专利名称：汽车电控机械式变速器及其换档控制方法
技术领域：
本发明涉及汽车的传动系统，更具体地说，本发明涉及汽车上的一种汽车电控机械式变速器。本发明还涉及这种汽车电控机械式变速器的一种换档控制方法。
背景技术：
现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相档大的范围内变化。为了解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器，它有着改变传动比、实现正反转和利用空档、中断动力传递等功用。机械式的变速器频繁换档容易给驾驶员造成疲劳；链条式变速器选换档的可靠性较差，还可以采用电控机械式变速器，即利用电——机械的控制方式，实现变速器的选档与换档。
目前，汽车电控机械式变速器多采用电机控制选换档，虽然电机控制减少了液压电磁阀等液压元件，同时其传感器简单，容易实现。但是它没有液压控制的精度高，也没有液压控制的可靠性好，其冲击比较大。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种汽车电控机械式变速器，其目的是提高变速器换档控制的精度和可靠性；为此，本发明还要提供这种汽车电控机械式变速器的一种换档控制方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是上述这种汽车电控机械式变速器，由换档控制装置通过该变速器的换档机构控制其切换速度档位，换档控制装置设变速控制单元并通过离合器转速传感器与离合器连接，换档控制装置还设有发动机转速传感器、换档位置传感器、汽车车速传感器和选换档杆，所述的各传感器及选换档杆均与变速控制单元电联接并向其传送信号。
所述的变速器的换档机构，设换档油缸，其换档油缸活塞7的中部设有与其轴线垂直的横向孔，设换档指插入其孔内，换档指从换档油缸的缸体伸出，与变速器的换档轴联接。
所述的换档指与变速器的换档轴联接方式为在换档油缸活塞7作直线运动时，换档指绕变速器的换档轴的轴线转动并推动变速器的换档轴作旋转运动。
所述的变速器的换档机构设右至点电磁阀和左至点电磁阀，所述的换档油缸中由换档油缸活塞两端面与油缸缸体构成的两个油腔，分别与右至点电磁阀和左至点电磁阀连通，右至点电磁阀和左至点电磁阀与变速控制单元电连接。
所述的变速控制单元设自动模式存储器，在自动模式存储器中存储预设定的换档控制曲线图，该曲线图中包括各种车速下的档位选择指令，还存储有从各传感器采集信号后用于计算的算法，变速控制单元设有输入输出接口，分别用于各电磁阀和各传感器的信息采集和指令的发送。
以上所述的汽车电控机械式变速器所采用的一种换档控制方法，包括下列步骤a)换档模式确定由操作人员从手动模式和自动模式中确定采用一种控制模式；b)如果换档模式确定为手动模式，则变速控制单元获取换档信号，即变速控制单元从选换档杆获得换档信号；如果换档模式确定为自动模式，则直接进入下一步骤即c)步骤；c)车速判断档采用手动模式时，变速控制单元通过汽车车速传感器检测档前车速是否满足升降档要求；档采用自动模式时，变速控制单元自动检测档前车速是否满足升降档要求；
d)离合器分离变速控制单元判断如果满足升降档要求，离合器分离；如果不满足升降档要求，返回上一步骤即c)步骤；e)检测离合器分离状况离合器转速传感器检测档前离合器分离情况，如果分离彻底，则进入下一步骤即f)步骤完成升降档，如果分离不彻底，则离合器继续分离；f)升降档完成后结束。
本发明采用上述技术方案，与目前采用电机控制的方式进行换档相比，控制精度更高，可靠性更好，更为稳定；采用不同的换档策略，通过合理的选换档模块和控制算法可以使换档控制水平达到预定的效果；操纵方便，减轻疲劳，消除了驾驶人员换档技术的差异性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1为本发明涉及的汽车电控机械式变速器结构示意图；图2为本发明涉及的汽车电控机械式变速器的换档控制方法的过程图。
图中标号为1、发动机，2、离合器，3、变速器，4、换档油缸，5、选换档杆，6、变速控制单元，7、离合器转速传感器，8、油门踏板，9、发动机转速传感器，10、自动模式存储器，11、右至点电磁阀，12、换档位置传感器，13、左至点电磁阀，14、汽车车速传感器，15、换档控制装置，16、换档机构，17、换档油缸活塞，18、换档指。
具体实施例方式
如图1所示，本发明提供了一种汽车电控机械式变速器，发动机1通过离合器2与变速器3连接，变速器3将发动机1输出的旋转运动的转速变速后，通过输出轴传递至汽车前后轴，图中所示为换档控制装置15的结构及连接关系；如图2所示，本发明还提供了这种汽车电控机械式变速器的所采用的一种换档控制方法，图2表示的是这种控制方法的过程。
本发明的技术方案是这种汽车电控机械式变速器由换档控制装置15通过该变速器3的换档机构16控制其选择速度档位，换档控制装置15设变速控制单元6(即图中的TCU单元)并通过离合器转速传感器7与离合器2连接，换档控制装置15还设有发动机转速传感器9、换档位置传感器12、汽车车速传感器14和选换档杆5，所述的各传感器及选换档杆5均与变速控制单元6电联接并向其传送信号。
本发明涉及的这种汽车电控机械式变速器还采用了如下具体的结构变速器3的换档机构16，设换档油缸4，其换档油缸活塞17的中部设有与其轴线垂直的横向孔，设换档指18插入其孔内，换档指18从换档油缸4的缸体伸出，与变速器3的换档轴联接。
换档指18与变速器3的换档轴联接方式为在换档油缸活塞17作直线运动时，换档指18绕变速器3的换档轴的轴线转动并推动变速器3的换档轴作旋转运动。
变速器3的换档机构16设右至点电磁阀11和左至点电磁阀13，所述的换档油缸4中由换档油缸活塞17两端面与油缸缸体构成的两个油腔，分别与右至点电磁阀11和左至点电磁阀13连通，右至点电磁阀11和左至点电磁阀13与变速控制单元6电连接。
变速控制单元6(TCU单元)设自动模式存储器10，在自动模式存储器10中存储预设定的换档控制曲线图，该曲线图中包括各种车速下的档位选择指令，还存储有从各传感器采集信号后用于计算的算法，变速控制单元6设有输入输出接口，分别用于各电磁阀和各传感器的信息采集和指令的发送。
综上所述，本发明所涉及的汽车电控机械式变速器包括了四个模块即变速控制单元6(TCU)模块、换档油缸模块、传感器模块和电磁阀模块。其中变速控制单元6(TCU)模块的结构和作用上面作了介绍，下面对换档油缸模块、传感器模块和电磁阀模块的结构和功用作具体介绍换档油缸模块包含了实现换档控制所需的机械元件，即换档机构16。其具体的结构包括换档油缸4及换档油缸活塞17，此模块由液压传动系统控制，其动力源为齿轮泵或其它类型的液压泵；换档油缸4提供封闭的油腔；液压传动系统油路接受电磁阀模块的控制，通过液压油的压力带动换档油缸活塞17左右运动，从而带动换档指18绕变速器3的换档轴的轴线并推动变速器3的换档轴作旋转运动。
传感器模块包含了发动机转速传感器9、换档位置传感器12、离合器转速传感器7和汽车车速传感器14。发动机转速传感器9的检测用于表达驾驶员在驾驶过程中的加减速的意图；离合器转速传感器7用于检测离合器是否分离完毕；换档位置传感器12用于检测换档油缸4的换档油缸活塞17位置，即检测档位是否切换到位；汽车车速传感器14检测汽车档前的实际车速，为加减换档提供参数。所有传感器均与变速控制单元6(TCU)连接，并将所获得的信息向变速控制单元6(TCU)传送。
电磁阀模块用于控制换档活塞在活塞两端的液压油流量和压力。电磁阀模块包括右至点电磁阀11和左至点电磁阀13。右至点电磁阀11控制液压油推动选档油缸活塞17向左运动；左至点电磁阀13控制液压油推动选档油缸活塞17向右运动。
本发明还提出了上述的汽车电控机械式变速器所采用的换档控制方法，其中涉及的换档控制包括三种模式起动模式、手动模式和自动模式。
起动模式是指档发动机1转速和车速均为零时，此时离合器2处于分离状态。档驾驶员点火后，需要手动挂上选换档杆5，然后踩油门踏板8，离合器2随之结合，汽车起动。而手动模式和自动模式需要在换档控制中进行切换。
上述的汽车电控机械式变速器所采用的换档控制方法包括下列步骤a、换档模式确定由操作人员从手动模式和自动模式中确定采用一种控制模式；b、如果换档模式确定为手动模式，则变速控制单元6获取换档信号，即变速控制单元6从选换档杆5获得换档信号；如果换档模式确定为自动模式，则直接进入下一步骤即c步骤；c、车速判断档采用手动模式时，变速控制单元6通过汽车车速传感器14检测档前车速是否满足升降档要求；档采用自动模式时，变速控制单元6自动检测档前车速是否满足升降档要求；d、离合器2分离变速控制单元6判断如果满足升降档要求，离合器分离；如果不满足升降档要求，返回上一步骤即c步骤；e、检测离合器2分离状况离合器转速传感器7检测档前离合器2分离情况，如果分离彻底，则进入下一步骤即f步骤完成升降档，如果分离不彻底，则离合器继续分离；f、升降档完成后结束。
本发明采用上述技术方案，与目前采用电机控制的方式进行换档相比，控制精度更高，可靠性更好，更加稳定；采用不同的换档策略，通过合理的选换档模块和控制算法可以使换档控制水平达到预定的效果；操纵方便，减轻疲劳，消除了驾驶人员换档技术的差异性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种汽车电控机械式变速器(3)，由换档控制装置(15)通过该变速器(3)的换档机构(16)控制其选择速度档位，其特征在于换档控制装置(15)设变速控制单元(6)并通过离合器转速传感器(7)与离合器(2)连接，换档控制装置(15)还设有发动机转速传感器(9)、换档位置传感器(12)、汽车车速传感器(14)和选换档杆(5)，所述的各传感器及选换档杆(5)均与变速控制单元(6)电联接并向其传送信号。
2.按照权利要求1所述的汽车电控机械式变速器(3)，其特征在于所述的变速器(3)的换档机构(16)，设换档油缸(4)，其换档油缸活塞(17)的中部设有与其轴线垂直的横向孔，设换档指(18)插入其孔内，换档指(18)从换档油缸(4)的缸体伸出，与变速器(3)的换档轴联接。
3.按照权利要求2所述的汽车电控机械式变速器(3)，其特征在于所述的换档指(18)与变速器(3)的换档轴联接方式为在换档油缸活塞(17)作直线运动时，换档指(18)绕变速器(3)的换档轴的轴线转动并推动变速器(3)的换档轴作旋转运动。
4.按照权利要求3所述的汽车电控机械式变速器(3)，其特征在于所述的变速器(3)的换档机构(16)设右至点电磁阀(11)和左至点电磁阀(13)，所述的换档油缸(4)中由换档油缸活塞(17)两端面与油缸缸体构成的两个油腔，分别与右至点电磁阀(11)和左至点电磁阀(13)连通，右至点电磁阀(11)和左至点电磁阀(13)与变速控制单元(6)电连接。
5.按照权利要求4所述的汽车电控机械式变速器(3)，其特征在于所述的变速控制单元(6)设自动模式存储器(10)，在自动模式存储器(10)中存储预设定的换档控制曲线图，该曲线图中包括各种车速下的档位选择指令，还存储有从各传感器采集信号后用于计算的算法，变速控制单元(6)设有输入输出接口，分别用于各电磁阀和各传感器的信息采集和指令的发送。
6.一种按照权利要求1所述的汽车电控机械式变速器所采用的换档控制方法，其特征是所述的控制方法包括下列步骤a)换档模式确定由操作人员从手动模式和自动模式中确定采用一种控制模式；b)如果换档模式确定为手动模式，则变速控制单元(6)获取换档信号，即变速控制单元(6)从选换档杆(5)获得换档信号；如果换档模式确定为自动模式，则直接进入下一步骤即c)步骤；c)车速判断档采用手动模式时，变速控制单元(6)通过汽车车速传感器(14)检测档前车速是否满足升降档要求；档采用自动模式时，变速控制单元(6)自动检测档前车速是否满足升降档要求；d)离合器(2)分离变速控制单元(6)判断如果满足升降档要求，离合器分离；如果不满足升降档要求，返回上一步骤即c)步骤；e)检测离合器(2)分离状况离合器转速传感器(7)检测档前离合器(2)分离情况，如果分离彻底，则进入下一步骤即f)步骤完成升降档，如果分离不彻底，则离合器继续分离；f)升降档完成后结束。
全文摘要
本发明公开了一种汽车电控机械式变速器，其换档控制装置(15)设变速控制单元(6)并通过离合器转速传感器(7)与离合器(2)连接，换档控制装置(15)还设有发动机转速传感器(9)、换档位置传感器(12)、汽车车速传感器(14)和选换档杆(5)，所述的各传感器及选换档杆(5)均与变速控制单元(6)电联接并向其传送信号。本发明还公开了这种变速器所换档控制方法，进行手动和自动模式的切换、车速判断并进行换档。本发明所采用的结构和方法，控制精度更高，可靠性更好，采用不同的换档策略，通过合理的选换档模块和控制算法可以使换档控制水平达到预定的效果；操纵方便，减轻疲劳，消除了驾驶人员换档技术的差异性。
文档编号F16H59/04GK1959156SQ20061009715
公开日2007年5月9日 申请日期2006年10月26日 优先权日2006年10月26日
发明者杨加丰, 郑勇, 廉星慧 申请人:奇瑞汽车有限公司