮箱，齿轮齿条结构；电机驱动减速齿轮箱内的蜗杆，蜗轮与蜗杆啮合，与蜗轮同轴固定有一齿轮，齿轮带动驱动齿条B运动；驱动齿条B连接拨叉。 

电动推杆泵设有3个，电动推杆泵A，电动推杆泵B以及电动推杆泵C，每一个电动推杆泵连接一个拨叉，每一个拨叉控制两个挡位。 

电动推杆泵还可以设有6个，每个电动推杆泵连接一个拨叉，每一个拨叉控制一个挡位。或者电动推杆泵可以按照挡位的数量进行灵活设置。 

气电联合泵、电动推杆泵均在减速齿轮箱箱输出部分装有传感器，传感器确定齿条在运动中的位置，并反馈给控制器。 

本发明技术方案工作的基本流程： 

当驾驶员要换挡时，操纵电子换挡手柄，电子换挡手柄将信号传送到控制器，控制器经过计算后，将信号传递给气电联合泵、电动推杆泵，通过气电联合泵使离合器分离，再通过电动推杆泵进行换挡。控制器接收气电联合泵的位置信号、电动推杆泵位置信号、发动机的转速信号、驱动部件的车速信号以及刹车信号，同时通过挡位显示器显示。

刹车时，驾驶员操纵制动踏板，制动踏板将信号传递到控制器，控制器采集到刹车信号，通过气动联合泵控制离合器的分离与结合。 

控制器初始设定发动机转速低于某个数值时，控制离合器和电动推杆泵进行适当的减挡。 

     本发明将手动变速箱上的手动操纵杆改为电动推杆，实现了电动换挡操作；将离合踏板机构改为气电联合泵，实现了自动离合操作；添加了电子换挡手柄（或旋钮）实现了个性化换挡操纵，增强了适应性；添加了控制器，实现了平顺地换挡及相关信息的交互处理。本发明的技术方案与手动变速箱相比，本产品将分离离合器，换挡，接合离合器交由本产品的电子换挡自动完成，省去了离合器踏板，大大降低了驾驶员的工作强度，提高了换挡平顺性。本发明的技术方案与AT变速相比，本产品是在手动变速箱的基础上增加了两个电动推杆和一个气电联合泵来执行换挡操作及相应的离合器操作，其成本低，油耗和手动挡变速箱一样，维护成本低。本发明的技术方案与CVT变速箱相比，本产品动力传输结构与手动变速箱一样，其传动扭矩大，响应快。本发明的技术方案与AMT变速箱相比，本产品主要由驾驶员自主选择换挡时机，刹车时会依据发动机转速降低到相应的挡位，灵活性好，适应性强，同时实现了个性化操纵驾驶。 

附图说明

  图1为本发明车用机械变速箱电子换挡系统换挡控制示意图。 

图2为本发明车用机械变速箱电子换挡系统气电联合泵主视图。 

图3为本发明车用机械变速箱电子换挡系统气电联合泵侧视图。 

  图4为本发明车用机械变速箱电子换挡系统电动推杆泵主视图。 

图5为本发明车用机械变速箱电子换挡系统电动推杆泵图4的剖视图。 

具体实施方式

下面结合附图1-5对本发明的一个具体实施方式做进一步的说明。 

本发明的技术方案中的动力传递结构与手动挡变速箱的动力传递结构相同，即由发动机传递给变速箱，再传递给输出部件，实现了动力的直接传递。 

如图1所示，电子换挡系统的控制示意图。 

车用机械变速箱的电子换挡系统，所述机械变速箱的电子换挡系统包括控制器、气电联合泵、电动推杆泵A、电动推杆泵B、电动推杆泵C、挡位显示器、电子换挡手柄或者电子换挡旋钮、刹车踏板、电源.。 

电源为控制器提供电力，同时，控制器为电子换挡手柄、挡位显示器、气电联合泵、电动推杆泵提供电力。 

控制器接收电子换挡手柄的信号、油门踏板的信号、制动踏板的信号、发动机的转速信号以及油门信号以及驱动部件的车速信号，同时向气电联合泵、电动推杆泵传递命令信号，并接收气电联合泵、电动推杆泵的位置信号，同时传递到挡位显示器进行显示输出。 

控制器接收电子换挡手柄或者电子换挡旋钮的动作信号，经计算后输出到气电联合泵和电动推杆泵，通过气电联合泵控制离合器的分离和结合；通过电动推杆泵A和电动推杆泵B、电动推杆泵C控制拨叉，实现换挡功能。 

刹车信号、发动机的转速信号以及驱动部件的车速信号，传输到控制器。控制器采集到刹车信号时，会根据适时信息进行计算，控制气电联合泵将离合器进行适时地分离与结合，使得离合器处于分离或者结合的状态。 

当发动机转速低于初始设定的某个数值时，控制器依据适时信息，自动控制气电联合泵将离合器进行适时地分离与结合，自动控制电动推杆泵A、电动推杆泵B和电动推杆泵C将变速箱进行适当地减挡，最低减至1挡。 

发动机初始启动时，控制器自动控制气电联合泵使离合器处于分离状态，自动控制电动推杆使变速箱拨到空挡位置。 

控制器接收电子换挡手柄或者电子换挡旋钮的动作信号，经计算后输出到气电联合泵、电动推杆泵1、电动推杆泵2和电动推杆泵3，通过气电联合泵控制离合器的分离和结合；通过电动推杆泵1、电动推杆泵2、电动推杆泵3控制换挡杆，实现换挡功能。 

控制器同时接收气电联合泵的位置信号、电动推杆泵1、电动推杆泵2、电动推杆泵3的位置信号，经控制器计算后，输出到挡位显示屏，驾驶人员可以方便的看到挡位信息。刹车信号、发动机的转速信号以及驱动部件的车速信号，传输到控制器。控制器采集到刹车信号时，会根据适时信息进行计算，控制气电联合泵将离合器进行适时地分离与结合，使得离合器处于分离或者结合的状态。当发动机转速低于设定的某个数值时，控制器依据适时信息，自动控制气电联合泵将离合器进行适时地分离与结合，自动控制电动推杆泵1、电动推杆泵2和电动推杆泵3将变速箱进行适当地减挡，最低减至1挡。 

发动机初始启动时，控制器自动控制气电联合泵使离合器处于分离状态，自动控制电动推杆使变速箱拨到空挡位置。 

如图2和图3所示，电子换挡系统中的气电联合泵的一个具体技术方案的示意图。 

电机12输出的蜗杆8与蜗轮9啮合，齿轮轴10与蜗轮9同轴，蜗轮9带动齿轮轴10同步旋转，，齿轮轴10与驱动齿条A5啮合，电机12通过上述传动机构带动驱动齿条A5运动。气缸2内设有活塞3，活塞3上设有活塞杆4，活塞杆4伸出气缸与驱动齿条A5连接，气泵通过气管接头1向气缸2内通气。 

在电机12接收到控制器的命令信号，通过传动机构驱动驱动齿条A5的同时，控制器同时向气阀传递命令，气阀通过气管接头1向气缸通气，由活塞3、活塞杆4推动驱动齿条A5运动。驱动齿条A5的另一端接在离合器上的分离杠杆上，通过驱动齿条A5的运动，使离合器分离或接合。驱动齿条A5安装在减速齿轮箱6内，减速齿轮箱6内还安装有导轮11，驱动齿条A5在导轮11上的运动，更加平稳。 

气电联合泵设有传感器7，用来确定齿条伸缩的位置，并将信号传递给控制器。 

如图4和图5所示，电子换挡系统中的电动推杆泵A的具体结构示意图，电动推杆泵A、电动推杆泵B以及电动推杆泵C的具体的技术方案相同。 

电动推杆泵包括，电机13，电机13的蜗杆轴14与蜗轮15啮合，蜗轮15与齿轮轴16同轴连接，蜗轮15与齿轮轴16同步转动，齿轮轴16与驱动齿条B17啮合，驱动齿条B17与拨叉18连接。驱动齿条B17安装在齿轮箱20内。电机13旋转时，蜗杆轴14输出，带动蜗轮15转动，再通过与蜗轮15同轴的齿轮轴16带动驱动齿条B17 ，与驱动齿条B17)固定的拨叉18随驱动齿条B17一起移动。利用电机13电源的正反向实现齿条的前进与后退。由装在齿轮轴16上的传感器19将信号反馈给控制器。 

电动推杆泵A、电动推杆泵B以及电动推杆泵C在控制器作用下，用不同的组合控制方式，得到不同的换挡位置。动变速箱内的换挡叉，实现变速箱换挡。 

    电动推杆泵A、电动推杆泵B以及电动推杆泵C上均设有传感器，用来确定齿条伸缩的位置，并将信号传递给控制器。 

Claims (9)

1.车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：所述机械变速箱的电子换挡系统包括控制器、气电联合泵、电动推杆泵、电子换挡手柄；控制器控制气动联合泵和电动推杆泵，气电联合泵连接离合器，电动推杆泵连接选换挡机构。

2.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：控制器接收电子换挡手柄的动作信号，气电联合泵的位置信号、电动推杆泵位置信号、发动机的转速信号、发动机的油门信号、驱动部件的车速信号以及制动踏板的刹车信号；控制器经分析计算所接收的信号，控制气电联合泵实现离合器的分离与结合，控制电动推杆泵实现选换挡。

3.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：所述的电子换挡系统设有挡位显示器，显示经控制器计算后输出的挡位信号。

4.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：气电联合泵通过齿条与离合器的分离杠杆连接；所述气电联合泵包括电机、减速齿轮箱，齿轮齿条结构，气缸；电机驱动减速箱的齿轮，通过减速输出轮与驱动齿条A啮合，气缸通过活塞杆与驱动齿条连接，电机与气缸共同作用驱动驱动齿条A。

5.根据权利要求4所述的车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：气电联合泵包括电机、蜗杆、蜗轮、齿轮轴、驱动齿条A、气缸、活塞、活塞杆；电机输出轴通过蜗杆带动蜗轮转动，齿轮轴与蜗轮同轴并同步运动，齿轮轴与驱动齿条A啮合；电机驱动驱动齿条A的同时，气阀通过气管接头向气缸通气，由活塞与活塞杆推动驱动齿条A。

6.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：电动推杆泵与换挡杆相连，电动推杆泵至少设有两个。

7.根据权利要求6所述的车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：电动推杆泵包括电机、减速齿轮箱，齿轮齿条结构；电机驱动减速齿轮箱内的蜗杆，蜗轮与蜗杆啮合，与蜗轮同轴固定有一齿轮，齿轮带动驱动齿条B运动；驱动齿条B连接拨叉。

8.根据权利要求6所述的车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：电动推杆泵设有3个，电动推杆泵A，电动推杆泵B以及电动推杆泵C，每一个电动推杆泵连接一个拨叉。

9.根据权利要求4或7所述的车用机械变速箱的电子换挡系统，其特征在于：气电联合泵、电动推杆泵均在减速齿轮箱箱输出部分装有传感器，传感器确定齿条在运动中的位置，并反馈给控制器。

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