CN101122333A - 自动变速器的档位切换装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种档位控制机构(48)，其包括由执行器(42)旋转的手动轴(102)，和所述手动轴(102)一起旋转的制动器板(100)，依照所述制动器板(100)的旋转操作的杆(104)，安装到变速器的输出轴的停车齿轮(108)，用于锁定所述停车齿轮(108)的停车齿轮制动爪(106)，和应急车辆制动执行器(72)。所述应急车辆制动执行器(72)包括：驾驶员拔起的把手(72A)；传递力到板(72C)的杆(72B)，通过所述力，所述把手(72A)被逆着弹力拔起；以及在需要时与板(72C)啮合以旋转手动轴(102)的柄部(72D)。

Description

自动变速器的档位切换装置和方法
技术领域
[0001]本发明主要涉及自动变速器的档位切换装置和方法，其使用执行器，譬如电动机，切换自动变速器的档位(换档范围(shift ranges))。更确切地，本发明涉及自动变速器的档位切换装置和方法，其即使在所述档位切换装置的执行器发生故障时，也能允许车辆连续安全的操作。
背景技术
[0002]车辆的自动变速器分为多档自动变速器和无级自动变速器。多档自动变速器通常包括液力耦合器，譬如变矩器，以及变速齿轮机构。无级自动变速器包括两个带轮和环绕在这些带轮上的金属带，所述带轮的带轮直径随着液压而改变。
[0003]多档自动变速器通过诸如变矩器的液力耦合器连接到发动机。所述多档自动变速器包括多个动力传输路径可能形成在其中的变速齿轮机构。构造所述多档自动变速器，以便自动形成最优动力传输路径，即，依照加速踏板操作量和车速自动选择最佳变速比(档)。在所述多档自动变速器中，是摩擦设备的离合器、制动器、单向离合器以预定的方式啮合/断开以选择合适的齿轮。
[0004]无级自动变速器也通过诸如变矩器的液力耦合器连接到发动机。例如，带式无级自动变速器包括环形金属带和一对带轮，并且通过使用液压连续改变所述带轮直径而产生连续的速度比。更具体地，所述环形金属带环绕在安装于自动变速器的输入轴上的输入带轮和安装于自动变速器的输出轴上的输出带轮上。所述输入带轮和所述输出带轮各包括一对滑轮。在这些滑轮之间形成的槽宽连续变化。因此，由环绕在输入带轮和输出带轮上的所述环形金属带形成的各个环的直径连续变化。结果，在所述输入轴和输出轴之间的转速比，即速度比，连续变化。
[0005]包括上述任何一类自动变速器的车辆通常配备有滑动换档杆，所述滑动换档杆滑动到驾驶员从多个档位(倒档、空档、前进档等)中选择的档位。
[0006]最近，不仅使用这种配备有滑动换档杆的档位切换装置，而且使用所谓的“电子控制换档”档位切换装置。这种电子控制换档档位切换装置使用传感器和开关(传感器等)检测驾驶员执行的换档操作，并且基于来自这些传感器和开关的检测信号从多个档位中选择档位。用于这种电子控制换档档位切换装置的选择器并不局限于滑动换档杆。代替滑动换档杆，可以采用诸如所谓的操纵杆或按钮的操作部件。在档位切换装置配备有操作杆的情况下，驾驶员向右/左以及前/后倾斜杆，由此改变档位。
[0007]公开号为JP-03-219165的日本专利申请(JP-A-03-219165)描述了一种自动变速器的电子控制换档档位切换装置。如果在自动变速器的所述档位切换装置的执行器运行之后，判定均由信号表示的档位和所指示的档位彼此不匹配，则这个档位切换装置强制地将档位切换到停车或者空档以使车辆停止。在种故障被修正并且不再出现后，再次执行正常的档位切换控制。自动变速器的所述档位切换装置包括：档位控制器，其响应来自操作单元的档位切换指令，将操作指令发给执行器；所述执行器，其响应所述操作指令切换自动变速器的档位；档位检测单元，其检测所述档位；和判定单元，其判定所述档位是否与指示档位相匹配。如果在所述执行器运行后，所述判定单元输出指明所述档位与指示档位不相匹配的信号，则所述档位被强制切换到停车或者空档。
[0008]如果在所述执行器运行后，判定所述档位与指示档位不相匹配，则自动变速器的所述档位切换装置强制将所述档位切换到停车或者空档以使车辆停止。因此，抑制了由于诸如在所述档位检测单元中暂时出故障的所述档位切换控制的终止。
[0009]如果在所述执行器运行后，判定所述档位与指示档位不相匹配，则在JP-A-03-219165中描述的自动变速器的所述档位切换装置使用所述执行器，强制将所述档位切换到停车或者空档。
[0010]当所述执行器本身出现故障时，虽然可能判定所述档位是否与指示档位相匹配，但是即使在判定所述档位与指示档位不相匹配时，也不可能强制地将所述档位切换到停车或者空档。在这样的情况下，不能适当地切换所述档位。结果，可能非期望地选择了不适合驾驶员意愿的档位。
发明内容
[0011]本发明提供一种自动变速器的档位切换装置和方法，其即使在所述档位切换装置的执行器发生故障时，也允许车辆连续安全的操作。
[0012]根据本发明的第一个方面的档位切换装置切换安装在车辆内的自动变速器的档位。所述档位切换装置包括：(a)档位切换器件，其响应操作利用执行器运动机械元件，以将档位切换到多个档位中由所述操作指示的另一个档位；和(b)设定部件，其独立于所述执行器的操作状态，将所述机械元件放置在预定范围内。
[0013]根据本发明的第一个方面的所述档位切换装置利用所述执行器旋转用作自动变速器的所述机械元件的手动轴，以将档位切换到多个档位中由所述操作指示的另一个档位。所述设定部件独立于所述执行器的操作状态，将所述机械元件放置在预定范围内。例如，当所述执行器发生故障时，所述设定部件将所述机械元件放置在预定范围内。结果，可能防止将所述档位非期望地切换到不适合驾驶员意愿的档位。
[0014]例如，当车辆静止并且不可能利用所述执行器切换所述档位时，所述设定部件将所述机械元件放置在预定范围内，以防止将所述档位切换到非停车(Non-Park)，因此将所述档位维持在停车。当所述车辆前行并且不可能利用所述执行器切换所述档位时，所述设定部件将所述机械元件放置在预定范围内，以防止将所述档位切换到停车，因此将所述档位维持在Non-P(在这种情况下是前进档)。结果，可能提供一种自动变速器的档位切换装置，其即使在所述档位切换装置发生故障时，也允许车辆连续安全的操作。
[0015]在本发明的第一个方面中，所述档位切换器件可以利用所述执行器旋转所述机械元件，以将档位切换到多个档位中由所述操作指示的其它档位。另外，所述设定部件允许所述机械元件只在一个方向上旋转。
[0016]以上述结构，通过利用用作执行器的电动机旋转用作所述机械元件的手动轴，将所述档位切换到多个档位中由所述操作指示的其它档位。通过具有这样的结构的档位切换装置，可以允许独立于所述执行器的操作状态的车辆连续安全的操作。例如，可以即使在所述执行器发生故障时，允许车辆连续安全的操作。
[0017]在本发明的第一个方面中，当车速等于或低于预定值时，所述设定部件将所述机械元件放置在所述预定范围内。
[0018]在本发明的第一个方面中，所述设定部件可以包括：啮合部，其设置在所述机械元件的外围；和部件，其设置在所述机械元件附近并且与所述啮合部啮合，以将所述机械元件放置在所述预定范围内。
[0019]以上述结构，通过在正常方向上(在这种情况下是顺时针方向)旋转所述手动轴，将所述档位切换到停车，并且通过在反方向上(在这种情况下是逆(反)时针)旋转所述手动轴，将所述档位切换到非停车。通过具有这样结构的档位切换装置，所述啮合部与所述设定部件啮合，并且将所述手动轴放置在预定范围内。
[0020]在本发明的第一个方面中，所述设定部件可以将所述机械元件放置在预定范围内，以将所述档位切换到停车。根据本发明的第一个方面的自动变速器的档位切换装置可以进一步包括用于在将档位切换到停车的同时、锁定车辆的驱动轴的器件。
[0021]通过上述结构，当车辆处于静止并且不可能利用所述执行器切换所述档位时，所述设定部件将所述机械元件放置在预定范围内，以防止将所述档位切换到非停车，因此将所述档位维持在停车。另外，因为通过将所述档位切换到停车，车辆的驱动轮被锁定，所以可以将所述档位维持在允许车辆连续安全的操作的停车。
[0022]在本发明的第一个方面中，所述设定部件可以将所述机械元件放置在预定范围内，以将所述档位切换到除了停车外的任何一个档位。
[0023]通过上述结构，当车辆前行并且不可能利用所述执行器切换所述档位时，所述设定部件将所述机械元件放置在预定范围内，以防止将所述档位切换到停车，因此维持所述档位在非停车(在这种情况下是前进档)。
[0024]在本发明的第一个方面中，即使在所述执行器发生故障的状态下，使用即使在所述执行器发生故障时仍可操作的驱动动力源，所述设定部件可以将所述机械元件放置在预定范围内。利用驾驶员执行的操作，而不是或除了即使在所述执行器发生故障时仍可操作的驱动动力源，所述设定部件可以将所述机械元件放置在预定范围内。
[0025]在很多情况下，将电动机用作所述执行器。根据本发明的第一个方面，即使在供应到所述执行器的电力被切断时(即，即使在所述执行器发生故障的状态下)，仍维持允许车辆连续安全的操作的档位。
[0026]根据本发明的第一个方面的档位切换装置可以进一步包括电流传感器，其监视供应到自动变速器的所述档位切换装置的电力；和故障判定器件，其基于从所述电流传感器输出的信号判定所述执行器是否发生故障。
[0027]在本发明的第一个方面中，所述设定部件可以独立于所述执行器的所述操作状态，使用由经过与用于所述执行器的电力供应线路分离的电力供应线路供应的电力产生的力和不使用电力而获得的机械力中的至少一个，将所述机械元件放置在所述预定范围内。
[0028]以上述结构，使用由经过与用于执行器的电力供应线路分离的电力供应线路供应的电力产生的力，维持允许车辆连续安全的操作的档位是可能的。可选择地，使用不使用电力而获得的机械力(例如，驾驶员拔起把手的力)，维持允许车辆连续安全的操作的档位也是可能的。
[0029]根据本发明的第一个方面的档位切换装置可以进一步包括保持器件，其用于将所述设定部件保持在预定范围内，在所述范围中，当所述设定部件不操作时，所述设定部件不干涉所述档位的切换。
[0030]根据本发明的第一个方面，所述设定部件在例如当执行器发生故障时的状态下操作。在其它状态下(即，当所述设定部件不操作时)，所述设定部件不干涉档位的切换。因此，在正常状态，通过执行正常的切换控制来切换所述档位。
[0031]所述保持器件可以由电力、弹力、压力和磁力中的至少一个驱动。
[0032]以上述结构，使用电动机(电力)、弹簧或橡胶部件(弹力)、液压或气压(压力)和磁力中的至少一个，将所述设定器件保持在所述设定部件不干涉档位的切换的预定范围内。
[0033]根据本发明的第一个方面的档位切换装置可以进一步包括维持器件，其用于在所述设定部件的操作结束后，将所述档位维持在所述预定范围内。
[0034]所述维持器件可以由电力、弹力、压力和磁力中的至少一个驱动。
[0035]本发明的第二个方面涉及档位切换方法，根据所述方法切换安装在车辆中的自动变速器的档位。根据所述档位切换方法，(a)响应操作通过执行器运动机械元件，以将档位切换到多个档位中由所述操作指示的另一个档位。(b)当所述执行器发生故障时，将所述机械元件放置在预定范围内。
附图说明
[0036]从下列结合附图的示范性实施例的描述中，本发明的上述和进一步的特征和优点将变得清晰，在附图中，相同或相应的部分将用相同的附图标记标识，其中：
图1为示出根据本发明的第一实施例的档位控制系统的配置的方框图；
图2为示出图1的档位控制机构的结构的图；
图3为示出应急车辆制动(固定)执行器的操作的图；
图4为示出根据本发明的第二个实施例的档位控制系统的配置的方框图；
图5为示出图4中档位控制机构的结构的图；
图6为示出图4中的SBW-ECU执行的程序的流程图；和
图7为示出根据本发明的第三个实施例的应急车辆制动执行器的操作的图。
具体实施方式
[0037]在下文中，将结合附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，将用相同的附图标记标识相同或相应的部件。具有相同附图标记的部件的名称和功能也相同。因此，在下文中将只提供一次具有相同附图标记的部件的详细描述。
[0038]图1示出了根据本发明的第一实施例的包括自动变速器的档位切换装置的档位控制系统10的配置。如果已经发生了故障，则响应驾驶员执行的操作，自动变速器的档位切换装置将所述档位从非停车(下文中称为Non-P)的档位切换到停车P(下文中称为P)。
[0039]所述档位控制系统10用于切换车辆的档位。所述档位控制系统10包括P-开关20、换档开关26、车辆动力供应开关28、车辆控制单元(下文中称为“EFI-ECU”)30、停车控制单元(下文称为“SBW(电子控制换档)-ECU”)40、执行器(电动机)42、编码器46、档位控制机构48、显示器单元50、仪表52、和驱动机构60。所述档位控制系统10用作在电力控制下切换档位的电子控制换档档位切换装置。更确切地，所述档位控制机构48由所述执行器42驱动来切换档位。
[0040]所述车辆动力供应开关28用于切换车辆电力供应的开/关状态。任何类型的开关，例如点火开关都可以用作车辆的动力供应开关28。所述车辆动力供应开关28接收来自例如驾驶员处的指令被传输到所述EFI-ECU30。例如，当开启所述车辆动力供应开关28时，从辅助电池(未图示出)供应电力，由此启动所述档位控制系统10。
[0041]所述P-开关20用于在P和Non-P之间切换档位。所述P-开关20包括将当前档位(P或Non-P)指示给驾驶员的指示器22，和从驾驶员处接受指令的输入单元24。驾驶员通过所述输入单元24输入指令以将P-开关20中的档位切换到P。所述输入单元24可以是瞬时开关。通过所述输入单元24接收的来自驾驶员的指令传输到EFI-ECU30，并且还经过EFI-ECU 30传输到SBW-ECU 40。除了所述P-开关20外还可以使用其它组件来从Non-P到P切换档位。
[0042]SBW-ECU 40控制驱动档位控制机构48在P和Non-P之间切换档位的执行器42。所述SBW-ECU 40使得指示器22指示当前档位(P或Non-P)。如果当档位处于Non-P时驾驶员按下输入单元24，则SBW-ECU 40将档位切换到P，并且使得指示器22指示当前档位为P。
[0043]执行器42由开关磁阻电动机(下文中称为“SR电动机”)形成，且依照来自SBW-ECU 40的指令驱动档位控制机构48。编码器46和执行器42一起旋转，并且检测所述SR电动机的旋转状态。编码器46是输出A-相位信号、B-相位信号和Z-相位信号的旋转编码器。SBW-ECU 40接收来自编码器46的信号以判定所述SR电动机的旋转状态，并且控制用于驱动所述SR电动机的电力的供应。
[0044]换档开关26用于将档位切换到前进档(下文中称为D)、倒档(下文中称为R)、空档(下文中称为N)或刹车(下文中称为B)。当档位处于P时，换档开关26用于将档位从P切换到Non-P。换档开关26接收的来自驾驶员的指令传输到EFI-ECU 30。依照来自驾驶员的指令，EFI-ECU 30执行控制以切换在驱动机构60中的档位，并且使得仪表52指示所述档位。在本发明的第一实施例中，驱动机构60由无级变速机构形成。可选择地，驱动机构60可以由多档变速机构形成。
[0045]EFI-ECU 30全面地控制档位控制系统10的操作。显示器单元50指示从EFI-ECU 30提供到驾驶员的指令、警报等。仪表52指示车辆组件的状况和当前档位。
[0046]图2示出了档位控制机构48的结构。所述档位包括P和包括R、N和D的Non-P。除了D外，Non-P还可以包括总是选择第一档(gear)的D1和总是选择第一档或第二档(或只有第二档)的D2。
[0047]档位控制机构48包括由执行器42旋转的手动轴102，和所述手动轴102一起旋转的制动器板100，依照所述制动器板100的旋转运行的杆104，安装到变速器(未图示出)的输出轴的停车齿轮(parkinggear)108，用于锁定所述停车齿轮108的停车齿轮制动爪106，限制所述制动器板100的旋转以将档位固定在预定档位的止动弹簧110，以及滚子112。根据本发明，所述手动轴102用作机械元件。
[0048]所述制动器板100由执行器42驱动以切换档位。手动轴102、制动器板100、杆104、止动弹簧110和滚子112结合起来用作档位切换机构。编码器46获得对应于执行器42旋转的量离散值。根据本发明，所述档位切换机构用作档位切换器件或档位切换单元。
[0049]在图2的立体图中，只示出了在所述制动器板100中形成的两个凹槽(对应于P的凹槽124，对应于Non-P的凹槽120)。然而，如在图2的制动器板100的放大平面图所示，制动器板100实际上具有对应于D、N、R和P的四个凹槽。将在下面描述在P和Non-P之间档位的切换。然而，本发明并不局限于在P和Non-P之间切换档位。
[0050]图2示出了档位处于Non-P的状态。在该状态中，因为停车齿轮制动爪106没有锁定停车齿轮108，所以没有干涉车辆的驱动轴的旋转。如果由执行器42使手动轴102在沿箭头C的方向看的顺时针方向旋转，则通过制动器板100在图2的箭头A的方向按压杆104，由此通过杆104的末端处设置的锥形部，在图2的箭头B的方向向上推停车齿轮制动爪106。随着所述制动器板100旋转，位于在制动器板100的顶部形成的四个凹槽中的其中一个，即，对应于Non-P的凹槽120的止动弹簧110的滚子112爬过顶部122并且移动到其它凹槽内，即，对应于P的凹槽124。所述滚子112安装到止动弹簧110以便围绕其轴旋转。当所述制动器板100旋转直到滚子112到达对应于P的凹槽124时，将停车齿轮制动爪106向上推到所述停车齿轮制动爪106与停车齿轮108啮合的位置。因此，机械地固定车辆的驱动轴，且将档位切换到P。
[0051]在档位控制系统10中，SBW-ECU 40控制执行器42旋转的量，从而减少在止动弹簧110的滚子112在爬过顶部122后掉落入凹槽时引起的冲击，以减少放置在包括制动器板100、止动弹簧110和手动轴102的档位切换机构上的负荷。
[0052]档位控制机构48配备有具有驾驶员操作的机构的应急车辆制动执行器(emergency vehicle immobilizing actuator)72。通过所述应急车辆制动执行器72，即使在由于车辆静止时车辆的动力供应系统出现故障，供应到档位控制系统10的电力被切断时，仍可以切换所述档位。根据本发明，所述应急车辆制动执行器72用作设定部件。
[0053]所述应急车辆制动执行器72包括：驾驶员拔起的把手72A；将力传递到板72C的杆72B，通过所述力，所述把手72A被逆着弹力拔起；以及柄部72D，其安装在手动轴102上，并且在需要时与板72C啮合以旋转手动轴102。如图2所示，拔起把手72A将档位从Non-P切换到P。
[0054]所述柄部72D从手动轴102的外周面突出，例如，所述柄部具有平板形。如图3所示，基于对应于停车P的位置和对应于Non-P(图3中的D)的位置，设定柄部72D所设置的位置。在图3中，由交替的长短点线表示当最大程度向下操作杆72B时板72C所到达的位置，所述位置作为“参考位置”，由实线表示当最大程度向上操作杆72B时板72C所到达的位置，所述位置作为“操作位置”。所述杆72B并不局限于线性部件。
[0055]当板72C位于最大程度向下操作杆72B时板72C所到达的所述参考位置时，由执行器42的驱动力旋转手动轴102，并且可能选择Non-P或P。当板72C位于最大程度向上操作杆72B时板72C所到达的所述操作位置时，即使在所述执行器42被驱动时，所述板72C限制手动轴102的旋转，并且所述档位不能从P切换到Non-P。如箭头P指示的，将板72C从最大程度向下操作杆72B的所述参考位置运动到最大程度向上操作杆72B的所述操作位置，强制地将档位从D切换到P。当最大程度向上操作杆72B时板72C到达所述操作位置时，应急车辆制动执行器72处于操作状态，也就是说，应急车辆制动执行器72已经由驾驶员拔起。
[0056]当应急车辆制动执行器72处于操作状态时，驾驶员已经将把手72A逆着弹力拔起。因此，如果所述驾驶员停止拔起并且释放所述把手72A，则板72C通过所述弹力运动到所述参考位置，并且应急车辆制动执行器72不再处于操作状态。然而，所述档位仍维持在P。将力施加到板72C的组件并不局限于弹簧。这样的力可以是电力、由除了弹簧的组件产生的弹力、压力和磁力等。当板72C处于所述参考位置时，能以通常的方式切换档位。用于将所述档位维持在P的力也可以是弹簧力、电力、由除了弹簧的组件产生的弹力、压力和磁力等。
[0057]将描述这样构造的档位控制系统10的操作。当车辆处于静止时，如果在动力供应系统中发生故障，例如，如果虽然点火开关并没有关闭，但是仪表板的指示器完全关闭，则电子控制换档档位控制系统10不能将档位从Non-P切换到P。在包括电动驻车制动器而不是手动驻车制动器的车辆中，所述驻车制动器也发生故障。
[0058]在这种情况下，驾驶员拔起把手72A以使得应急车辆制动执行器72处于所述操作状态，将档位从Non-P切换到P。如图3所示，当拔起把手72A时，所述档位切换到P。之后当驾驶员释放把手72A时，弹力使杆72B向下运动，并且板72C返回到所述参考位置。然而，所述档位仍维持在P。
[0059]如上所述，通过包括档位控制装置的档位控制系统10，即使在配备有“电子控制换档”档位切换装置的车辆的电气系统中发生故障时，也能可靠地将档位从Non-P切换到P。
[0060]当应急车辆制动执行器72处于所述操作状态时，所述档位可能从Non-P切换到P并维持在P。可选择地，所述档位可能从P切换到Non-P并维持在Non-P。
[0061]图4示出了根据本发明的第二个实施例的包括自动变速器的档位切换装置的档位控制系统1000。根据本发明的第一个实施例，包括自动变速器的档位切换装置的档位控制系统10响应驾驶员的操作将档位从Non-P切换到P。相反地，根据本发明的第二个实施例，由电力驱动源切换档位。
[0062]除了所示控制系统1000进一步包括换档系统动力供应故障判定单元70之外，图4所示的控制系统1000的大部分结构和图1所示的档位控制系统10相同。所述换档系统动力供应故障判定单元70判定在换档系统的动力供应中是否已经发生故障，并且如果判定故障已经发生，则将指示故障发生的信号传递到SBW-ECU 40。所述档位控制系统1000包括档位控制系统10，并且判定在将电力供应到档位控制机构48的动力供应中是否发生故障。如上所述，所述档位控制系统10是通过从所述辅助电池供应电力启动的。在经过其将电力供应到档位控制机构48的电力供应线路上设置有监视电流值的电流传感器(未图示出)，由此判定在动力供应中是否已经出现了故障。
[0063]图4所示的档位控制系统1000配备有应急车辆制动执行器720，当换档系统动力供应故障判定单元70检测到动力供应中的故障时，根据后述由SBW-ECU 40执行的程序控制所述应急车辆制动执行器720。所述应急车辆制动执行器720不是由驾驶员施加的力驱动的，而是由与执行器42的电力供应电路(辅助电池)分离的电力供应电路驱动的电动机驱动。可选择地，所述应急车辆制动执行器720可以由压力驱动，所述压力如从与执行器42的电力供应电路(辅助电池)分离的电力供应电路驱动的压力源(例如，泵)供应的气压或液压。例如，所述应急车辆制动执行器720可以由磁力驱动。
[0064]即，所述应急车辆制动执行器72将用于选择档位的手动轴102放置到预定的旋转位置。例如，所述应急车辆制动执行器720将手动轴102放置到预定的旋转位置，从而将所述档位从Non-P切换到P并且维持在P，或者从P切换到Non-P并且维持在Non-P。只要动力供应源与执行器42的驱动动力源(辅助电池)分离，用于切换档位且维持所述档位的驱动动力源的种类并不局限于电力供应源和机械(气压、液压、弹簧、磁力等)力供应源。
[0065]更确切地，应急车辆制动执行器720具有如图5所示的结构。在下面的描述中，所述应急车辆制动执行器720的驱动动力源是电动机，并且用于所述电动机的电力供应电路与执行器42的电力供应电路(辅助电池)分离。
[0066]所述应急车辆制动执行器720包括电动机720A，将由电动机720A产生的驱动力传递到板72C的杆72B，和安装到手动轴102并在需要时与板72C啮合以旋转手动轴102的柄部72D。电动机720A将应急车辆制动执行器720在箭头P的方向上逐渐向上运动，其中档位被切换到P；或者将应急车辆制动执行器720在箭头Non-P的方向上向下运动，其中档位被切换到Non-P。代替驾驶员施加的操作力，电动机720A产生用于驱动应急车辆制动执行器720的驱动力。
[0067]也根据本发明的第二个实施例，当电动机720A没有操作时，板72C由弹簧力维持在所述参考位置，并且应急车辆制动执行器720不再处于操作状态。
[0068]将参考图6描述图4的SBW-ECU 40执行的程序。所述程序以预定时间间隔周期性执行。
[0069]在步骤(下文中简称为“S”)100，SBW-ECU 40使用换档系统动力供应故障判定单元来监视在换档系统中的电力供应。即，SBW-ECU 40监视电力是否正确地供应到档位控制系统10的档位控制机构48。
[0070]在S200中，SBW-ECU 40判定在换档系统中的电力供应中是否发生故障。如果判定在换档系统中的电力供应中发生了故障(S200中的“是”)，则执行S300。在另一方面，如果判定没有发生故障(S200中的“否”)，则所述程序结束。
[0071]在S300中，SBW-ECU 40判定实际的档位是否处于Non-P。所述判定是基于来自档位传感器的信号做出的。如果判定所述档位处于Non-P(S300中的“是”)，则执行S400。在另一方面，如果判定所述档位处于P(S300中的“否”)，则所述程序结束。
[0072]在S400中，SBW-ECU 40检测车速V。在S500中，SBW-ECU40判定所述车速V是否等于或小于阈值V(TH)。所述阈值V(TH)设定为例如接近于零。如果判定车速V等于或低于所述阈值V(TH)(S500中的“是”)，则执行S600。在另一方面，如果判定车速V高于所述阈值V(TH)(S500中的“否”)，则所述程序结束。
[0073]在S600中，SBW-ECU 40将操作指令输出到应急车辆制动执行器720。然后，如图5所示，杆72B向上运动，并且板72C从所示参考位置向上运动到所述操作位置。在这时，如图3所示，由交替长短点线所示的板72C与柄部72D啮合，并且在箭头P的方向(顺时针方向)旋转手动轴102，直到柄部72D到达实线所示的位置。
[0074]在下面将描述具有上述结构且执行上述程序的档位控制系统1000的操作。
[0075]在所述档位系统中的电力供应被监视(S100)。如果判定已经发生了故障(S200中的“是”)，则所述档位处于Non-P(S300中的“是”)，并且车辆处于静止(S500中的“是”)，启动应急车辆制动执行器720(S600)。在这时，操作应急车辆制动执行器720以将档位从Non-P切换到P。即，控制所述电动机720A以便使杆72B向上运动。
[0076]通过包括所述档位控制装置的档位控制系统1000，即使在执行器42的电力系统(辅助电池)中发生故障时，也能可靠地将所述档位从Non-P切换到P，所述执行器旋转在包括所述电子控制换档档位切换装置的车辆中的手动轴102。
[0077]在下文中，将描述本发明的第二个实施例的修改实例。
[0078]根据本发明的第二个实施例的修改实例，除了在图6所示的程序中的步骤外，还执行下列步骤。如果在S600完成后判定在换档系统中的电力供应中的故障被修正并且不再出现(S200中的“否”)，则SBW-ECU 40将操作指令输出到应急车辆制动执行器720(将板72C从所述操作位置运动到所述参考位置的操作指令)。在这时，如图3所示，杆72B在与箭头P的方向相反的方向运动，并且板72C从所述操作位置向下返回到所述参考位置。在这时，因为板72C没有与柄部72D啮合，所以板72C没有旋转手动轴102。然而，通过使用执行器42旋转手动轴102可以选择Non-P或者P。
[0079]可以这样构造根据本发明的第二个实施例的修改实例的档位控制系统1000：不需要弹簧力。
[0080]如果判定在所述换档系统中的电力供应中发生了故障(S200中的“是”)，并且判定所述车速高于阈值V(TH)(S500中的“否”)，则SBW-ECU 40操作应急车辆制动执行器720将板72C从所述操作位置向下运动到所述参考位置。即，板72C维持在所述参考位置。因此，即使在车辆运动同时不可能使用执行器42旋转手动轴102时，板72C仍维持在所述参考位置。
[0081]在所述修改实例中，用于将板72C维持在所述参考位置的驱动力并不局限于电动机产生的力。这样的驱动力可以是本发明的第一个实施例中的机械施加力、诸如气压或液压的压力、磁力或者弹簧力。
[0082]图7示出了本发明的第三个实施例。本发明的第三个实施例可以应用到根据本发明的第一个实施例的应急车辆制动执行器72或者根据本发明的第二个实施例的应急车辆制动执行器720。根据本发明的第三个实施例，驾驶员施加的驱动力或者电动机产生的驱动力用于使得局部围绕手动轴102设置的拱形部件1720B从对应于D的位置关于手动轴102的轴枢转到对应于P的位置。
[0083]在最大程度逆时针枢转所述拱形部件1720B时所到达的参考位置处，通过使用执行器42的驱动力旋转手动轴102可以选择Non-P或者P。在最大程度顺时针枢转所述拱形部件1720B时到达的操作位置处，即使在执行器42被驱动时，也限制所述手动轴102的旋转，并且不能将所述档位从P切换到Non-P。
[0084]当所述拱形部件1720B顺时针(箭头P的方向)枢转时，强制地将所述档位从D切换到P。柄部1720D从手动轴102的外周面突出，并具有平板形状。如图5所示，柄部1720D所设置的位置是基于对应于P的位置和对应于Non-P的位置(图7中的D)确定的。
[0085]当已经发生故障时，用作执行器的拱形部件1720B如本发明的第一个实施例响应驾驶员的操作，或者如在本发明的第二个实施例使用电动机，将档位从Non-P切换到P。
[0086]根据本发明的所述档位切换装置，可以应用到下列自动变速器中的任何一个：执行使用对应于驾驶员选择的档位的齿轮的齿轮控制的自动变速器，和执行使用对应于驾驶员选择的档位的齿轮和低于所选齿轮的齿轮的换档范围控制的自动变速器。
[0087]虽然本发明已经结合其示范性实施例进行了描述，但是可以理解本发明并不局限于所述示范性实施例或结构。相反地，本发明意图覆盖各种修改和等价设置。另外，虽然示范性实施例的各种元件在示范性的各种结合和配置中示出，但是包括或多或少或者只有单个元件的其它结合和配置也落入本发明的精神和范围内。

Claims (19)

1.一种安装在车辆内的自动变速器的档位切换装置，包括：
档位切换器件，其响应操作利用执行器(42)运动机械元件(102)，以将档位切换到多个档位中由所述操作指示的另一个档位；和
设定部件(72、720)，其独立于所述执行器(42)的操作状态，将所述机械元件(102)放置在预定范围内。
2.如权利要求1所述的自动变速器的档位切换装置，其中，
所述档位切换器件利用所述执行器(42)旋转所述机械元件(102)，以将所述档位切换到所述多个档位中由所述操作指示的另一个档位。
3.如权利要求1或2所述的自动变速器的档位切换装置，其中，
所述设定部件(72、720)允许所述机械元件(102)只在一个方向上旋转。
4.如权利要求1或2所述的自动变速器的档位切换装置，其中，
在车速等于或低于预定值时，所述设定部件(72、720)将所述机械元件(102)放置在所述预定范围内。
5.如权利要求1或2所述的自动变速器的档位切换装置，其中，
所述设定部件(72、720)包括：
啮合部(72D、1720D)，其设置在所述机械元件(102)的外围；
和
部件(72C、1720C)，其设置在所述机械元件(102)附近并且与所述啮合部(72D、1720D)啮合，以将所述机械元件(102)放置在所述预定范围内。
6.如权利要求1或2所述的自动变速器的档位切换装置，其中，
所述设定部件(72、720)将所述机械元件(102)放置在所述预定范围内，以将所述档位切换到停车(P)或除了停车(P)外的任何一个档位(Non-P)。
7.如权利要求6所述的自动变速器的档位切换装置，进一步包括：
用于在将所述档位切换到停车(P)的同时，锁定车辆的驱动轴的器件(106)。
8.如权利要求1或2所述的自动变速器的档位切换装置，其中
当所述执行器(42)发生故障时，通过驾驶员执行的操作和即使所述执行器(42)发生故障时仍能操作的驱动动力源中的至少一个，所述设定部件(72、720)将所述机械元件(102)放置在所述预定范围内。
9.如权利要求1或2所述的自动变速器的档位切换装置，进一步包括：
电流传感器，其监视供应到自动变速器(10)的所述档位切换装置的电力；和
故障判定器件(70)，其基于从所述电流传感器输出的信号判定所述执行器(42)是否发生故障。
10.如权利要求1或2所述的自动变速器的档位切换装置，其中，
所述设定部件(72、720)独立于所述执行器(42)的所述操作状态，使用由与用于所述执行器(42)的电力供应线分离的电力供应线供应的电力产生的力和不使用电力而获得的机械力中的至少一个，将所述机械元件(102)放置在所述预定范围内。
11.如权利要求5所述的自动变速器的档位切换装置，进一步包括：
保持器件，其用于将所述设定部件(72、720)保持在预定范围内，在所述范围中，当所述设定部件(72、720)不操作时，所述设定部件(72、720)不干涉所述档位的切换。
12.如权利要求11所述的自动变速器的档位切换装置，其中，
所述保持器件由电力、弹力、压力和磁力中的至少一个驱动。
13.如权利要求5所述的自动变速器的档位切换装置，进一步包括：
维持器件，其用于在所述设定部件(72、720)的操作结束后，将所述档位维持在所述预定范围内。
14.如权利要求13所述的自动变速器的档位切换装置，其中，
所述维持器件由电力、弹力、压力和磁力中的至少一个驱动。
15.一种安装在车辆内的自动变速器的档位切换方法，包括：
响应操作利用执行器(42)运动机械元件(102)，以将档位切换到多个档位中由所述操作指示的另一个档位；和
当所述执行器(42)发生故障时，将所述机械元件(102)放置在预定范围内。
16.如权利要求15所述的自动变速器的档位切换方法，其中，
将所述机械元件(102)放置在所述预定范围内，从而将所述档位切换到停车(P)或除了停车(P)外的任何一个档位(Non-P)。
17.如权利要求16所述的自动变速器的档位切换方法，进一步包括：
在将所述档位切换到停车(P)的同时，锁定车辆的驱动轴。
18.如权利要求15或16所述的自动变速器的档位切换方法，其中，
通过即使所述执行器(42)发生故障时仍能操作的驱动动力源，将所述机械元件(102)放置在所述预定范围内。
19.如权利要求18所述的自动变速器的档位切换方法，其中，
由所述驱动动力源产生的力是下面两个力中的至少一个：由与用于所述执行器(42)的电力供应线分离的电力供应线供应的电力产生的力，和不使用电力而获得的机械力。
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