专利名称：电控气动机械式自动变速器系统的执行机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及重型车辆自动换档装置领域，具体涉及一种电控气动机械式自动变速器 系统的执行机构。 技术背景
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，也是最近几年国內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的换档系统优点是工作平稳、操作简便、易于实现安全保护、具有一 定的吸振与吸收沖击的能力、起步换档品质好以及便于空间布置；缺点是结构复杂，它包 括液压油油箱，油泵及驱动电机，电磁换向阀(6 —IO个)，油路比较复杂的集成阀块，驱动 油缸，连接油管等。它不但成本高，而且还带来一些控制上的难题，如液压系统传动油特性 受温度影响，电机带泵工作时有较大噪声，电机工作时对电脑(ECU )产生干扰，换档结 束时活塞对缸体产生撞击等。这些问题可采用油温度传感器，压力传感器在系统中用模糊控 制，自适应控制等控制方法来解决，但结果是控制更复杂，成本更高。而且由于零件较多， 安装维护困难大，故障点增加。降低了工作的可靠性。
电控电动AMT的换档系统的优点是结构相对简单，重量轻，另外由于直接采用易于 控制、精度更高的电动机取代液压执行元件，使得系统的动作的误差减少了，控制方法上也 更简单。缺点是运动部件要进行两个方向的运动实现选、换档动作，所以要解决运动部件
的千涉问题，换档时间也比较长，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。
电控气动AMT的换档系统主要应用于带有气压系统的大型客车或重型车辆的场合。重型 卡车中的气源很丰富，可以在原有手动换档的基础上进行简单的改装，便可以实现自动换档。 而且，结构简单、安装调整方便，工作稳定可靠，起步、换档性能好。但目前采用这种系统 的换档设备其结构也较为复杂，切换档品质不高，换档时间稍长，未能充分发挥这种形式的 优势，影响了其正常使用。 发明内容
本实用新型的目的就是为了解决目前汽车换档系统结构不尽合理，结构较为复杂、换档 品质不高、换档时间较长，影响其功效发挥，降低了换档品质等问题，提供一种具有结构合 理，使用方便，能充分发挥电控气动AMT的换档系统优势等优点的电控气动机械式自动变 速器系统的执行机构。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案
一种电控气动机械式自动变速器系统的执行机构，它包括换档手柄装置、选换档拨叉、
变速箱，所述换挡手柄装置的换档手柄与位移传感器连接，位移传感器与ECU控制电路连接， 该控制电路还与气动装置连接，气动装置与选换档拨叉连接，选换档拨叉则与变速箱内的齿 轮装置连接。
所述换档手柄装置包括档位盘，档位盘内设有倒车档R、空档N、自动档D、手动档M、 爬坡档L，以及升、降档两个换档按键；升、降档两个换档按键与ECU控制电路连接，在档
位盘内还设有与换档手柄相配合的位置传感器，位置传感器则与ECU控制电路连接。
所述ECU控制电路还与速度传感器、加速度传感器、油门位置传感器连接。
所述气动装置包括压縮气缸，它与若干个控制气阀连接，各控制气阀与相应的气缸连接，
气缸的动作轴与选换档拨叉连接，同时控制气阀还与ECU控制电路连接。
所述控制气阀有六个，分别对应各自的气缸，其中①②③号气缸控制选换档拨叉的上下
选位①和③号气缸同时打开，选换档拨叉处于2号位，①②号气缸同时打开，选换档拨叉
处于2号位；③号气缸打开，选换档拨叉处于3号位；④⑤号气缸控制选换档拨叉的左右选
轴如果④号气缸打开，选换档拨叉处于m号轴，⑤号气缸打开，选换档拨叉处于i号轴，
④⑤号气缸都关闭，选换档拨叉在弹簧的作用下处于缺省II号轴；⑥号气缸控制高低档的选 择(D号气缸打开，II—l为五档；II—3为六档；III —l为七档；III—3为A档；⑥号气缸 关闭，II —l为一档；H一3为二档；III一l为三档；III—3为四档。
所述选换档拨叉在9个位置运动，分别为I、 II、 III轴的l、 2、 3位置，其中I一1为爬 坡档；I—3为倒档；H一l为三/五档；II — 2为空挡；11_3为二/六档；III —l为三/七档；III —3为四/八档；一、二、三、四档，为低速档，五、六、七、八为高速档。
本实用新型主要有两部分组成，1、换档手柄操作部分；2、选换档拨叉和变速箱部分。
其中换档手柄操作部分选定了当前汽车的工作模式，分别是倒档模式、爬坡档模式，自动换 档模式，人工半自动换档模式，空挡模式。换档手柄的位置与位移传感器相连，将位移信号
传给电子控制单元(ECU);选档和换档操作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縮汽缸相连。控制气阀的动作由
电子控制单元(ECU)提供的控制信号进行控制。
本实用新型的工作原理是-
汽车在运行中，电子控制单元(ECU)通过位置传感器检测换档手柄的位置信号，确定 当前的工作模式，并通过速度传感器，加速度传感器，油门位置传感器，离合器位置传感器 等确定汽车当前的运行状况，然后根据不同的模式和运行状况发送相应的控制信号(一个脉 冲)给控制气阀，控制方式是打开后马上关闭。使得压縮汽缸内的部分压縮空气通过控制气 阀进入气缸，推动气缸的动作轴运动，进而推动拨叉，使拨叉拨动变速箱内的齿轮机构完成 相应的选档换档动作，实现自动换档。
本实用新型的有益效果是结构简单，操作方便，可靠性好，使用寿命长。
付图说明
图1为换档手柄装置结构示意图2为气动控制原理图3为选换档拨叉控制图4为拨叉位置图。
其中，l.档位盘，2. ECU控制电路，3.换档手柄，4.选换档拨叉，5.压缩气缸，6.气 阀，7.气缸。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的电控气动机械式自动变速器系统的执行机构，包括换档手柄装置、选换档 拨叉4、变速箱，换挡手柄装置的换档手柄3与位移传感器连接，位移传感器与ECU控制电 路2连接，该控制电路还与气动装置连接，气动装置与选换档拨叉4连接，选换档拨叉4则
与变速箱内的齿轮装置连接。
图1中，换档手柄装置包括档位盘l，档位盘l内设有倒车档R、空档N、自动档D、手 动档M、爬坡档L，以及升、降档两个换档按键；升、降档两个换档按键与ECU控制电路2
连接，在档位盘l内还设有与换档手柄3相配合的位置传感器，位置传感器则与ECU控制电 路2连接。ECU控制电路2还与速度传感器、加速度传感器、油门位置传感器连接。
图2中，气动装置包括压縮气缸5，它与若干个控制气阀6连接，各控制气阀6与相应 的气缸7连接，气缸7的动作轴与选换档拨叉4连接，同时控制气阀6还与ECU控制电路2 连接。
图3中，控制气阀6有六个，分别对应各自的气缸7，其中dXI)③号气缸7控制选换档 拨叉4的上下选位①和③号气缸7同时打开，选换档拨叉4处于2号位，①②号气缸7同 时打开，选换档拨叉4处于2号位；③号气缸7打开，选换档拨叉4处于3号位； 号气 缸7控制选换档拨叉4的左右选轴如果④号气缸7打开，选换档拨叉4处于III号轴， 号气缸7打开，选换档拨叉4处于I号轴，④⑤号气缸7都关闭，选换档拨叉4在弹簧的作
用下处于缺省II号轴；⑥号气缸7控制高^i档的选择⑥号气缸7打开，II一l为五档；II —3为六档；III一l为七档；HI—3为八档；⑥号气缸7关闭，II一l为一档；II—3为二档；
in—i为三档；m—3为四档。
图4中，选换档拨叉4在9个位置运动，分别为I、 II、 III轴的l、 2、 3位置，其中I
—l为爬坡档；I一3为倒档；II —l为三压档；II—2为空挡；II—3为二/六档；III一l为三/ 七档；III—3为四/八档；一、二、三、四档，为低速档，五、六、七、八为高速档。 本实用新型的工作过程为-
ECU控制电路2检测当前的换档手柄3的位置，如果在R位置，则首先发送控制估号到 (D号气缸7，使选换档拨叉4处于I一2号位进行选档，然后发送控制信号打开③号气缸7， 使选换档拨叉4处于1—3号位进行挂档，实现由空挡到倒档的挂档操作。
1) ECU控制电路2检测当前的换档手柄3的位置，如果在N位置，则同时发送控制信 号到①和③号气缸7，使得选换档拨叉4处于2号位完成摘档操作，然后在弹簧的作 用下，自动回到II号轴便可摘成空挡，即使选换档拨叉4处于II一2空挡位。
2) ECU控制电路2检测当前的换档手柄3的位置，如果在D位置，则系统当前处于自 动换档模式，电子控制单元将通过各种不同的传感器，检测车辆速度，加速度，油门 踏板位置，离合器踏板位置等汽车运行的状况信息，根据一定的换档规律实施换档。 具体升档操作是
A、 空挡到1档，ECU控制电路2先送控制信号到①号气缸7，然后马上送控制信号 到②号气缸7,使选换档拨叉4由II一2位移动到H—1位置，完成挂档操作。
B、 1档到2档，ECU控制电路2送控制信号到③号气缸7，使选换档拨叉4由II一l 位移动到II一3位置，完成挂档操作。
C、 2档到3档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨叉 回到中间II一2号位，完成摘档2操作，然后再送控制信号到④号气缸7，使选换 档拨叉4处于m号轴，完成选档操作，最后送控制信号到①②号气缸7，使选换 档拨叉4移动到III一1位置，完成挂3档操作。
D、 3档到4档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨叉 4回到中间H—2号位，完成摘3档操作，然后再送控制信号到④号气缸7，使选 换档拨叉4处于in号轴，完成选档操作，最后送控制信号到③号气缸7，使选换 档拨叉移动到HI—3位置，完成挂4档操作。
E、 4档到5档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨叉 4回到中间II一2号位，完成摘4档操作，然后送控制信号到⑥号气缸7，使能高 速档位，最后送控制信号到①②号气缸7，使选换档拨叉4移动到II一1位置，完 成挂5档操作。
F、 5档到6档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨
叉4回到中间H—2号位，完成摘5档操作，然后送控制信号到③号气缸7，使选 换档拨叉4由H—l位移动到H—3位置，完成挂6档操作。
G、 6档到7档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨 叉4回到中间2号位，完成摘6档操作，然后送控制信号到④号气缸7，使选换 档拨叉4处于III号轴，完成选档操作，最后送控制信号到①②号气缸7，使选换 档拨叉4移动到HI—1位置，完成挂7档操作。
H、 7档到8档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨 叉回到中间II一2号位，完成摘7档操作，然后送控制信号到④号气缸7，使选换 档拨叉4处于HI号轴，完成选档操作，最后送控制信号到③号气缸7，使选换档 拨叉4移动到III一3位置，完成挂8档操作。
具体降档操作是
I、 8档到7档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨叉 4回到中间1I一2号位，完成摘8档操作，然后送控制信号到④号气缸7，使选换 档拨叉4处于III号轴，完成选档操作，最后送控制信号到①②号气缸7，使选换 档拨叉4移动到HI—1位置，完成挂7档操作。
J、 7档到6档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨叉 4回到中间II一2号位，完成摘7档操作，然后送控制信号到③号气缸7，使选换 档拨叉4移动到H—3号位，完成挂6档操作。
K、 6档到5档，ECU控制电路2先送控制信号到①号气缸7，使选换档拨叉4由I1 —3位移动到II一2位，完成摘6档操作，然后接着送控制信号到②号气缸7,使 选换档拨叉4由H—2位移动到II一1位，完成挂5档操作。
L、 5档到4档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨叉 4回到中间II一2号位，完成摘5档操作，然后送控制信号打开⑥号气缸7,取消 使能高速档位，接着送控制信号到④号气缸7，使选换档拨叉4处于III号轴，完 成选档操作，最后送控制信号^j③号气缸7，使选换档拨叉4移动到m—3位置， 完成挂4档操作。
M、 4档到3档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档 拨叉4回到中间II一2号位，完成摘4档操作，然后送控制信号到④号气缸7，使 选换档拨叉4处于IH号轴，完成选档操作，最后最后送控制信号到①②号气缸7， 使选换档拨叉4移动到III一1位置，完成挂3档操作。
N、 3档到2档，ECU控制电路2先同时送控制信号到①和③号气缸7使选换档拨叉 4回到中间II一2号位，完成摘4档操作，然后ECU控制电路2送控制信号到③ 号气缸7，使选换档拨叉4移动到II一3位，完成挂2档操作。
O、 2档到1档，ECU控制电路2先送控制信号到①号气缸7，使选换档拨叉4由n 一3位移动到II一2位置，完成摘2档操作。然后马上送控制信号到②号气缸7， 使选换档拨叉4由11一2位移动到II—1位置，完成挂1档操作。
3) ECU控制电路2检测当前的换档手柄3的位置，如果在M位置，则系统当前处于手 动换档模式，该模式下，换档操作由升档和降档两个按钮控制，按下升档按钮，系统 会从当前档位升一个档位，按下降档按钮，会从当前档位降一个档位。具体气阀的控 制与自动换档模式下操作完全相同，不在详细说明了。
4) ECU控制电路2检测当前的换档手柄3的位置，如果在L位置，则首先发送控制信号 到⑤号气缸7，使选换档拨叉4处于I一2号位进行选档，然后发送控制信号到①②气 缸7使选换档拨叉4处于1—1号位进行挂档，完成挂爬坡档操作。
权利要求1、一种电控气动机械式自动变速器系统的执行机构，它包括换档手柄装置、选换档拨叉(4)、变速箱，其特征是所述换挡手柄装置的换档手柄(3)与位移传感器连接，位移传感器与ECU控制电路(2)连接，该控制电路还与气动装置连接，气动装置与选换档拨叉(4)连接，选换档拨叉(4)则与变速箱内的齿轮装置连接。
2、 根据权利要求l所述的电控气动机械式自动变速器系统的执行机构，其特征是所述 换档手柄装置包括档位盘(1)，档位盘(1)内设有倒车档R、空档N、自动档D、手动档M、 爬坡档L,以及升、降档两个换档按键；升、降档两个换档按键与ECU控制电路(2)连接， 在档位盘(1)内还设有与换档手柄(3)相配合的位置传感器，位置传感器则与ECU控制电 路(2)连接3
3、 根据权利要求l所述的电控气动机械式自动变速器系统的执行机构，其特征是所述ECU控制电路(2)还与速度传感器、加速度传感器、油门位置传感器连接。 .
4、 根据权利要求l所述的电控气动机械式自动变速器系统的执行机构，其特征是所述气动装置包括压縮气缸(5)，它与若干个控制气阀(6)连接，各控制气阀(6)与相应的执 行气缸(7)连接，执行气缸(7)的动作轴与选换档拨叉(4)连接，同时控制气阀(6)还 与ECU控制电路(2)连接。
5、 根据权利要求l所述的电控气动机械式自动变速器系统的执行机构，其特征是所述 控制气阀(6)有六个，分别对应各自的执行气缸(7);其中①②③号控制气阀控制相应执行 气缸(7)运动，气缸(7)控制选换档拨叉(4)的上下选位①和③号阀同时打开时，相应 执行气缸(7)推动选换档拨叉(4)处于2号位，①②号阀同时打开，相应执行气缸(7)推 动选换档拨叉(4)处于1号位；③号阀打开，使相应执行气缸(7)推动选换档拨叉(4)处 于3号位；④⑤号阀控制执行气缸(7)运动，继而控制选换档拨叉(4)的左右选轴 号 阀打开，相应执行气缸(7)推动选换档拨叉(4)处于III号轴，⑤号阀打开，相应执行气 缸(7)推动选换档拨叉(4)处于I号轴，④⑤号阀都关闭，选换档拨叉(4)在弹簧的作用 下处于缺省II号轴；⑥号阀控制相应的执行气缸(7)控制高低档的选择⑥号阀打开，执 行气缸(7)选择高档位II一l为五档；II—3为六档；III —1为七档；III—3为八档；⑥ 号阀打开，执行气缸(7)选择低档位，II—1为一档；II —3为二档；III—l为三档；III— 3为四档。
6、 根据权利要求l所述的电控气动机械式自动变速器系统的执行机构，其特征是所述选换档拨叉(4)在9个位置运动，分别为I、 II、 III轴的l、 2、 3位置，其中I一l为爬坡 档；I一3为倒档；II —1为三/五档；II—2为空挡；1I一3为二/六档；III —1为三/七档；III 一3为四/八档；一、二、三、四档，为低速档，五、六、七、八为高速档。
专利摘要本实用新型公开了一种电控气动机械式自动变速器系统的执行机构。它解决了目前电控气动AMT的换档系统结构不尽合理，结构较为复杂、换档品质不高、换档时间较长，影响其功效发挥，降低了换档品质等问题，具有结构合理，使用方便，能充分发挥电控气动AMT的换档系统优势等优点，其结构为它包括换档手柄装置、选换档拨叉、变速箱，所述换挡手柄装置的换档手柄与位移传感器连接，位移传感器与ECU控制电路连接，该控制电路还与气动装置连接，气动装置与选换档拨叉连接，选换档拨叉则与变速箱内的齿轮装置连接。
文档编号F16H59/04GK201071932SQ200720025029
公开日2008年6月11日 申请日期2007年7月9日 优先权日2007年7月9日
发明者卜绍先, 张承瑞, 李洪斌, 鹏 闵 申请人:中国重汽集团济南技术中心有限公司