一种多模式换档系统及其控制方法与流程

本发明属于变速器技术领域，具体是涉及一种多模式换档系统及其控制方法。

背景技术：

目前，变速器一般包括有手动变速器(mt)、自动变速器(at)、无级变速器(cvt)和机械式自动变速器(amt)。

手动变速器也称手动档，其可通过变速杆的位置变化来同步改变变速器内的齿轮啮合位置，从而实现改变传动比并达到变速的目的。如图1所示为现有手动档变速器的换档信息示意图，驾驶员可通过手动选择相应档位，同时配合脚踩离合器来实现档位转换。为使换档过程更加准确、及时，现有技术从不同方面对手动变速器进行了改进，如：

在中国实用新型专利cn200920222718.x的说明书中公开了一种离合器控制装置，该装置可通过位置传感器将离合器踏板的行程转变为电信号，并将该电信号传给控制模块，接着由控制模块根据该电信号控制开关模块以控制助力气缸的压力，使助力气缸准确地带动推杆推动离合器压盘与从动盘接合。

在中国实用新型专利cn201220430785.2的说明书中公开了一种变速器气助力换档的气路控制装置，该装置可通过控制阀与助力器联动的方式来确保在离合器完全分离后才开启气路执行换档动作，从而实现变速器的安全换档。

机械式自动变速器，其是在传统手动变速器的基础上通过增加一套电脑速选装置来实现自动换档的目的，它不仅具有自动变速器的便捷特点，而且保留了手动变速器传动效率高、油耗低、维护费用少的优点，故机械式自动变速器在我国已逐渐得到人们的青睐。为此，现有技术对机械式自动变速器进行了大量研究，如图2所示为现有机械式自动变速器的档位信息示意图，驾驶员可通过控制操纵手柄产生档位需求信号给档位控制单元(tcu)并由档位控制器控制车辆行驶速度或状态。再如：

在中国发明专利cn201611126028.5的说明书中公开了一种新型机械式自动变速器，该变速器包括手动变速箱、电控单元、操纵手柄、选换档操纵杆以及选换档装置，所述选换档操纵杆通过拉索单元与选换档装置连接，所述电控单元控制选换档装置，所述操纵手柄对自动换档和手动换档模式进行切换。

在中国发明专利cn201611237382.5的说明书中公开了一种电子控制机械式自动变速方法，该方法可通过信息存储运算装置存储采集到的车速、发动机转速、油门踏板位置和档位选择，同时根据换档规律、离合器控制规律和发动机节气门自适应调节规律，输出最佳配合信号至中央控制器以实现最佳的自动变速。

然而，现有机械式自动变速器不能智能控制离合器的接合程度，以及在复杂工况下且在自动换档策略不适用的情况下采用手动控制方式，即均未考虑充分发挥手动档变速器的低能耗特点和自动档变速器智能驾驶的便捷特点。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题在于提供一种可充分发挥手动变速器的低能耗特点和智能驾驶的便捷特点的多模式换档系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多模式换档系统，包括手动变速模式和自动变速模式，所述手动变速模式可通过离合器、离合器踏板、离合器操纵机构、操纵手柄、选换档机构及手动变速器实现多个手动档位的选择和变换，所述自动变速模式可通过离合器、离合器操纵机构、操纵手柄、选换档机构、手动变速器、档位控制单元及控制器实现自动前进档位的选择和变换。

更优的，在所述自动变速模式下，所述档位控制单元可检测所述操纵手柄的位置，所述控制器可接收所述档位控制单元的指令并分别通过所述离合器操纵机构和选换档机构控制所述离合器的离合和手动变速器的变速。

更优的，所述离合器操纵机构和选换档机构均包括拉杆摇臂机构及电动助力机构，所述控制器可与所述离合器操纵机构中的电动助力机构及选换档机构中的电动助力机构电性连接。

更优的，所述离合器操纵机构和选换档机构均包括电动助力机构，所述控制器可与所述电动助力机构电性连接。

更优的，所述离合器操纵机构和选换档机构包括拉索机构及气动助力机构，所述控制器可与所述离合器操纵机构中的气动助力机构及选换档机构中的气动助力机构电性连接

更优的，所述离合器操纵机构和选换档机构均包括气动助力机构，所述控制器可与所述气动助力机构电性连接。

本发明还提供了一种多模式换档系统控制方法，包括以下步骤：

1)档位控制单元检测操纵手柄是否处于p档；

2)若操纵手柄处于p档，同时车速低于设定值，档位控制单元与刹车控制器通讯以拉紧驻车刹车；若操纵手柄从p档离开，档位控制单元与刹车控制器通讯以松开驻车刹车；

3)档位控制单元检测操纵手柄是否进入d档；

4)若操纵手柄处于d档，根据换档规律、离合器控制规律及发动机节气门自适应调节规律控制自动前进档位的选择和变换；若操纵手柄从d档离开，档位控制单元不再对手动变速器及离合器进行控制；

5)若档位控制单元检测操纵手柄既不在d档又不在p档，则选档、换档、离合器接合程度、刹车深度均由驾驶员控制。

相比于现有技术，本发明的有益效果是：通过设置手动变速模式和自动变速模式，同时使手动变速模式具有多个手动前进挡，这样可充分发挥手动档的低能耗特点和自动挡智能操作的便捷特点，从而可进一步优化整车的经济性、动力性等指标。

附图说明

图1为现有手动档变速器的换档信息示意图。

图2为现有机械式自动变速器的档位信息示意图。

图3为本发明一种多模式换档系统的结构示意图。

图4为本发明一种多模式换档系统的档位信息示意图。

图5为本发明一种多模式换档系统控制方法的逻辑原理图。

图示说明：1-离合器，2-离合器踏板，3-离合器操纵机构，4-操纵手柄，5-选换档机构，6-手动变速器，7-档位控制单元，8-控制器。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步地说明。

如图3所示为本发明一种多模式换档系统的结构示意图，包括手动变速模式和自动变速模式，其中手动变速模式包括离合器1、离合器踏板2、离合器操纵机构3、操纵手柄4、选换档机构5、手动变速器6，而自动变速模式包括离合器1、离合器操纵机构3、操纵手柄4、选换档机构5、手动变速器6、档位控制单元(tcu)7及控制器8。

在手动变速模式下：

上述离合器1一般由主动部分和从动部分组成，其中主动部分可与离合器操纵机构3连接，而从动部分可与手动变速器6连接。实际应用中，离合器1可通过脚踩下或松开离合器踏板2实现离合器1主动部分与从动部分的分离或接合，从而实现发动机动力的中断或传递。当然，上述离合器操纵机构3可以采用拉杆摇臂机构、拉索机构、气动助力机构或电动助力机构中的一种。

上述手动变速器6一般包括多对不同传动比的齿轮副、输入轴、输出轴、同步器等，其中同步器可与选换档机构5连接，而选换档机构5又可与操纵手柄4连接。实际应用中，驾驶员可根据工况需求通过操纵操纵手柄4实现不同档位的选择和变换。如图4所示，该手动变速模式下包括12个手动前进档位(1～12档)、空档(n档)、2个倒车档(r档)、驻车档(p档)，其可由驾驶员根据实际工况进行档位的选择和变换。当然，根据整车布置、功率需求等因素，也可只设置2～10个手动前进档位、空档、倒车档和驻车档，其中驻车档可设置为一个档位，或设计为一个安装在操作手柄4上的按钮，或设计在其他控制位置。再有，上述选换档机构5可以采用拉杆摇臂机构、拉索机构、气动助力机构或电动助力机构中的一种。

在自动变速模式下：

上述离合器1的主动部分和从动部分依然分别与离合器操纵机构3和手动变速器6连接，同时手动变速器6中的同步器仍可与选换档机构5连接，而选换档机构5又可与操纵手柄4连接。不同的是，离合器1的接合或分离可由控制器8通过离合器操纵机构3控制，手动变速器6档位的选择和变换可由控制器8通过选换档机构5控制。具体来说是，档位控制单元7可检测操纵手柄4的位置，即检测操纵手柄4是否进入d档；当操纵手柄4进入d档，操纵手柄4可将该档位信号传送给档位控制单元7，由档位控制单元7根据换档规律、离合器控制规律及发动机节气门自适应调节规律发送指令给控制器8，并由控制器8根据档位需求控制离合器操纵机构3及选换档机构5的启动或关闭，用以控制离合器1的离合和手动变速器6的变速，最终实现自动前进档位的选择和变换。为此，为实现离合器操纵机构3和选换档机构5与控制器8的连接及通讯，上述离合器操纵机构3可采用拉杆摇臂机构与电动助力机构组合、拉索机构与气动助力机构组合、电动助力机构或气动助力机构中的一种；同时，上述选换档机构5也可采用拉杆摇臂机构与电动助力机构组合、拉索机构与气动助力机构组合、电动助力机构或气动助力机构中的一种。至于离合器操纵机构3和选换档机构5采用何种结构形式，视实际控制要求、空间布置要求、其他部件结构要求等确定和优化。

再有，上述档位控制单元7可与整车控制器(vcu)或电子控制单元(ecu)电性连接，用以接收整车控制器或电子控制单元发送的换档规律、离合器控制规律及发动机节气门自适应调节规律信号。

本发明还提供了一种多模式换档系统控制方法，包括以下步骤：

s1、行车过程中，操纵手柄4置于某个档位，档位控制单元7可检测该操纵手柄4是否处于p档。

s2、若档位控制单元7检测到操纵手柄4处于p档，同时车速传感器检测到车速低于设定值时，档位控制单元7将与刹车控制器通讯以拉紧驻车刹车；若档位控制单元7检测到操纵手柄4从p档离开，档位控制单元7将与刹车控制器通讯以松开驻车刹车。

s3、档位控制单元7进一步检测操纵手柄4是否进入d档。

s4、若档位控制单元7检测到操纵手柄4处于d档，档位控制单元7将根据换档规律、离合器控制规律及发动机节气门自适应调节规律发送指令给控制器8，并由控制器8根据档位需求控制离合器操纵机构3及选换档机构5的启动或关闭，进而控制离合器1的离合和手动变速器6的变速，最终用以控制自动前进档位的选择和变换；若档位控制单元7检测到操纵手柄4从d档离开，档位控制单元7将不再对手动变速器6及离合器1进行控制。

s5、若档位控制单元7检测到操纵手柄4既不在d档又不在p档，此时选档、换档、离合器接合程度、刹车深度则均由驾驶员自行控制，即如与手动档一样进行操作。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。