本发明涉及换档器技术领域，尤其涉及一种手动换档器、手动换档器组件及其控制方法。
背景技术：
当前汽车用手动变速箱一般采用手动换档器实现变速箱切换档位功能。驾驶员在驾驶室中通过左右前后操纵换档杆，拉动与变速箱选换档机构相连的选档拉索和换档拉索，从而实现变速箱选换档的动作。为了实现排档杆能够前后左右运动，排档杆上注塑了球形自润滑轴承，并设置主衬套相配合。
当前交通越发拥堵，遇到低速堵车工况时，手动档汽车需要不停地踩放离合器，操作强度很大。
技术实现要素：
本发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种能够识别换档意图的手动换档器、手动换档器组件及其控制方法。
本发明技术方案提供一种手动换档器，包括壳体和设置在所述壳体上的换档杆；所述换档杆包括伸出于所述壳体之外的换档杆手柄、位于所述壳体内的换档杆主体和活动地连接在所述壳体中的换档杆球头，所述换档杆球头安装在所述换档杆主体上；所述换档杆能够沿着所述壳体的前后方向进行转动换档，所述换档杆能够沿着所述壳体的左右方向进行摆动选档；在所述壳体上还设置有能够随着所述换档杆转动换挡而转动的摇臂；所述摇臂的上端通过球销连杆与所述换挡杆主体连接；所述摇臂的下端通过转轴可转动地连接在所述壳体上；在所述壳体上还设置有用于监测所述摇臂的转动角度的角度传感器。
进一步地，在所述摇臂的上端设置有摇臂球销，在所述换档杆主体上设置有换挡杆球销；所述球销连杆的两端分别设置有球头座；所述球销连杆一端的所述球头座与所述换挡杆球销连接，其另一端的所述球头座与所述摇臂球销连接。
进一步地，在所述壳体上设置有支撑座，在所述支撑座内设置有旋转轴承，所述转轴配合在所述旋转轴承内。
进一步地，所述角度传感器安装在所述转轴上。
进一步地，所述角度传感器为霍尔式传感器，或电阻式传感器，或磁电式传感器，或变电抗式传感器。
本发明技术方案还提供一种手动换档器组件，包括用于控制离合分离和结合的离合控制器，其还包括前述任一技术方案所述的手动换档器；所述手动换档器中的角度传感器与所述离合控制器通信连接。
进一步地，所述离合控制器还包括有报警单元。
本发明技术方案还提供一种如前述的手动换档器组件的控制方法，包括如下步骤：当进行选档操作时，操作换档杆沿着壳体的左右方向摆动进行选档，换档杆主体带动球销连杆绕着摇臂球销上下摆动，摇臂保持静止；当进行换档操作时，操作换档杆沿着壳体的前后方向转动进行换档，换档杆通过球销连杆带动摇臂绕着转轴转动，在摇臂的转动角度超过预设阈值时，角度传感器向离合控制器发出分离信号，离合控制器控制离合分离。
进一步地，在角度传感器向离合控制器发出分离信号预设时间后，如果离合还处于结合状态，则报警单元发出报警提示。
本发明通过设置角度传感器，感知摇臂的转动角度，从而监测出换档杆的转动角度，通过机械机构让角度传感器准确的输出换档杆换档角度信息，为增强系统的防错性能提供了有效的解决方案，也推动了手动变速器的智能化发展，降低了驾驶员的操作难度，并显著提升了驾驶安全性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的手动换档器的立体图；
图2为换档杆与摇臂的连接示意图；
图3为手动换档器的换档杆在空档、奇数档和偶数档之间切换的示意图；
图4为换档杆的结构示意图；
图5为手动换档器组件的系统示意图。
附图标记对照表：
1-壳体；11-支撑座；12-旋转轴承；
2-换档杆；21-换档杆手柄；22-换档杆主体；
23-换档杆球头；24-拉索球头25-换挡杆球销；
3-摇臂；31-转轴；32-摇臂球销；
4-球销连杆；41-球头座；5-角度传感器；
6-选档轴；7-主衬套机构；8-选档摇臂；
9-离合控制器；91-中央控制器；92-信号收集单元；
93-报警单元；100-离合。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-4所示，本发明一实施例提供的一种手动换档器，包括壳体1和设置在壳体1上的换档杆2。
换档杆1包括伸出于壳体1之外的换档杆手柄21、位于壳体1内的换档杆主体22和活动地连接在壳体1中的换档杆球头23，换档杆球头23安装在换档杆主体22上。
换档杆2能够沿着壳体1的前后方向进行转动换档，换档杆2能够沿着壳体1的左右方向进行摆动选档。
在壳体1上还设置有能够随着换档杆2转动换挡而转动的摇臂3，摇臂3的上端通过球销连杆4与换挡杆主体22连接，摇臂3的下端通过转轴31可转动地连接在壳体1上。
在壳体1上还设置有用于监测摇臂3的转动角度的角度传感器5。
换档杆2上装有主衬套机构7，选档摇臂8安装在主衬套机构7上，并能够绕选档轴6旋转进行选档。
换档杆2通过换档杆球头23与壳体1连接，可以实现前后左右移动，实现横向选档和前后换档。
换挡杆2的下端设置有拉索球头24，用于与换挡拉索连接。
主衬套机构7与换档杆球头23连接，在换档杆球头23的带动下可以实现横向左右移动，进而带动选档摇臂8绕选档轴6旋转，带动与其连接的选档拉索进行进行选档。
当换档杆2沿着壳体1的左右方向进行摆动时，可以实现选择档位，例如位于档位入口处。
当换档杆2沿着壳体1的前后方向进行转动时，可以实现换档，例如进入奇数档或偶数档或空档。
通过在壳体1上设置摇臂3，摇臂3的上端通过球销连杆4与换挡杆主体22连接，其下端通过转轴31连接在壳体1上，并能够绕着转轴31转动，从而在换档杆2的作用下，摇臂3能够随着换档杆2的前后转动而转动。
再在壳体1上设置角度传感器5，用于监测摇臂3的转动角度，当监测摇臂3转动角度达到预设阈值时，则角度传感器5向离合控制器发出分离信号，离合分离，利于驾驶员操控。
本发明通过设置角度传感器5，感知摇臂3的转动角度，从而监测出换档杆2的转动角度，通过机械机构让角度传感器5准确的输出换档杆换档角度信息，为增强系统的防错性能提供了有效的解决方案，也推动了手动变速器的智能化发展，降低了驾驶员的操作难度，并显著提升了驾驶安全性。
本发明中涉及到的前后方向是指换挡杆换挡时朝向车前后的方向或者图1所示的左右方向，本发明中涉及到的左右方向是指换挡杆选挡时朝向车宽左右两侧的方向或者图1所示的垂直于纸面的方向。
较佳地，如图2所示，在摇臂3的上端设置有摇臂球销32，在换档杆主体22上设置有换挡杆球销25。
球销连杆4的两端分别设置有球头座41，球销连杆4一端的球头座41与换挡杆球销25连接，其另一端的球头座41与摇臂球销32连接，从而使得在换挡杆2前后转动进行换挡时，球销连杆4带动摇臂3绕着转轴31旋转，在换挡杆2左右摆动进行选挡时，球销连杆4上下摆动，而此时摇臂3保持静止或不绕转轴31转动。
较佳地，如图2所示，在壳体1上设置有支撑座11，在支撑座11内设置有旋转轴承12，转轴31配合在旋转轴承12内，方便转轴31的安装，并利于转轴31的旋转。
较佳地，角度传感器5安装在转轴31上，利于实时监测摇臂3转动角度。
较佳地，角度传感器5可以为霍尔式传感器，或电阻式传感器，或磁电式传感器，或变电抗式传感器。
如图5所示，本发明一实施例还提供一种手动换档器组件，包括用于控制离合100分离和结合的离合控制器9，其还包括前述任一技术方案所述的手动换档器。
手动换档器中的角度传感器5与离合控制器9通信连接，可以为信号连接，也可以为电连接。
当进行选档操作时，操作换档杆2沿着壳体1的左右方向摆动进行选档，球销连杆4绕着摇臂球销31上下摆动，摇臂3不会绕转轴31转动，此时角度传感器5不发出信号。
当进行换档操作时，操作换档杆2沿着壳体1的前后方向转动进行换档，换档杆2带动球销连杆4转动，球销连杆4带动摇臂3绕转轴31转动，在摇臂3的转动角度超过预设阈值时，角度传感器5向离合控制器9发出分离信号，离合控制器9控制离合100分离。
该手动换档器组件提高了系统的防错性能，也推动了手动变速器的智能化发展，降低了驾驶员的操作难度，并显著提升了驾驶安全性。
离合控制器9内部具有中央控制器91(cpu)、信号收集单元92和报警单元93。
信号收集单元92和报警单元93分别与中央控制器91通信连接。
信号收集单元92用于从角度传感器5接收信号，在接收到分离信号后，输出至中央控制器91，然后由中央控制器91控制离合100分离。
在角度传感器5向离合控制器9发出分离信号预设时间后，如果离合100还处于结合状态，则报警单元93发出报警提示，提醒驾驶员离合可能出现故障，提高了驾驶安全性能。
本发明技术方案提供的关于上述手动换档器组件的控制方法，包括如下步骤：
当进行选档操作时，操作换档杆沿着壳体的左右方向摆动进行选档，换档杆主体带动球销连杆绕着摇臂球销上下摆动，摇臂保持静止。
当进行换档操作时，操作换档杆沿着壳体的前后方向转动进行换档，换档杆通过球销连杆带动摇臂绕着转轴转动，在摇臂的转动角度超过预设阈值时，角度传感器向离合控制器发出分离信号，离合控制器控制离合分离。
该控制方法，还包括如下步骤：
在角度传感器向离合控制器发出分离信号预设时间后，如果离合还处于结合状态，则报警单元发出报警提示。
本发明提供的手动换档器、手动换档器组件及其控制方法，与传统的手动变速器排档器相比，其不仅能实现换档功能，而且能识别驾驶员的换档意图并转化为电信号输出。因该排档器内部零件连接均为机械连接，工作稳定性更高，换档意图响应输出更为直接，为离合器的自动化系统提供了更高效可靠的信号源，并兼顾零件的可靠性和通用性。
根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。