專利名稱：汽車有級變速器手動和半自動駕駛兩用控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及汽車有級變速器的操作系統(tǒng)，尤其屬于手動駕駛汽車和半自動駕 駛汽車這兩種不同模式的駕駛控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前部分轎車、絕大多數(shù)卡車沒有配置‘自動擋’變速器，汽車的起步，尤其是在坡 度較大的公路上需要駕駛員有豐富的操作技能，在駕駛過程對換擋時期的判斷、換擋時油 門、離合器配合都要依靠駕駛員的經(jīng)驗進行操作，這樣駕駛汽車必然因人而異，就是同一駕 駛員每次的判斷和操作也會有差異，無法每次都以最佳方式進行操作，要新設計一種車型 的自動換擋變速器需要花費大量的資金，駕駛員駕駛自動擋變速器汽車仍然要按經(jīng)驗控制 油門，使得對油門的控制和車速的變化達不到最優(yōu)的匹配，很多駕駛員反映駕駛自動換擋 變速器汽車比較耗油。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所述的‘半自駕’是指駕駛員只需掌握方向盤和腳剎車就可以實現(xiàn)汽 車駕駛，其他的操作件如油門、手剎車、離合器、變速器換擋等均由計算機調(diào)動執(zhí)行件完 成。本實用新型可以在所有手動換擋的汽車上加裝輔助裝置而不對原車進行任何改 進就可以做到既保留手動駕駛又可以隨意切換到‘半自駕’狀態(tài)，使得對油門的控制和車速 的變化達到比較好的匹配，達到省油的目的。本實用新型所采取的技術(shù)方案為一種汽車有級變速器手動和半自動駕駛兩用控 制系統(tǒng)，主要包括手動有級變速器，離合器、油門、手剎車，其要點在于還包括與計算機相連 的取樣器、按鈕和執(zhí)行件，所述的取樣器包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、離合器原始 位置訊號傳感器、手剎車原始位置訊號傳感器、變速器空擋訊號傳感器、變速器第二軌道訊 號傳感器，所述的按鈕包括按鈕①手動駕駛和‘半自駕’互相切換按鈕、按鈕②‘半自駕’前 進擋起步按鈕、按鈕③‘半自駕’前進擋簡化起步按鈕、按鈕④‘半自駕’前進擋衡速行駛 按鈕，按鈕⑤‘半自駕’倒擋行駛按鈕，按鈕⑥油門禁動信號按鈕，按鈕⑦原車腳剎車信號按 鈕，按鈕⑧原車手剎車信號按鈕。計算機內(nèi)存儲有各擋位車速所對應的標準油門特性曲線、 各擋位標準車速段及與各按鈕相對應的工作狀態(tài)，計算機通過接收按鈕指令并取得各傳感 器的數(shù)據(jù)后與內(nèi)存相比較，判斷并指令執(zhí)行件進行工作。上述傳感器、按鈕以及電門開關，它們的輸出端與計算機相連，計算機的另一端與 執(zhí)行件相連，所述的執(zhí)行件包括選擇駕駛方式執(zhí)行件(目的是選擇手動駕駛或半自駕)、離 合器踏扳執(zhí)行件(目的是控制離合器)、油門踏扳執(zhí)行件(目的是控制油門)、手剎車拉桿 執(zhí)行件(目的是控制手剎車)、變速器選軌執(zhí)行件(目的是控變速器選軌)、變速器撥擋執(zhí) 行件(目的是控制變速器撥擋)，要說明的是換擋拉繩與軟管拉繩是不同的，因為換擋拉繩 它能拉又能推。[0007]具體來說，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器安裝于曲軸上，每轉(zhuǎn)可發(fā)出M個以上訊號。車速傳 感器安裝于傳動軸上，每轉(zhuǎn)可發(fā)出M個以上訊號。各傳感器均采用電位型的位置傳感器， 采用電位器中間電位值為原始電位，確定原始位置電位標準使用值的范圍，在以后的工作 中如果停留位置不準確，就會出現(xiàn)電位不是高就是低了，計算機馬上就會自動朝著準確的 位置進行調(diào)整。計算機存儲器內(nèi)存有1)開啟電門和關閉電門時自檢程序，由計算機檢測各執(zhí)行 件是已經(jīng)復位，包括a)手剎車拉緊，b)變速器在空擋、同時在第二軌道，c)油門在怠速位 置，d)離合器全結(jié)合，e)已自動切換到手動駕駛同時自動手剎車放松，以便手動駕駛。自檢 上述5項耗時3秒鐘，合格后手動駕駛指示燈亮，“半自駕”程序關閉；2)專用按鈕⑤的功能 程序；幻各執(zhí)行件工作程序；4)腳剎車程序力)手剎車程序6)各擋內(nèi)存標準車速段和對應 的發(fā)動機標準供油特性曲線，各擋位車速段對應的供油特性曲線有序的連接就是該車的發(fā) 動機標準供油特性曲線；7)汽車行駛中各擋采集到的發(fā)動機供油特性曲線與內(nèi)存中該擋 標準供油特性曲線比較數(shù)值，構(gòu)成該車實用的擋位供油量修正程序及車速段的修正程序。為實現(xiàn)這兩種不同的駕駛方法，我們設計了選擇駕駛方式執(zhí)行件，在變速器伸出 的換擋桿上連接延伸桿，使延長的伸出換擋桿可以安裝兩個‘接合器’，即手動駕駛‘接合 器’和‘半自駕’ ‘接合器’，當手動駕駛‘接合器’閉合時該車為手動駕駛，這時‘半自駕’ 的‘接合器’張開(即脫離‘半自駕’)，當‘半自駕’的‘接合器’閉合時該車為‘半自駕’，這 時手動駕駛‘接合器’張開(即脫離手動駕駛)，兩種不同的駕駛方法‘互相切換’就是兩個 ‘接合器’閉合和張開‘互相切換’，‘互相切換’可以在停車時進行、也可以在駕駛過程中進 行，操作‘互相切換’是按一下按鈕①就可以實現(xiàn)，本設計的特點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉、性 能穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，在轎車和卡車上都通用。本系統(tǒng)的工作過程為1)、發(fā)動機啟動后，馬上進入3秒鐘自檢，自檢后便自動進 入手動駕駛狀態(tài)；2)、按鈕①第一次按下是‘半自駕’的‘接合器’閉合，啟動‘半自駕’程序，汽車進 入‘半自駕’待命中，同時手動駕駛‘接合器’脫離，如果再按一次該按鈕①則是手動駕駛的 ‘接合器’閉合，汽車進入手動駕駛狀態(tài)，‘半自駕’的‘接合器’脫離，同時‘半自駕’程序關 閉，當手動駕駛要切換到‘半自駕’必須先手動到空擋；在‘半自駕’程序中按下按鈕②是執(zhí)行前進擋起步的指令，啟動‘半自駕’程序包括汽車的油門執(zhí)行件 工作程序、離合器執(zhí)行件工作程序、手剎車執(zhí)行件工作程序、腳剎車工作程序；按下按鈕②同時啟動各擋內(nèi)存標準車速段和所對應的發(fā)動機標準供油特性曲線 程序；各擋位車速及所對應的供油特性曲線與標準擋位車速所對應的供油特性曲線比較數(shù) 值，構(gòu)成該車實用的擋位供油量及車速段的修正程序；按下按鈕③是簡化汽車起步指令、在伴隨按鈕②使用時執(zhí)行的是按鈕③的程序， 也可以單獨使用，該按鈕功能是為城市公交車設計，其他車輛在經(jīng)常停車后又起步的路段 也適用，因為從停車到再起步有六個步驟a.按下起步按鈕；b.離合器全分離；c.操作 桿在第一軌道；d.撥入一擋；e.離合器結(jié)合到第一結(jié)合點停，油門加大到起步油門時停； f.手剎車放開；這時駕駛員腳踩住腳剎車，汽車靜止不動。放開腳剎車，汽車自動起步。所 以它是不影響起步質(zhì)量的同時、汽車起步速度比一般停車后再起步快的多，再按一次按鈕③該功能消失；按下按鈕④是恒速指令，在某車速按下按鈕④，以后該車速就成為進行調(diào)整中心， 在這期間因為路況車速的變化經(jīng)過調(diào)整仍然超出擋位車速段是不升擋、可降擋，只要可能 車速就圍繞該中心進行調(diào)整。按下按鈕⑤是倒車擋指令、此時汽車的狀態(tài)是離合器分離和掛入倒擋。當‘半自駕’的‘接合器’閉合時，與‘半自駕’配套的所有執(zhí)行件都處于待命中， 各執(zhí)行件結(jié)構(gòu)的動力部分是由步進電機帶動減速器并安裝了步進電機初始位置訊號的傳 感器所組成，減速器動力輸出的搖臂通過軟管拉繩與‘半自駕’接合器連接、與“半自駕”接 合器的選軌關節(jié)連接、與“半自駕”結(jié)合器的撥擋關節(jié)連接、與手動駕駛‘接合器’連接、與 油門踏板連接、與離合器踏板連接、與手剎車拉繩(桿)連接，組成了由計算機調(diào)用的執(zhí)行 件，這種固定連接法的特點，是駕駛員手動駕駛時所用的所有操作件原封不動、因為軟管拉 繩內(nèi)不足2mm鋼絲繩與其連接，這樣就可以拉動，當拉繩放松時這些操作件自己都有回位 能力，既滿足了 ‘半自駕’對上述操作件由計算機調(diào)用的要求，也不影響手動駕駛時駕駛員 的操作，因為小鋼絲繩是不怕在手動駕駛時產(chǎn)生小弧度的彎曲。本實用新型所采用的技術(shù)原理為是將人工駕駛車輛的方法及操作步驟結(jié)合汽車 駕駛的基本理論編入計算機程序，手工駕駛車輛是駕駛員根據(jù)經(jīng)驗對發(fā)動機負荷的變化、 車速的變化做出判斷而調(diào)整油門、或換擋等操作，本實用新型的‘半自駕’是使用較高精度 發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器采集到數(shù)據(jù)及其變化、車速傳感器采集到數(shù)據(jù)及其變化、及采集到的供 油特性曲線，與內(nèi)存中對應擋位的標準供油特性曲線進行比較，根據(jù)比較結(jié)果，對擋位供油 量、擋位車速段進行修正，它科學性、準確程度都優(yōu)于駕駛員經(jīng)驗和判斷。汽車從起步到最高車速的過程，是由數(shù)個擋位的車速段接力達到的，每個擋位在 標淮的條件下都占有適合擋位的車速段，就必須在標淮的條件下分割出各擋位車速段，測 試出各個擋位車速段所對應的發(fā)動機供油特性曲線，各擋位所對應的發(fā)動機供油特性曲線 有序的集合，就成為該車的發(fā)動機供油特性曲線，標準的供油特性曲線所使用的燃油混合 比是經(jīng)濟型，標準供油特性曲線下方的空間的燃油混合比就是動力型，標準供油特性曲線 上方的空間的燃油混合比就成為超經(jīng)濟型。如果汽車在普通公路上行駛，它的供油特性曲 線處于標準的供油特性曲線的上方，說明該路段只要超經(jīng)濟型的燃油混合比，為了車速不 要太快，它的擋位供油要減少、同時它的擋位車速段的上限車速也要下降，這樣就以更少 的油耗得到更高一擋更快的車速(說明施在發(fā)動機負荷減少了)，如果汽車在普通公路上 行駛，它的供油特性曲線處于標準的供油特性曲線的下方，說明該路段需要動力型的供油， 為了提高車速它的擋位供油量要增加，它的擋位車速段的上限車速也要提高(說明施在發(fā) 動機負荷增加了)，這樣在換擋后車速不會下降的太多，能保持汽車行駛的平穩(wěn)流暢。綜上所述一條優(yōu)秀的標準供油特性曲線，是造就該車優(yōu)秀的‘半自駕’核心要素， 因為汽車‘半自駕’的整個過程，就是汽車上所有傳感器傳遞的信息給計算機，作為調(diào)整擋 位供油量和擋位車速段的過程。鑒于上述就必須做到以下幾點[1]劃分各擋的標準車速段，參考廠家提供或由有經(jīng)驗的駕駛員手動駕駛汽車，在 微風、平坦的水泥路上(如有汽車專用測試臺更好)，從平穩(wěn)起步提速換擋直至最高車速 (全程必須是省油環(huán)保)。在實踐中得到較佳的擋位車速段，并把各擋位升擋點的車速暫時
5作為基準，供確定標準車速段和擋位車速及所對應的油門特性曲線時參考。[2]汽車行駛某個擋位車速及所對應的供油曲線時時刻刻和“標準”比較，某個擋 位的油門角位和“標準”中同樣擋位的油門角位相同，但車速不同，車速高η公里時，該擋位 的升擋點車速要下調(diào)1/2*η公里，當車速低η公里時，升擋點就上調(diào)1/2*η公里，例如1擋 升2擋的內(nèi)存標準升擋車速是18公里，即時車速也是18公里，按標準它是應該升2擋，但 它對應的油門角位與標準的同一油門角位所對應的車速是22公里，低于4公里。這時說明 負荷增大或者是在上坡路段，擋位供油量要增加才能提速。那么1擋升2擋就不是標準內(nèi) 存的18公里而調(diào)整為18+4*1/2 = 20公里。同樣，如果車速是16公里，比標準的同一油門 角位所對應的車速快2公里。說明負荷減少，或者是下坡，這時1擋升2擋的車速調(diào)整為 18-2*1/2= 17公里。如果在換擋前0.1秒，車速突然有較大的變化。已進入撥擋程序則撥 入新?lián)跷?，若正在脫擋則回到原擋位重新確定車速段。汽車在行駛過程中擋位車速段是不 斷變化的，只有在換擋前0. 1秒的比值才是最后的確定值。換擋后車速才可以平穩(wěn)達到省 油環(huán)保的目的。一個擋位的升擋點也就是更上一個擋位的降擋點。本實用新型的優(yōu)點在于保留了車輛的整個操作系統(tǒng)，使得駕駛員可以在原來的 操作件上保持原來的操作方法，一旦啟動汽車‘半自駕’系統(tǒng)，只要給該車起步指令，該車 所有傳感器傳遞信息供給計算機，計算機按程序調(diào)動執(zhí)行件，使汽車從起步、增速、換擋、提 速，在一般公路上‘半自駕’汽車可以達到比一般駕駛員手動駕駛更好的效果。本設計另一 個特點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉、性能穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，在轎車和卡車上都通用。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型兩用換擋器總成結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為兩用換擋器總成結(jié)構(gòu)左視示意圖。圖4為換擋接合器示意圖(兩個接合器相同)。圖5為兩用換擋器總成中的變速器換擋軸的延伸軸剖面圖。圖6為換擋接合器的A-A剖面圖。圖7為圖6的俯視圖。其中按鈕①手動駕駛和‘半自駕’互相切換按鈕按鈕②‘半自駕’前進擋起步按 鈕按鈕③‘半自駕’前進擋簡化起步按鈕按鈕④‘半自駕’前進擋衡速行駛按鈕按鈕⑤‘半 自駕’倒擋行駛按鈕按鈕⑥油門禁動信號按鈕按鈕⑦原車腳剎車信號按鈕按鈕⑧原車手剎 車信號按鈕1.延伸桿2.手動換擋‘接合器’ 3. ‘半自駕’換擋‘接合器’ 4.手動換擋‘接 合器’機座5.固定孔6.拉繩外套7.手動撥擋拉繩所連接的螺桿關節(jié)軸承8. ‘半自駕’撥 擋拉繩螺桿所連接的桿關節(jié)軸承9.手動選軌拉繩所連接的螺桿關節(jié)軸承10. ‘半自駕’撥 擋選軌拉繩所連接螺桿關節(jié)軸承11.手動換擋固定軸12. ‘半自駕’換擋固定軸13.拉繩外 套14.拉繩15.彈簧16.連接軸17半自駕’換擋‘接合器’的機座18.手動換擋‘接合器’ 定位柱19. ‘半自駕’換擋‘接合器’定位柱21.螺栓22.換擋‘接合器’片Μ. V型固定槽 30計算機31發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器32曲軸33車速傳感器34傳動軸35離合器原始位置訊號 傳感器36手剎車原始位置訊號傳感器37變速器空擋訊號傳感器38變速器第二軌道訊號 傳感器39選擇駕駛方式執(zhí)行件40離合器踏扳執(zhí)行件41油門踏扳執(zhí)行件42手剎車拉桿執(zhí)行件43變速器選軌執(zhí)行件44變速器撥擋執(zhí)行件。
具體實施方式
下面結(jié)合視圖對本實用新型進行詳細的描述，該實施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員 更理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。如圖1所示，一種汽車有級變速器手動和半自動駕駛兩用控制系統(tǒng)，主要包括手 動有級變速器，離合器、油門、手剎車及與計算機30相連的取樣器、按鈕和執(zhí)行件，所述的 取樣器包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器31、車速傳感器33、離合器原始位置訊號傳感器35、手剎車 原始位置訊號傳感器36、變速器空擋訊號傳感器37、變速器第二軌道訊號傳感器38，所述 的按鈕包括按鈕①手動駕駛和‘半自駕’互相切換按鈕、按鈕②‘半自駕’前進擋起步按鈕、 按鈕③‘半自駕’前進擋簡化起步按鈕、按鈕④‘半自駕’前進擋衡速行駛按鈕，按鈕⑤‘半 自駕’倒擋行駛按鈕，按鈕⑥油門禁動信號按鈕，按鈕⑦原車腳剎車信號按鈕，按鈕⑧原車 手剎車信號按鈕。計算機內(nèi)存儲有各擋位車速所對應的標準油門特性曲線、各擋位標準車 速段及與各按鈕相對應的工作狀態(tài)，計算機通過接收按鈕指令并取得各傳感器的數(shù)據(jù)后與 內(nèi)存相比較，判斷并指令執(zhí)行件進行工作。所述的執(zhí)行件包括選擇駕駛方式執(zhí)行件39、離合器踏扳執(zhí)行件40、油門踏扳執(zhí)行 件41、手剎車拉桿執(zhí)行件42、變速器選軌執(zhí)行件43、變速器撥擋執(zhí)行件44，選擇駕駛方式執(zhí) 行件39包括手動駕駛‘接合器’ 2和‘半自駕’ ‘接合器’ 3，每個執(zhí)行件的動力部分是由步 進電機帶動減速器并安裝了步進電機初始位置訊號的傳感器所組成，減速器動力輸出的搖 臂通過軟管拉繩與‘半自駕’ ‘接合器’連接、與手動駕駛‘接合器’連接、與油門踏板連接、 與離合器踏板連接、與手剎車拉繩連接。發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器31安裝于曲軸32上，每轉(zhuǎn)可發(fā)出M個以上訊號。車速傳感 器33安裝于傳動軸34上，每轉(zhuǎn)可發(fā)出M個以上訊號。各傳感器均采用電位型的位置傳感 器，要采用電位器中間電位值為原始電位，要確定了原始位置電位標準使用值的范圍，如果 以后停留位置不準確，就會出現(xiàn)電位不是高就是低了，計算機馬上就會自動朝著準確的位 置進行調(diào)整。本實用新型保留了車輛的整個操作系統(tǒng)，使得駕駛員可以在原來的操作件上保持 原來的操作方法，一旦啟動汽車‘半自駕’系統(tǒng)，只要給該車起步指令，該車所有傳感器傳遞 信息供給計算機，計算機按程序調(diào)動執(zhí)行件，使汽車從起步、增速、換擋、提速，在一般公路 上‘半自駕’汽車可以達到比一般駕駛員手動駕駛更好的效果。為實現(xiàn)這兩種不同的駕駛方法，我們設計了選擇駕駛方式執(zhí)行件，如圖2 —圖7所 示，在變速器伸出的換擋桿上連接延伸桿1，并在延長的伸出換擋桿上安裝兩個‘接合器’， 即手動駕駛‘接合器’ 2和‘半自駕’ ‘接合器’ 3，換擋‘接合器’機座4套在延伸桿1上，在 手動駕駛‘接合器’ 2的機座上有‘接合器’拉繩固定孔5，下方有換擋‘接合器’片22與換 擋‘接合器’機座4的連接軸16，手動換擋‘接合器’定位柱18穿過機座4、延伸桿1及‘接 合器’片22，將三者固定，同樣‘半自駕’換擋‘接合器’定位柱19固定半自駕’換擋‘接合 器’的機座17上的各部件。在機座4下方安裝有手動撥擋拉繩所連結(jié)的螺桿關節(jié)軸承7、手動選軌拉繩所連 結(jié)的螺桿關節(jié)軸承9、手動換擋固定軸11，由手動換擋固定軸11穿過三者將其與機座4固定在一起，‘接合器’拉繩14穿過固定孔5、彈簧15及‘接合器’拉繩外套座13與步進電機 連接，在‘半自駕’換擋‘接合器’的機座17上有‘接合器’拉繩外套座6，下方安裝有‘半自 駕’撥擋拉繩螺所連結(jié)的桿關節(jié)軸承8、‘半自駕’撥擋拉繩所連結(jié)螺桿關節(jié)軸承10、‘半自 駕’換擋固定軸12，由‘半自駕’換擋固定軸12穿過三者將其與半自駕’換擋‘接合器’的 機座17固定在一起，整根連接桿通過螺栓21將延伸桿頭部與變速器換擋軸連結(jié)。當手動 駕駛‘接合器’ 3閉合時該車為手動駕駛，這時‘半自駕’的‘接合器’ 3張開(即脫離‘半自 駕’)，當‘半自駕’的‘接合器’閉合時該車為‘半自駕’，這時手動駕駛‘接合器’張開(即 脫離手動駕駛)，兩種不同的駕駛方法‘互相切換’就是兩個‘接合器’閉合和張開‘互相切 換’，‘互相切換’可以在停車時進行、也可以在駕駛過程中進行，操作‘互相切換’是按一下 按鈕①就可以實現(xiàn)。本系統(tǒng)的工作過程為1)、發(fā)動機啟動后，馬上進入3秒鐘自檢，自檢后便自動進 入手動駕駛狀態(tài)；2)、按鈕①第一次按下是‘半自駕’的‘接合器’閉合，啟動‘半自駕’程序，汽車進 入‘半自駕’待命中，同時手動駕駛‘接合器’脫離，如果再按一次該按鈕①則是手動駕駛的 ‘接合器’閉合，汽車進入手動駕駛狀態(tài)，‘半自駕’的‘接合器’脫離，同時‘半自駕’程序關 閉，當手動駕駛要切換到‘半自駕’必須先手動到空擋；在‘半自駕’程序中按下按鈕②是執(zhí)行前進擋起步的指令，啟動‘半自駕’程序包括汽車的油門執(zhí)行件 工作程序、離合器執(zhí)行件工作程序、手剎車執(zhí)行件工作程序、腳剎車工作程序；按下按鈕②同時啟動各擋內(nèi)存標準車速段和所對應的發(fā)動機標準供油特性曲線 程序；各擋位車速及所對應的供油特性曲線與標準擋位車速所對應的供油特性曲線比較數(shù) 值，構(gòu)成該車實用的擋位供油量及車速段的修正程序；按下按鈕③是簡化汽車起步指令、在伴隨按鈕②使用時執(zhí)行的是按鈕③的程序， 也可以單獨使用，該按鈕功能是為城市公交車設計，其他車輛在經(jīng)常停車后又起步的路段 也適用，因為從停車到再起步有六個步驟a.按下起步按鈕；b.離合器全分離；C.操作 桿在第一軌道；d.撥入一擋；e.離合器結(jié)合到第一結(jié)合點停，油門加大到起步油門時停； f.手剎車放開；這時駕駛員腳踩住腳剎車，汽車靜止不動。放開腳剎車，汽車自動起步。所 以它是不影響起步質(zhì)量的同時、汽車起步速度比一般停車后再起步快的多，再按一次按鈕 ③該功能消失；按下按鈕④是恒速指令，在某車速按下按鈕④，以后該車速就成為進行調(diào)整中心， 在這期間因為路況車速的變化經(jīng)過調(diào)整仍然超出擋位車速段是不升擋、可降擋，只要可能 車速就圍繞該中心進行調(diào)整；按下按鈕⑤是倒車擋指令、此時汽車的狀態(tài)是離合器分離和掛入倒擋。當‘半自駕’的‘接合器’閉合時，與‘半自駕’配套的所有執(zhí)行件都處于待命中，執(zhí) 行件結(jié)構(gòu)的特點是動力部分是由步進電機帶動減速器并安裝了步進電機初始位置訊號的 傳感器所組成、減速器動力輸出的搖臂通過軟管拉繩與‘半自駕’ ‘接合器’連接、與手動駕 駛‘接合器’連接、與油門踏板連接、與離合器踏板連接、與手剎車拉繩(桿)連接，組成了 由計算機調(diào)用的執(zhí)行件，這種固定連接法的特點，是駕駛員手動駕駛時所用的所有操作件 原封不動、因為軟管拉繩內(nèi)不足2mm鋼絲繩與其連接，這樣就可以拉動，當拉繩放松時這些操作件自己都有回位能力，既滿足了 ‘半自駕’對上述操作件由計算機調(diào)用的要求，也不 影響手動駕駛時駕駛員的操作，因為小鋼絲繩是不怕在手動駕駛時產(chǎn)生小弧度的彎曲。上述傳感器和專用功能按鈕以及電門開關，它們的輸出端與計算機相連，計算機 的另一端與執(zhí)行件相連，包括兩用‘接合器’、離合器踏扳執(zhí)行件(目的是控制離合器)、油 門踏扳執(zhí)行件(目的是控制油門)、手剎車拉桿執(zhí)行件(目的是控制手剎車)、變速器選軌 執(zhí)行件(目的是控變速器選軌)、變速器撥擋執(zhí)行件(目的是控制變速器撥擋)，要說明的 是換擋拉繩與軟管拉繩是不同的因為換擋拉繩它能拉又能推。計算機存儲器內(nèi)存有1)開啟電門和關閉電門時自檢程序，由計算機檢測各執(zhí)行 件是已經(jīng)復位，包括a)手剎車拉緊，b)變速器在空擋、同時在第二軌道，c)油門在怠速位 置，d)離合器全結(jié)合，e)已自動切換到手動駕駛同時自動手剎車放松，自檢上述5項耗時3 秒鐘，合格后手動駕駛指示燈亮，“半自駕”程序關閉；2)專用按鈕⑤的功能程序；3)各執(zhí)行 件工作程序；4)腳剎車程序力)各擋內(nèi)存標準車速段和對應的發(fā)動機標準供油特性曲線， 各擋位車速段對應的供油特性曲線有序的連接就是該車的發(fā)動機標準供油特性曲線；6) 汽車行駛中各擋采集到的發(fā)動機供油特性曲線與內(nèi)存中該擋標準供油特性曲線比較數(shù)值， 構(gòu)成修正該車實用的擋位供油量修正程序及車速段的修正程序。一條優(yōu)秀的標準供油特性曲線，是造就該車優(yōu)秀的‘半自駕’核心要素，因為汽車 ‘半自駕’的整個過程，就是汽車上所有傳感器傳遞的信息給計算機，作為調(diào)整擋位供油量 和擋位車速段的過程，標準供油特性曲線的形成必須做到以下幾點[1]劃分各擋的標準車速段，參考廠家提供或由有經(jīng)驗的駕駛員手動駕駛汽車，在 微風、平坦的水泥路上(如有汽車專用測試臺更好)，從平穩(wěn)起步提速換擋直至最高車速 (全程必須是省油環(huán)保)。在實踐中得到較佳的擋位車速段，并把各擋位升擋點的車速暫時 作為基準，供確定標準車速段和擋位車速及所對應的油門特性曲線時參考。以上海大眾手撥擋桑塔納轎車為例，在上述標準路段用手動駕駛得到的較佳起步 車速8公里時離合器快結(jié)合，結(jié)合后汽車起步平穩(wěn)。擋位升擋點18公里升二擋，35公里升 三擋，55公里升四擋，75公里升五擋。然后用“半自駕”方式駕駛汽車，由于油門是自動加 大，本系統(tǒng)的ECU可以更精確的記錄各擋位車速及所對應的油門角位。汽車在換擋時，車速 下降是必然的，但車速下降必須在0. 5-1公里之間，換擋后車速才能平穩(wěn)。以上述各擋位升 擋點的車速為基準，如果在“半自駕”換擋時的車速下降低于0. 5公里說明供油特性曲線是 在動力型區(qū)，該擋位的升擋點車速要下調(diào)一公里(例如手動駕駛時18公里升二擋。半自駕 時用18公里的車速升二擋，車速下降低于0.5公里。這時一擋升二擋的升擋點車速應該調(diào) 整為17公里)。同樣如果換擋時的車速大于1公里，一擋升二擋的升擋點就要調(diào)整為19公 里。如果18公里升二擋的車速下降在0. 5-1公里之間，說明手動駕駛得到的較佳升擋點就 可以作為標準的升擋點。經(jīng)過3次調(diào)整，每次調(diào)整的幅度為1公里，取平均值就可以把“半 自駕”時記錄到的各擋位的車速段、擋位車速及所對應的供油特性曲線作為標準內(nèi)存供汽 車在不同工況下修正擋位車速段和擋位車速及所對應的供油特性曲線的參數(shù)。[2]汽車行駛某個擋位車速及所對應的供油曲線時時刻刻和“標準”比較，某個擋 位的油門角位和“標準”中同樣擋位的油門角位相同，但車速不同，車速高η公里時，該擋位 的升擋點車速要下調(diào)1/2*η公里，當車速低η公里時，升擋點就上調(diào)1/2*η公里，例如1擋 升2擋的內(nèi)存標準升擋車速是18公里，即時車速也是18公里，按標準它是應該升2擋，但它對應的油門角位與標準的同一油門角位所對應的車速是22公里，低于4公里。這時說明 負荷增大是在上坡路段，擋位供油量要增加才能提速。那么1擋升2擋就不是標準內(nèi)存的 18公里而調(diào)整為18+4*1/2 = 20公里。同樣，如果車速是16公里，比標準的同一油門角位 所對應的車速快2公里。說明是下坡，這時1擋升2擋的車速調(diào)整為18-2*1/2 = 17公里。 如果在換擋前0. 1秒，車速突然有較大的變化。已進入撥擋程序則撥入新?lián)跷?，若正在脫?則回到原擋位重新確定車速段。汽車在行駛過程中擋位車速段是不斷變化的，只有在換擋 前0.1秒的比值才是最后的確定值。換擋后車速才可以平穩(wěn)達到省油環(huán)保的目的。一個擋 位的升擋點也就是更上一個擋位的降擋點。現(xiàn)將駕駛員‘半自駕’汽車的步驟敘述如下1、開‘電門’就進入‘自檢’程序、耗時3秒，便處在手動駕駛中；2、按下‘按鈕1’，‘半自駕’的‘接合器’閉合，手動駕駛的‘接合器’張開(即脫 離)，汽車處在‘半自駕’中，同時‘半自駕’程序處在待用中，特別指出‘按鈕1’將伴隨所有 ‘半自駕’按鈕存在；3、汽車‘半自駕’起步按下按鈕2是‘半自駕’前進擋起步指令，內(nèi)容是離合器 分離、選1軌、掛1擋、油門加大到起步油門時停、離合器快速結(jié)合到第一結(jié)合點停、在‘兩 停’時發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降標準是4% _8%、這時手剎車松開后、離合器慢速結(jié)合、油門按起步 加油速度加大、這時汽車平穩(wěn)地起步、當車速達到8碼時離合器快結(jié)合、同時油門轉(zhuǎn)為1擋 的擋位供油速度繼續(xù)加大油門，在‘兩?！瘯r還可能出現(xiàn)另外兩種情況，A.發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降 超出標準中的8%、這時必然在動力型區(qū)，具體調(diào)整的程序是在最初的1秒鐘內(nèi)離合器加快 20%的速度結(jié)合(增加接合程度)、油門在最初的1秒加大速度增加40% (增加更大的動 力)，如果汽車時速達到8公里，但油門仍然呈現(xiàn)在動力型區(qū)，它的供油特性曲線上供油點 與標準中供油特性曲線上相同供油點比較，它所對應的車速是慢了 N公里，這時程序應將1 擋車速段上限提高1/2*N公里(車速段是不斷變化的只有在換擋前一刻的比值才是最后確 定值)，它1擋的擋位供油量也要增加，B.發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降不足標準中的4%、說明這時燃 油混合比已經(jīng)在超‘經(jīng)濟型’區(qū)，具體調(diào)整的程序是在最初的1秒鐘內(nèi)離合器加快20%的速 度結(jié)合(目的是減少半聯(lián)動增加負荷)、油門仍然以正常遞增摸式加大，如果汽車在行進中 供油特性曲線的供油點與標準中供油特性曲線上相同供油點比較，仍然呈現(xiàn)燃油混合比在 超‘經(jīng)濟型’區(qū)，它的供油特性曲線上供油點與標準中供油特性曲線上相同供油點比較，它 所對應的車速是快了 N公里，這時程序應將1擋車速段的上限降低1/2*N公里，(車速段是 不斷變化的只有在換擋前一刻的比值才是最后確定值)，它1擋的擋位供油量也要減少，綜 合上述汽車在各種路況中從起步、提速、升擋、加速，直至最高車速的整個過程，是采集到的 汽車在行進中供油特性曲線的供油點與標準中供油特性曲線上相同的供油點比較，對擋位 供油速度進行調(diào)整，對擋位車速段進行調(diào)整的過程；4、汽車升擋耗時0. 6秒當車速到擋位車速段上限時，便是升擋指令，A.快速收 油門0.2秒，還有兩個同時，a.離合器快速地全分離到位，b.同時變速器進行脫擋，c.脫擋 后選擇了下一目標軌道，(離合器快速地全分離到位要耗時1秒，所以有充分時間脫擋和選 軌)，B.a.離合器全分離到位后向目標擋位撥擋，c.同時離合器快速地結(jié)合到第二結(jié)合點 之后離合器結(jié)合速度轉(zhuǎn)為次慢結(jié)合速度、0. 3秒后轉(zhuǎn)為快結(jié)合，(第二結(jié)合點專為換擋過程 設定它比第一結(jié)合點結(jié)合更緊一點)；[0061]5、汽車降擋耗時0. 5秒當汽車行駛車速下降到擋位車速段下限時，便是降擋指 令，A.快速收油門0.2秒，a.同時變速器進行脫擋，b.脫擋之后馬上快速加大油門，B. a.快 速收油門同時離合器快速地分離到第一結(jié)合點，停留0. 3抄，轉(zhuǎn)入次慢結(jié)合0. 2秒后轉(zhuǎn)入快 結(jié)合，b.在離合器分離過程選擇了下一目標軌道，C.當離合器在第一結(jié)合點停留時快速向 目標擋位撥擋；6、自動手剎車；在‘半自駕’中手剎車它不僅是停車工具，它還協(xié)助汽車起步和倒 車低速時剎車的作用，自動手剎車拉緊有兩個前提(在倒車中另有設定)，:A. a. 一是車速 為零，b. 二是腳剎車沒有訊號，B.特殊情況是汽車起步時車速傳感器出現(xiàn)車速反訊號手剎 車就瞬間快速有節(jié)奏也自動拉緊、放松、如果情況改變則正常起步，如果情況依舊則拉緊、 放松三次之后手剎車就一直拉緊，C.配合汽車起步，是汽車起步動作前一刻手剎車才松開， 將原來停車為主的功能擴展到協(xié)助汽車起步，也配合倒車；7、自動離合器；快分離到位耗時1秒、從離合器第一結(jié)合點快結(jié)合到位耗時0. 4 秒，A.主要作用是配合變速器換擋，B.另一方面是剎車訊號出現(xiàn)四秒鐘后分離，各擋位視 車速不同分離時間不同，可以實現(xiàn)帶擋滑行，C.配合倒車控速，8、腳剎車踏板A.在踩動的lcm-3cm先碰到第一按鈕(和剎車開關一樣，而且并 排)、這時汽車處在油門禁動狀態(tài)，油門禁動信號是指汽車在行駛中的即時恒速，這時只是 保持油門角位不變。B.再踩下去3cm-6cm碰到第二按鈕即剎車開關，剎車訊號出現(xiàn)4秒后 離合器全分離(如果供油特性顯示是在較大的超‘經(jīng)濟型’區(qū)離合器不分離，例如長下坡， 如果時速低于8公里，離合器按起步程序工作)，同時油門回到怠速，換擋停止、如果剛好在 換擋過程則擋位停留在空擋、如果剛好是撥擋則繼續(xù)撥進擋位，C.腳剎車再踩下去剎車片 就與剎車轂磨擦達到主要的功能阻止汽車繼續(xù)行駛直到停車；原車腳剎車信號是供計算機 判斷駕駛員在不同工況控制車速時應對的修正程序，在所有的程序中剎車程序優(yōu)先。9、急提速踏板本實用新型的油門加大是按工況需要自動拉動油門踏板，如果需 要瞬間提速，就必須‘額外’更多的供油，這時只要踩動油門踏板就‘額外’得到加大的供油 量成為急提速，車速突然提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速在0. 2秒鐘內(nèi)提高50轉(zhuǎn)以上便視為超出正常提 速，定名為急提速，這時的程序也做出了調(diào)整，A.突然油門加大車速自然加快、到了或且超 過擋位車速段的上限不換擋，B.計算機仍然按擋位供應油量加大(其實只是將彎曲的踏扳 拉繩拉直一點而已)，這樣就向‘額外’的油門加大角位靠攏，C.當‘額外’的油門加大消失 時，按當時實際的車速，進行擋位調(diào)整，(這時換擋依據(jù)仍然是標準車速段)；10、汽車倒車在車速為0的前提下按下按鈕3是倒車擋指令，A.離合器分離、選 倒擋軌道、掛入倒擋、油門加大到起步油門時停(油門不再自動加大了)、離合器快速結(jié)合 到第一結(jié)合點停、在‘兩停’時發(fā)動機轉(zhuǎn)速應下降4%-8%、與前進擋起步不同的是手剎車 尚未松開，B.當駕駛員踩動油門踏板‘額外’的加大油門時，手剎車松開，離合器結(jié)合到第 三結(jié)合點(該結(jié)合點比第二結(jié)會點更多一點結(jié)合是專為低速倒車設計)，如果油門保持不 動，這時保持車速4公里倒車，當油門繼續(xù)加大時離合器繼續(xù)結(jié)合，汽車可以快速提高倒車 的車速，C.駕駛員腳離開油門踏板時，油門回到‘兩?！瘯r的狀態(tài)，當車速下降到2公里以下 時手剎車拉起，D.再次按下按鈕3倒擋脫擋，也可以直接按下按鈕2前進擋起步指令這時 在程序就有所更動，即在離合器分離中倒擋脫出，就直接選1軌撥入1擋，以后的程序和汽 車快速起步一樣；[0067]11、汽車快速起步按下按鈕4是汽車快速起步，是針對經(jīng)常停車又起步的路段， 例如城市公交汽車，汽車快速起步是行駛中的汽車，從短暫的停車到再起步中的許多步驟 得到省略，本來行駛中汽車在停車時離合器分離、同時油門回到怠速，脫擋、離合器結(jié)合、同 時手剎車拉緊，再起步，按下按鈕2前進擋行駛指令，離合器分離、選1軌、掛1擋、油門加大 到起步油門時停、離合器快速結(jié)合到第一結(jié)合點停、在‘兩?！笫謩x車松開，離合器慢速結(jié) 合、油門按起步加油速度、這時汽車平穩(wěn)地起步。采用快速起步的程序是在腳剎車的訊號 中停車、變速器仍掛入一擋，離合器分離到第一結(jié)合點、油門回到起步油門，當剎車訊號消 失時油門馬上按起步加油速度、這時汽車平穩(wěn)地起步，采用這種辦法每次可省時1秒種。本實用新型的改裝過程為卸下原車手動換擋變速器的換擋軸的換擋器，裝上兩 用換擋器總成，本總成1.變速器換擋軸的延伸軸就和原車換擋軸成為一體，延伸軸上兩個 ‘接合器’是一個閉合另一個就張開，當手動換擋‘接合器’閉合時它就通過V型固定槽M 牢牢地鉗住手動換擋‘接合器’定位柱18，這時通過連接手動選軌拉繩與螺桿關節(jié)軸承9進 行選軌，這時通過連接手動撥擋拉繩與螺桿關節(jié)軸承7進行撥擋，都直接帶動變速器進行 換擋，當‘半自駕’閉合時同樣就通過V型固定槽M牢牢地鉗住‘半自駕’換擋‘接合器’定 位柱19，這時通過連接‘半自駕’選軌拉繩與螺桿關節(jié)軸承10進行選軌，通過連接‘半自駕’ 撥擋拉繩與螺桿關節(jié)軸承8進行撥擋，都直接帶動變速器進行換擋。油門禁動信號按鈕⑥ 安裝在原車腳剎車踏板開關并排的位置但比原開關稍微高1-3CM的位置。離合器的第一結(jié)合點是指油門在怠速，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降5%時的位置，本實用 新型的自動離合器可以自動調(diào)整到該結(jié)合點，這樣使每部汽車的結(jié)合點不應離合器的磨損 程度不同而不一致。同時可以節(jié)省結(jié)合時間。離合器第二接觸點指離合器結(jié)合比第一結(jié)合點緊一些，此結(jié)合點專為升擋時設 計的位置可以縮短同步時間。離合器第三接觸點是比第二接觸點更緊一些的位置。這個位置是專為倒車時車 速控制在4KM/小時設置的位置。離合器分離點是指在確定離合器第一結(jié)合點后離合器分離到使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不 下降的位置。
權(quán)利要求1.一種汽車有級變速器手動和半自動駕駛兩用控制系統(tǒng)，主要包括手動有級變速器， 離合器、油門、手剎車，其特征在于還包括與計算機(30)相連的取樣器、按鈕和執(zhí)行件，所 述的取樣器包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(31)、車速傳感器(33)、離合器原始位置訊號傳感器 (35)、手剎車原始位置訊號傳感器(36)、變速器空擋訊號傳感器(37)、變速器第二軌道訊 號傳感器(38)，所述的按鈕包括按鈕①手動駕駛和‘半自駕’互相切換按鈕、按鈕②‘半自 駕’前進擋起步按鈕、按鈕③‘半自駕’前進擋簡化起步按鈕、按鈕④‘半自駕’前進擋衡速 行駛按鈕，按鈕⑤‘半自駕’倒擋行駛按鈕，按鈕⑥油門禁動信號按鈕，按鈕⑦原車腳剎車信 號按鈕，按鈕⑧原車手剎車信號按鈕，計算機內(nèi)存儲有各擋位車速所對應的標準油門特性 曲線、各擋位標準車速段及與各按鈕相對應的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車有級變速器手動和半自動駕駛兩用控制系統(tǒng)，其特 征在于發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(31)安裝于曲軸(32)上，每轉(zhuǎn)可發(fā)出M個以上訊號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車有級變速器手動和半自動駕駛兩用控制系統(tǒng)，其特 征在于車速傳感器(33)安裝于傳動軸(34)上，每轉(zhuǎn)可發(fā)出M個以上訊號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車有級變速器手動和半自動駕駛兩用控制系統(tǒng)，其特 征在于傳感器均采用電位型的位置傳感器，電位器中間電位值為原始電位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車手動和半自動駕駛兩用控制系統(tǒng)，其特征在于在 手動有級變速器伸出的換擋桿接上延伸桿(1)，在延伸桿上安裝兩個‘接合器’，即手動駕駛 ‘接合器’ (2)和‘半自駕’ ‘接合器’(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車有級變速器手動和半自動駕駛兩用控制系統(tǒng)，其特 征在于所述的執(zhí)行件包括選擇駕駛方式執(zhí)行件(39)、離合器踏扳執(zhí)行件(40)、油門踏扳 執(zhí)行件Gl)、手剎車拉桿執(zhí)行件0 、變速器選軌執(zhí)行件、變速器撥擋執(zhí)行件(44)，選 擇駕駛方式執(zhí)行件(39)包括手動駕駛‘接合器’(2)和‘半自駕’ ‘接合器’(3)，每個執(zhí)行 件的動力部分是由步進電機帶動減速器并安裝了步進電機初始位置訊號的傳感器所組成， 減速器動力輸出的搖臂通過軟管拉繩與‘半自駕’ ‘接合器’連接、與手動駕駛‘接合器’連 接、與油門踏板連接、與離合器踏板連接、與手剎車拉繩連接。
專利摘要本實用新型涉及汽車有級變速器的操作系統(tǒng)，尤其屬于手動駕駛汽車和半自動駕駛汽車的兩種不同模式駕駛的控制系統(tǒng)。本實用新型主要包括手動有級變速器，離合器、油門、手剎車，其要點在于還包括與計算機相連的取樣器、按鈕和執(zhí)行件，所述的取樣器包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、離合器原始位置訊號傳感器、手剎車原始位置訊號傳感器、變速器空擋訊號傳感器、變速器第二軌道訊號傳感器，計算機內(nèi)存儲有各擋位車速所對應的標準油門特性曲線、各擋位標準車速段及與各按鈕相對應的工作狀態(tài)，計算機通過接收按鈕指令并取得各傳感器的數(shù)據(jù)后與內(nèi)存相比較，判斷并指令執(zhí)行件進行工作。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉、性能穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，在轎車和卡車上都通用。
文檔編號B60W30/00GK201816589SQ20102020001
公開日2011年5月4日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者陳天鵬, 黃仰圣 申請人:陳天鵬, 黃仰圣