专利名称：汽车电动离合器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车离合器，具体为一种电子控制的电动驱动的汽车离合器，适用于手动挡汽车。
技术背景目前手动挡汽车的离合器都是使用脚踏式操作方式，通过脚踏离合踏板来完成汽车的起步及换挡动作，但是离合器操作不易掌握，操作不当就会造成起步不平顺、熄火或换挡顿挫。另外越来越拥堵交通状况会加剧离合器踩踏频度造成疲劳驾驶，严重的危害了驾驶员的身体健康及交通安全。发明内容本实用新型为了解决目前手动挡汽车的离合器使用脚踏式操作方式来完成汽车的起步及换挡动作，操作不易掌握，操作不当就会造成起步不平顺、熄火或换挡顿挫，而且随着车辆飞速增长交通拥堵状况加剧，离合器踩踏频度造成疲劳驾驶，严重的危害了驾驶员的身体健康及交通安全的不足，提供一种操纵简便、安全可靠的汽车电动离合器系统，它包括驱动机构，所述驱动机构的电动机与蜗轮减速箱驱动连接；该系统还包括电子控制单元、坐标式挡位及换挡意图传感器以及显示单元；所述蜗轮减速箱输出轴一端连接摆臂，摆臂由安装支架限位，摆臂输出端连接关节轴承，关节轴承连接拉杆连接到汽车变速器离合器拨叉；所述蜗轮减速箱输出轴另一端连接角位移传感器，所述角位移传感器将摆臂转换为电信号的工作角度传送给电子控制单元，电子控制单元与离合器驱动机构和显示单元控制连接；所述坐标式挡位及换挡意图传感器，由安装支架和两个线性霍尔角位移传感器组成；x轴方向和Y轴方向的所述两个线性霍尔角位移传感器，通过摆臂连接到换挡杆，轴摆臂同Y轴角位移传感器转轴一端连接，转轴另一端为圆柱形磁铁；χ轴摆臂同X轴角位移传感器转轴一端连接。 本实用新型的特点及有益效果操纵简便、安全可靠、舒适实用。采用电子控制的电动执行机构来替代驾驶员操作离合器，从而解决了手动挡汽车离合器操作不易掌握、换挡时机不好确定(本系统有换挡操作语音及显示提示功能)、长时间驾驶疲劳等问题，实现手动挡汽车离合器的自动化。本产品使手动挡汽车驾驶更为舒适、简便、安全同时还具有节油特点。具体表现在自动离合器具有多种功能及完善的人机交互界面，可以适应驾驶员的各种驾驶需求可实现用数字、字母显示当前挡位；操作状态提示、故障码显示、传感器信息菜单显示；驾驶员拨动换挡手柄选挡时离合器自动分离，换挡到位后离合器自动结合，结合规律由电控单元依据汽车行驶工况确定；制动过程中离合器依据工况适时自动分离或结合(结合目的是提供发动机制动)；驾驶员踩制动踏板，启动发动机，将换挡手柄置于一挡或二挡，或倒挡，松开手制动器，解除制动后不踩油门踏板汽车能够自动慢速行驶；汽车行驶过程中，发动机转速低于设定值后离合器自动分离，发动机转速高于设定值后离合器再自动结合；驾驶员换挡操作错误时，挡位信号闪烁给予警告，语音给予提示；离合器驱动机构自动补偿离合器片和机械部件磨损；电控单元自动优化调整控制参数；自动离合器提供8种操作模式选择，驾驶员可根据自己喜好选择相应驾驶模式。
图1本实用新型的结构示意图图2本实用新型中驱动机构的结构示意图图3本实用新型中坐标式挡位及换挡意图传感器的结构示意图图4本实用新型中的电子控制单元工作流程示意图图5本实用新型的实施例工作流程示意图
具体实施方式
参看图1-图3，汽车电动离合器系统，它包括驱动机构，所述驱动机构的电动机I与蜗轮减速箱2驱动连接；该系统还包括电子控制单元、坐标式挡位及换挡意图传感器以及显示单元；所述蜗轮减速箱2输出轴一端连接摆臂，摆臂由安装支架3限位，摆臂输出端连接关节轴承，关节轴承连接拉杆4连接到汽车变速器离合器拨叉；所述蜗轮减速箱2输出轴另一端连接角位移传感器5，所述角位移传感器5将摆臂转换为电信号的工作角度传送给电子控制单元，电子控制单元与离合器驱动机构和显示单元控制连接；所述坐标式挡位及换挡意图传感器，是将挡位传感器和换挡力传感器二者通过两个线性霍尔角位移传感器3-1，分别沿X轴和Y轴的坐标方向设置在安装支架2-1上，并通过相应的摆臂分别连接到换挡杆1-1上结合为一个独立的整体。其中所述两个线性霍尔角位移传感器3-1，分别通过Y轴摆臂4-1同Y轴上的角位移传感器3-1的转轴一端连接，转轴另一端为圆柱形磁铁；通过X轴摆臂5-1同X轴上的角位移传感器3-1的转轴一端连接,转轴另一端为圆柱形磁铁。所述电子控制单元上设有k-line通讯接口。工作原理参看图4，电子控制单元cpu从信号采集模块采集离合器的驱动机构的角位移传感器5转换的摆臂工作角度电信号，经运算后可以得到离合器位置行程及采集坐标式挡位及换挡意图传感器X轴和Y轴传感器信号，判断出换挡杆的平面坐标位置，识别出当前挡位及驾驶员对换挡杆的操作轨迹，从而确定驾驶员的换挡意图。电子控制单元将采集的各种信号及传感器数据(如挡位、离合器行程、转速、车速、刹车、节气门等信号)，经过软件模块运算后，生成PWM离合器控制信号，经功率放大模块放大后，控制离合器驱动机构执行动作(分离、结合、停止)从而实现汽车离合器的控制，同时，电子控制单元通过软件模块生产显示指令，由显示单元显示相关数据、信息。实施例参看图1，汽车电动离合器系统主要由离合器驱动机构、离合器行程传感器、电子控制单元、坐标式挡位及换挡意图传感器以及显示单元组成；其中参看图2，驱动机构以电动机I为动力源驱动蜗轮减速箱2实现减速增钮，蜗轮减速箱2内含有蓄能弹簧，蜗轮减速箱2输出轴一端连接摆臂，摆臂由安装支架3限位在(0-80)度范围内工作，摆臂输出端连接关节轴承，关节轴承连接拉杆4(连接拉杆4有伸缩调节功能)连接到汽车变速器离合器拨叉，当电动机I反向旋转时蜗轮减速箱2输出轴逆时针转动，蓄能弹簧压缩蓄能，摆臂向右方向摆动，通过关节轴承及连接拉杆4拖动离合器拨叉结合，当电动机I正向旋转时减速箱输出轴顺时针转动，蓄能弹簧释放助力，摆臂向左方向摆动，通过关节轴承及连接拉杆4拖动离合器拨叉分离。蜗轮减速箱2输出轴另一端连接角位移传感器5，角位移传感器5将摆臂的工作角度转换为电信号传送给电子控制单元，经采集运算后可以得到离合器位置行程(该传感器也称为离合器行程传感器)。参看图3，坐标式挡位及换挡意图传感器安装在换挡杆1-1下方，由安装支架2-1和两个线性霍尔角位移传感器3-1组成。X轴方向和Y轴方向的两个线性霍尔角位移传感器，通过摆臂连接到换挡杆。当换挡杆前后方向移动时带动Y轴摆臂前后摆动，Y轴摆臂同Y轴角位移传感器转轴一端连接，将Y轴摆臂4-1的摆动转换为旋转运动。转轴另一端为圆柱形磁铁(径向磁化)，转轴旋转时圆柱形磁铁的磁场在线性霍尔芯片的表面上旋转，线性霍尔芯片将磁场的旋转角度转换为电信号输出给电子控制单元进行识别和处理。当换挡杆左右方向移动时带动X轴摆臂5-1左右摆动，X轴摆臂同X轴角位移传感器转轴一端连接，将X轴摆臂的摆动转换为旋转运动。转轴另一端为圆柱形磁铁(径向磁化)，转轴旋转时圆柱形磁铁的磁场在线性霍尔芯片的表面上旋转，线性霍尔芯片将磁场的旋转角度转换为电信号输出给电子控制单元进行识别和处理。电子控制单元采集X轴和Y轴传感器信号，可判断出换挡杆的平面坐标位置，识别出当前挡位及驾驶员对换挡杆的操作轨迹，从而确定驾驶员的换挡意图。参看图4，由电子控制单元采集离合器控制信号(如转速、车速、节气门开度、制动开关、点火开关on、离合器行程、挡位及换挡意图)，进行综合运算，输出控制指令经过驱动电路放大后控制驱动机构实现离合器分离、结合动作；电子控制单元通过k-line通讯接口，指令显示单元完成相应的显示及语音提示功能。电子控制单元的k-line通讯接口还可以连接故障诊断解码器进行相关的故障诊断及数据检测分析。显示单元具有自动离合器各种信息显示、语音操作提示功能。具体包括当前挡位显示、换挡操作数字显示提示、各项信号数据菜单检测、学习状态指示、故障代码显示、换挡操作语音提示、故障语音报警等。参见图5，为本系统的具体实施过程点火启动过程驾驶员通过钥匙打开点火开关到on位置，点火开关on信号输入到电子控制单元，电子控制单元检测识别到on信号后进入发动机(电动机I)未来启动控制流程。空挡，离合器保持当前状态；在挡(1-5前进挡或岛挡)，离合器保持结合状态，如果波动变速器的变速杆或踩下刹车离合器分离。当点火开关到St位置点火启动时，发动机转动，电子控制单元接受到曲轴位置传感器的转速脉冲信号，空挡，当转速大于400转/分时离合器分离；在挡，电子控制单元接收到3个曲轴位置信号脉冲时离合器分离。当转速大于700转/分时启动控制流程结束。起步过程发动后自动离合器进入正常工作过程，驾驶员踏下制动踏板拨动变速杆进入I挡、2挡或R挡起步，同时变速杆带动挡位X轴、Y轴两个线性霍尔角位移传感器3-1运动，电子控制单元根据挡位X轴、Y轴传感器判断驾驶员所排入的挡位。排入起步挡位后，松开制动踏板离合器接合到爬行位置，离合器传递发动机部分扭矩汽车可以慢速爬行，当驾驶员踏下加速踏板后，电子控制单元根据节气门传感器感知的开度、转速、车速、离合器行程信号进行运算，输出Pwm信号控制离合驱动机构，从而控制离合器的结合度实现起步。随着车速提升当离合器压盘同离合器从动盘之间的转速差小于lOOr/min时离合器将完全结合，起步过程完成。换挡过程汽车起步后，在各挡位之间进行切换称为换挡，向高挡位切换称为升挡；向低挡位切换称为降挡。①升挡I挡起步后，车速达到2挡升挡车速，驾驶员收起加速踏板，向后拉变速杆至2挡位置，当电子控制单元通过X轴方向和Y轴方向的两个线性霍尔角位移传感器识别到变速杆向后有微小位移后确定了驾驶员的换挡意图，指令离合器驱动机构全速分离配合退挡，退挡完成后离合器到达分离位置，变速杆继续向2挡移动，到达接近2挡的设定范围后电子控制单元指令离合器接合，电子控制单元根据节气门开度、转速、车速、离合器行程信号进行运算输出Pwm信号控制离合器驱动机构的结合速度。当离合器完全结合，升挡过程完成。最高挡位除外，当前挡位离合器完全结合后转速大于等于2500r/min如果未升挡，电子控制单元指令显示单元闪烁显示“ + ”以提示加挡；当转速大于等于3000r/min如果未升挡，电子控制单元指令显示单元输出语音提示“请加挡”。②降挡当前挡位的车速过低或需要降低挡位提供更大的加速扭矩时需要降挡，例如4挡降3挡，驾驶员收起加速踏板，向前推变速杆至3挡位置，当电子控制单元通过X轴方向和Y轴方向的两个线性霍尔角位移传感器识别到变速杆向前有微小位移后确定了驾驶员的换挡意图，指令离合器驱动机构全速分离配合退挡，退挡完成后离合器到达分离位置，变速杆继续向3挡移动，到达接近3挡的指定范围后电子控制单元指令离合器接合，电子控制单元根据节气门传感器感知开度、转速、车速、离合器行程信号进行运算输出Pwm信号控制离合器驱动机构的结合速度。当离合器完全结合，降挡过程完成。最低挡位除外，当前挡位离合器完全结合后转速小于等于lOOOr/min如果未降挡，电子控制单元指令显示单元闪烁显示以提示降 挡；当转速小于等于800r/min如果未降挡，电子控制单元指令显示单元输出语音提示“请减挡”。制动分离过程行驶过程中踏下制动踏板进行制动，如果离合器完全结合，车速大于当前挡位对应的分离车速设定值离合器保持结合状态以提供发动机制动，当车速小于当前挡位对应的分离车速设定值离合器分离到分离位置；如果制动时离合器未完全结合，车速大于当前挡位对应的分离车速设定值离合器结合到结合位置以提供发动机制动，当车速小于当前挡位对应的分离车速设定值离合器分离到分离位置。表一比亚迪F3 (473QB)各挡位制动分离车速表
挡位__R__I__2__3__4__5
车速161620283745
(km/h)[0035]熄火保护过程电动机I运转，在挡，离合器在半结合或完全结合情况下，当电动机I转速小于500r/min时，电子控制单元指令离合器全速分离到临界位置以防止电动机I熄火，当电动机I转速恢复怠速转速后离合器根据当前工况需要进行结合。
权利要求1.汽车电动离合器系统，它包括驱动机构，所述驱动机构的电动机(I)与蜗轮减速箱(2)驱动连接；其特征在于该系统还包括电子控制单元、坐标式挡位及换挡意图传感器以及显示单元；所述蜗轮减速箱(2)输出轴一端连接摆臂，摆臂由安装支架(3)限位，摆臂输出端连接关节轴承，关节轴承连接拉杆(4)连接到汽车变速器离合器拨叉；所述蜗轮减速箱(2)输出轴另一端连接角位移传感器(5)，所述角位移传感器(5)将摆臂转换为电信号的工作角度传送给电子控制单元，电子控制单元与离合器驱动机构和显示单元控制连接；所述坐标式挡位及换挡意图传感器，是将挡位传感器和换挡力传感器二者通过两个线性霍尔角位移传感器(3-1)，分别沿X轴和Y轴的坐标方向设置在安装支架(2-1)上，并通过相应的摆臂分别连接到换挡杆(1-1)上结合为一个独立的整体。
2.根据权利要求1所述的汽车电动离合器系统，其特征在于所述两个线性霍尔角位移传感器(3-1)，分别通过Y轴摆臂(4-1)同Y轴上的角位移传感器(3-1)的转轴一端连接，转轴另一端为圆柱形磁铁；通过X轴摆臂(5-1)同X轴上的角位移传感器(3-1)的转轴一端连接，转轴另一端为圆柱形磁铁。
3.根据权利要求1所述的汽车电动离合器系统，其特征在于所述电子控制单元上设有k-line通讯接口。
专利摘要汽车电动离合器系统，是为了解决目前手动挡汽车的离合器使用脚踏式操作方式完成起步及换挡，操作不易掌握，易产生起步不平顺、熄火或换挡顿挫等不足而设计的。它包括离合器驱动机构、电子控制单元、坐标式挡位及换挡意图传感器以及显示单元；驱动机构的蜗轮减速箱输出轴一端连摆臂，摆臂输出端连关节轴承，关节轴承连接拉杆连到拨叉上；另一端连角位移传感器，将摆臂工作角度电信号传送给电子控制单元；坐标式挡位及换挡意图传感器的X轴和Y轴方向的两个线性霍尔角位移传感器，通过摆臂连接到换挡杆。有益效果:采用电子控制的电动执行机构来替代驾驶员操作离合器，从而解决了手动挡汽车离合器操作不易掌握、换挡时机不好确定，长时间驾驶疲劳等问题，实现手动挡汽车离合器的自动化。
文档编号F16D28/00GK202901103SQ201220530140
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者宗威 申请人:宗威