专利名称：四轮驱动汽车的电控换档装置的制作方法
技术领域：
本发明属于车辆变速技术领域，涉及一种带变速器、分动器的四轮驱动汽车换档装置。
背景技术：
现有的带变速器、分动器的四轮驱动汽车，其换档方式(如《军民两用技术与产品》(人民交通出版社，1994年6月)是分别采用两个相互独立的换档手柄对变速器、分动器换档，并且分动器换档需要在车辆驻车时进行。这样不仅换档操作复杂，而且车辆的机动性、燃油经济性差。
现有的两轮驱动车辆上采用的电控换档设备，如《汽车技术》2001年第10期，“自动变速器(六)——电控机械式自动变速器(AMT)”一文所公开的技术，采用电控系统对离合器的分离与结合、变速器换档进行自动控制。这种两轮驱动车辆的自动变速器实现的功能是车辆变速的全自动操作，不需要驾驶员操作离合器，同时变速器换档靠电控系统自动完成。一方面，这种换档装置中不包括分动器；另一方面由于这种换档装置同时涉及离合器的控制与变速器的控制，控制系统复杂，在实际应用中可靠性不足。由于这两方面主要原因，这种装置不能满足带变速器与分动器的四轮驱动汽车的要求。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种四轮驱动汽车的电控换档装置。本发明可使原来需要分别由驾驶员操作的变速器、分动器换档统一由电控系统自动执行，同时分动器的换档可以在行车状态下完成。本发明可提高四轮驱动车辆的机动性和燃油经济性。还可以克服全自动换档系统中由于控制系统复杂性而带来的可靠性差的问题。
本发明提出的四轮驱动汽车的电控换档装置，包括电控单元及与其相连的手柄、显示单元、两套换档电磁阀组、与该两套换档电磁阀相连的驱动油路及与驱动油路相连的两套拨叉驱动机构；其中，所述手柄，供驾驶员选择档位用，该手柄输出驾驶员选择的档位所对应的电信号(该手柄代替了传统的四轮驱动汽车中两个独立的变速器换档手柄与分动器换档手柄；)；所述电控单元，用于接收手柄输出的档位信号以及其它输入信号，输出变速器换档电磁阀与分动器换档电磁阀的驱动信号；所述换档电磁阀组用于按照电控单元输出的驱动信号执行，实现对拨叉驱动机构中油路的开与闭；所述拨叉驱动机构、驱动油路，用于根据电磁阀组的开与闭来推动拨叉运动实现换档；所述显示单元用于分别显示当前变速器与分动器组合出的档位，以及驾驶员操作的提示信息。
本装置的两套拨叉驱动机构分别与四轮驱动汽车的变速器与分动器相连实现电控换档功能。
本发明的特点及效果本发明装置为半自动换档装置，即对原车辆离合器不做改变，在换档过程中，离合器由驾驶员手动操纵，由本发明提出的装置自动完成变速器与分动器的操作，这样可以克服全自动换档系统中由于控制系统复杂性而带来的可靠性差的问题。
本发明装置取消了原车辆中变速器与分动器两套换档手柄及机械传动机构。以一个手柄加上单片机为中心的电控单元管理变速器与分动器的换档。手柄与变速器、分动器换档拨叉驱动机构之间为线传动。换档拨叉机构的控制由电控单元输出的信号驱动电磁阀实现。本装置结构及控制简单，简化了四轮驱动汽车的驾驶员操作步骤和工组负荷，同时提高车辆的机动性、燃油经济性。
图1为本发明的四轮驱动汽车电控换档装置结构示意图。
图2为本发明装置中电控单元原理图。
图3为本发明装置中电磁阀驱动电路图。
图4为本发明装置中驱动油路图。
图5为本发明装置中变速器拨叉驱动机构及电磁阀油路连接图。
图6为本发明装置中分动器拨叉驱动机构及电磁阀油路连接图。
图7为本发明装置中拨叉驱动机构与变速器中结合套连接原理图。
图8为本发明电控单元的实现流程框图。
具体实施例方式
本发明提出的四轮驱动汽车的电控换档装置结合附图及实施例进一步说明如下本发明装置主要部件如图1，包括电控单元及与其相连的手柄、显示单元、两套换档电磁阀组、与该两套换档电磁阀相连的驱动油路及与驱动油路相连的两套拨叉驱动机构。
本装置的两套拨叉驱动机构分别与四轮驱动汽车的变速器与分动器相连实现电控换档功能。
本装置的各部件的具体构成及功能分别说明如下1)手柄，供驾驶员选择档位，手柄上设有一系列位置按钮，每一位置按钮对应车辆传动系的一个档位。驾驶员通过手柄按钮选择由手柄输出某一档位的电信号，送到电控单元；2)电控单元，用于接收手柄输出的档位信号以及其它输入信号，输出变速器换档电磁阀与分动器换档电磁阀的驱动信号；电控单元的结构如图2。本发明的电控单元由CPU及两个电磁阀驱动电路构成，其中，CPU的实施例采用Motorola HC12单片机，该单片机的存储器中预先存储有档位表及各换档电磁阀对应的控制信号。单片机的多个输入接口分别接收驾驶员选择的档位信号、变速器档位信号、分动器档位信号、离合器踏板位置信号、加速踏板位置信号、制动踏板位置信号；其两个输出接口通过两个电磁阀驱动电路分别与变速器换档电磁阀组和分动器换档电磁阀组相连，第三个输出接口与显示单元相连。
电控单元的电磁阀驱动电路实施例如图3所示，由一个三极管31和连接在其基极的电阻32组成；三极管的栅极与换档电磁阀33相连，此电路为常规电路。
3)换档电磁阀组、驱动油路及拨叉驱动机构它们共同实现对汽车的变速器、分动器中拨叉的移动，实现对变速器、分动器换档的电动操作；其中，换档电磁阀的实施例采用TRP122；驱动油路实施例如图4，由油箱41、油泵42、单向阀43、蓄能器44组成驱动油路，向变速器拨叉驱动机构及电磁阀组45、分动器拨叉驱动机构及电磁阀组46提供油压，此油路为常规油路。
本装置以五档变速器为实施例，其中包括3个拨叉。变速器拨叉驱动机构及电磁阀组的结构如图5。电磁阀451、电磁阀452组成一组，与拨叉驱动机构453一起，提供对变速器中第一个拨叉的驱动力。电磁阀454、电磁阀455与对应的拨叉驱动机构456一起，提供对变速器中第二个拨叉的驱动力。电磁阀457、电磁阀458与对应的拨叉驱动机构459一起，提供对变速器中第三个拨叉的驱动力，此电路为常规电路。
本装置以两档分动器为实施例，包括一个拨叉。拨叉驱动机构及电磁阀组的结构如图6。电磁阀461、电磁阀462与拨叉驱动机构463一起，提供拨叉的驱动力，此结构为常规结构。
拨叉驱动机构与变速器中结合套的关系如图7。拨叉驱动机构71与拨叉72刚性连接，拨叉72一端位于安装在变速器轴73上的接合套74中。拨叉驱动机构71的前后移动推动结合套74前后移动，实现换档，此结构为常规结构。
4)显示单元。与电控单元相连，显示电控单元输出的内容。本装置的实施例采用字符型小型液晶。
本发明电控单元的实现流程，如图8所示，包括以下步骤(1)换档时，驾驶员踩下离合器踏板，通过手柄选择期望的档位。手柄输出该期望的档位信号到电控单元。
(2)电控单元将收到的驾驶员选择的档位、当前变速器档位、当前分动器档位以及离合器踏板、加速踏板、制动踏板位置等信号作为输入信号，通过查询单片机中保存的档位表，得到期望的变速器档位、分动器档位。
(3)然后电控单元根据变速器及分动器上的换档电磁阀布置情况，确定各个换档电磁阀的控制信号，并通过电控单元中的电磁阀驱动电路输出各个换档电磁阀控制信号；
(4)换档电磁阀在控制信号作用下，实现电磁阀的开与闭。拨叉驱动机构中的油在驱动油路压力作用下沿一定方向流动，并带动拨叉驱动机构移动，驱动拨叉实现换档。
(5)在变速器以及分动器换档过程中，及时将换档成功信号输出给电控单元，并经电控单元送到显示单元显示；(6)如果驾驶员选择档位后，电控单元根据收到的离合器踏板、加速踏板位置信号，判断出踏板操作不正确，此时电控单元还输出驾驶提示信息并显示在显示单元上。
权利要求
1 一种四轮驱动汽车电控换档装置，其特征在于，包括电控单元及与其相连的手柄、显示单元、两套换档电磁阀组、与该两套换档电磁阀相连的驱动油路及与驱动油路相连的两套拨叉驱动机构；其中，所述手柄，用于驾驶员选择档位，输出驾驶员选择的档位所对应的电信号；所述电控单元，用于接收手柄输出的档位信号以及其它输入信号，输出变速器换档电磁阀与分动器换档电磁阀的驱动信号；所述换档电磁阀组，用于按照电控单元输出的驱动信号执行，实现对拨叉驱动机构中油路的开与闭；所述拨叉驱动机构、驱动油路，用于根据电磁阀组的开与闭来推动拨叉运动实现换档；所述显示单元用于分别显示当前变速器与分动器组合出的档位，以及驾驶员操作的提示信息。
全文摘要
本发明涉及一种四轮驱动汽车电控换档装置，属于车辆变速技术领域。该装置包括手柄，该手柄供驾驶员选择档位用，输出驾驶员选择的档位所对应的电信号；电控单元，用于接收手柄输入的要求的档位信号，输出变速器换档电磁阀与分动器换档电磁阀的驱动信号，以及显示信号；换档电磁阀组用于实现对拨叉驱动机构中油路的开与闭；拨叉驱动机构、驱动油路，用于根据电磁阀组的开与闭来推动拨叉运动实现换档；显示单元显示当前变速器与分动器组合成的档位信息，以及驾驶员操作提示信息。本发明使得原来需要分别由驾驶员操作的变速器、分动器换档机构统一由电控系统自动执行，同时使分动器换档在行车状态下执行，提高了车辆的机动性和燃油经济性。
文档编号B60W10/11GK1621264SQ20041009869
公开日2005年6月1日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者郑四发, 金达锋, 王霄锋, 边明远, 连小珉, 李克强, 杨殿阁, 罗禹贡, 王建强, 高峰 申请人:清华大学