專利名稱：汽車機械式離合器自動控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車機械式離合器自動控制裝置，尤其適用于傳統的手動機械式離合器上安裝，實現汽車自動離合器的離合器控制功能。
背景技術：
目前，轎車自動變速箱普遍使用的是液力式自動變速器結構[1]。液力式自動變速器的結構與手動變速器相比，在結構和使用上有很大的不同。手動變速器主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合產生變速變矩；而液力式自動變速器是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱系統組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。
液力式自動變速器不用離合器換檔，檔位少變化大，連接平穩，因此操作容易，既給開車人帶來方便，也給坐車人帶來舒適。但現在采用的液力式自動變速器存在結構復雜、零件加工精度要求高、制造難度大、成本較高等缺點，限制了該系統在低檔車型上的應用[2，3]。
1徐向陽.自動變速箱與ABS原理與維修技術.黑龍江科學技術出版社，1995，1210～202麻友良等.電控自動變速器的結構與檢修.冶金工業出版社，機械工業出版社，2000，75～183王瑛，郭清勝.汽車底盤修理.黑龍江科學技術出版社，1991，831～4
發明內容為了克服汽車液力式自動變速器結構復雜、零件加工精度要求高、制造難度大、成本較高等缺點，同時具備自動變速箱操作容易的優點。本發明提供一種適用于普通汽車的離合器自動控制裝置，在原有機械離合器的基礎上，仍保留現有手動操縱變速器，采用離合器自動控制，利用微機控制離合器的分離與接合，使之具備自動變速箱的部分功能，改進汽車的操縱性能。
本發明是在傳統的機械變速器原有基礎上進行改造，主要改變手動換檔操縱部分。即以電子控制單元(ECU)為核心，通過價格低廉的直流電機為執行系統，控制離合器的分離與接合，來實現離合器的自動操縱。系統包括兩個主要部件，驅動裝置和控制電腦。驅動裝置的功能，就是取代離合器腳踏板的相同工作，依據控制電腦的執行指令，替代左腳踩放離合器的配合動作。控制電腦的功能，即是接收發動機轉速、車速、加速、制動等信號，將各種變化的行駛狀況，經由電腦程序處理成為適于機械式離合器車輛的行駛操縱指令，控制驅動裝置的執行功能。具體講，本發明提出一種汽車機械式離合器自動控制裝置，主要改變傳統的機械變速器手動換檔操縱部分。即以控制電腦為核心，采集汽車上相關的信息和信號，通過直流電機為執行系統，控制離合器的分離與接合，來實現離合器的自動操縱，其特征是取消汽車機械式離合器的操縱踏板，由安裝在汽車變速手柄上的選換擋開關和坡路起步開關來輔助采集汽車上其它控制信息；通過控制電腦的程序自動控制離合器的切合，利用直流電機操縱汽車機械式離合器，直流電機的反饋信號由位置檢測板提供，與直流電機連動的觸點在離合器位置檢測電路板上劃動，通過電路板上劃分適當的刻度，將離合器的控制行程分若干個控制位置，以作為離合器行程的控制依據；為適應不同汽車離合器行程的長短差異，以及符合駕駛者的操縱習性，離合器位置檢測板上的重要控制位置為可調式，通過其上的選擇開關設定其最佳位置，以完成直流電機操縱離合器的功能。同時，裝置在離合器執行電機傳動機構連動桿的中間位置有一劃動觸點，它通過彈簧壓緊鋼珠在執行器位置檢測板上劃動，檢測板是一塊帶有刻度的電路板，電路板的長度適應劃動觸點運動的距離，運動的中間部分劃分若干接觸刻度，它與劃動觸點共同組成一個線選開關。該裝置由執行電機操縱離合器的切合，在離合器位置檢測板上將離合器的總行程分區、分段，通過其上的選擇開關設定其最佳位置。離合器自動控制系統將離合器的控制行程分為若干區段，控制電腦依據電腦板上設立的區段控制參數設定開關，控制驅動裝置執行電機的執行動作。汽車機械式離合器的操縱踏板的信息，由安裝在汽車變速手柄上的選換擋開關和坡路起步開關提供，相關輔助汽車狀態信息車速信號、發動機轉速信號，以及制動信息、倒車信息、加速踏板的信息等，通過控制電腦的程序控制執行電機操縱汽車離合器。采用帶有阻尼彈簧的永磁直流電動機作為離合器操縱的執行部件，阻尼彈簧附加在電機外部，直流電機經傳動機構將旋轉運動轉化為直線運動，通過離合器拉線操縱離合器。
本發明的有益效果是可使汽車離合器工作自動化，既能減輕駕駛員的體力勞動，又能延長變速器的使用壽命。同時采用汽車離合器自動控制裝置，可省去離合器踏板，實現“雙踏板”操縱，使汽車駕駛操作簡化，可大大縮短駕駛員的培訓時間和提高汽車行駛的安全性。該裝置能在現生產的機械式離合器基礎上進行改造，生產繼承性好，投入的費用也較低。
圖1汽車離合器自動控制裝置的系統結構圖2變速操縱手柄選換擋開關和坡路起步開關位置圖3控制電腦的安裝線路接頭圖4離合器自動控制裝置的整車接線5驅動裝置的結構示意6離合器位置接線板的線路結構圖7控制電腦的模式設定圖5中，1.拉桿、2.銷軸B、3.支架、4.滑動觸點、5.連動桿、6.直流電機、7.銷軸A、8.外殼、9.劃槽A、10.曲柄、11.檢測板、12.中心軸、13.劃槽B、14.銷軸C、15.離合器拉線。
具體實施例方式
圖1是汽車機械式離合器自動控制裝置的系統結構，離合器自動控制系統的輸入信號多數采用汽車上原有的開關和傳感器，對車上的結構變動很小，以保證系統的通用性。采用的信號包括7個控制開關量信號，2個脈沖信號和5個執行器狀態開關量信號，由它們共同決定離合器的控制輸入和汽車的行駛狀態，汽車離合器自動控制裝置的輸入信號實現方式及功能如表1所示。
表1 輸入信號實現方式與功能
圖2是變速手柄上附加選換擋開關和坡路起步開關的位置形式，圖3是控制電腦的線路安裝接頭，圖4是控制裝置的整車線路連接方法。
圖5所示是執行器的結構示意圖，汽車機械式離合器的操縱是依靠直流電機驅動的，因此，自動控制裝置的執行器的作用是將電機的旋轉運動轉化為離合器操縱所需的直線運動。另外，執行器控制離合器的接合過程中，附帶有執行器位置的檢測功能。執行器的主體是一個帶有阻尼彈簧的永磁直流電動機，阻尼彈簧附加在電機外部，電機內附有減速機構。執行器的傳動機構的作用是將電機的旋轉運動轉化為直線運動。
電機的輸出軸帶動曲柄轉動，曲柄另一端的銷軸A在連動桿的劃槽A中劃動，使連動桿以支架的中心軸為中心轉動，帶動連動桿另一側的銷軸B拉動拉桿。離合器拉線與銷軸C連接在一起，銷軸C在拉桿的劃槽B中，拉桿移動時，帶動銷軸C和離合器拉線一起運動。離合器拉線與離合器撥叉連接，控制離合器運動方向，實現離合器的切合動作。當不使用離合器自動控制裝置時，離合器拉線與銷軸C可在劃槽B中自由運動，不影響離合器原有的操縱機構操作離合器。
在連動桿的中間位置有一劃動觸點，它通過彈簧壓緊鋼珠在執行器位置檢測板上劃動。檢測板是一塊帶有刻度的電路板，它的作用是檢測執行器的運動位置，它與劃動觸點共同組成一個線選開關。
圖6所示的劃動觸點自身接地，連動桿運動帶動觸點與相應的接線刻度接觸，則該位置接低電平，通過引線輸入給微控制器作為執行器的位置信號。執行器位置信號分5個控制狀態，當執行器連動桿帶動劃動觸點運動到S1位置時(圖5所示位置)，檢測板上S1區域通過劃動觸點接地，此時控制系統得到離合器完全接合的信息。執行器通過這種方式告訴控制系統當前離合器的工作狀態。5個位置信號的控制特性如表2所示。
表2 離合器位置信息定義
在離合器驅動裝置中，裝有離合器位置接線板，作為離合器行程的控制依據。由于安裝不同汽車的離合器行程稍有長短差異，以及駕駛者的操縱感受有別，所以在離合器位置檢測板上中間三個位置S2，S3，S4為可調式，通過其上的三組選擇開關設定其最佳位置，以適應各種離合器控制行程的作用。各位置的定義和設定依據如表2所示。
在圖7中，FUSE是控制電腦的電源總保險，容量10A。SWITCH是控制電腦的電源總開關，長期不用時關閉該開關。K.C.車速傳感器種類設定，MS3→4和MS2→3是驅動裝置接合率參數設定開關，EBS是汽車制動臨界車速值設定開關，M.B.是傳感器電壓參數選擇設定開關。
離合器踏板的快踩慢放原理，是機械式離合器操縱的基本操作技巧，適當控制中間階段慢放過程，同時兼顧車輛平穩行駛的要求，離合器自動控制系統將離合器的控制行程分為S1，S2→S3→S4，S5五個區段，由控制電腦依據輸入信號，區間行程數率，以及區段的位置，控制驅動裝置執行電機的執行動作。
圖7中MS3→4和MS2→3是兩組驅動裝置接合率參數設定開關，需要根據駕駛者個人的操縱喜好設定。每組由4個開關構成，每個開關“ON”位置代表二進制數值“1”，“OFF”位置代表二進制數值“0”，4個開關組成從“0”到“15”共16級的離合器接合控制數率，“0”最慢，“15”最快。
權利要求
1.一種汽車機械式離合器自動控制裝置，包括一個汽車機械式離合器，其特征是該裝置取消了傳統的機械式離合器操縱踏板，取而代之的是包括用來輔助采集汽車上相關控制信息的安裝在汽車變速手柄上的選換擋開關和坡路起步開關；一個接收上述控制信息的控制電腦，通過它給一個直流電機發出控制信號以控制汽車機械式離合器的切合；一個離合器位置檢測板與控制電腦和直流電機分別相連，并將直流電機的位置信號反饋給控制電腦。
2.根據權利要求1所述的汽車機械式離合器自動控制裝置，其特征是所述位置檢測板與直流電機連動的觸點在離合器位置檢測電路板上劃動，通過電路板上劃分適當的刻度，將離合器的控制行程分若干個控制位置，以作為離合器行程的控制依據。
3.根據權利要求1所述的汽車機械式離合器自動控制裝置，其特征是所述離合器位置檢測板上的重要控制位置為可調式，通過其上的選擇開關設定其最佳位置。
4.根據權利要求1所述的汽車機械式離合器自動控制裝置，其特征是在離合器執行電機傳動機構連動桿的中間位置有一劃動觸點，它通過彈簧壓緊鋼珠在執行器位置檢測板上劃動，檢測板是一塊帶有刻度的電路板，電路板的長度適應劃動觸點運動的距離，運動的中間部分劃分若干接觸刻度，它與劃動觸點共同組成一個線選開關。
5.根據權利要求1或2所述的汽車機械式離合器自動控制裝置，其特征是執行電機操縱離合器的切合，在離合器位置檢測板上將離合器的總行程分區、分段，通過其上的選擇開關設定其最佳位置。
6.根據權利要求1所述的汽車機械式離合器自動控制裝置，其特征是離合器自動控制系統將離合器的控制行程分為若干區段，控制電腦依據電腦板上設立的區段控制參數設定開關，控制驅動裝置執行電機的執行動作。
7.根據權利要求1所述的汽車機械式離合器自動控制裝置，其特征是汽車機械式離合器的操縱踏板的信息，由安裝在汽車變速手柄上的選換擋開關和坡路起步開關提供，相關輔助汽車狀態信息包括車速信號、發動機轉速信號，以及制動信息、倒車信息、加速踏板的信息。
8.根據權利要求1所述的汽車機械式離合器自動控制裝置，其特征是采用帶有阻尼彈簧的永磁直流電動機作為離合器操縱的執行部件，阻尼彈簧附加在電機外部，直流電機經傳動機構將旋轉運動轉化為直線運動，通過離合器拉線操縱離合器。
全文摘要
本發明涉及一種汽車機械式離合器自動控制裝置，在原有機械離合器的基礎上，仍保留現有手動操縱變速器，利用微機控制直流電機操縱離合器的分離與接合，使之具備自動變速箱的部分功能，改進汽車的操縱性能，克服了汽車液力式自動變速器結構復雜，成本較高等缺點，同時具備自動變速箱操作容易的優點。系統包括兩個主要部件，驅動裝置和控制電腦。驅動裝置的功能，就是取代離合器腳踏板的相同工作，依據控制電腦的執行指令，替代左腳踩放離合器的配合動作。控制電腦的功能，即是接收發動機轉速、車速、加速、制動等信號，將各種變化的行駛狀況，經由電腦程序處理成為適于機械式離合器車輛的行駛操縱指令，控制驅動裝置的執行功能。
文檔編號B60K23/02GK1539670SQ20031010221
公開日2004年10月27日 申請日期2003年10月27日 優先權日2003年10月27日
發明者趙宏偉, 盛堅 申請人:趙宏偉, 盛堅