專利名稱：一種手動變速器自動換擋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車變速裝置，尤其是涉及一種手動變速器自動換擋裝置。
背景技術(shù)：
目前自動擋汽車有以下共同缺點1)、油 耗高，尾氣排放嚴重。2)、結(jié)構(gòu)復雜，制造、保養(yǎng)和維修費用高。3)、質(zhì)量大，難以實現(xiàn)汽車輕量化。手動變速器加裝自動換擋裝置后也就成為手自一體化變速器(簡稱AMT)，雖然AMT變速器在世界上已發(fā)展幾十年，但還存在許多問題，始終完全取代不了手動變速器(MT)。目前，市場上的手自一體化變速器類型主要有(AT)自動變速器、(CVT)無級變速器、(DSG)雙離合變速器；其中，AT自動變速器主要是有液力變矩器、行星齒輪組、制動器、離合器、液壓泵和電磁閥組成；結(jié)構(gòu)極其復雜，而且大都屬于高精密元件，成本高；另外液力變矩器的傳動效率只有90%左右。隨著科技的進步又增加了手動模式能增加MT的駕駛樂趣，但能耗較高。雖然在液力變矩器上又增加了鎖止離合器能實現(xiàn)100%的傳動效率，但鎖止離合器只是在高速而且還得勻速的前提下才工作的，難以實現(xiàn)節(jié)能目的。CVT無級變速器主要是采用鋼帶傳動，由液壓系統(tǒng)控制兩帶輪的直徑變化從而實現(xiàn)無級改變傳動比，其結(jié)構(gòu)比AT稍簡單，一組行星輪系切換前進和后退、一個起步離合器、一根鋼帶和液壓系統(tǒng)；雖然結(jié)構(gòu)較AT簡單些，但其傳動屬于摩擦傳動，功率受限加速性能差。目前，一種堪稱世界上最先進的一款雙離合自動變速器(DSG)問世，它屬于嚙合傳動，與手動擋(MT)效率接近；但齒輪要比MT多近1/3，體積較大；兩個離合器的制造工藝較復雜，多采用濕式需單獨設(shè)散熱器。由于成本和體積的問題在中低檔轎車還難以普遍。中國專利文獻(公告日2010年5月12日，公告號CN201457041U)公開了一種半自動擋的汽車變速裝置，由離合器與換擋操作機構(gòu)兩部分組成。離合器采用離心式摩擦離合器，換擋操作機構(gòu)包括鎖擋桿執(zhí)行器、鎖擋桿執(zhí)行器的控制器、排擋操作桿。在保留汽車的手動變速箱的基礎(chǔ)下，通過離心式摩擦離合器的原理，取消了汽車的離合踏板，實現(xiàn)自動離合。同時，為確保安全，還設(shè)置了換擋操作機構(gòu)，在離合器沒有完全分離的情況下，使得排擋操作桿不能掛入擋位。上述技術(shù)方案的目的是提供一種可以實現(xiàn)跳躍換擋的變速裝置。該技術(shù)方案并未解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能同時使車輛兼具手動擋和自動擋優(yōu)點于一體的換擋裝置問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的技術(shù)中存在的不能同時使車輛兼具手動擋和自動擋優(yōu)點于一體的換擋裝置問題，而提供一種不僅使車輛具有手動擋的高傳動效率、低成本，而且還具有自動擋的舒適、安全的手動變速器自動換擋裝置。本實用新型實現(xiàn)其技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是一種手動變速器自動換擋裝置，包括電子控制系統(tǒng)和手動變速器自動換擋機構(gòu)，所述的電子控制系統(tǒng)和手動變速器自動換擋機構(gòu)連接，所述的手動變速器自動換擋機構(gòu)包括離合器電機、離合器減速器、曲柄搖桿機構(gòu)、離合器、換擋電機、換擋減速器、換擋機構(gòu)、變速器，所述的離合器通過曲柄搖桿機構(gòu)與離合器電機輸出端的離合器減速器相連接，所述的換擋機構(gòu)一端與換擋電機輸出端的換擋減速器相連接，一端與變速器換擋撥叉連接，所述的換擋機構(gòu)包括換擋凸輪和凸輪從動機構(gòu)，所述的換擋凸輪的輪廓上設(shè)置有空擋位結(jié)構(gòu)。該換擋裝置通過對原有手動變速器進行改進，分別采用離合器電機通過減速齒輪驅(qū)動離合器，換擋電機通過減速齒輪驅(qū)動換擋機構(gòu)來實現(xiàn)對人工換擋的代替，離合器與電機之間采用曲柄搖桿機構(gòu)連接，是利用曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性實現(xiàn)離合器迅速分離緩慢結(jié)合要求，而同時對換擋機構(gòu)采用換擋凸輪和凸輪從動機構(gòu)，并在換擋凸輪的輪廓上設(shè)置有空擋位結(jié)構(gòu)，利用電子控制系統(tǒng)控制電機進行換擋，當系統(tǒng)接到換擋信號后，首先離合器電機通過減速齒輪驅(qū)動離合器使離合器迅速分離，然后換擋電機通過減速齒輪驅(qū)動換擋機構(gòu)進行換擋，待換擋過程結(jié)束后離合器才緩慢結(jié)合，保證換擋平穩(wěn)。采用該換擋裝置代替駕駛員完成踩離合一換擋一松離合過程。此換擋裝置的換擋過程汽車起步平穩(wěn)，換擋迅速、徹底，換擋可靠；同時離合器具有半聯(lián)動狀態(tài)，便于在市區(qū)坡行駛和坡道起步。當然，該裝置還可通過油門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車速傳感器實現(xiàn)自動換擋。該換擋裝置不僅使汽車具有手動擋的高傳動效率、低成本性能而且還具有自動擋的舒適和豪華性能。 作為優(yōu)選，所述的換擋凸輪為圓柱凸輪結(jié)構(gòu)，換擋凸輪輪廓上的空擋位結(jié)構(gòu)分別設(shè)置在二擋和三擋、四擋和五擋、五擋和倒擋之間。在二擋和三擋、四擋和五擋、五擋和倒擋之間設(shè)置空擋位置，這樣的結(jié)構(gòu)使得在一個換擋周期中，可以實現(xiàn)從空擋旋轉(zhuǎn)兩個位置45°到一擋；二擋旋轉(zhuǎn)兩個位置45°到空擋；空擋旋轉(zhuǎn)一個位置22. 5°到三擋；三擋旋轉(zhuǎn)兩個位置45°到四擋；四擋旋轉(zhuǎn)一位置22. 5°到空擋；空擋旋轉(zhuǎn)兩個位置45°到五擋；五擋旋轉(zhuǎn)一個位置22. 5°到空擋；空擋旋轉(zhuǎn)一個位置22. 5°到倒擋；倒擋旋轉(zhuǎn)一個位置45°回到最初的空擋位置。換擋凸輪反向轉(zhuǎn)動是降擋過程。作為優(yōu)選，所述的換擋凸輪在一個換擋周期中共設(shè)置有16個停點位置結(jié)構(gòu)。在一個換擋周期中，換擋凸輪共設(shè)置有16個位置，這樣的結(jié)構(gòu)能夠保證從空擋到一擋；二擋到空擋；空擋到三擋；三擋到四擋；四擋到空擋；空擋到五擋；五擋到空擋；空擋到倒擋；倒擋回到最初的空擋位置整個過程的實現(xiàn)，以達到手動自動換擋的目的。作為優(yōu)選，所述的凸輪從動機構(gòu)包括凸輪從動件和凸輪從動杠桿，所述的凸輪從動件為滾子式結(jié)構(gòu)，所述的凸輪從動杠桿通過鉸鏈固定，凸輪從動杠桿與變速器換擋撥叉相連。凸輪從動件設(shè)置為滾子式結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)方便與圓柱凸輪的配合，能夠保證換擋的迅速、徹底、可靠，凸輪從動杠桿與變速器換擋撥叉相連，保證在凸輪轉(zhuǎn)動的時通過凸輪從動杠桿帶動換擋撥叉實現(xiàn)換擋。這樣的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可靠。作為另一種方案，所述的凸輪從動杠桿與變速器換擋拉線直接相連。凸輪從動杠桿與變速器換擋拉線直接相連是為了滿足特殊情況下在駕駛艙內(nèi)安裝該裝置的需要。作為優(yōu)選，所述的電子控制系統(tǒng)設(shè)置有一點動開關(guān)，所述的點動開關(guān)設(shè)置在方向盤上。將該裝置通在過方向盤上設(shè)置一點動開關(guān)，而該點動開關(guān)由電子控制系統(tǒng)的控制，這樣可實現(xiàn)方向盤手動換擋，操作方便。作為優(yōu)選，所述的離合電機和換擋電機分別為伺服電機。采用伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，使換擋迅速、徹底，換擋可靠。本實用新型的有益效果是采用該換擋裝置代替駕駛員完成踩離合——換擋——松離合過程，換擋過程汽車起步平穩(wěn)，換擋迅速、徹底，換擋可靠；同時離合器具有半聯(lián)動狀態(tài)，便于在市區(qū)坡行駛和坡道起步，還可通過油門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車速傳感器實現(xiàn)自動換擋。該換擋裝置不僅使汽車具有手動擋的高傳動效率、低成本性能而且還具有自動擋的舒適和豪華性能。

圖I是本實用新型換擋凸輪的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型換擋凸輪的一種 平面展開示意圖；圖3是本實用新型中換擋凸輪的一種連接示意圖；圖4是本實用新型中離合器的一種連接示意圖；圖5是本實用新型手動變速器自動換擋裝置的流程框圖。 圖中I、一擋，2、二擋，3、三擋，4、四擋，5、五擋，6、換擋凸輪，7、凸輪從動機構(gòu)，8、鉸鏈，9、變速器換擋撥叉，10、曲柄搖桿機構(gòu)。
具體實施方式
下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進行一步說明。實施例I :在圖I、圖2所示的實施例中，一種手動變速器自動換擋裝置，包括電子控制系統(tǒng)和手動變速器自動換擋機構(gòu)，電子控制系統(tǒng)和手動變速器自動換擋機構(gòu)連接，手動變速器自動換擋機構(gòu)包括離合器伺服電機、離合器減速器、曲柄搖桿機構(gòu)10、離合器(見圖4)，換擋伺服電機、換擋減速器、換擋機構(gòu)、變速器(見圖3)，離合器通過曲柄搖桿機構(gòu)10與離合器伺服電機輸出端的離合器減速器相連接，換擋機構(gòu)一端與換擋伺服電機輸出端的減速器相連接，一端與變速器換擋撥叉9連接，換擋機構(gòu)包括圓柱換擋凸輪6和凸輪從動機構(gòu)7，換擋凸輪6的輪廓上設(shè)置有空擋位結(jié)構(gòu)。換擋凸輪6輪廓上的空擋位結(jié)構(gòu)分別設(shè)置在二擋和三擋、四擋和五擋、五擋和倒擋之間。換擋凸輪6的輪廓按照展開圖加工制作的，可以根據(jù)要求對換擋凸輪的輪廓進行各種不同的加工。本實施例中換擋凸輪6在一個換擋周期中共設(shè)置有16個停點位置結(jié)構(gòu)。凸輪從動機構(gòu)7包括凸輪從動件和凸輪從動杠桿，凸輪從動件為滾子式結(jié)構(gòu)，凸輪從動杠桿通過鉸鏈8固定，凸輪從動杠桿與變速器換擋撥叉9相連。作為另一種連接方案，凸輪從動杠桿與變速器換擋拉線直接相連。電子控制系統(tǒng)設(shè)置有一點動開關(guān)，點動開關(guān)設(shè)置在方向盤上。圖2中是圓柱凸輪展開圖，圓柱凸輪6的形狀(換擋軌跡)，圓柱凸輪轉(zhuǎn)一周即可實現(xiàn)一個換擋周期；為了方便停車，在二擋和三擋、四擋和五擋、五擋和倒擋之間均設(shè)計了空擋位置。在一個換擋周期中，凸輪共16個位置，真正用到的停點的只有十個位置，即從空擋旋轉(zhuǎn)兩個位置45°到一擋；二擋旋轉(zhuǎn)兩個位置45°到空擋；空擋旋轉(zhuǎn)一個位置22. 5°到三擋；三擋旋轉(zhuǎn)兩個位置45°到四擋；四擋旋轉(zhuǎn)一位置22. 5°到空擋；空擋旋轉(zhuǎn)兩個位置45°到五擋；五擋旋轉(zhuǎn)一個位置22. 5°到空擋；空擋旋轉(zhuǎn)一個位置22. 5°到倒擋；倒擋旋轉(zhuǎn)一個位置45°就是最初的空擋位置。換擋凸輪6反向轉(zhuǎn)動是降擋過程；比如當現(xiàn)在為一擋時，駕駛員發(fā)出一個倒擋信號，換擋凸輪只需反向旋轉(zhuǎn)90°即可。伺服電機可正反轉(zhuǎn)，其功率根據(jù)不同型號的車也不同，安裝位置可根據(jù)發(fā)動機艙的結(jié)構(gòu)空間安裝；特殊情況下也可安裝在駕駛艙內(nèi)，此時凸輪從動件杠桿與變速器換擋拉線直接相連即可。離合器驅(qū)動電機要比換擋驅(qū)動電機功率小的多，利用曲柄搖桿機構(gòu)10的急回特性實現(xiàn)迅速分離緩慢結(jié)合要求。換擋過程中，離合器電機與換擋電機是不能同時動作的；分離一換擋一結(jié)合。除此之外離合驅(qū)動系統(tǒng)還要在剎車踩到底時能自動分離。該自動換擋裝置通用性強，只需對換擋凸輪6輪廓或曲柄搖桿機構(gòu)10進行改造即可滿足各種型號MT變速器換擋軌跡要求。凸輪輪廓結(jié)構(gòu)簡單合理，滿足換擋要求。在圖5所示的流程框圖中，采用伺服電機通過減速齒輪驅(qū)動換擋機構(gòu)和離合器部分代替人工換擋，改變手動擋原始的排擋換擋模式，利用點動開關(guān)控制電機進行換擋，可安裝在方向盤實現(xiàn)方向盤手動換擋；還可通過油門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車速傳感器實現(xiàn)自動換擋。選擇采用手動模式，操縱換擋手柄選擇相應換擋位，系統(tǒng)接到換擋信號后，伺服驅(qū)動器對離合器驅(qū)動電機發(fā)出信號，離合器電機帶動曲柄搖桿10使離合器迅速分離，離合器分離后將信號傳到換擋機構(gòu)驅(qū)動電機，通過換擋凸輪6的旋轉(zhuǎn)，并經(jīng)凸輪從動機構(gòu)7帶動變速器換擋撥叉9進行換擋，待換擋過程結(jié)束后離合器才緩慢結(jié)合，保證換擋平穩(wěn)。采用電子系統(tǒng)代替駕駛員完成踩離合一換擋一松離合過程。當選擇自動模式時，換擋機構(gòu)根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、車速和加速踏板位置選擇最佳擋位，使發(fā)動機工作在最佳狀態(tài)。此電子換擋系統(tǒng)的換擋過程汽車起步平穩(wěn)，換擋迅速、徹底，換擋可靠；還要使離合器具有半聯(lián)動狀態(tài)，便于在市區(qū)坡行駛和坡道起步。時刻把發(fā)動機保持在最經(jīng)濟的工作狀態(tài)。本裝置不僅使汽車具有手動擋的高傳動效率、低成本性能而且還具有自動擋的舒適和豪華性能。
權(quán)利要求1.一種手動變速器自動換擋裝置，包括電子控制系統(tǒng)和手動變速器自動換擋機構(gòu)，所述的電子控制系統(tǒng)和手動變速器自動換擋機構(gòu)連接，其特征在于所述的手動變速器自動換擋機構(gòu)包括離合器電機、離合器減速器、曲柄搖桿機構(gòu)、離合器、換擋電機、換擋減速器、換擋機構(gòu)、變速器，所述的離合器通過曲柄搖桿機構(gòu)與離合器電機輸出端的離合器減速器相連接，所述的換擋機構(gòu)一端與換擋電機輸出端的換擋減速器相連接，一端與變速器換擋撥叉連接，所述的換擋機構(gòu)包括換擋凸輪和凸輪從動機構(gòu)，所述的換擋凸輪的輪廓上設(shè)置有空擋位結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手動變速器自動換擋裝置，其特征在于所述的換擋凸輪為圓柱凸輪結(jié)構(gòu)，換擋凸輪輪廓上的空擋位結(jié)構(gòu)分別設(shè)置在二擋和三擋、四擋和五擋、五擋和倒擋之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種手動變速器自動換擋裝置，其特征在于所述的換擋凸輪在一個換擋周期中共設(shè)置有16個停點位置結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手動變速器自動換擋裝置，其特征在于所述的凸輪從動機構(gòu)包括凸輪從動件和凸輪從動杠桿，所述的凸輪從動件為滾子式結(jié)構(gòu)，所述的凸輪從動杠桿通過鉸鏈固定，凸輪從動杠桿與變速器換擋撥叉相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種手動變速器自動換擋裝置，其特征在于所述的凸輪從動杠桿與變速器換擋拉線直接相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手動變速器自動換擋裝置，其特征在于所述的電子控制系統(tǒng)設(shè)置有一點動開關(guān)，所述的點動開關(guān)設(shè)置在方向盤上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手動變速器自動換擋裝置，其特征在于所述的離合電機和換擋電機分別為伺服電機。
專利摘要本實用新型公開了一種手動變速器自動換擋裝置，包括電子控制系統(tǒng)和手動變速器自動換擋機構(gòu)，所述的電子控制系統(tǒng)和手動變速器自動換擋機構(gòu)連接，所述的手動變速器自動換擋機構(gòu)包括離合器電機、離合器減速器、曲柄搖桿機構(gòu)、離合器、換擋電機、換擋減速器、換擋機構(gòu)、變速器，所述的離合器通過曲柄搖桿機構(gòu)與離合器電機輸出端的離合器減速器相連接，所述的換擋機構(gòu)一端與換擋電機輸出端的換擋減速器相連接，一端與變速器換擋撥叉連接，所述的換擋機構(gòu)包括換擋凸輪和凸輪從動機構(gòu)，所述的換擋凸輪的輪廓上設(shè)置有空擋位結(jié)構(gòu)。該換擋裝置不僅使汽車具有手動擋的高傳動效率、低成本性能而且還具有自動擋的舒適和豪華性能。
文檔編號F16H61/36GK202790491SQ20122033835
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者李琳利, 徐樹飛, 顧偉明 申請人:浙江金剛汽車有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司