手动档汽车防误挂倒档的自控系统及离合器总成.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104121360 A (43)申请公布日 2014.10.29 C N 1 0 4 1 2 1 3 6 0 A (21)申请号 201310157028.1 (22)申请日 2013.04.28 F16H 61/18(2006.01) (71)申请人北汽福田汽车股份有限公司 地址 102206 北京市昌平区沙河镇沙阳路 (72)发明人林春雷 (74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人韩国胜 (54) 发明名称 手动档汽车防误挂倒档的自控系统及离合器 总成 (57) 摘要 本发明涉及一种手动档汽车防误挂倒档的自 控系统及离合器总成，尤其涉及。

2、一种通过倒档信 号采集器、防误挂倒档块、活塞止挡单元以及工控 电路实现自动防止司机因误操作而挂倒档的自控 系统及包括该种自控系统的离合器总成；该自控 系统包括倒档信号采集器、设置在所述倒档拨叉 轴上的防误挂倒档块、活塞止挡单元以及工控电 路；所述工控电路分别与所述倒档信号采集器和 活塞止挡单元连接。本发明采用倒档信号采集器、 防误挂倒档块、活塞止挡单元以及工控电路的设 计；通过倒档信号采集器对汽车行驶状态进行监 测，工控电路根据监测信息计算判断司机的挂档 意图，并发送指令给活塞止挡单元，以控制活塞止 挡单元是否对所述防误挂倒档块进行止挡。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附。

3、图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104121360 A CN 104121360 A 1/1页 2 1.一种手动档汽车防误挂倒档的自控系统，包括离合器上盖和倒档拨叉轴，其特征在 于：还包括用于实时监测汽车行驶状态的倒档信号采集器、设置在所述倒档拨叉轴上的防 误挂倒档块、用于与所述防误挂倒档块配合止挡的活塞止挡单元以及用于自动控制活塞止 挡单元工作的工控电路；所述工控电路分别与所述倒档信号采集器和活塞止挡单元连接。 2.如权利要求1所述的手动档汽车防误挂倒档的自控系统，其特征在于：所述活塞止 挡单。

4、元包括设置在所述离合器上盖上的活塞缸、设置在该活塞缸内的活塞头、连接在所述 活塞缸上的工作管路以及设置在该工作管路上的电磁阀；所述工控电路与所述电磁阀连 接。 3.如权利要求2所述的手动档汽车防误挂倒档的自控系统，其特征在于：所述活塞头 包括设置在所述活塞缸内腔内的导向顶座和设置在该导向顶座底端的止挡杆，在所述导向 顶座与所述活塞缸之间连接有用于使所述活塞头复位的弹性复位件。 4.如权利要求3所述的手动档汽车防误挂倒档的自控系统，其特征在于：所述工作管 路与位于所述导向顶座下方的活塞缸内腔连通。 5.如权利要求4所述的手动档汽车防误挂倒档的自控系统，其特征在于：所述电磁阀 上设有排气口。 6.。

5、如权利要求5所述的手动档汽车防误挂倒档的自控系统，其特征在于：所述倒档信 号采集器包括用于监测离合器总成踏板位置的踏板位置传感器。 7.如权利要求6所述的手动档汽车防误挂倒档的自控系统，其特征在于：所述倒档信 号采集器还包括用于监测里程表转速的里程表转速传感器。 8.如权利要求7所述的手动档汽车防误挂倒档的自控系统，其特征在于：所述电磁阀 为二位三通电磁阀。 9.如权利要求8所述的手动档汽车防误挂倒档的自控系统，其特征在于：所述防误挂 倒档块的长度大于所述倒档拨叉轴的挂倒档行程距离。 10.一种离合器总成，其特征在于：包括如权利要求1-9其中之一所述手动档汽车防误 挂倒档的自控系统。 权 利 。

6、要 求 书CN 104121360 A 1/5页 3 手动档汽车防误挂倒档的自控系统及离合器总成 技术领域 0001 本发明涉及一种手动档汽车防误挂倒档的自控系统及离合器总成，尤其涉及一种 通过倒档信号采集器、防误挂倒档块、活塞止挡单元以及工控电路实现自动防止司机因误 操作而挂倒档的自控系统及包括该种自控系统的离合器总成。 背景技术 0002 在现有汽车离合器制造领域中，汽车的档位有奇数也有偶数。当档位数为奇数时， 一倒档在同一选档位置；当档位数为偶数时，倒档单独在一选档位置。 0003 目前，离合器厂家为了防止误挂倒档（主要指行驶过程中），仅仅在倒档选档位置 上增加一个很硬的弹簧，通过区别选。

7、倒档（偶数档）或一倒档（奇数档）与选其它前进档力的 不同来防止误挂倒档。采用增加硬簧的方法虽然技术较为简单，但是带来的问题也较为明 显，首先，由于增加了硬簧，导致选档较为沉重，尤其是档位数为奇数时，一倒档在同一选档 位置，而一档需要经常选取，导致驾驶员操作困难，容易疲劳。其次，虽然增加硬簧区分了选 倒档和其它前进挡的手感起到一定的防误挂倒档的作用，但是，即使手感不一样也不一定 能百分百防止误挂倒档，尤其是奇数挡时，一档和倒档在同一选档位置，容易导致误挂倒档 的情况发生；尤其是像重型卡车这类的大型商用车，多使用8档变速箱，9档变速箱，12档变 速箱和16档变速箱，由于档位比较多，且驾驶时切换频繁。

8、，因此特别容易误挂倒档。 0004 针对以上不足，本发明急需提供一种新的手动档汽车防误挂倒档的自控系统及离 合器总成。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种手动档汽车防误挂倒档的自控系统及离合器总成，该自 控系统通过倒档信号采集器、防误挂倒档块、活塞止挡单元以及工控电路实现自动防止司 机因误操作而挂倒档的目的。 0006 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种手动档汽车防误挂倒档的自控系 统，包括离合器上盖和倒档拨叉轴，还包括用于实时监测汽车行驶状态的倒档信号采集器、 设置在所述倒档拨叉轴上的防误挂倒档块、用于与所述防误挂倒档块配合止挡的活塞止挡 单元以及自动控制活塞止挡单元工作的工。

9、控电路；所述工控电路分别与所述倒档信号采集 器和活塞止挡单元连接。 0007 进一步地，所述活塞止挡单元包括设置在所述离合器上盖上的活塞缸、设置在该 活塞缸内的活塞头、连接在所述活塞缸上的工作管路以及设置在该工作管路上的电磁阀； 所述工控电路与所述电磁阀连接。 0008 进一步地，所述活塞头包括设置在所述活塞缸内腔内的导向顶座和设置在该导向 顶座底端的止挡杆，在所述导向顶座与所述活塞缸之间连接有用于使所述活塞头复位的弹 性复位件。 0009 进一步地，所述工作管路与位于所述导向顶座下方的活塞缸内腔连通。 说 明 书CN 104121360 A 2/5页 4 0010 进一步地，所述电磁阀上设有。

10、排气口。 0011 进一步地，所述倒档信号采集器包括用于监测离合器总成踏板位置的踏板位置传 感器。 0012 进一步地，所述倒档信号采集器还包括用于监测里程表转速的里程表转速传感 器。 0013 进一步地，所述电磁阀为二位三通电磁阀。 0014 进一步地，所述防误挂倒档块的长度大于所述倒档拨叉轴的挂倒档行程距离。 0015 一种离合器总成，包括如上述其中之一所述手动档汽车防误挂倒档的自控系统。 0016 本发明与现有技术相比具有以下的优点： 0017 1、本发明采用倒档信号采集器、防误挂倒档块、活塞止挡单元以及工控电路的设 计；通过倒档信号采集器对汽车行驶状态进行监测，并将监测信息实时回传给工。

11、控电路，工 控电路根据监测信息计算判断司机的挂档意图，并发送指令给活塞止挡单元，以控制活塞 止挡单元是否对所述防误挂倒档块进行止挡；以此实现了自动防止司机因误操作而挂倒档 的目的；从而有效避免了因司机在行车过程中误挂倒档而造成的交通事故的发生，提高了 汽车行车的安全性。 0018 2、本发明采用弹性复位件的设计，可在汽车处于行驶状态时，活塞缸不加压的状 态下自动将活塞头向下推出并与下方的防误挂倒档块配合止挡，以防止在汽车行驶途中的 误挂倒档的情况发生；有效的确保了活塞头下伸动作顺利进行，提高了自控系统的整体安 全性和可靠性。 附图说明 0019 以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 00。

12、20 图1是本发明中手动档汽车防误挂倒档的自控系统的结构示意图（未挂倒档时）； 0021 图2是本发明中手动档汽车防误挂倒档的自控系统的结构示意图（已挂倒档时）。 0022 图中，1：离合器上盖；2：倒档拨叉轴；3：防误挂倒档块；4：工控电路；5：倒档端； 6：活塞缸；7：工作管路；8：电磁阀；9：常通管路；10：导向顶座；11：止挡杆；12：弹性复位 件；13：排气口；14：踏板位置传感器；15：里程表转速传感器。 具体实施方式 0023 参见图1、图2所示（图1、图2中箭头方向为压力走向），本发明的一种手动档汽车 防误挂倒档的自控系统，包括离合器上盖1、与该离合器上盖下端呈可滑动水平穿设的。

13、用于 在一档与倒档之间切换的倒档拨叉轴2、用于实时监测汽车行驶状态的倒档信号采集器、设 置在所述倒档拨叉轴上的防误挂倒档块3、设置在所述离合器上盖上的用于与所述防误挂 倒档块配合止挡的活塞止挡单元以及用于自动控制活塞止挡单元工作的工控电路4；所述 工控电路分别通过电线与所述倒档信号采集器和活塞止挡单元电连接。本实施例中所述的 工控电路采用汽车行车控制电路中常用的ECU单元（英文全称：Electronic Control Unit， 中文全称：电子控制单元）；该ECU单元主要包括微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/ 输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集。

14、成电路。ECU单元的功用是根 据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后 说 明 书CN 104121360 A 3/5页 5 输出指令；关于ECU单元的具体结构属于现有技术，此处不再过多赘述； 0024 本实施例中所述防误挂倒档块设置在所述倒档拨叉轴的倒档端5；所述倒档端是 指所述倒档拨叉轴与倒档拨叉（属现有技术，图中未显示）连接，用于挂倒档的一端；对应图 中所示为所述倒档拨叉轴的右端；所述活塞止挡单元设置在与所述防误挂倒档块位置相对 应处的离合器上盖上；所述防误挂倒档块采用圆形套或矩形套的形式穿装在所述倒档拨叉 轴上，并通过销钉或螺栓将两者连接固定，以。

15、便于防误挂倒档块的拆卸和更换。 0025 本发明采用倒档信号采集器、防误挂倒档块、活塞止挡单元以及工控电路的设计； 通过倒档信号采集器对汽车行驶状态进行监测，并将监测信息实时回传给工控电路，工控 电路根据监测信息计算判断司机的挂档意图，并发送指令给活塞止挡单元，以控制活塞止 挡单元是否对所述防误挂倒档块进行止挡；以此实现了自动防止司机因误操作而挂倒档的 目的；从而有效避免了因司机在行车过程中误挂倒档而造成的交通事故的发生，提高了汽 车行车的安全性。 0026 本实施例中所述活塞止挡单元包括呈竖直设置在所述离合器上盖上的活塞缸6、 设置在该活塞缸内用于与所述防误挂倒档块配合止挡的活塞头、连接在所。

16、述活塞缸上用于 为活塞头输送动力的工作管路7以及设置在该工作管路上的用于控制工作管路开启和关 闭的电磁阀8；所述工控电路通过电线与所述电磁阀电连接。本实施例中所述工作管路一 端与所述活塞缸连通，另一端对应连接在所述电磁阀上，并通过连接在电磁阀上的常通管 路9与设置在汽车内的动力源连通；本实施例中所述的动力源是气泵或油泵其中之一；在 本自控系统的实际安装过程中可根据需要自由选择气泵或者油泵为所述活塞头提供动力； 具体地说：当选用油泵时，则工作管路用于向所述活塞缸输送油压，以驱动活塞头伸缩；当 选用气泵时，则所述工作管路用于向所述活塞缸输送气压，以驱动活塞头伸缩；当汽车启动 后，所述的气泵或油泵即。

17、刻开始工作，并向常通管路内持续供压，通过所述电磁阀控制工作 管路与所述常通管路之间的导通和屏蔽。本实施例中为了简化部件及各部件的连接关系， 以下均采用气泵作为活塞头的动力源。 0027 本实施例中所述活塞头包括设置在所述活塞缸内腔内的导向顶座10和设置在该 导向顶座底端的止挡杆11，在所述导向顶座顶端与所述活塞缸内顶面之间连接有用于使所 述活塞头复位的弹性复位件12。本实施例中为满足活塞缸与活塞杆气密性安装要求，可将 所述活塞缸的内腔设置成圆筒形，活塞缸的外形整体设置成矩形体以便于与所述离合器上 盖安装；相对应的所述导向顶座设置成圆柱形，该导向顶座的柱面与所述活塞缸的内筒面 呈紧密配合设置，使。

18、导向顶座与活塞缸处于动静配合状态，有效地保证了两者之间的密闭 性要求；同理，所述止挡杆设置成圆柱形，且止挡杆的轴心与所述导向顶座的轴线重合；所 述止挡杆的筒壁与所述活塞缸的底端面中心孔之间呈紧密配合设置，使导向顶座与活塞缸 处于动静配合状态，有效地保证了两者之间的密闭性要求。本实施例中所述弹性复位件采 用螺旋弹簧的设计，该螺旋弹簧的上端与所述活塞缸连接，下端与所述导向顶座连接；当然 也可以根据实际情况采用其他形式的弹性复位件，例如，蝶型弹簧、鼓形弹簧等，只要满足 在所述活塞头失去压力时，通过弹性复位件可将其向下推回原来与所述防误挂倒档块止挡 的位置即可。 0028 本发明采用弹性复位件的设计，。

19、可在汽车处于行驶状态时，活塞缸不加压的状态 下自动将活塞头向下推出并与下方的防误挂倒档块配合止挡，以防止在汽车行驶途中的误 说 明 书CN 104121360 A 4/5页 6 挂倒档的情况发生；有效的确保了活塞头下伸动作顺利进行，提高了自控系统的整体安全 性和可靠性。 0029 本实施例中所述工作管路连接在所述活塞缸底端，并与位于所述导向顶座下方的 活塞缸内腔连通；本实施例中所述电磁阀上设有排气口13。 0030 本实施例中所述倒档信号采集器包括设置在离合器总成踏板处用于监测离合器 总成踏板位置的踏板位置传感器14。本实施例中所述的踏板位置传感器采用一般常用的位 置传感器，可监测离合器总成踏。

20、板的位置变化，从而实时监测离合器总成踏板是否到达最 低点位，所述最低点位是指，司机将离合器总成踏板踩到最低点的离合器总成踏板位置，在 该位置处对应设置踏板位置传感器。 0031 本实施例中所述倒档信号采集器还包括设置在里程表的转子位置用于监测里程 表转速的里程表转速传感器15。本实施例中所述的里程表转速传感器采用一般常用的转速 传感器，可监测里程表转子的转速变化。如要满足手动档汽车的挂倒档需要，先决条件有两 点：一、离合器总成踏板踩到底，使离合器总成处于半联动状态；二、车辆处于停止状态；因 此，仅通过踏板位置传感器监测离合踏板是否踩到底，此时汽车也有可能处于行进状态（例 如在切换其他档位时），。

21、并不能完全保证汽车能够顺利切换倒档；还需配以里程表转速传感 器对里程表的转速实时监测；只有满足离合器总成踏板到达最低点位和里程表转子转速为 零（表示汽车已停止）两个条件时；工控电路通过电磁阀控制所述活塞头的止挡杆向活塞缸 内收缩，从而解除止挡杆对于所述防误挂倒档块的止挡，此时所述活塞止挡单元的止挡状 态解除，当司机需要挂倒档时，通过操控档杆，使所述倒档拨叉轴可以自如的向右移动，用 以通过倒档拨叉轴右端连接的倒档拨叉实现挂倒档。 0032 本实施例中所述电磁阀为二位三通电磁阀。本实施例中所述二位三通电磁阀包括 设置在该二位三通电磁阀一端的用于与活塞缸之间连接工作管路的阀口、设置在该二位三 通电磁。

22、阀另一端的用于与动力源之间连接常通管路的阀口和用于控制排气口的阀口；以此 实现电磁阀的三通，并实现三个阀口的开启和关闭；所述的二位三通电磁阀属于现有技术， 此处不再过多赘述。 0033 本实施例中所述防误挂倒档块沿倒档拨叉轴长度方向延伸的长度大于所述倒档 拨叉轴的挂倒档行程距离。本实施例中所述的挂倒档行程距离是指，所述倒档拨叉轴向右 移动并与倒档拨叉配合挂上倒档的最大行程距离；也就是说所述倒档拨叉轴为挂倒档所需 要的最大行程。这样设置的意义在于，当司机因误操作挂上倒档后，此时由于防误挂倒档块 处于活塞头的下方，因此，即使活塞头向下伸出，也只会抵住防误挂倒档块的上端面，而不 会将防误挂倒档块的左。

23、端（见图3所示）止挡住，从而导致倒档拨叉轴无法向左移动退出倒 档；一旦倒档拨叉轴退出倒档，如果车辆没有停车且离合器总成没有踩到底，则活塞头迅速 在弹性复位件的驱使下向下伸出并与防误挂倒档块的右端止挡；以阻止防误挂倒档块向右 移动挂倒档。 0034 本发明中所述手动档汽车防误挂倒档的自控系统的工作原理如下： 0035 当倒档信号采集器监测到里程表转速不为零且离合器踏板没有踩到底，ECU判断 司机不需要挂倒档；此时，ECU控制电磁阀让常通管路阻断，工作管路与排气口连通，此时 活塞头在弹性复位件作用下向下运动，活塞头会阻止防误挂倒档块向右运动挂倒档。 0036 当倒档信号采集器监测到里程表转速为零且。

24、离合器踏板已踩到底，ECU判断司机 说 明 书CN 104121360 A 5/5页 7 可能需要挂倒档；此时，ECU控制电磁阀让常通管路打开，工作管路与常通管路连通，并阻 断排气口与工作管路的连通，此时活塞头在压力的作用下向上收缩，并压缩弹性复位件使 其蓄能；活塞头结束对防误挂倒档块的止挡，使所述倒档拨叉轴处于可以向右运动挂倒档 的状态。 0037 当倒档拨叉轴向右运动挂上倒档后，ECU根据倒档信号采集器回传的监测数据判 断车辆依然不允许挂倒档，则ECU控制电磁阀让常通管路阻断，工作管路与排气口连通，活 塞头在弹性复位件作用下向下运动，但此时已经挂上了倒档，活塞头与防误挂倒档块接触， 但不会。

25、阻止防误挂倒档块向左运动挂一档或者退出倒档到空挡位置（由于活塞头的压力施 加在防误挂倒档块上，会导致挂倒档时阻力较大），一旦退出倒档，防误挂倒档块不能阻止 活塞头向下运动，此时，如果车辆没有停车且离合器没有踩到底，活塞将会阻止防误挂倒档 块向右移动挂倒档。 0038 本发明还提供一种离合器总成，该离合器总成包括上述中所述手动档汽车防误挂 倒档的自控系统。本实施例中所述的离合器总成为专用于一倒档手动挡汽车的离合器总 成，也就是说倒档设置的位置与所述一档位处于同一选档位置；该离合器总成还配有为所 述活塞止挡单元提供动力的动力源，该动力源采用气泵或油泵的设置，本实施例中采用气 泵的设计。 说 明 书CN 104121360 A 1/2页 8 图1 说 明 书 附 图CN 104121360 A 2/2页 9 图2 说 明 书 附 图CN 104121360 A 。