本發(fā)明屬于車輛變速器技術領域，具體涉及一種車輛變速器換擋操縱的控制系統(tǒng)。

背景技術：

現有卡車變速器操縱機構通常分為3種，分別是機械操縱桿式、軟軸操縱桿式和自動操縱式(AMT、AT)?？紤]到成本和技術成熟度，目前市場上多為機械操縱桿式和軟軸操縱桿式，受工程車自卸車的影響，大多數司機對于機械操縱桿式頗多青睞，致使當前市場中的機械操縱桿式成為主流配置。究其原因，軟軸操縱在前期使用效果明顯，排檔力小，但隨著使用周期增長和天氣因素的影響，軟軸操縱機構故障率明顯增加，且維修成本較高，多數軟軸問題都導致更換新件，使用壽命較機械操縱桿式明顯處于略勢。相比之下，機械操縱桿傳遞力更清晰，機械操縱桿的使用可靠性更高，受使用周期和天氣因素影響較小，使用范圍更廣闊，尤其是環(huán)境工礦較惡劣的地方；機械操縱桿售后維修成本低，售后維修方便簡捷，使用成本和維護成本遠遠低于軟軸操縱桿式，因此，機械操縱桿式仍舊占據市場主導地位。

但隨著近幾年氣囊式駕駛室懸置的普及，尤其是四點懸浮式駕駛室空氣氣囊大量被中高端的牽引車、載貨車的標配，機械式操縱桿式越來越被用戶放棄，究其原因就是，駕駛室為四點氣囊懸浮，在收到路面沖擊時，駕駛室整體跳動幅度較大，極易出現變速器掉檔即脫檔問題，然而，四點氣囊懸浮駕駛室成為各車型的標準配置的發(fā)展方向勢不可擋，當前幾乎所有的牽引車、大多數自卸車和載貨車、以及部分專用車底盤均采用四點氣囊駕駛室懸置，因此現有的機械式操縱桿式無法滿足使用要求。

現有車輛的機械操縱桿式的結構存在以下缺陷；

1)通常需要匹配四點懸浮駕駛室懸置，當遇見顛簸路況時，極易脫檔；

2)現有的機械式操縱桿由于需要控制脫檔力，而造成變速器換擋力大，換擋困難，駕駛員易產生疲勞感；

3)現有機械變速器機構不能滿足當前發(fā)展迅速的重卡行業(yè)，在整車的舒適性和操縱性上互不兼容，用戶的滿意度較低。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提出一種車輛變速器換擋操縱的控制系統(tǒng)，解決了變速器脫檔、換擋沉重和檔位不清晰的技術問題，避免司機由于誤操作而造成的安全事故，提升了整車的安全性。

本發(fā)明的技術方案是，一種車輛變速器換擋操縱的控制系統(tǒng)包括離合器觸電開關1、變速器檔位傳感器、變速器檔位開關、吸盤式電磁鐵9和電纜；

離合器觸點開關1包括正極棒16、正極棒支架12、負極觸片15和觸片支架14；正極棒16固定在正極棒支架12上，正極棒支架12固定在離合器底座上，負極觸片15固定在觸片支架14上，觸片支架14固定在踏板連桿上，在離合器自由狀態(tài)時正極棒16的下觸點與負極觸片15接觸，正極棒16通過電纜與整車控制器3連接，2個吸盤式電磁鐵9通過電纜分別與整車控制器3連接，2個吸盤式電磁鐵9均固定在變速器換擋機構5中的轉換結構固定支座上，2個吸盤式電磁鐵9分別位于換擋搖臂7的兩側，且2個吸盤式電磁鐵9的位置分別與換擋搖臂7處于前排檔位和后排檔位時的位置對應；

變速器檔位傳感器和變速器檔位開關均固定在變速器箱體內，變速器檔位開關包括5個負極觸片和一個正極觸桿，5個負極觸片固定在變速箱傳動軸端面上，5個負極觸片沿變速箱傳動軸端面圓周方向分布，正極觸桿固定在變速器換擋機構箱體內，變速器檔位開關通過電纜與變速器檔位傳感器連接，變速器檔位傳感器采集5個負極觸片與正極觸桿的接通與關閉狀態(tài)信息，變速器檔位傳感器通過電纜與整車控制器3連接，變速器檔位傳感器向整車控制器3輸入變速器前排檔、后排檔的檔位信息。

2個吸盤式電磁鐵9的吸盤吸合表面分別與換擋搖臂9的兩側面平行。

2個吸盤式電磁鐵9分別固定在前吸盤式電磁鐵支架11和后吸盤式電磁鐵支架8上，前吸盤式電磁鐵支架11和后吸盤式電磁鐵支架8分別固定在變速器換擋轉換機構5中的轉換固定支座上。

當車輛處于前檔位行駛時，前吸盤式電磁鐵與換擋搖臂7吸合，當車輛處于后檔位行駛時，后吸盤式電磁鐵與換擋搖臂7吸合。

5個負極觸片分別對應檔桿處于完全入擋位置對應，完全入擋包括2個前擋、2個后檔和一個空擋。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明對變速器操縱系統(tǒng)實現智能控制，摒棄了原有設計理念，摒棄了依靠變速器操縱機構本身控制的策略，以全新的輔助控制理念結合駕駛員實際操縱特點，首次實現多模式、多邏輯的精確控制方式；本發(fā)明徹底解決了機械變速操縱機構的換擋力大、四點氣囊懸浮駕駛室掉檔的問題，以全新的電器控制理念和巧妙的總體結構布置，使機械變速器操縱機構無所顧忌的匹配各種車型；本發(fā)明新增成本較低，以最少的成本，解決了機械變速器操縱結構發(fā)展的最大問題。

1.解決配置四點氣囊懸浮的駕駛室因變速器脫檔問題而不能匹配機械變速器操縱機構的問題，讓用戶即得到了整車的舒適性，而又不會失去操控性能，也不會多花錢。

2.解決了當前變速器操縱機構(包括機械操縱桿和軟軸操縱桿)換擋沉重、檔位不清晰的問題；

3.摒棄了原有的機械變速器操縱機構的控制方式，以全新的、智能化的控制策略去實現變速器換擋操作；

4.通過智能+強制的引導，避免司機由于誤操作而造成的安全事故，提升了整車的安全性。

憑借全新的控制策略大大降低了由于誤操作(司機忘記踩離合器直接進行掛檔操作)而造成的變速器齒輪損壞(俗稱打齒)概率，增大變速器使用壽命的同時，也減少了維修成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種車輛變速器換擋操縱的控制系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為圖1局部放大視圖；

圖3為本發(fā)明中離合器觸電開關的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明掛入前排檔時的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明掛入后排檔時的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明變速器換擋操縱控制系統(tǒng)包括離合器觸電開關1、變速器檔位傳感器、變速器檔位開關、吸盤式電磁鐵和電纜2。

如圖4所示，離合器觸點開關1包括正極棒16、正極棒支架12、負極觸片15和觸片支架14。離合器觸點開關1的正極棒16固定在正極棒支架12上，正極棒支架12固定在離合器底座上，離合器觸點開關1的負極觸片15固定在觸片支架14上，觸片支架14固定在離合器踏板機構13中的踏板連桿上。正極棒16的下觸點在離合器自由狀態(tài)時與負極觸片15接觸(踩踏時分離)；負極觸片15隨著離合器踏板機構13中的踏板運動而運動。離合器踏板機構13中的踏板踩下后，負極觸片15脫離正極棒16的下觸點，此時離合器觸點開關1斷開。

如圖1和圖3所示，離合器觸點開關1通過電纜與整車控制器3連接，即電纜一端連接離合器觸點開關1的正極棒16，另一端連接整車控制器3，2個吸盤式電磁鐵通過電纜與整車控制器3連接，2個吸盤式電磁鐵均固定在變速器換擋轉換機構5中的轉換固定支座上，且位于換擋搖臂7兩側。2個吸盤式電磁鐵的位置分別與換擋搖臂7處于前排檔位、后排檔位時的位置對應，2個吸盤式電磁鐵的吸盤吸合表面分別與換擋搖臂7的兩側面平行，換擋搖臂7位置穩(wěn)定，不掉擋。

如圖3所示，吸盤式電磁鐵的后部設置有Φ7的內螺紋孔，2個式電磁鐵9分別通過M6的螺栓固定在前吸盤式電磁鐵支架11和后吸盤式電磁鐵支架8上，前吸盤式電磁鐵支架11和后吸盤式電磁鐵支架8通過4個M6的螺栓分別固定在有Φ7的內螺紋孔的變速器換擋轉換機構5中的轉換固定支座上，前吸盤式電磁鐵支架11和后吸盤式電磁鐵支架8分別位于變速器操縱機構6中的換擋搖臂7兩側。當車輛處于前檔位行駛時，前吸盤式電磁鐵9與換擋搖臂7吸合，當車輛處于后檔位行駛時，后吸盤式電磁鐵20與換擋搖臂7吸合。其中，吸盤式電磁鐵選用市場上成熟產品PX/Y，輸入電壓DC24V,電流特性為直流電，該款電磁鐵為系列化產品，吸力范圍25N～1200N可選。經測量該變速器操縱機構6的換擋力為60N，故選取吸力為180N的吸盤式電磁鐵(檔位防脫力可達240N)。

如圖5所示，后電磁鐵電纜與前電磁鐵電纜從整車控制器3的輸出端接出，分別連接在后吸盤式電磁鐵20、前吸盤式電磁鐵9上，整車控制器3控制電磁鐵的吸合與斷開。

變速器檔位傳感器和變速器檔位開關均固定在變速器箱體內，變速器檔位開關包括5個負極觸片和一個正極觸桿，正極觸桿又稱指針，5個負極觸片固定在變速箱傳動軸端面上，5個負極觸片沿變速箱傳動軸端面圓周方向分布，正極觸桿固定在變速器換擋機構箱體內，5個負極觸片分別對應檔桿處于完全入擋位置，完全入擋包括2個前擋、2個后檔和一個空擋，正極觸桿分別與5個負極觸片接觸時，對應構成變速器空擋開關N、預掛前排擋開關F1、掛入前排擋開關F2、預掛后排檔開關B1和掛入后排檔開關B2。變速器檔位開關通過電纜與變速器檔位傳感器連接，變速器檔位傳感器采集5個負極觸片與正極觸桿的接通與關閉狀態(tài)信息，變速器檔位傳感器通過電纜與整車控制器3連接，變速器檔位傳感器向整車控制器3輸入變速器前排檔、后排檔的檔位信息。以12檔變速器為例，變速器前排檔為1檔/7檔、3檔/9檔、5檔/11檔，又稱奇數檔；變速器后排檔為2檔/8、4檔/10檔、6檔/12檔。當變速箱傳動軸轉動時，相應的負極觸片與正極觸桿接觸。變速器檔位開關與車輛電源連接。

本發(fā)明的工作原理是：目前檔位為空擋(N)，當換檔搖臂7有輕微掛前排檔的動作時，指針滑動到F1位置，當掛入前排檔時，圖中指針滑動到F2位置，同理輕微掛后排檔的動作時指針滑動到B1位置，當掛入后排檔時，指針滑動到B2位置。

表1

表1-注：T為離合器觸點開關；N為變速器空擋開關；F1為預掛前排擋開關；F2為掛入前排擋開關；B1為預掛后排檔開關；B2為掛入后排檔開關；YA1為前吸盤式電磁鐵；YA2為后吸盤式電磁鐵。

“邏輯9”命令為最高優(yōu)先級，“邏輯1”、“邏輯8”次之，在任何情況下接受到“N”、“T+N”或“故障”均立刻執(zhí)行。

“T+F1”通電持續(xù)2秒目的是為了防止換擋時出現“T+F2”斷電情況發(fā)生，保證換擋過程中前吸盤式電磁鐵YA1有磁力存在，直至換擋結束，司機松開踏板機構13中的踏板?！癟+B1”通電持續(xù)2秒，目的同理。

“T+F2”斷電持續(xù)2秒的目的是為了防止在退檔時出現“T+F1”通電情況發(fā)生，保證退檔過程中前吸盤式電磁鐵YA1沒有磁力存在，直至進入“N檔”?！癟+B2”斷電持續(xù)2秒的目的同理。

“邏輯9”描述為當出現故障(開路、短路等)時，對“YA1”和“YA2”斷電，防止緊急情況下，駕駛員掛檔操作困難。

當變速器檔位處于空擋N狀態(tài)時：變速器空擋開關N接通，整車控制器3收到變速器空擋開關N信號輸入，斷開前吸盤式電磁鐵和后吸盤式電磁鐵，此時電磁鐵沒有吸力。

操作1：檔位由空檔位掛入前排檔。當駕駛員準備進行掛檔操作時，踩下離合器踏板機構13中的踏板，此時離合器觸點開關T斷開，離合器觸點開關T的開關信號輸入到整車控制器3。同時駕駛員操縱變速器換擋操縱機構6，換擋搖臂7有輕微掛擋動作時，預掛前排擋開關F1接通，整車控制器3接收到“T+F1”信號輸入，接通前吸盤式電磁鐵YA1，前吸盤式電磁鐵產生吸力，吸力隨著電磁鐵與換擋搖臂7間隙的減小而增大，對將檔位掛入前排檔施加助力，使掛檔更加輕便，檔位更加清晰。當檔位掛入前排檔時，掛入前排擋開關F2閉合，駕駛室員松開離合器，離合器觸點開關閉合(即T開關斷開)，整車控制器3收到掛入前排擋開關F2閉合信號，輸出控制前吸盤式電磁鐵YA1通電，前吸盤式電磁鐵產生吸力，使換擋搖臂7被緊緊吸附在電磁鐵上，提高了變速器脫檔力。解決了車輛在行駛過程中由于路面顛簸而出現的脫檔情況。

操作2：檔位由空擋掛入后排檔。當駕駛員準備進行掛檔操作時，踩下離合器踏板機構13中的踏板，此時離合器觸點開關T斷開，離合器觸點開關T的開關信號輸入到整車控制器3。同時駕駛員操縱變速器換擋操縱機構6，換擋搖臂7有輕微掛擋動作時，預掛后排檔開關B1接通，整車控制器3接收到“T+B1”信號輸入，接通后吸盤式電磁鐵YA2，后吸盤式電磁鐵產生吸力，吸力隨著后吸盤式電磁鐵與換擋搖臂7間隙的減小而增大，對將檔位掛入后排檔施加助力，使掛檔更加輕便，檔位更加清晰。當檔位掛入后排檔時，掛入后排檔，掛入后排檔開關B2閉合，駕駛室員松開踏板，離合器觸點開關1閉合(即T開關斷開)，整車控制器3收到掛入后排檔開關B2閉合信號，輸出控制后吸盤式電磁鐵YA2通電，后排檔開關B2產生吸力，使換擋搖臂7被緊緊吸附在后吸盤式電磁鐵上，提高了變速器脫檔力。解決了車輛在行駛過程中由于路面顛簸而出現的脫檔情況。

操作3：檔位由前排檔掛入空擋。當駕駛員準備退檔時，踩下踏板，此時離合器觸點開關T斷開，離合器觸點開關T的開關信號輸入到整車控制器3，此時整車控制器3接收到“T+F2”信號輸入，輸出斷開前吸盤式電磁鐵YA1，前吸盤式電磁鐵磁力消失，此時換擋搖臂7不受磁力吸附，可順利進行逆時針旋轉，檔位回到N檔。

操作4：檔位由后排檔掛入空擋。當駕駛員準備退檔時，踩下踏板，此時離合器觸點開關T斷開，離合器觸點開關T的開關信號輸入到整車控制器3，此時整車控制器3接收到“T+B2”信號輸入，輸出斷開后吸盤式電磁鐵YA2，電磁鐵磁力消失，此時換擋搖臂7不受磁力吸附，可順利進行逆時針旋轉，檔位回到N檔。

當需要從空擋掛入后排檔，或者繼續(xù)掛入前排檔時，重復“操作2”或“操作1”均可實現。通過以上操作1、操作2、操作3、操作4的循環(huán)作用，通過對前吸盤式電磁鐵YA1和后吸盤式電磁鐵YA2的通電、斷電，實現整個換擋操縱過程中智能控制。

本發(fā)明的關鍵點如下：

1、在離合器踏板自由狀態(tài)下時，通過調整正極棒的上、下調整螺母，

保證正極棒的下觸點與負極接觸片有效結合；

1、前吸盤式電磁鐵、后吸盤式電磁的安裝面應保證在換擋操縱掛入前排檔或掛入后排檔后的搖臂旋轉后的吸附端面平行，并且在接觸面吸附；

2、變速器擋位開關的應靈敏度高，最重要的F1觸點與F2觸點的開始行程點要標定準確，以保證掛檔操作時能夠電磁鐵能夠及時響應；

3、電磁鐵尺寸及吸力的選取要結合換擋操縱系統(tǒng)本身的換擋力K大小而定，即能保證換擋時有明顯的助力，也需要保證總的換擋力(吸力+K)大于變速器的脫檔力(由變速器廠家提供或通過試驗獲得)，保證在整車行駛過程中不會出現掉檔的情況發(fā)生。

4、整車控制器3的控制邏輯要按照表1要求執(zhí)行，才能保證邏輯正確，保證換擋操作順利實現。

5、必須保證整車控制器3的控制“邏輯9”優(yōu)先級別為最高1級，此項為安全保證條件，防止系統(tǒng)故障時司機操縱變速器困難而出現危險。