专利名称：汽车有级变速器手动和半自动驾驶两用控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车有级变速器的操作系统，尤其属于手动驾驶汽车和半自动驾 驶汽车这两种不同模式的驾驶控制系统。
背景技术：
目前部分轿车、绝大多数卡车没有配置‘自动挡’变速器，汽车的起步，尤其是在坡 度较大的公路上需要驾驶员有丰富的操作技能，在驾驶过程对换挡时期的判断、换挡时油 门、离合器配合都要依靠驾驶员的经验进行操作，这样驾驶汽车必然因人而异，就是同一驾 驶员每次的判断和操作也会有差异，无法每次都以最佳方式进行操作，要新设计一种车型 的自动换挡变速器需要花费大量的资金，驾驶员驾驶自动挡变速器汽车仍然要按经验控制 油门，使得对油门的控制和车速的变化达不到最优的匹配，很多驾驶员反映驾驶自动换挡 变速器汽车比较耗油。
发明内容本实用新型所述的‘半自驾’是指驾驶员只需掌握方向盘和脚刹车就可以实现汽 车驾驶，其他的操作件如油门、手刹车、离合器、变速器换挡等均由计算机调动执行件完 成。本实用新型可以在所有手动换挡的汽车上加装辅助装置而不对原车进行任何改 进就可以做到既保留手动驾驶又可以随意切换到‘半自驾’状态，使得对油门的控制和车速 的变化达到比较好的匹配，达到省油的目的。本实用新型所采取的技术方案为一种汽车有级变速器手动和半自动驾驶两用控 制系统，主要包括手动有级变速器，离合器、油门、手刹车，其要点在于还包括与计算机相连 的取样器、按钮和执行件，所述的取样器包括发动机转速传感器、车速传感器、离合器原始 位置讯号传感器、手刹车原始位置讯号传感器、变速器空挡讯号传感器、变速器第二轨道讯 号传感器，所述的按钮包括按钮①手动驾驶和‘半自驾’互相切换按钮、按钮②‘半自驾’前 进挡起步按钮、按钮③‘半自驾’前进挡简化起步按钮、按钮④‘半自驾’前进挡衡速行驶 按钮，按钮⑤‘半自驾’倒挡行驶按钮，按钮⑥油门禁动信号按钮，按钮⑦原车脚刹车信号按 钮，按钮⑧原车手刹车信号按钮。计算机内存储有各挡位车速所对应的标准油门特性曲线、 各挡位标准车速段及与各按钮相对应的工作状态，计算机通过接收按钮指令并取得各传感 器的数据后与内存相比较，判断并指令执行件进行工作。上述传感器、按钮以及电门开关，它们的输出端与计算机相连，计算机的另一端与 执行件相连，所述的执行件包括选择驾驶方式执行件(目的是选择手动驾驶或半自驾)、离 合器踏扳执行件(目的是控制离合器)、油门踏扳执行件(目的是控制油门)、手刹车拉杆 执行件(目的是控制手刹车)、变速器选轨执行件(目的是控变速器选轨)、变速器拨挡执 行件(目的是控制变速器拨挡)，要说明的是换挡拉绳与软管拉绳是不同的，因为换挡拉绳 它能拉又能推。[0007]具体来说，发动机转速传感器安装于曲轴上，每转可发出M个以上讯号。车速传 感器安装于传动轴上，每转可发出M个以上讯号。各传感器均采用电位型的位置传感器， 采用电位器中间电位值为原始电位，确定原始位置电位标准使用值的范围，在以后的工作 中如果停留位置不准确，就会出现电位不是高就是低了，计算机马上就会自动朝着准确的 位置进行调整。计算机存储器内存有1)开启电门和关闭电门时自检程序，由计算机检测各执行 件是已经复位，包括a)手刹车拉紧，b)变速器在空挡、同时在第二轨道，c)油门在怠速位 置，d)离合器全结合，e)已自动切换到手动驾驶同时自动手刹车放松，以便手动驾驶。自检 上述5项耗时3秒钟，合格后手动驾驶指示灯亮，“半自驾”程序关闭；2)专用按钮⑤的功能 程序；幻各执行件工作程序；4)脚刹车程序力)手刹车程序6)各挡内存标准车速段和对应 的发动机标准供油特性曲线，各挡位车速段对应的供油特性曲线有序的连接就是该车的发 动机标准供油特性曲线；7)汽车行驶中各挡采集到的发动机供油特性曲线与内存中该挡 标准供油特性曲线比较数值，构成该车实用的挡位供油量修正程序及车速段的修正程序。为实现这两种不同的驾驶方法，我们设计了选择驾驶方式执行件，在变速器伸出 的换挡杆上连接延伸杆，使延长的伸出换挡杆可以安装两个‘接合器’，即手动驾驶‘接合 器’和‘半自驾’ ‘接合器’，当手动驾驶‘接合器’闭合时该车为手动驾驶，这时‘半自驾’ 的‘接合器’张开(即脱离‘半自驾’)，当‘半自驾’的‘接合器’闭合时该车为‘半自驾’，这 时手动驾驶‘接合器’张开(即脱离手动驾驶)，两种不同的驾驶方法‘互相切换’就是两个 ‘接合器’闭合和张开‘互相切换’，‘互相切换’可以在停车时进行、也可以在驾驶过程中进 行，操作‘互相切换’是按一下按钮①就可以实现，本设计的特点是结构简单，造价低廉、性 能稳定，经久耐用，在轿车和卡车上都通用。本系统的工作过程为1)、发动机启动后，马上进入3秒钟自检，自检后便自动进 入手动驾驶状态；2)、按钮①第一次按下是‘半自驾’的‘接合器’闭合，启动‘半自驾’程序，汽车进 入‘半自驾’待命中，同时手动驾驶‘接合器’脱离，如果再按一次该按钮①则是手动驾驶的 ‘接合器’闭合，汽车进入手动驾驶状态，‘半自驾’的‘接合器’脱离，同时‘半自驾’程序关 闭，当手动驾驶要切换到‘半自驾’必须先手动到空挡；在‘半自驾’程序中按下按钮②是执行前进挡起步的指令，启动‘半自驾’程序包括汽车的油门执行件 工作程序、离合器执行件工作程序、手刹车执行件工作程序、脚刹车工作程序；按下按钮②同时启动各挡内存标准车速段和所对应的发动机标准供油特性曲线 程序；各挡位车速及所对应的供油特性曲线与标准挡位车速所对应的供油特性曲线比较数 值，构成该车实用的挡位供油量及车速段的修正程序；按下按钮③是简化汽车起步指令、在伴随按钮②使用时执行的是按钮③的程序， 也可以单独使用，该按钮功能是为城市公交车设计，其他车辆在经常停车后又起步的路段 也适用，因为从停车到再起步有六个步骤a.按下起步按钮；b.离合器全分离；c.操作 杆在第一轨道；d.拨入一挡；e.离合器结合到第一结合点停，油门加大到起步油门时停； f.手刹车放开；这时驾驶员脚踩住脚刹车，汽车静止不动。放开脚刹车，汽车自动起步。所 以它是不影响起步质量的同时、汽车起步速度比一般停车后再起步快的多，再按一次按钮③该功能消失；按下按钮④是恒速指令，在某车速按下按钮④，以后该车速就成为进行调整中心， 在这期间因为路况车速的变化经过调整仍然超出挡位车速段是不升挡、可降挡，只要可能 车速就围绕该中心进行调整。按下按钮⑤是倒车挡指令、此时汽车的状态是离合器分离和挂入倒挡。当‘半自驾’的‘接合器’闭合时，与‘半自驾’配套的所有执行件都处于待命中， 各执行件结构的动力部分是由步进电机带动减速器并安装了步进电机初始位置讯号的传 感器所组成，减速器动力输出的摇臂通过软管拉绳与‘半自驾’接合器连接、与“半自驾”接 合器的选轨关节连接、与“半自驾”结合器的拨挡关节连接、与手动驾驶‘接合器’连接、与 油门踏板连接、与离合器踏板连接、与手刹车拉绳(杆)连接，组成了由计算机调用的执行 件，这种固定连接法的特点，是驾驶员手动驾驶时所用的所有操作件原封不动、因为软管拉 绳内不足2mm钢丝绳与其连接，这样就可以拉动，当拉绳放松时这些操作件自己都有回位 能力，既满足了 ‘半自驾’对上述操作件由计算机调用的要求，也不影响手动驾驶时驾驶员 的操作，因为小钢丝绳是不怕在手动驾驶时产生小弧度的弯曲。本实用新型所采用的技术原理为是将人工驾驶车辆的方法及操作步骤结合汽车 驾驶的基本理论编入计算机程序，手工驾驶车辆是驾驶员根据经验对发动机负荷的变化、 车速的变化做出判断而调整油门、或换挡等操作，本实用新型的‘半自驾’是使用较高精度 发动机转速传感器采集到数据及其变化、车速传感器采集到数据及其变化、及采集到的供 油特性曲线，与内存中对应挡位的标准供油特性曲线进行比较，根据比较结果，对挡位供油 量、挡位车速段进行修正，它科学性、准确程度都优于驾驶员经验和判断。汽车从起步到最高车速的过程，是由数个挡位的车速段接力达到的，每个挡位在 标淮的条件下都占有适合挡位的车速段，就必须在标淮的条件下分割出各挡位车速段，测 试出各个挡位车速段所对应的发动机供油特性曲线，各挡位所对应的发动机供油特性曲线 有序的集合，就成为该车的发动机供油特性曲线，标准的供油特性曲线所使用的燃油混合 比是经济型，标准供油特性曲线下方的空间的燃油混合比就是动力型，标准供油特性曲线 上方的空间的燃油混合比就成为超经济型。如果汽车在普通公路上行驶，它的供油特性曲 线处于标准的供油特性曲线的上方，说明该路段只要超经济型的燃油混合比，为了车速不 要太快，它的挡位供油要减少、同时它的挡位车速段的上限车速也要下降，这样就以更少 的油耗得到更高一挡更快的车速(说明施在发动机负荷减少了)，如果汽车在普通公路上 行驶，它的供油特性曲线处于标准的供油特性曲线的下方，说明该路段需要动力型的供油， 为了提高车速它的挡位供油量要增加，它的挡位车速段的上限车速也要提高(说明施在发 动机负荷增加了)，这样在换挡后车速不会下降的太多，能保持汽车行驶的平稳流畅。综上所述一条优秀的标准供油特性曲线，是造就该车优秀的‘半自驾’核心要素， 因为汽车‘半自驾’的整个过程，就是汽车上所有传感器传递的信息给计算机，作为调整挡 位供油量和挡位车速段的过程。鉴于上述就必须做到以下几点[1]划分各挡的标准车速段，参考厂家提供或由有经验的驾驶员手动驾驶汽车，在 微风、平坦的水泥路上(如有汽车专用测试台更好)，从平稳起步提速换挡直至最高车速 (全程必须是省油环保)。在实践中得到较佳的挡位车速段，并把各挡位升挡点的车速暂时
5作为基准，供确定标准车速段和挡位车速及所对应的油门特性曲线时参考。[2]汽车行驶某个挡位车速及所对应的供油曲线时时刻刻和“标准”比较，某个挡 位的油门角位和“标准”中同样挡位的油门角位相同，但车速不同，车速高η公里时，该挡位 的升挡点车速要下调1/2*η公里，当车速低η公里时，升挡点就上调1/2*η公里，例如1挡 升2挡的内存标准升挡车速是18公里，即时车速也是18公里，按标准它是应该升2挡，但 它对应的油门角位与标准的同一油门角位所对应的车速是22公里，低于4公里。这时说明 负荷增大或者是在上坡路段，挡位供油量要增加才能提速。那么1挡升2挡就不是标准内 存的18公里而调整为18+4*1/2 = 20公里。同样，如果车速是16公里，比标准的同一油门 角位所对应的车速快2公里。说明负荷减少，或者是下坡，这时1挡升2挡的车速调整为 18-2*1/2= 17公里。如果在换挡前0.1秒，车速突然有较大的变化。已进入拨挡程序则拨 入新挡位，若正在脱挡则回到原挡位重新确定车速段。汽车在行驶过程中挡位车速段是不 断变化的，只有在换挡前0. 1秒的比值才是最后的确定值。换挡后车速才可以平稳达到省 油环保的目的。一个挡位的升挡点也就是更上一个挡位的降挡点。本实用新型的优点在于保留了车辆的整个操作系统，使得驾驶员可以在原来的 操作件上保持原来的操作方法，一旦启动汽车‘半自驾’系统，只要给该车起步指令，该车 所有传感器传递信息供给计算机，计算机按程序调动执行件，使汽车从起步、增速、换挡、提 速，在一般公路上‘半自驾’汽车可以达到比一般驾驶员手动驾驶更好的效果。本设计另一 个特点是结构简单，造价低廉、性能稳定，经久耐用，在轿车和卡车上都通用。
图1为本实用新型的结构原理结构示意图。图2为本实用新型两用换挡器总成结构示意图。图3为两用换挡器总成结构左视示意图。图4为换挡接合器示意图(两个接合器相同)。图5为两用换挡器总成中的变速器换挡轴的延伸轴剖面图。图6为换挡接合器的A-A剖面图。图7为图6的俯视图。其中按钮①手动驾驶和‘半自驾’互相切换按钮按钮②‘半自驾’前进挡起步按 钮按钮③‘半自驾’前进挡简化起步按钮按钮④‘半自驾’前进挡衡速行驶按钮按钮⑤‘半 自驾’倒挡行驶按钮按钮⑥油门禁动信号按钮按钮⑦原车脚刹车信号按钮按钮⑧原车手刹 车信号按钮1.延伸杆2.手动换挡‘接合器’ 3. ‘半自驾’换挡‘接合器’ 4.手动换挡‘接 合器’机座5.固定孔6.拉绳外套7.手动拨挡拉绳所连接的螺杆关节轴承8. ‘半自驾’拨 挡拉绳螺杆所连接的杆关节轴承9.手动选轨拉绳所连接的螺杆关节轴承10. ‘半自驾’拨 挡选轨拉绳所连接螺杆关节轴承11.手动换挡固定轴12. ‘半自驾’换挡固定轴13.拉绳外 套14.拉绳15.弹簧16.连接轴17半自驾’换挡‘接合器’的机座18.手动换挡‘接合器’ 定位柱19. ‘半自驾’换挡‘接合器’定位柱21.螺栓22.换挡‘接合器’片Μ. V型固定槽 30计算机31发动机转速传感器32曲轴33车速传感器34传动轴35离合器原始位置讯号 传感器36手刹车原始位置讯号传感器37变速器空挡讯号传感器38变速器第二轨道讯号 传感器39选择驾驶方式执行件40离合器踏扳执行件41油门踏扳执行件42手刹车拉杆执行件43变速器选轨执行件44变速器拨挡执行件。
具体实施方式
下面结合视图对本实用新型进行详细的描述，该实施例可以使本专业的技术人员 更理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。如图1所示，一种汽车有级变速器手动和半自动驾驶两用控制系统，主要包括手 动有级变速器，离合器、油门、手刹车及与计算机30相连的取样器、按钮和执行件，所述的 取样器包括发动机转速传感器31、车速传感器33、离合器原始位置讯号传感器35、手刹车 原始位置讯号传感器36、变速器空挡讯号传感器37、变速器第二轨道讯号传感器38，所述 的按钮包括按钮①手动驾驶和‘半自驾’互相切换按钮、按钮②‘半自驾’前进挡起步按钮、 按钮③‘半自驾’前进挡简化起步按钮、按钮④‘半自驾’前进挡衡速行驶按钮，按钮⑤‘半 自驾’倒挡行驶按钮，按钮⑥油门禁动信号按钮，按钮⑦原车脚刹车信号按钮，按钮⑧原车 手刹车信号按钮。计算机内存储有各挡位车速所对应的标准油门特性曲线、各挡位标准车 速段及与各按钮相对应的工作状态，计算机通过接收按钮指令并取得各传感器的数据后与 内存相比较，判断并指令执行件进行工作。所述的执行件包括选择驾驶方式执行件39、离合器踏扳执行件40、油门踏扳执行 件41、手刹车拉杆执行件42、变速器选轨执行件43、变速器拨挡执行件44，选择驾驶方式执 行件39包括手动驾驶‘接合器’ 2和‘半自驾’ ‘接合器’ 3，每个执行件的动力部分是由步 进电机带动减速器并安装了步进电机初始位置讯号的传感器所组成，减速器动力输出的摇 臂通过软管拉绳与‘半自驾’ ‘接合器’连接、与手动驾驶‘接合器’连接、与油门踏板连接、 与离合器踏板连接、与手刹车拉绳连接。发动机转速传感器31安装于曲轴32上，每转可发出M个以上讯号。车速传感 器33安装于传动轴34上，每转可发出M个以上讯号。各传感器均采用电位型的位置传感 器，要采用电位器中间电位值为原始电位，要确定了原始位置电位标准使用值的范围，如果 以后停留位置不准确，就会出现电位不是高就是低了，计算机马上就会自动朝着准确的位 置进行调整。本实用新型保留了车辆的整个操作系统，使得驾驶员可以在原来的操作件上保持 原来的操作方法，一旦启动汽车‘半自驾’系统，只要给该车起步指令，该车所有传感器传递 信息供给计算机，计算机按程序调动执行件，使汽车从起步、增速、换挡、提速，在一般公路 上‘半自驾’汽车可以达到比一般驾驶员手动驾驶更好的效果。为实现这两种不同的驾驶方法，我们设计了选择驾驶方式执行件，如图2 —图7所 示，在变速器伸出的换挡杆上连接延伸杆1，并在延长的伸出换挡杆上安装两个‘接合器’， 即手动驾驶‘接合器’ 2和‘半自驾’ ‘接合器’ 3，换挡‘接合器’机座4套在延伸杆1上，在 手动驾驶‘接合器’ 2的机座上有‘接合器’拉绳固定孔5，下方有换挡‘接合器’片22与换 挡‘接合器’机座4的连接轴16，手动换挡‘接合器’定位柱18穿过机座4、延伸杆1及‘接 合器’片22，将三者固定，同样‘半自驾’换挡‘接合器’定位柱19固定半自驾’换挡‘接合 器’的机座17上的各部件。在机座4下方安装有手动拨挡拉绳所连结的螺杆关节轴承7、手动选轨拉绳所连 结的螺杆关节轴承9、手动换挡固定轴11，由手动换挡固定轴11穿过三者将其与机座4固定在一起，‘接合器’拉绳14穿过固定孔5、弹簧15及‘接合器’拉绳外套座13与步进电机 连接，在‘半自驾’换挡‘接合器’的机座17上有‘接合器’拉绳外套座6，下方安装有‘半自 驾’拨挡拉绳螺所连结的杆关节轴承8、‘半自驾’拨挡拉绳所连结螺杆关节轴承10、‘半自 驾’换挡固定轴12，由‘半自驾’换挡固定轴12穿过三者将其与半自驾’换挡‘接合器’的 机座17固定在一起，整根连接杆通过螺栓21将延伸杆头部与变速器换挡轴连结。当手动 驾驶‘接合器’ 3闭合时该车为手动驾驶，这时‘半自驾’的‘接合器’ 3张开(即脱离‘半自 驾’)，当‘半自驾’的‘接合器’闭合时该车为‘半自驾’，这时手动驾驶‘接合器’张开(即 脱离手动驾驶)，两种不同的驾驶方法‘互相切换’就是两个‘接合器’闭合和张开‘互相切 换’，‘互相切换’可以在停车时进行、也可以在驾驶过程中进行，操作‘互相切换’是按一下 按钮①就可以实现。本系统的工作过程为1)、发动机启动后，马上进入3秒钟自检，自检后便自动进 入手动驾驶状态；2)、按钮①第一次按下是‘半自驾’的‘接合器’闭合，启动‘半自驾’程序，汽车进 入‘半自驾’待命中，同时手动驾驶‘接合器’脱离，如果再按一次该按钮①则是手动驾驶的 ‘接合器’闭合，汽车进入手动驾驶状态，‘半自驾’的‘接合器’脱离，同时‘半自驾’程序关 闭，当手动驾驶要切换到‘半自驾’必须先手动到空挡；在‘半自驾’程序中按下按钮②是执行前进挡起步的指令，启动‘半自驾’程序包括汽车的油门执行件 工作程序、离合器执行件工作程序、手刹车执行件工作程序、脚刹车工作程序；按下按钮②同时启动各挡内存标准车速段和所对应的发动机标准供油特性曲线 程序；各挡位车速及所对应的供油特性曲线与标准挡位车速所对应的供油特性曲线比较数 值，构成该车实用的挡位供油量及车速段的修正程序；按下按钮③是简化汽车起步指令、在伴随按钮②使用时执行的是按钮③的程序， 也可以单独使用，该按钮功能是为城市公交车设计，其他车辆在经常停车后又起步的路段 也适用，因为从停车到再起步有六个步骤a.按下起步按钮；b.离合器全分离；C.操作 杆在第一轨道；d.拨入一挡；e.离合器结合到第一结合点停，油门加大到起步油门时停； f.手刹车放开；这时驾驶员脚踩住脚刹车，汽车静止不动。放开脚刹车，汽车自动起步。所 以它是不影响起步质量的同时、汽车起步速度比一般停车后再起步快的多，再按一次按钮 ③该功能消失；按下按钮④是恒速指令，在某车速按下按钮④，以后该车速就成为进行调整中心， 在这期间因为路况车速的变化经过调整仍然超出挡位车速段是不升挡、可降挡，只要可能 车速就围绕该中心进行调整；按下按钮⑤是倒车挡指令、此时汽车的状态是离合器分离和挂入倒挡。当‘半自驾’的‘接合器’闭合时，与‘半自驾’配套的所有执行件都处于待命中，执 行件结构的特点是动力部分是由步进电机带动减速器并安装了步进电机初始位置讯号的 传感器所组成、减速器动力输出的摇臂通过软管拉绳与‘半自驾’ ‘接合器’连接、与手动驾 驶‘接合器’连接、与油门踏板连接、与离合器踏板连接、与手刹车拉绳(杆)连接，组成了 由计算机调用的执行件，这种固定连接法的特点，是驾驶员手动驾驶时所用的所有操作件 原封不动、因为软管拉绳内不足2mm钢丝绳与其连接，这样就可以拉动，当拉绳放松时这些操作件自己都有回位能力，既满足了 ‘半自驾’对上述操作件由计算机调用的要求，也不 影响手动驾驶时驾驶员的操作，因为小钢丝绳是不怕在手动驾驶时产生小弧度的弯曲。上述传感器和专用功能按钮以及电门开关，它们的输出端与计算机相连，计算机 的另一端与执行件相连，包括两用‘接合器’、离合器踏扳执行件(目的是控制离合器)、油 门踏扳执行件(目的是控制油门)、手刹车拉杆执行件(目的是控制手刹车)、变速器选轨 执行件(目的是控变速器选轨)、变速器拨挡执行件(目的是控制变速器拨挡)，要说明的 是换挡拉绳与软管拉绳是不同的因为换挡拉绳它能拉又能推。计算机存储器内存有1)开启电门和关闭电门时自检程序，由计算机检测各执行 件是已经复位，包括a)手刹车拉紧，b)变速器在空挡、同时在第二轨道，c)油门在怠速位 置，d)离合器全结合，e)已自动切换到手动驾驶同时自动手刹车放松，自检上述5项耗时3 秒钟，合格后手动驾驶指示灯亮，“半自驾”程序关闭；2)专用按钮⑤的功能程序；3)各执行 件工作程序；4)脚刹车程序力)各挡内存标准车速段和对应的发动机标准供油特性曲线， 各挡位车速段对应的供油特性曲线有序的连接就是该车的发动机标准供油特性曲线；6) 汽车行驶中各挡采集到的发动机供油特性曲线与内存中该挡标准供油特性曲线比较数值， 构成修正该车实用的挡位供油量修正程序及车速段的修正程序。一条优秀的标准供油特性曲线，是造就该车优秀的‘半自驾’核心要素，因为汽车 ‘半自驾’的整个过程，就是汽车上所有传感器传递的信息给计算机，作为调整挡位供油量 和挡位车速段的过程，标准供油特性曲线的形成必须做到以下几点[1]划分各挡的标准车速段，参考厂家提供或由有经验的驾驶员手动驾驶汽车，在 微风、平坦的水泥路上(如有汽车专用测试台更好)，从平稳起步提速换挡直至最高车速 (全程必须是省油环保)。在实践中得到较佳的挡位车速段，并把各挡位升挡点的车速暂时 作为基准，供确定标准车速段和挡位车速及所对应的油门特性曲线时参考。以上海大众手拨挡桑塔纳轿车为例，在上述标准路段用手动驾驶得到的较佳起步 车速8公里时离合器快结合，结合后汽车起步平稳。挡位升挡点18公里升二挡，35公里升 三挡，55公里升四挡，75公里升五挡。然后用“半自驾”方式驾驶汽车，由于油门是自动加 大，本系统的ECU可以更精确的记录各挡位车速及所对应的油门角位。汽车在换挡时，车速 下降是必然的，但车速下降必须在0. 5-1公里之间，换挡后车速才能平稳。以上述各挡位升 挡点的车速为基准，如果在“半自驾”换挡时的车速下降低于0. 5公里说明供油特性曲线是 在动力型区，该挡位的升挡点车速要下调一公里(例如手动驾驶时18公里升二挡。半自驾 时用18公里的车速升二挡，车速下降低于0.5公里。这时一挡升二挡的升挡点车速应该调 整为17公里)。同样如果换挡时的车速大于1公里，一挡升二挡的升挡点就要调整为19公 里。如果18公里升二挡的车速下降在0. 5-1公里之间，说明手动驾驶得到的较佳升挡点就 可以作为标准的升挡点。经过3次调整，每次调整的幅度为1公里，取平均值就可以把“半 自驾”时记录到的各挡位的车速段、挡位车速及所对应的供油特性曲线作为标准内存供汽 车在不同工况下修正挡位车速段和挡位车速及所对应的供油特性曲线的参数。[2]汽车行驶某个挡位车速及所对应的供油曲线时时刻刻和“标准”比较，某个挡 位的油门角位和“标准”中同样挡位的油门角位相同，但车速不同，车速高η公里时，该挡位 的升挡点车速要下调1/2*η公里，当车速低η公里时，升挡点就上调1/2*η公里，例如1挡 升2挡的内存标准升挡车速是18公里，即时车速也是18公里，按标准它是应该升2挡，但它对应的油门角位与标准的同一油门角位所对应的车速是22公里，低于4公里。这时说明 负荷增大是在上坡路段，挡位供油量要增加才能提速。那么1挡升2挡就不是标准内存的 18公里而调整为18+4*1/2 = 20公里。同样，如果车速是16公里，比标准的同一油门角位 所对应的车速快2公里。说明是下坡，这时1挡升2挡的车速调整为18-2*1/2 = 17公里。 如果在换挡前0. 1秒，车速突然有较大的变化。已进入拨挡程序则拨入新挡位，若正在脱挡 则回到原挡位重新确定车速段。汽车在行驶过程中挡位车速段是不断变化的，只有在换挡 前0.1秒的比值才是最后的确定值。换挡后车速才可以平稳达到省油环保的目的。一个挡 位的升挡点也就是更上一个挡位的降挡点。现将驾驶员‘半自驾’汽车的步骤叙述如下1、开‘电门’就进入‘自检’程序、耗时3秒，便处在手动驾驶中；2、按下‘按钮1’，‘半自驾’的‘接合器’闭合，手动驾驶的‘接合器’张开(即脱 离)，汽车处在‘半自驾’中，同时‘半自驾’程序处在待用中，特别指出‘按钮1’将伴随所有 ‘半自驾’按钮存在；3、汽车‘半自驾’起步按下按钮2是‘半自驾’前进挡起步指令，内容是离合器 分离、选1轨、挂1挡、油门加大到起步油门时停、离合器快速结合到第一结合点停、在‘两 停’时发动机转速下降标准是4% _8%、这时手刹车松开后、离合器慢速结合、油门按起步 加油速度加大、这时汽车平稳地起步、当车速达到8码时离合器快结合、同时油门转为1挡 的挡位供油速度继续加大油门，在‘两停’时还可能出现另外两种情况，A.发动机转速下降 超出标准中的8%、这时必然在动力型区，具体调整的程序是在最初的1秒钟内离合器加快 20%的速度结合(增加接合程度)、油门在最初的1秒加大速度增加40% (增加更大的动 力)，如果汽车时速达到8公里，但油门仍然呈现在动力型区，它的供油特性曲线上供油点 与标准中供油特性曲线上相同供油点比较，它所对应的车速是慢了 N公里，这时程序应将1 挡车速段上限提高1/2*N公里(车速段是不断变化的只有在换挡前一刻的比值才是最后确 定值)，它1挡的挡位供油量也要增加，B.发动机转速下降不足标准中的4%、说明这时燃 油混合比已经在超‘经济型’区，具体调整的程序是在最初的1秒钟内离合器加快20%的速 度结合(目的是减少半联动增加负荷)、油门仍然以正常递增摸式加大，如果汽车在行进中 供油特性曲线的供油点与标准中供油特性曲线上相同供油点比较，仍然呈现燃油混合比在 超‘经济型’区，它的供油特性曲线上供油点与标准中供油特性曲线上相同供油点比较，它 所对应的车速是快了 N公里，这时程序应将1挡车速段的上限降低1/2*N公里，(车速段是 不断变化的只有在换挡前一刻的比值才是最后确定值)，它1挡的挡位供油量也要减少，综 合上述汽车在各种路况中从起步、提速、升挡、加速，直至最高车速的整个过程，是采集到的 汽车在行进中供油特性曲线的供油点与标准中供油特性曲线上相同的供油点比较，对挡位 供油速度进行调整，对挡位车速段进行调整的过程；4、汽车升挡耗时0. 6秒当车速到挡位车速段上限时，便是升挡指令，A.快速收 油门0.2秒，还有两个同时，a.离合器快速地全分离到位，b.同时变速器进行脱挡，c.脱挡 后选择了下一目标轨道，(离合器快速地全分离到位要耗时1秒，所以有充分时间脱挡和选 轨)，B.a.离合器全分离到位后向目标挡位拨挡，c.同时离合器快速地结合到第二结合点 之后离合器结合速度转为次慢结合速度、0. 3秒后转为快结合，(第二结合点专为换挡过程 设定它比第一结合点结合更紧一点)；[0061]5、汽车降挡耗时0. 5秒当汽车行驶车速下降到挡位车速段下限时，便是降挡指 令，A.快速收油门0.2秒，a.同时变速器进行脱挡，b.脱挡之后马上快速加大油门，B. a.快 速收油门同时离合器快速地分离到第一结合点，停留0. 3抄，转入次慢结合0. 2秒后转入快 结合，b.在离合器分离过程选择了下一目标轨道，C.当离合器在第一结合点停留时快速向 目标挡位拨挡；6、自动手刹车；在‘半自驾’中手刹车它不仅是停车工具，它还协助汽车起步和倒 车低速时刹车的作用，自动手刹车拉紧有两个前提(在倒车中另有设定)，:A. a. 一是车速 为零，b. 二是脚刹车没有讯号，B.特殊情况是汽车起步时车速传感器出现车速反讯号手刹 车就瞬间快速有节奏也自动拉紧、放松、如果情况改变则正常起步，如果情况依旧则拉紧、 放松三次之后手刹车就一直拉紧，C.配合汽车起步，是汽车起步动作前一刻手刹车才松开， 将原来停车为主的功能扩展到协助汽车起步，也配合倒车；7、自动离合器；快分离到位耗时1秒、从离合器第一结合点快结合到位耗时0. 4 秒，A.主要作用是配合变速器换挡，B.另一方面是刹车讯号出现四秒钟后分离，各挡位视 车速不同分离时间不同，可以实现带挡滑行，C.配合倒车控速，8、脚刹车踏板A.在踩动的lcm-3cm先碰到第一按钮(和刹车开关一样，而且并 排)、这时汽车处在油门禁动状态，油门禁动信号是指汽车在行驶中的即时恒速，这时只是 保持油门角位不变。B.再踩下去3cm-6cm碰到第二按钮即刹车开关，刹车讯号出现4秒后 离合器全分离(如果供油特性显示是在较大的超‘经济型’区离合器不分离，例如长下坡， 如果时速低于8公里，离合器按起步程序工作)，同时油门回到怠速，换挡停止、如果刚好在 换挡过程则挡位停留在空挡、如果刚好是拨挡则继续拨进挡位，C.脚刹车再踩下去刹车片 就与刹车毂磨擦达到主要的功能阻止汽车继续行驶直到停车；原车脚刹车信号是供计算机 判断驾驶员在不同工况控制车速时应对的修正程序，在所有的程序中刹车程序优先。9、急提速踏板本实用新型的油门加大是按工况需要自动拉动油门踏板，如果需 要瞬间提速，就必须‘额外’更多的供油，这时只要踩动油门踏板就‘额外’得到加大的供油 量成为急提速，车速突然提高发动机转速在0. 2秒钟内提高50转以上便视为超出正常提 速，定名为急提速，这时的程序也做出了调整，A.突然油门加大车速自然加快、到了或且超 过挡位车速段的上限不换挡，B.计算机仍然按挡位供应油量加大(其实只是将弯曲的踏扳 拉绳拉直一点而已)，这样就向‘额外’的油门加大角位靠拢，C.当‘额外’的油门加大消失 时，按当时实际的车速，进行挡位调整，(这时换挡依据仍然是标准车速段)；10、汽车倒车在车速为0的前提下按下按钮3是倒车挡指令，A.离合器分离、选 倒挡轨道、挂入倒挡、油门加大到起步油门时停(油门不再自动加大了)、离合器快速结合 到第一结合点停、在‘两停’时发动机转速应下降4%-8%、与前进挡起步不同的是手刹车 尚未松开，B.当驾驶员踩动油门踏板‘额外’的加大油门时，手刹车松开，离合器结合到第 三结合点(该结合点比第二结会点更多一点结合是专为低速倒车设计)，如果油门保持不 动，这时保持车速4公里倒车，当油门继续加大时离合器继续结合，汽车可以快速提高倒车 的车速，C.驾驶员脚离开油门踏板时，油门回到‘两停’时的状态，当车速下降到2公里以下 时手刹车拉起，D.再次按下按钮3倒挡脱挡，也可以直接按下按钮2前进挡起步指令这时 在程序就有所更动，即在离合器分离中倒挡脱出，就直接选1轨拨入1挡，以后的程序和汽 车快速起步一样；[0067]11、汽车快速起步按下按钮4是汽车快速起步，是针对经常停车又起步的路段， 例如城市公交汽车，汽车快速起步是行驶中的汽车，从短暂的停车到再起步中的许多步骤 得到省略，本来行驶中汽车在停车时离合器分离、同时油门回到怠速，脱挡、离合器结合、同 时手刹车拉紧，再起步，按下按钮2前进挡行驶指令，离合器分离、选1轨、挂1挡、油门加大 到起步油门时停、离合器快速结合到第一结合点停、在‘两停’后手刹车松开，离合器慢速结 合、油门按起步加油速度、这时汽车平稳地起步。采用快速起步的程序是在脚刹车的讯号 中停车、变速器仍挂入一挡，离合器分离到第一结合点、油门回到起步油门，当刹车讯号消 失时油门马上按起步加油速度、这时汽车平稳地起步，采用这种办法每次可省时1秒种。本实用新型的改装过程为卸下原车手动换挡变速器的换挡轴的换挡器，装上两 用换挡器总成，本总成1.变速器换挡轴的延伸轴就和原车换挡轴成为一体，延伸轴上两个 ‘接合器’是一个闭合另一个就张开，当手动换挡‘接合器’闭合时它就通过V型固定槽M 牢牢地钳住手动换挡‘接合器’定位柱18，这时通过连接手动选轨拉绳与螺杆关节轴承9进 行选轨，这时通过连接手动拨挡拉绳与螺杆关节轴承7进行拨挡，都直接带动变速器进行 换挡，当‘半自驾’闭合时同样就通过V型固定槽M牢牢地钳住‘半自驾’换挡‘接合器’定 位柱19，这时通过连接‘半自驾’选轨拉绳与螺杆关节轴承10进行选轨，通过连接‘半自驾’ 拨挡拉绳与螺杆关节轴承8进行拨挡，都直接带动变速器进行换挡。油门禁动信号按钮⑥ 安装在原车脚刹车踏板开关并排的位置但比原开关稍微高1-3CM的位置。离合器的第一结合点是指油门在怠速，发动机的转速下降5%时的位置，本实用 新型的自动离合器可以自动调整到该结合点，这样使每部汽车的结合点不应离合器的磨损 程度不同而不一致。同时可以节省结合时间。离合器第二接触点指离合器结合比第一结合点紧一些，此结合点专为升挡时设 计的位置可以缩短同步时间。离合器第三接触点是比第二接触点更紧一些的位置。这个位置是专为倒车时车 速控制在4KM/小时设置的位置。离合器分离点是指在确定离合器第一结合点后离合器分离到使发动机的转速不 下降的位置。
权利要求1.一种汽车有级变速器手动和半自动驾驶两用控制系统，主要包括手动有级变速器， 离合器、油门、手刹车，其特征在于还包括与计算机(30)相连的取样器、按钮和执行件，所 述的取样器包括发动机转速传感器(31)、车速传感器(33)、离合器原始位置讯号传感器 (35)、手刹车原始位置讯号传感器(36)、变速器空挡讯号传感器(37)、变速器第二轨道讯 号传感器(38)，所述的按钮包括按钮①手动驾驶和‘半自驾’互相切换按钮、按钮②‘半自 驾’前进挡起步按钮、按钮③‘半自驾’前进挡简化起步按钮、按钮④‘半自驾’前进挡衡速 行驶按钮，按钮⑤‘半自驾’倒挡行驶按钮，按钮⑥油门禁动信号按钮，按钮⑦原车脚刹车信 号按钮，按钮⑧原车手刹车信号按钮，计算机内存储有各挡位车速所对应的标准油门特性 曲线、各挡位标准车速段及与各按钮相对应的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种汽车有级变速器手动和半自动驾驶两用控制系统，其特 征在于发动机转速传感器(31)安装于曲轴(32)上，每转可发出M个以上讯号。
3.根据权利要求1所述的一种汽车有级变速器手动和半自动驾驶两用控制系统，其特 征在于车速传感器(33)安装于传动轴(34)上，每转可发出M个以上讯号。
4.根据权利要求1所述的一种汽车有级变速器手动和半自动驾驶两用控制系统，其特 征在于传感器均采用电位型的位置传感器，电位器中间电位值为原始电位。
5.根据权利要求1所述的一种汽车手动和半自动驾驶两用控制系统，其特征在于在 手动有级变速器伸出的换挡杆接上延伸杆(1)，在延伸杆上安装两个‘接合器’，即手动驾驶 ‘接合器’ (2)和‘半自驾’ ‘接合器’(3)。
6.根据权利要求1所述的一种汽车有级变速器手动和半自动驾驶两用控制系统，其特 征在于所述的执行件包括选择驾驶方式执行件(39)、离合器踏扳执行件(40)、油门踏扳 执行件Gl)、手刹车拉杆执行件0 、变速器选轨执行件、变速器拨挡执行件(44)，选 择驾驶方式执行件(39)包括手动驾驶‘接合器’(2)和‘半自驾’ ‘接合器’(3)，每个执行 件的动力部分是由步进电机带动减速器并安装了步进电机初始位置讯号的传感器所组成， 减速器动力输出的摇臂通过软管拉绳与‘半自驾’ ‘接合器’连接、与手动驾驶‘接合器’连 接、与油门踏板连接、与离合器踏板连接、与手刹车拉绳连接。
专利摘要本实用新型涉及汽车有级变速器的操作系统，尤其属于手动驾驶汽车和半自动驾驶汽车的两种不同模式驾驶的控制系统。本实用新型主要包括手动有级变速器，离合器、油门、手刹车，其要点在于还包括与计算机相连的取样器、按钮和执行件，所述的取样器包括发动机转速传感器、车速传感器、离合器原始位置讯号传感器、手刹车原始位置讯号传感器、变速器空挡讯号传感器、变速器第二轨道讯号传感器，计算机内存储有各挡位车速所对应的标准油门特性曲线、各挡位标准车速段及与各按钮相对应的工作状态，计算机通过接收按钮指令并取得各传感器的数据后与内存相比较，判断并指令执行件进行工作。本实用新型结构简单，造价低廉、性能稳定，经久耐用，在轿车和卡车上都通用。
文档编号B60W30/00GK201816589SQ20102020001
公开日2011年5月4日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者陈天鹏, 黄仰圣 申请人:陈天鹏, 黄仰圣