電子換檔機(jī)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)用研究

陳國(guó)鑫

摘要：汽車自動(dòng)變速箱隨著換擋機(jī)構(gòu)電子技術(shù)的發(fā)展，不斷的促進(jìn)著換擋產(chǎn)品的誕生。電子換擋從手動(dòng)變速經(jīng)歷自動(dòng)變速、無(wú)極變速，隨著智能技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制等新一代高新科技的引入，向更高級(jí)別的自動(dòng)化換擋發(fā)展。本文第一部分介紹了電子換擋機(jī)構(gòu)的發(fā)展;第二部分探討了電子換擋機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。旨在為轎車汽車自動(dòng)變速技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用提供一些參考。

關(guān)鍵詞：電子換擋機(jī)構(gòu);自動(dòng)變速器;應(yīng)用

引言

縱觀汽車的發(fā)展歷程，自誕生的一百多年時(shí)間類，人類關(guān)于汽車變速技術(shù)的研究從未間斷。自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)從單位固定變速器發(fā)展至今，經(jīng)歷了四次較大的技術(shù)水平提升，每一次技術(shù)的提升都與電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展有著緊密的關(guān)系。從2002年以后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)的應(yīng)用催生了電控四、五、六速的產(chǎn)品，豐富了汽車換擋產(chǎn)品的內(nèi)容，提供了更多的檔位可變換空能。電子換擋機(jī)構(gòu)的發(fā)展為汽車產(chǎn)品動(dòng)力升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。研究電子換擋機(jī)構(gòu)的發(fā)展對(duì)促進(jìn)汽車產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)再升級(jí)有著重要的意義。

一、電子換擋機(jī)構(gòu)及其發(fā)展

（一）工作原理

電子換擋機(jī)構(gòu)的組成主要包括換擋器、ECU兩大主體。換擋器本體應(yīng)用了傳感器技術(shù)，具有人機(jī)交互功能。利用這一功能，在換擋操縱時(shí)對(duì)內(nèi)部控制單元ECU及變速箱通過(guò)傳輸電子信號(hào)保持實(shí)時(shí)通訊，進(jìn)而控制機(jī)械部件執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，電子信號(hào)的應(yīng)用賦予了機(jī)械部件電子化的特點(diǎn)。電子換擋器的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)換擋機(jī)構(gòu)，自耦東換擋器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，換擋形式更加豐富多樣，可提供多種單位的變化。由于依靠電子信號(hào)進(jìn)行通訊傳播，直接省去了換擋器和變速器的機(jī)械連接，優(yōu)化了換擋器的布置。

（二）電子換擋機(jī)構(gòu)分類及其特點(diǎn)

目前，市場(chǎng)上電子換擋機(jī)構(gòu)產(chǎn)品類型及較多。多樣化的電子換擋機(jī)構(gòu)滿足了人們對(duì)換擋操作更高的要求。常見(jiàn)的電子換擋機(jī)構(gòu)包括懷檔式、撥桿式、按鍵式、旋鈕式幾種。相對(duì)于傳統(tǒng)換擋機(jī)構(gòu)，以上這些電子換擋機(jī)構(gòu)有以下共同特點(diǎn)：（1）換擋手柄內(nèi)部增加了復(fù)雜的機(jī)械解鎖機(jī)構(gòu);（2）手柄造型小型化、多樣化;（3）變速箱換擋操作更加靈活便捷、簡(jiǎn)單輕松，同時(shí)噪音更小，舒適度更高;（4）換擋器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，省去了搖臂、換擋拉線構(gòu)件，為汽車輕量化的發(fā)展做出了一定的貢獻(xiàn)。由于不同電子換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)不同，其優(yōu)勢(shì)也各部相同。在保留了傳統(tǒng)換擋機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)以外，每款電子換擋機(jī)構(gòu)都做了結(jié)構(gòu)及功能上的調(diào)整和改進(jìn)，使其有著各自的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1.懷檔式

懷檔式電子換擋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單小巧，節(jié)省了汽車內(nèi)部空間的占用，提升了換擋效率，安全性和舒適性更高。換擋機(jī)構(gòu)靠近方向盤位置，駕駛?cè)藛T雙手操作方向盤是有利于更加方便快速的完成換擋操作，提升了汽車駕駛的安全系數(shù)。懷檔式換擋機(jī)構(gòu)應(yīng)用的代表車型為奔馳S級(jí)。

2.撥桿式

撥桿式換擋結(jié)構(gòu)保留了傳統(tǒng)換擋機(jī)構(gòu)的位置。它具有判斷駕駛?cè)藛T換擋操作是否對(duì)人車造成損傷的功能，能更好的保護(hù)人車及糾正駕駛?cè)藛T不良的用檔習(xí)慣。撥桿式換擋應(yīng)用的代表車型為寶馬車系。

3.按鍵式

按鍵式電子換擋機(jī)構(gòu)外觀為平面型，有效的節(jié)省了中空內(nèi)部空間。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單方便，設(shè)計(jì)靈活。但前期的使用需要駕駛?cè)藛T對(duì)按鍵式換擋進(jìn)行一段周期的使用。對(duì)于不適應(yīng)按鍵式換擋的駕駛?cè)藛T，自能通過(guò)低頭確認(rèn)，盲操的難度相對(duì)較大。按鍵式電子換擋機(jī)構(gòu)應(yīng)用的代表車型為林肯MKZ。

4.旋鈕式

旋鈕式電子換擋機(jī)構(gòu)啟動(dòng)升起、熄火后又自動(dòng)下降，增加了車內(nèi)中控臺(tái)的科技感，提升了汽車檔次。旋鈕式電子換擋機(jī)構(gòu)的代表性應(yīng)用車型為路虎攬勝。

（三）電子換擋機(jī)構(gòu)發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢(shì)

電子換擋機(jī)構(gòu)的發(fā)展伴隨著變速箱的發(fā)展而發(fā)展。以國(guó)內(nèi)汽車為例，80年代汽車標(biāo)配的換擋機(jī)構(gòu)為常常的鐵桿，后發(fā)展為短小檔桿。短小檔桿的代表車型為大眾牌轎車。90年代，短小檔桿隨著轎車的普遍化，手動(dòng)短小檔桿進(jìn)入去大眾時(shí)代，成為一些豪華汽車的象征。此時(shí)，短小檔桿也逐步的從手動(dòng)控制箱自動(dòng)化轉(zhuǎn)型。自動(dòng)檔桿的發(fā)展標(biāo)志著電子換擋機(jī)構(gòu)的發(fā)展。2000年以后，以電子換擋機(jī)構(gòu)為主的自動(dòng)檔桿汽車增多，電子自動(dòng)檔桿也成為了豪華品牌汽車的代表。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，電子換擋機(jī)構(gòu)進(jìn)入快速的創(chuàng)新與發(fā)展時(shí)期。2012年，路虎以代表性的旋鈕擋獲得了富人市場(chǎng)歡迎。后來(lái)，旋鈕擋逐漸的增多，且換擋機(jī)構(gòu)造型獨(dú)特，設(shè)計(jì)越高新穎，并以旋轉(zhuǎn)升降的儀式感而贏得一片市場(chǎng)好評(píng)。2014年，林肯進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，應(yīng)用了俺就是換擋機(jī)構(gòu)的林肯車型也因此受到了市場(chǎng)新的追捧，為中國(guó)市場(chǎng)帶來(lái)了一種全新的電子換擋機(jī)構(gòu)創(chuàng)新思路。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)擋、按鈕檔、旋轉(zhuǎn)檔開(kāi)始變得大眾化，并在大部分普通車系中應(yīng)用。電子換擋機(jī)構(gòu)的普及化使得電子檔已經(jīng)不再是豪華車系的象征，而是進(jìn)入了大眾化的事業(yè)。近些年，隨著汽車制造綠色節(jié)能理念的發(fā)展，以特斯拉觸屏換擋為主的新能源電子換擋機(jī)構(gòu)開(kāi)創(chuàng)了一條新的電子換擋機(jī)構(gòu)發(fā)展路徑。觸屏換擋電子機(jī)構(gòu)則充分融合應(yīng)用了新一代的高新科技，包括傳感技術(shù)、智能技術(shù)等，極大的提升了電子換擋機(jī)構(gòu)的智能化水平。從汽車手動(dòng)檔桿到自動(dòng)檔桿，從普通的短小桿的電子換擋機(jī)構(gòu)再到按鈕式、旋鈕式、按鈕式、觸屏式電子換擋機(jī)構(gòu)，可以看出高新科技在電子換擋機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用對(duì)電子換擋機(jī)構(gòu)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。每個(gè)時(shí)期電子換擋機(jī)構(gòu)的發(fā)展必然伴隨著消費(fèi)者對(duì)電子檔更高的需求，同時(shí)也反映了某一時(shí)期高新科技的發(fā)展與應(yīng)用。未來(lái)，AI智能技術(shù)、建模仿真技術(shù)、大數(shù)據(jù)等新一代高新科技的應(yīng)用將為電子換擋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注入更多的創(chuàng)新血液，從而推動(dòng)電子換擋機(jī)構(gòu)造型及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，功能和體驗(yàn)升級(jí)。未來(lái)電子換擋機(jī)構(gòu)將融入更加快速的電信號(hào)來(lái)渠道機(jī)械傳遞的方式，并在換擋設(shè)計(jì)中融合以新一代信息技術(shù)為主的控制技術(shù)，從而提升電子換擋于其他控制器之間的電信號(hào)共享水平，來(lái)提升電子換擋控制的精準(zhǔn)性和控制效率，確保電子換擋機(jī)構(gòu)在無(wú)人駕駛過(guò)程中的安全性。

二、電子換擋機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

目前，電子換擋機(jī)構(gòu)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，融入了多種控制技術(shù)，來(lái)確保電子換擋的安全性和可控性。以寶馬電子換擋技術(shù)為例，在車輛下電后換擋機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)跳動(dòng)到P檔鎖車模式。該功能的增加有效的確保了汽車在開(kāi)門狀態(tài)、停機(jī)窗臺(tái)等情況下，換擋機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)制P檔而防止劉徹問(wèn)題的發(fā)生，有效的提升了汽車無(wú)人駕駛的安全性。此外，部分高端車型中應(yīng)用了360高清攝像頭、雷達(dá)及GPS技術(shù)，輔助電子換擋機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性，幫助傳動(dòng)系統(tǒng)能夠在自動(dòng)泊車狀態(tài)下更加精準(zhǔn)的選擇合適的檔位，確保轎車自動(dòng)泊車的安全性。勞斯勞斯目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電子換擋機(jī)構(gòu)與GPS技術(shù)及導(dǎo)航系統(tǒng)的融合，能夠通過(guò)衛(wèi)星獲取路面信息，輔助傳動(dòng)系統(tǒng)選擇自動(dòng)擋位。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電子換擋機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電子化特征越來(lái)越明顯，且與新一代高新科技的應(yīng)用融合更加深入。新一代高新科技的融合應(yīng)用促進(jìn)了電子換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)形式多樣化，有效的確保了電信號(hào)通訊傳播與信息共享的可靠性，為汽車自動(dòng)泊車提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

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