電子換檔機構(gòu)的發(fā)展應(yīng)用研究

陳國鑫

摘要：汽車自動變速箱隨著換擋機構(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。電子換擋從手動變速經(jīng)歷自動變速、無極變速，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，向更高級別的自動化換擋發(fā)展。本文第一部分介紹了電子換擋機構(gòu)的發(fā)展;第二部分探討了電子換擋機構(gòu)的應(yīng)用。旨在為轎車汽車自動變速技術(shù)的實踐應(yīng)用提供一些參考。

關(guān)鍵詞：電子換擋機構(gòu);自動變速器;應(yīng)用

引言

縱觀汽車的發(fā)展歷程，自誕生的一百多年時間類，人類關(guān)于汽車變速技術(shù)的研究從未間斷。自動換擋機構(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。電子換擋機構(gòu)的發(fā)展為汽車產(chǎn)品動力升級奠定了基礎(chǔ)。研究電子換擋機構(gòu)的發(fā)展對促進(jìn)汽車產(chǎn)品傳動系統(tǒng)再升級有著重要的意義。

一、電子換擋機構(gòu)及其發(fā)展

（一）工作原理

電子換擋機構(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)，具有人機交互功能。利用這一功能，在換擋操縱時對內(nèi)部控制單元ECU及變速箱通過傳輸電子信號保持實時通訊，進(jìn)而控制機械部件執(zhí)行機械運動。在這個過程中，電子信號的應(yīng)用賦予了機械部件電子化的特點。電子換擋器的機械結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)換擋機構(gòu)，自耦東換擋器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化，換擋形式更加豐富多樣，可提供多種單位的變化。由于依靠電子信號進(jìn)行通訊傳播，直接省去了換擋器和變速器的機械連接，優(yōu)化了換擋器的布置。

（二）電子換擋機構(gòu)分類及其特點

目前，市場上電子換擋機構(gòu)產(chǎn)品類型及較多。多樣化的電子換擋機構(gòu)滿足了人們對換擋操作更高的要求。常見的電子換擋機構(gòu)包括懷檔式、撥桿式、按鍵式、旋鈕式幾種。相對于傳統(tǒng)換擋機構(gòu)，以上這些電子換擋機構(gòu)有以下共同特點：（1）換擋手柄內(nèi)部增加了復(fù)雜的機械解鎖機構(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、簡單輕松，同時噪音更小，舒適度更高;（4）換擋器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化，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構(gòu)設(shè)計目標(biāo)不同，其優(yōu)勢也各部相同。在保留了傳統(tǒng)換擋機構(gòu)的優(yōu)勢以外，每款電子換擋機構(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和應(yīng)用優(yōu)勢。

1.懷檔式

懷檔式電子換擋機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單小巧，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)。懷檔式換擋機構(gòu)應(yīng)用的代表車型為奔馳S級。

2.撥桿式

撥桿式換擋結(jié)構(gòu)保留了傳統(tǒng)換擋機構(gòu)的位置。它具有判斷駕駛?cè)藛T換擋操作是否對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)點是操作簡單方便，設(shè)計靈活。但前期的使用需要駕駛?cè)藛T對按鍵式換擋進(jìn)行一段周期的使用。對于不適應(yīng)按鍵式換擋的駕駛?cè)藛T，自能通過低頭確認(rèn)，盲操的難度相對較大。按鍵式電子換擋機構(gòu)應(yīng)用的代表車型為林肯MKZ。

4.旋鈕式

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

（三）電子換擋機構(gòu)發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢

電子換擋機構(gòu)的發(fā)展伴隨著變速箱的發(fā)展而發(fā)展。以國內(nèi)汽車為例，80年代汽車標(biāo)配的換擋機構(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，手動短小檔桿進(jìn)入去大眾時代，成為一些豪華汽車的象征。此時，短小檔桿也逐步的從手動控制箱自動化轉(zhuǎn)型。自動檔桿的發(fā)展標(biāo)志著電子換擋機構(gòu)的發(fā)展。2000年以后，以電子換擋機構(gòu)為主的自動檔桿汽車增多，電子自動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，電子換擋機構(gòu)進(jìn)入快速的創(chuàng)新與發(fā)展時期。2012年，路虎以代表性的旋鈕擋獲得了富人市場歡迎。后來，旋鈕擋逐漸的增多，且換擋機構(gòu)造型獨特，設(shè)計越高新穎，并以旋轉(zhuǎn)升降的儀式感而贏得一片市場好評。2014年，林肯進(jìn)入中國市場，應(yīng)用了俺就是換擋機構(gòu)的林肯車型也因此受到了市場新的追捧，為中國市場帶來了一種全新的電子換擋機構(gòu)創(chuàng)新思路。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，自動擋、按鈕檔、旋轉(zhuǎn)檔開始變得大眾化，并在大部分普通車系中應(yīng)用。電子換擋機構(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構(gòu)開創(chuàng)了一條新的電子換擋機構(gòu)發(fā)展路徑。觸屏換擋電子機構(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構(gòu)的智能化水平。從汽車手動檔桿到自動檔桿，從普通的短小桿的電子換擋機構(gòu)再到按鈕式、旋鈕式、按鈕式、觸屏式電子換擋機構(gòu)，可以看出高新科技在電子換擋機構(gòu)中的應(yīng)用對電子換擋機構(gòu)的發(fā)展起到了極大的推動作用。每個時期電子換擋機構(gòu)的發(fā)展必然伴隨著消費者對電子檔更高的需求，同時也反映了某一時期高新科技的發(fā)展與應(yīng)用。未來，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)用將為電子換擋機構(gòu)的設(shè)計注入更多的創(chuàng)新血液，從而推動電子換擋機構(gòu)造型及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，功能和體驗升級。未來電子換擋機構(gòu)將融入更加快速的電信號來渠道機械傳遞的方式，并在換擋設(shè)計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共享水平，來提升電子換擋控制的精準(zhǔn)性和控制效率，確保電子換擋機構(gòu)在無人駕駛過程中的安全性。

二、電子換擋機構(gòu)的應(yīng)用

目前，電子換擋機構(gòu)已經(jīng)實現(xiàn)了對汽車自動駕駛系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，融入了多種控制技術(shù)，來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構(gòu)能夠自動跳動到P檔鎖車模式。該功能的增加有效的確保了汽車在開門狀態(tài)、停機窗臺等情況下，換擋機構(gòu)自動調(diào)制P檔而防止劉徹問題的發(fā)生，有效的提升了汽車無人駕駛的安全性。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)，輔助電子換擋機構(gòu)與傳動系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性，幫助傳動系統(tǒng)能夠在自動泊車狀態(tài)下更加精準(zhǔn)的選擇合適的檔位，確保轎車自動泊車的安全性。勞斯勞斯目前已經(jīng)實現(xiàn)了電子換擋機構(gòu)與GPS技術(shù)及導(dǎo)航系統(tǒng)的融合，能夠通過衛(wèi)星獲取路面信息，輔助傳動系統(tǒng)選擇自動擋位。

三、結(jié)語

綜上所述，電子換擋機構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電子化特征越來越明顯，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)了電子換擋機構(gòu)設(shè)計形式多樣化，有效的確保了電信號通訊傳播與信息共享的可靠性，為汽車自動泊車提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

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