專利名稱：手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車變速箱設(shè)備，具體是指手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的載重車如大巴、大客車和商用載重車，由于它們的平頭汽車結(jié)構(gòu)，在空間上存在用于安裝變速器的既定條件，亦即變速器必然被挪動到遠(yuǎn)離司機(jī)座位的地方，特別是當(dāng)汽車有車廂下發(fā)動機(jī)或后置發(fā)動機(jī)時(shí)，變速器與司機(jī)座位距離較遠(yuǎn)，而且在機(jī)械式換檔的變速器中，換檔杠桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力傳遞距離長，難以準(zhǔn)確地?fù)Q檔，且零部件間應(yīng)力作用大，相互磨損也大。
國內(nèi)液壓動力換檔變速箱的檔位變速控制通常是采用機(jī)械操縱控制，即采用手柄推動手動液壓換檔閥實(shí)現(xiàn)變速箱的檔位變速控制，當(dāng)手動液壓檔位閥被推動而處于設(shè)定的某一位置時(shí)，來自油泵的壓力油進(jìn)入變速箱中相應(yīng)的離合器液壓缸，并推動缸內(nèi)活塞，使離合器摩擦片與活塞結(jié)合，達(dá)到該組摩擦片與相應(yīng)的齒輪對結(jié)合成為一體化，就能以某一檔的速度傳遞動力，完成變速箱的某一種檔位速度。改變手動液壓檔位閥位置，則能獲得另一檔速度。上述機(jī)械操縱換檔的缺點(diǎn)是采用手柄推動手動液壓換檔閥時(shí)，一般需用力約為30N，司機(jī)手部的勞動強(qiáng)度很大。
目前，國內(nèi)也有少數(shù)使用通用單片機(jī)(如MCS51等)設(shè)計(jì)的針對這種發(fā)動機(jī)后置的變速箱電控裝置，但實(shí)驗(yàn)表明單片機(jī)設(shè)計(jì)的變速箱電控裝置由于使用了單片機(jī)，而汽車實(shí)際能提供給電子控制裝置的工作環(huán)境相對比較惡劣，加上單片機(jī)是通過程序運(yùn)行的，工作環(huán)境惡劣就容易使單片機(jī)受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛現(xiàn)象，這種程序跑飛現(xiàn)象會導(dǎo)致?lián)Q檔不正確，而汽車換檔是絕對不容許有換檔不正確的情況出現(xiàn)的，因?yàn)閾Q檔不正確輕則會導(dǎo)致變速箱齒輪等機(jī)械裝置受損，重則會導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)，能讓司機(jī)把注意力集中于交通，極大減少司機(jī)勞動強(qiáng)度的手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置。
本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置，包括換檔操縱桿、開關(guān)傳感器、CPLD主控模塊、電控?fù)Q向閥、A氣缸、B氣缸，所述開關(guān)傳感器包括檔位開關(guān)傳感器、氣缸到位開關(guān)傳感器，所述檔位開關(guān)傳感器安裝在汽車換檔操縱桿底座各檔位處，其一端連接電源，另一端與CPLD主控模塊連接，CPLD主控模塊與電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈連接，電控?fù)Q向閥與A氣缸、B氣缸分別連接，A氣缸、B氣缸分別與變速箱的變速齒輪機(jī)構(gòu)連接，所述氣缸到位開關(guān)傳感器分別安裝在A氣缸、B氣缸外壁，其一端連接電源，另一端與CPLD主控模塊連接，所述變速箱內(nèi)安裝有車速傳感器，所述車速傳感器與CPLD主控模塊連接。
為了更好得實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述開關(guān)傳感器包括回位彈簧、彈簧片、觸點(diǎn)，觸點(diǎn)一端與電源連接，另一端與CPLD主控模塊連接。
所述CPLD主控模塊還連接有檔位實(shí)時(shí)顯示模塊，所述檔位實(shí)時(shí)顯示模塊包括顯示燈。
所述A氣缸與電控?fù)Q向閥的6個(gè)驅(qū)動線圈JA1、JA2、JA3、JA4、JA5、JA6連接，所述B氣缸與電控?fù)Q向閥的3個(gè)驅(qū)動線圈JB1、JB3、JB4連接。
所述A氣缸有4個(gè)氣缸到位開關(guān)傳感器為A1、A2、A3、A4，B氣缸有3個(gè)氣缸到位開關(guān)傳感器為BQ、BZ、BH。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作簡易省力，控制速度快，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾性能優(yōu)越。
(2)本實(shí)用新型利用Altera公司MAX II系列7064S型CPLD作為主控模塊，具有體系結(jié)構(gòu)簡單，邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍寬等特點(diǎn)，CPLD兼容了PLD和通用門陣列的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的邏輯電路，編程也很靈活。與ASIC(Application Specific IC)等其他門陣列相比，具有設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、設(shè)計(jì)制造成本低、開發(fā)工具先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測試、質(zhì)量穩(wěn)定以及可實(shí)時(shí)在線檢驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于汽車電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之中。


圖1是本實(shí)用新型手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置的結(jié)構(gòu)及安裝示意圖；圖2是本實(shí)用新型手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置的工作原理圖；圖3是本實(shí)用新型手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例一如圖1所示，本手動換檔汽車的變速箱控制裝置，包括換檔操縱桿1、檔位開關(guān)傳感器2、CPLD主控模塊3、電控?fù)Q向閥6、A氣缸8、B氣缸9、氣缸到位開關(guān)傳感器7，檔位開關(guān)傳感器2安裝在汽車換檔操縱桿1底座的1、2、3、4、5、6、N、R各檔位處，檔位開關(guān)傳感器2、氣缸到位開關(guān)傳感器7分別包括回位彈簧、彈簧片、觸點(diǎn)，觸點(diǎn)一端與電源連接，另一端與CPLD主控模塊3連接，換檔操縱桿1移動到任一檔位處，對應(yīng)檔位開關(guān)傳感器2立即吸合，將電源信號通過吸合的觸點(diǎn)傳送到CPLD主控模塊3，CPLD主控模塊3與電控?fù)Q向閥6的9個(gè)驅(qū)動線圈5(JA1、JA2、JA3、JA4、JA5、JA6、JB1、JB3、JB4)相連接，電控?fù)Q向閥6再與A氣缸8、B氣缸9分別連接，A氣缸8、B氣缸9分別通過滑桿與變速箱11的變速齒輪機(jī)構(gòu)連接，A氣缸8、B氣缸9還通過氣缸到位開關(guān)傳感器7與CPLD主控模塊3連接，氣缸到位傳感器7(A1、A2、A3、A4)安裝在A氣缸8外壁，氣缸到位傳感器7(BQ、BZ、BH)安裝在B氣缸9外壁，變速箱11內(nèi)安裝有車速傳感器10，車速傳感器10與CPLD主控模塊3連接，CPLD主控模塊3還連接有檔位實(shí)時(shí)顯示模塊4，檔位實(shí)時(shí)顯示模塊4設(shè)有1、2、3、4、5、6、N、R檔位顯示燈。
如圖3所示，本裝置所使用的CPLD主控模塊3是ALTERA公司MAX II系列7064S型CPLD芯片，電控?fù)Q向閥6為肇慶市方大氣動有限公司生產(chǎn)的型號為Q35D2C-8Y的8毫米三位五通中位排空型雙電控?fù)Q向閥。汽車發(fā)動機(jī)12提供的電源電壓為不穩(wěn)定的24V電，電源電壓波動較大，所以本裝置使用了三端固定輸出集成穩(wěn)壓器芯片CW7824生成24V電源，使用三端固定輸出集成穩(wěn)壓器芯片CW7805生成5V電源供7064S型CPLD芯片使用，7064S型CPLD芯片的輸入口由通用繼電器隔離，輸出由高壓、大電流達(dá)林頓晶體管陣列集成芯片ULN2003驅(qū)動通用繼電器，再由相對應(yīng)通用繼電器常開觸點(diǎn)閉合而輸出24V的驅(qū)動信號給電控?fù)Q向閥Q35D2C-8Y的各個(gè)驅(qū)動線圈5。
如圖1、2、3、4所示，本手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置的換檔控制過程是(1)司機(jī)踩下離合器，推動換檔操縱桿換擋，使之處于空檔或其他檔位，若處于空檔外其他檔，則該檔位開關(guān)傳感器觸點(diǎn)吸合，將檔位信號傳送給CPLD主控模塊，若處于空檔，所有檔位開關(guān)傳感器的觸點(diǎn)全部彈開；(2)根據(jù)檔位開關(guān)傳感器的檔位信號以及車速傳感器的車速信號，CPLD主控模塊按工作邏輯進(jìn)行判斷，輸出檔位信號給檔位實(shí)時(shí)顯示模塊進(jìn)行檔位實(shí)時(shí)顯示，并生成驅(qū)動信號，對相應(yīng)電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈通電，驅(qū)動A、B氣缸進(jìn)行進(jìn)退組合運(yùn)動，A、B氣缸到達(dá)指定位置后，氣缸到位開關(guān)傳感器反饋A、B氣缸到位信號給CPLD主控模塊，CPLD主控模塊接收到正確的A、B氣缸到位信號后立即停止給A、B氣缸供電，從而實(shí)現(xiàn)變速箱的變速齒輪機(jī)構(gòu)的動作驅(qū)動；(3)司機(jī)松開離合器，實(shí)現(xiàn)換檔。
檔位是1、2、3、4、5、6檔及N檔、R檔，N檔是空檔，R檔是倒檔，從空檔進(jìn)到其他檔叫進(jìn)檔，從其他檔出到空檔叫出檔。
工作邏輯包括換檔意向判斷邏輯，A、B氣缸先動邏輯，生成電控?fù)Q向閥驅(qū)動信號邏輯，氣缸到位反饋邏輯。
換檔意向判斷邏輯包括以下情況(1)只有踩下離合器才可以換檔，不踩離合器不動作；(2)有速度時(shí)可以進(jìn)到除倒檔外的任一檔；(3)無速度時(shí)首次進(jìn)檔必須先進(jìn)1檔，進(jìn)到高于1檔無效；(4)檔位可以跳進(jìn)；(5)從倒檔可直接進(jìn)到空檔和1檔，進(jìn)其他檔無效；(6)在空檔時(shí)才能進(jìn)到倒檔，其他檔均不能直接換到倒檔。
A、B氣缸先動邏輯包括以下情況(1)進(jìn)1、3、5檔時(shí)，A氣缸先動，A氣缸到位后，延遲50～500ms，B氣缸再動作；(2)進(jìn)2、4、6、R檔時(shí)，A氣缸先動，A氣缸到位后，B氣缸再動作；(3)出檔時(shí)B氣缸先動，B氣缸到位后A氣缸再動。
生成電控?fù)Q向閥驅(qū)動信號邏輯包括以下情況，如表1所示
表1 (1)換檔意向?yàn)镽檔時(shí)，所述CPLD主控模塊分別給電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈JA1、JA3、JA5以及JB3輸出24V的驅(qū)動信號；(2)換檔意向?yàn)镹檔時(shí)，所述CPLD主控模塊分別給電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈JA2、JA3、JA6以及JB1、JB4輸出24V的驅(qū)動信號；(3)換檔意向?yàn)?檔時(shí)，所述CPLD主控模塊分別給電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈JA1、JA4、JA6以及JB4輸出24V的驅(qū)動信號；(4)換檔意向?yàn)?檔時(shí)，所述CPLD主控模塊分別給電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈JA1、JA4、JA6以及JB3輸出24V的驅(qū)動信號；(5)換檔意向?yàn)?檔時(shí)，所述CPLD主控模塊分別給電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈JA2、JA3、JA6以及JB4輸出24V的驅(qū)動信號；(6)換檔意向?yàn)?檔時(shí)，所述CPLD主控模塊分別給電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈JA2、JA3、JA6以及JB3輸出24V的驅(qū)動信號；(7)換檔意向?yàn)?檔時(shí)，所述CPLD主控模塊分別給電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈JA1、JA3、JA6以及JB4輸出24V的驅(qū)動信號；(8)換檔意向?yàn)?檔時(shí)，所述CPLD主控模塊分別給電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈JA1、JA3、JA6以及JB3輸出24V的驅(qū)動信號。
氣缸到位反饋邏輯包括以下情況，如表2所示
表2

(1)換檔意向?yàn)?、6檔之一時(shí)，A氣缸位置到位后，氣缸到位開關(guān)傳感器A1導(dǎo)通，反饋給CPLD主控模塊A缸到位信號；(2)換檔意向?yàn)?、4、N檔之一時(shí)，A氣缸位置到位后，氣缸到位開關(guān)傳感器A2導(dǎo)通，反饋給CPLD主控模塊A氣缸到位信號；(3)換檔意向?yàn)?、2檔之一時(shí)，A氣缸位置到位后，氣缸到位開關(guān)傳感器A3導(dǎo)通，反饋給CPLD主控模塊A氣缸到位信號；(4)換檔意向?yàn)镽檔時(shí)，A氣缸位置到位后，氣缸到位開關(guān)傳感器A4導(dǎo)通，反饋給CPLD主控模塊A氣缸到位信號；(5)換檔意向?yàn)?、4、6、R檔之一時(shí)，B氣缸位置到位后，氣缸到位開關(guān)傳感器BQ導(dǎo)通，反饋給CPLD主控模塊B氣缸到位信號；(6)換檔意向?yàn)镹檔時(shí)，B氣缸位置到位后，氣缸到位開關(guān)傳感器BZ導(dǎo)通，反饋給CPLD主控模塊B氣缸到位信號；(7)換檔意向?yàn)?、3、5檔之一時(shí)，B氣缸位置到位后，氣缸到位開關(guān)傳感器BH導(dǎo)通，反饋給CPLD主控模塊B氣缸到位信號。
如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置，其特征在于包括換檔操縱桿、開關(guān)傳感器、CPLD主控模塊、電控?fù)Q向閥、A氣缸、B氣缸，所述開關(guān)傳感器包括檔位開關(guān)傳感器、氣缸到位開關(guān)傳感器，所述檔位開關(guān)傳感器安裝在汽車換檔操縱桿底座各檔位處，其一端連接電源，另一端與CPLD主控模塊連接，CPLD主控模塊與電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈連接，電控?fù)Q向閥與A氣缸、B氣缸分別連接，A氣缸、B氣缸分別與變速箱的變速齒輪機(jī)構(gòu)連接，所述氣缸到位開關(guān)傳感器分別安裝在A氣缸、B氣缸外壁，其一端連接電源，另一端與CPLD主控模塊連接，所述變速箱內(nèi)安裝有車速傳感器，所述車速傳感器與CPLD主控模塊連接。
2.按權(quán)利要求1所述手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置，其特征在于所述開關(guān)傳感器包括回位彈簧、彈簧片、觸點(diǎn)，觸點(diǎn)一端與電源連接，另一端與CPLD主控模塊連接。
3.按權(quán)利要求1所述手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置，其特征在于所述CPLD主控模塊還連接有檔位實(shí)時(shí)顯示模塊，所述檔位實(shí)時(shí)顯示模塊包括顯示燈。
4.按權(quán)利要求1所述手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置，其特征在于所述A氣缸與電控?fù)Q向閥的6個(gè)驅(qū)動線圈JA1、JA2、JA3、JA4、JA5、JA6連接，所述B氣缸與電控?fù)Q向閥的3個(gè)驅(qū)動線圈JB1、JB3、JB4連接。
5.按權(quán)利要求1所述手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置，其特征在于所述A氣缸有4個(gè)氣缸到位開關(guān)傳感器為A1、A2、A3、A4，B氣缸有3個(gè)氣缸到位開關(guān)傳感器為BQ、BZ、BH。
專利摘要本實(shí)用新型提供手動換檔汽車變速箱的可編程邏輯控制裝置，包括換檔操縱桿、開關(guān)傳感器、CPLD主控模塊、電控?fù)Q向閥、A氣缸、B氣缸，開關(guān)傳感器包括檔位開關(guān)傳感器、氣缸到位開關(guān)傳感器，檔位開關(guān)傳感器安裝在汽車換檔操縱桿底座各檔位處，其與電源、CPLD主控模塊分別連接，CPLD主控模塊與電控?fù)Q向閥的驅(qū)動線圈連接，電控?fù)Q向閥與A氣缸、B氣缸連接，A氣缸、B氣缸分別與變速箱的變速齒輪機(jī)構(gòu)連接，氣缸到位開關(guān)傳感器分別安裝在A氣缸、B氣缸外壁，其與電源、CPLD主控模塊分別連接，車速傳感器安裝在變速箱內(nèi)，且與CPLD主控模塊連接。本裝置以Altera公司MAXII系列7064S型CPLD為主控模塊，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡易省力，控制速度快，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾性能優(yōu)越。
文檔編號F16H61/02GK2878809SQ20062005498
公開日2007年3月14日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者鐘漢如, 卞健勇 申請人:華南理工大學(xué)