[发明专利]电控气动机械式自动变速器换档系统

说明书

技术领域

本发明涉及车辆自动变速装置，尤其涉及一种用于重型卡车的电控气动机械式自动变速器换档系统。

背景技术

AMT是一种机、电、液、气一体化的高科技产品。它的基本控制思想是：根据驾驶员的意图(加速踏板、制动踏板、选择器开关等)和车辆的状态(发动机转速、输入轴转速、车速、档位等)，依据设定的规律(换档规律，离合器接合规律等)，借助相应的执行机构(油门控制执行机构、选换档执行机构、离合器分离与接合执行机构)，对车辆的动力传动系统(发动机、离合器、变速器)进行联合控制。

目前我国的AMT开发技术，尤其是其核心——ECU软硬件开发，主要停留在试验研究阶段，国内的重型汽车自动变速器只能靠进口，客观上急切需要低价位的自动变速器。

变速器换档的自动化是机械式自动变速箱的关键技术之一，随着汽车技术的迅猛发展，出现了多种形式的车辆自动变速装置，主要有：液力机械式自动变速器(AT)，机械式无级变速器(CVT)，电控机械式自动变速器(AMT)。由于电控机械式自动变速器具有目前汽车工业发展所要求的高燃油经济性、低排放和保护现有手动变速器生产投资的优点，受到了各大汽车厂的重视，也是最近几年国内外正在花大力气研究的主要内容。电控机械式自动变速器按照换档系统和执行机构的不同可分为：电控液动AMT、电控气动AMT、电控电动AMT三种。

电控液动AMT系统工作平稳、操作简便、易于实现安全保护，并具具有一定的吸振与吸收冲击的能力，起步换档品质好，便于空间布置。但是结构复杂，成本较高，而且由于受温度、电机干扰、活塞冲击得影响而难于控制。电控电动AMT系统结构相对简单，控制容易，重量轻，运动精度高。但是它需要解决选档和换档运动的干涉问题，另外还需要结构复杂、高精度的凸轮机构。小功率低压直流电机调速困难，很难保证高的起步换档品质，它转速高，需要结构复杂的减速器。现有的汽车上用的直流电机和蜗轮蜗杆减速器种类较少，为了提高离合器分离时的驱动力，还要加装结构复杂的机械助力装置等。这些不但提高了成本，也使安装、调整变得复杂。

重型卡车上的气源非常丰富，若采用用液压和电动执行机构就需要额外添置其他动力源，增加了成本，提高了复杂性，而且不可靠。

发明内容

本发明的目的就是为了解决目前重型汽车的自动变速系统结构复杂，成本高，可靠性差，起步换档品质差等问题，提供一种具有结构简单，使用方便，成本较低，可靠性好，换档性能好等优点的电控气动机械式自动变速器换档系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电控气动机械式自动变速器换档系统，它包括电源，它还包括控制单元，该单元输.入端与车辆状态检测单元连接，其输出端与调速单元连接，同时控制单元还通过通信单元与上位机和显示单元连接，电源与控制单元连接。

所述控制单元为ECU控制电路，它由数字信号处理DSP芯片及大规模逻辑可编程CPLD芯片组成，具有20路数字量I/O口；18路模拟量输入口，可完成模拟量的16位AD转换；16路功率开关管输出，可以完成选换档阀、高低档选择阀、离合器、油门的控制。

所述车辆状态检测单元包括设置在油门踏板、离合器踏板、换档手柄、离合器位移、气压、三轴加速度、选档处的各模拟量传感器；以及设置在手柄按键、倒档开关、空档开关、高低档开关、升降档按键、油门限位开关、分离制动开关、制动开关的各开关量传感器；设置在发动机、中间轴、输出轴的转速传感器，其中模拟量传感器与控制单元中的DSP芯片连接，开关量传感器和转速传感器则分别与可编程CPLD芯片连接。

所述通信单元包括CAN总线和RS-485接口，其中CAN总线与上位机调试工具通信，对系统的状态实时监控，完成系统调试；通过485总线与显示模块通信，完成当前档位和换档把手位置的实时显示。

所述调速单元由离合器执行机构、油门执行机构和换档执行机构组成；其中，离合器执行机构以高速开关阀为控制元件，以抗积分饱和智能PID为控制算法完成离合器的闭环控制；油门执行机构以步进电机为执行元件，油门踏板传感器的模拟量信号进入控制单元后，控制单元换算成当前油门的位置，驱动步进电机带动油门到指定位置；换档执行机构由换档拨叉拨动变速箱内相应齿轮机构完成，拨叉的动力来源由气缸的动作轴提供，气缸通过控制气阀与压缩汽缸相连，控制气阀的动作由控制单元提供的控制信号进行控制。