车辆副变速箱换挡装置、副变速箱、车辆及控制方法与流程

本发明涉及车辆副变速箱换挡设备的
技术领域：
，具体涉及一种车辆副变速箱换挡装置、副变速箱、车辆及控制方法。
背景技术：
：目前应用较多的组合式副变速箱的切换方式主要有两种：气控式和摇臂式。其中，气控式换挡方式主要应用于制动系统为气压式的整车，车辆能够提供气源，通过气压控制副变速箱气缸前后移动，实现档位的切换，但这种方式的前提条件是整车必须能够提供气源，增加整车结构复杂度；摇臂式换挡方式主要应用于整车制动系统为液压式，整车无需气源，通过操纵拉丝的方式与副变速箱的摇臂连接，手动控制副变速箱拨叉前后移动，实现档位的切换，但这种方式适用的车辆通常较小，且通过拉丝控制副变速箱拨叉，在空间布置上需要增加拉丝固定支架，操纵拉丝机操作手柄，使得本来就狭小的驾驶室空间显得更加局促。同时，一旦驾驶室结构或者变速箱位置调整，上述两种组合式变速箱操纵装置就要重新设计，不具通用性。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种车辆副变速箱换挡装置、副变速箱、车辆及控制方法，旨在解决传统副变速箱换挡方式存在空间占用较大且换挡不便的问题。为实现上述目的，本发明提出的一种车辆副变速箱换挡装置，包括：壳体，具有沿第一方向依次排列的多个档位，所述多个档位包括安全档位；移动件，沿所述第一方向可移动地安装于所述壳体；换挡拨叉，设于所述移动件；驱动器，设于所述壳体，且可离合地连接所述移动件；控制电路，电性连接所述驱动器，以在控制所述驱动器与所述移动件连接时，通过调节所述移动件在所述第一方向上的移动量，带动所述换挡拨叉在所述多个档位之间相切换；以及，弹性复位件，设于所述壳体与所述移动件的一端部之间，用以在所述控制电路控制所述驱动器与所述移动件断开连接时，通过推动所述移动件移动，带动所述换挡拨叉复位至所述安全档位。可选地，所述移动件为蜗杆；所述车辆副变速箱换挡装置还包括与所述蜗杆啮合的蜗轮；所述驱动器可离合地连接所述蜗轮。可选地，所述驱动器具有旋转输出轴；所述车辆副变速箱换挡装置还包括位置传感器，所述位置传感器电性连接所述控制电路，用以检测所述旋转输出轴的旋转位移量。可选地，所述车辆副变速箱换挡装置还包括位移传感器，所述位移传感器电性连接所述控制电路，用以检测所述移动件的直线位移量，以供所述控制电路根据所述旋转位移量及所述直线位移量，确定所述驱动器的工作状态。可选地，所述车辆副变速箱换挡装置包括按压键，所述按压键与所述控制电路电性连接，用以触发按压信号，以供所述控制电路根据所述按压信号，控制所述驱动器工作。可选地，所述弹性复位件为弹簧件，所述弹簧件套设在所述移动件的一端部；所述移动件上连接所述弹簧件的端部的侧壁凸设形成有环形台阶，所述环形台阶与对应位置处的所述壳体共同限位所述弹簧件。此外，为实现上述目的，本发明还提供一种副变速箱，包括如上所述的车辆副变速箱换挡装置。此外，为实现上述目的，本发明还提供一种车辆，包括：如上所述的副变速箱；以及，车载终端，所述车载终端构成所述控制电路。此外，为实现上述目的，本发明还提供一种如上所述的车辆副变速箱换挡装置的控制方法，包括以下步骤：控制所述驱动器通过所述蜗轮带动所述蜗杆移动；获得所述位置传感器测得的所述旋转位移量及所述位移传感器测得的所述直线位移量；判断所述旋转位移量与所述直线位移量之间的对应关系是否满足预设条件；在所述旋转位移量与所述直线位移量的对应关系满足预设条件时，通过所述驱动器控制所述蜗杆移动至所需档位。可选地，所述判断所述旋转位移量与所述直线位移量之间的对应关系是否满足预设条件的步骤之后，还包括：在所述旋转位移量与所述直线位移量的对应关系未满足预设条件时，控制所述驱动器与所述移动件断开连接，以供所述弹性复位件带动所述换挡拨叉移动至所述安全档位。本发明提供的技术方案中，当驱动器工作状态正常而与移动件连接时，控制电路可调节移动件的移动量，从而通过移动件将换挡拨叉准确移动至所需档位处；当驱动器工作状态异常而与移动件断开连接时，弹性复位件可通过弹性恢复力推动移动件移动，带动换挡拨叉移动至安全档位处，确保驾驶安全，具有结构简化且操作方便的优点。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明提供的车辆副变速箱换挡装置的一实施例的示意图；图2为本发明提供的车辆副变速箱换挡装置的控制方法的第一实施例的流程示意图；图3为本发明提供的车辆副变速箱换挡装置的控制方法的第二实施例的流程示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100车辆副变速箱换挡装置4控制电路1移动件5弹性复位件11蜗杆6蜗轮111环形台阶7位置传感器2换挡拨叉8位移传感器3驱动器9按压键本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。目前应用较多的组合式副变速箱的切换方式主要有两种：气控式和摇臂式。其中，气控式换挡方式主要应用于制动系统为气压式的整车，车辆能够提供气源，通过气压控制副变速箱气缸前后移动，实现档位的切换，但这种方式的前提条件是整车必须能够提供气源，增加整车结构复杂度；摇臂式换挡方式主要应用于整车制动系统为液压式，整车无需气源，通过操纵拉丝的方式与副变速箱的摇臂连接，手动控制副变速箱拨叉前后移动，实现档位的切换，但这种方式适用的车辆通常较小，且通过拉丝控制副变速箱拨叉，在空间布置上需要增加拉丝固定支架，操纵拉丝机操作手柄，使得本来就狭小的驾驶室空间显得更加局促。鉴于此，本发明提供一种车辆，所述车辆包括与主变速箱连接的副变速箱，所述副变速箱包括车辆副变速箱换挡装置，图1为本发明提供的车辆副变速箱换挡装置一实施例，由于本发明的主要发明点在于对车辆副变速箱换挡装置100的改进，以下结合具体的附图主要对车辆副变速箱换挡装置100进行说明。请参阅图1，本发明提供的所述车辆副变速箱换挡装置100包括壳体(附图未标示)、移动件1、换挡拨叉2、控制电路4以及弹性复位件5，其中，所述壳体具有沿第一方向依次排列的多个档位(附图未标示)，所述多个档位包括安全档位；所述移动件1沿所述第一方向可移动地安装于所述壳体；所述换挡拨叉2设于所述移动件1；所述驱动器3设于所述壳体，且可离合地连接所述移动件1；所述控制电路4电性连接所述驱动器3，以在控制所述驱动器3与所述移动件1连接时，通过调节所述移动件1在所述第一方向上的移动量，带动所述换挡拨叉2在所述多个档位之间相切换；所述弹性复位件5设于所述壳体与所述移动件1的一端部之间，用以在所述控制电路4控制所述驱动器3与所述移动件1断开连接时，通过推动所述移动件1移动，带动所述换挡拨叉2复位至所述安全档位。本发明提供的技术方案中，当所述驱动器3工作状态正常而与所述移动件1连接时，所述控制电路4可调节所述移动件1的移动量，从而通过所述移动件1将所述换挡拨叉2准确移动至所需档位处；当所述驱动器3工作状态异常而与所述移动件1断开连接时，所述弹性复位件5可通过弹性恢复力推动所述移动件1移动，带动所述换挡拨叉2移动至安全档位处，确保驾驶安全，具有结构简化且操作方便的优点。可以理解的是，所述壳体可以直接是所述副变速箱的箱壳，所述移动件1、所述换挡拨叉2、所述驱动器3及所述弹性复位件5均安装在所述箱壳内；当然，所述壳体也可以是独立于所述副变速箱的结构，且通过螺接固定、粘接固定、卡扣固定及吸附固定等方式固定安装在所述副变速箱内。所述多个档位与所述副变速箱的档位一一对应设置，例如，所述副变速箱通过移动滑动齿轮与不同的传动齿轮进行啮合来实现换挡，则所述多个档位分别与所述滑动齿轮的多个啮合位置一一对应设置，此时，所述第一方向指的所述滑动齿轮的轴线方向。所述安全档位可以是所述多个档位中的任意一个，例如可以是所述多个档位中沿所述第一方向上的第一个、中间任意一个或者最后一个。当所述换挡拨叉2移动至所述安全档位时，所述车辆处于安全状态或者常规状态。所述移动件1相对于所述壳体可移动，所述换挡拨叉2设于所述移动件1上的任意位置处，例如设置在所述移动件1的端部或者中部。所述换挡拨叉2具有相对设置的安装端及拨叉端，所述换挡拨叉2的安装端固定安装至所述移动件1上，所述拨叉端朝向所述多个档位的所在侧延伸，用以在所述移动件1的带动下，移动至不同的所述档位，拨动滑动齿轮至不同啮合位置。所述驱动器3可离合地连接所述移动件1，例如所述车辆副变速箱换挡装置100设置有电磁离合器，所述电磁离合器与所述控制电路4电性连接，所述电磁离合器设于所述驱动器3与所述移动件1之间，且能在得电时实现所述驱动器3与所述移动件1之间的连接、在失电时实现所述驱动器3与所述移动件1的分离。实现上述功能的所述控制电路4的技术已经成熟，所述控制电路4例如是开关电路，将不同的电信号关联所述移动量，或者是集成的控制芯片，此处不做详述。具体地，在所述车辆副变速箱换挡装置100处于正常工作状态时，所述控制电路4控制所述驱动器3连接所述移动件1，所述驱动器3为所述移动件1的移动提供驱动力，所述移动件1的移动量受所述控制电路4的控制，使得所述移动件1能够带动所述换挡拨叉2准确移动至不同的档位，有助于换挡的自动且便捷地进行。反之，在所述车辆副变速箱换挡装置100处于异常工作状态时，所述控制电路4控制所述驱动器3与所述移动件1断开连接，所述弹性复位件5对所述移动件1施加弹性恢复力，使得当所述弹性复位件5还原至初始状态时，恰好带动所述换挡拨叉2至所述安全档位处。进一步地，在本实施例中，所述移动件1为蜗杆11；所述车辆副变速箱换挡装置100还包括与所述蜗杆11啮合的蜗轮6；所述驱动器3可离合地连接所述蜗轮6。所述驱动器3例如为无刷电动机，所述无刷电动机具有旋转输出轴，所述无刷电动机的旋转输出轴连接所述蜗轮6，所述蜗轮6与所述蜗杆11啮合，以将所述蜗轮6的转动转换为所述蜗杆11、也即所述移动件1的移动。所述蜗轮6和所述蜗杆11的设置有助于提高所述车辆副变速箱换挡装置100在空间上的尺寸，使得所述车辆副变速箱换挡装置100的整体结构更为紧凑；所述蜗轮6与所述蜗杆11的啮合具有自锁性，使得在所述蜗轮6与所述蜗杆11相啮合时，所述弹性复位件5对所述蜗杆11施加的弹性恢复力不会带动所述蜗杆11的反向移动。需要说明的是，在本实施例中，所述车辆副变速箱换挡装置100包括按压键9，所述按压键9与所述控制电路4电性连接，用以触发按压信号，以供所述控制电路4根据所述按压信号，控制所述驱动器3工作。所述按压键9触发的按压信号与所述按压键9发出的电平信号有关；所述按压键9可以设置为一个或者多个，多个所述按压键9可对应控制所述驱动器3的不同工作状态，例如打开、关闭、转向及调速等；所述按压键9还可通过控制所述电磁离合器来控制所述驱动器3工作。以一所述按压键9控制所述电磁离合器断开和连接所述驱动器3及所述蜗轮6为例，所述按压键9触发的所述按压信号包括高电平信号及低电平信号，其中，所述高电平信号可关联所述电磁离合器连接所述驱动器3及所述蜗轮6；所述低电平信号可关联所述电磁离合器断开所述驱动器3及所述蜗轮6间的连接。所述按压键9的设置，使得所述车辆副变速箱换挡装置100的换挡控制更为方便，有助于提高用户体验。此外，所述车辆副变速箱换挡装置100还包括指示灯，所述指示灯与所述控制电路电性连接，通过颜色改变，来指示所述车辆副变速箱换挡装置100的状态。鉴于上述，所述车辆副变速箱换挡装置100在处于不同工作状态时，具有不同的换挡方式，其中，确定所述车辆副变速箱换挡装置100处于不同工作状态的技术方案有多种，以下将列举其中的两种。在本实施例中，所述车辆副变速箱换挡装置100还包括位置传感器7，所述位置传感器7电性连接所述控制电路4，用以检测所述旋转输出轴的旋转位移量。其中，当所述驱动器3为无刷电动机时，所述位置传感器7例如为霍尔位置传感器。具体地，在一实施例中，当所述车辆副变速箱换挡装置100上电后，所述控制电路4进行自检，当自检结果为正常时，所述按压键9处的指示灯关闭。当按下所述按压键9中用以表征档位切换的开关时，所述车辆副变速箱换挡装置100按照预设的周期实时自检所述位置传感器7测得的旋转位移量即对应所述驱动器3的旋转输出轴的实际旋转位移，且驱动器3正常工作时，指示灯变为绿色，表示可以根据驾驶员需求正常操控换挡；当所述车辆副变速箱换挡装置100自检后或者在实时运行时，所述位置传感器7测得的所述旋转位移量与所述驱动器3的旋转输出轴的实际旋转位移二者的偏差超过控制电路4程序中预设的阈值时，或者驱动器3状态与控制电路4程序中的控制量不相符时，即代表所述驱动器3工作异常，需要关闭所述驱动器3的驱动功能，同时控制电路4输出故障代码并控制按压键9上的指示灯变为红色，系统进入保护模式，返回至安全档位处。此外，在本实施例中，所述车辆副变速箱换挡装置100还包括位移传感器8，所述位移传感器8电性连接所述控制电路4，用以检测所述移动件1的直线位移量，以供所述控制电路4根据所述旋转位移量及所述直线位移量，确定所述驱动器3的工作状态。由于所述蜗轮6及所述蜗杆11的几何参数可知，能够计算出所述旋转位移量与所述直线位移量之间的理论对应关系。当所述控制电路4判定所述旋转位移量与所述直线位移量的实际对应关系符合所述理论对应关系时，则判定所述无刷电动机、所述蜗轮6及所述蜗杆11处于正常工作状态，此时，所述直线位移量即为所述换挡拨叉2的移动量；反之，当所述控制电路4判定所述旋转位移量与所述直线位移量的实际对应关系不符合所述理论对应关系时，则判定所述无刷电动机、所述蜗轮6及所述蜗杆11至少其中之一处于异常状态，此时，所述直线位移量与所述换挡拨叉2的移动量偏差较大，需断开所述无刷电动机与所述蜗轮6之间的连接，由所述弹性复位件5将所述换挡拨叉2移动至所述安全档位，控制电路4保存故障代码点亮按压键9上的指示灯为红色，然后便利于进行检修。在本实施例中，所述弹性复位件5为弹簧件，所述弹簧件套设在所述移动件1的一端部；所述移动件1上连接所述弹簧件的端部的侧壁凸设形成有环形台阶111，所述环形台阶111与对应位置处的所述壳体共同限位所述弹簧件。所述弹簧件直接套设在所述移动件1上，且限位在所述环形台阶111及所述壳体内壁之间。所述弹簧件在所述换挡拨叉2未移动至所述安全档位时，处于压缩变形状态，对所述移动件1施加有弹性恢复力，但所述移动件1被与之连接的所述驱动器3限制，并不会进行反向移动；当所述移动件1断开与所述驱动器3的连接时，所述驱动器3对所述移动件1的限制消除，使得所述移动件1在所述弹簧件的弹性恢复力推动下，带动所述换挡拨叉2朝向所述安全档位移动，恰好在所述换挡拨叉2移动至所述安全档位时，所述弹簧件处于放松状态。需要说明的是，所述车辆还包括车载终端，所述车载终端也即ecu(electroniccontrolunit，电子控制单元)，所述车载终端可直接构成所述控制电路4，有益于所述车辆副变速箱换挡装置100的集成；或者所述控制电路4与所述车载终端电性连接，构成所述车载终端的其中一个构件。此外，本发明还提供一种车辆副变速箱换挡装置的控制方法，图2至图3为本发明提供的车辆副变速箱换挡装置的控制方法的具体实施例。请参阅图2，在本发明提供的所述车辆副变速箱换挡装置100的控制方法的第一实施例中，包括以下步骤：步骤s10：控制所述驱动器3通过所述蜗轮6带动所述蜗杆11移动；在本实施例中，所述控制电路4控制所述电磁离合器连接所述驱动器3及所述蜗轮6，并控制所述驱动器3开启，通过所述蜗轮6带动所述蜗杆11移动、控制所述位置传感器7及所述位移传感器8工作。步骤s20：获得所述位置传感器7测得的所述旋转位移量及所述位移传感器8测得的所述直线位移量；在本实施例中，通过读取所述位置传感器7的测量值以及所述位移传感器8的测量值，可获得所述旋转位移量及所述直线位移量。所述位置传感器7及所述位移传感器8的测量值直接发送至所述控制电路4内进行数据处理。需要说明的是，所述控制电路4可预先设置所述旋转位移量及所述直线位移量的获取周期，且所述控制电路4需确保获得的所述旋转位移量与所述直线位移量在获取时间点或者获取时间段上保持一致。步骤s30：判断所述旋转位移量与所述直线位移量之间的对应关系是否满足预设条件；步骤s31：在所述旋转位移量与所述直线位移量的对应关系满足预设条件时，通过所述驱动器3控制所述蜗杆11移动至所需档位。在本实施例中，根据所述蜗轮6及所述蜗杆11的几何参数，可计算获得所述旋转位移量与所述直线位移量之间的理论对应关系，当所述旋转位移量与所述直线位移量之间的实际对应关系符合所述理论对应关系，例如当所述旋转位移量与所述直线位移量之间的偏差处于合理范围内，则表征前所述驱动器3、所述蜗轮6及所述蜗杆11均处于正常状态，所述控制电路4可通过所述驱动器3控制所述蜗杆11移动至所需档位。接着，请参阅图3，在本发明提供的所述车辆副变速箱换挡装置100的控制方法的第二实施例中，所述步骤s30之后，还包括：步骤s32：在所述旋转位移量与所述直线位移量的对应关系未满足预设条件时，控制所述驱动器3与所述移动件1断开连接，以供所述弹性复位件5带动所述换挡拨叉2移动至所述安全档位。在本实施例中，当所述旋转位移量与所述直线位移量之间的实际对应关系不符合所述理论对应关系，例如所述旋转位移量与所述直线位移量之间的偏差超出合理范围，则表征当前所述驱动器3、所述蜗轮6及所述蜗杆11至少其中之一处于异常状态，所述控制电路4不对所述驱动器3进行控制，由所述弹性复位件5推动所述换挡拨叉2移动至所述安全档位，确保所述车辆的安全。在一实施例中，所述霍尔位置传感器、所述位移传感器8、所述无刷电动机、所述电磁离合器、所述按压键9及所述指示灯均电性连接ecu。当驾驶员按下所述按压键9时，ecu首先控制所述电磁离合器连接所述无刷电动机及所述蜗轮6，使得所述无刷电动机可通过所述蜗轮6带动所述蜗杆11移动，从而带动所述换挡拨叉2移动。接着，若ecu接收到的所述霍尔位置传感器及所述位移传感器7分别测得的旋转位移量及直线位移量符合对应关系时，即说明当前所述无刷电动机工作正常，所述指示灯为绿色，可通过所述无刷电动机驱动，实现所述换挡拨叉2在多个档位之间相切换；反之，若ecu接收到的所述霍尔位置传感器及所述位移传感器7分别测得的旋转位移量及直线位移量不符合对应关系时，即说明当前所述无刷电动机工作异常，所述指示灯为红色，ecu控制所述电磁离合器断开所述无刷电动机及所述蜗轮6，所述蜗杆11在所述弹性复位件5的推动下，带动所述换挡拨叉2移动至安全档位。当然，当驾驶员再次按下所述按压键9时，ecu同样控制所述电磁离合器断开所述无刷电动机及所述蜗轮6，所述蜗杆11在所述弹性复位件5的推动下，带动所述换挡拨叉2移动至安全档位，无法通过所述无刷电动机实现所述换挡拨叉2的变档。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12