CN101545537A - 变速器的换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速器的换挡装置，用于在变速器内选择挡位，包括可以在换挡自由度内和选择自由度内运动的换挡/变速杆(1)、用于检测换挡/变速杆(1)在两种自由度内瞬间位置(s、w)的测量传感器(3)、一个可二维控制的促动装置(7、8)和一个控制电路(6)，后者用于控制促动装置(7、8)到一个与所检测到的换挡/变速杆(1)检测位置(s、w)相对应的位置(S、W)上，该控制电路将换挡/变速杆(1)的运动区域映射到促动装置(7、8)可能的位置区域上。换挡/变速杆(1)的运动区域包括二维的禁止分区(9、10)，在该禁止分区内换挡/变速杆(1)可以同时在两种自由度内运动。控制电路(6)将该禁止分区(9)映射到促动装置(7、8)可能位置区域的边缘(11)拉置上。

Description

变速器的换挡装置

技术领域

本发明涉及一种用于变速器中挡位选择的换挡装置，具有换挡/变速杆、用于检测换挡/变速杆位置的测量传感器和控制电路，其借助所检测的换挡/变速杆位置控制促动器。这种换挡装置通常以关键字“线控换挡(Shift-by-Wire)”标记，因为变速器的换挡/变速杆与调节轴或者这类部件之间传统的机械连接通过电信号传输取代。

背景技术

例如DE 100 51 210 A1公开了这样一种前述类型的线控换挡装置。该换挡装置使用一换挡杆，该换档杆在下面称为换挡自由度或选择自由度的两个自由度在滑槽板内运动。滑槽板具有以机械换挡方面常用方式相交的换挡和选择槽。如果驾驶员开始换挡，并为此目的将换挡/变速杆从一个换挡槽的末端沿选择槽的方向运动，那么只要驾驶员不开始将换挡杆沿选择自由度的方向移动，控制电路就不可能识别驾驶员是否打算采用槽变换的换挡运动。为在尽可能短的时间内采用槽变换完成换挡过程，如果换挡/变速杆处于换挡和选择槽的交叉口处并沿选择方向运动，换挡装置中换挡和选择运动的促动器同时被操作。

换挡过程控制的这类问题是，变速器大多仅在非常窄的限度内允许在换挡和选择方向上同时运动。如果超越该限度，传动机构将卡紧。在手动换挡时，驾驶员可以在换挡/变速杆的阻力上感觉到这种夹紧，并会与此相应地修正变速杆运动，而在线控换挡-换挡装置上则没有这种可能性。因此，换挡滑槽板的槽公差必须定得很严格，以消除夹紧，但却使驾驶员的换挡过程变得困难。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种线控换挡-换挡装置，其即便在加大公差导引换挡/变速杆时也能可靠抑制换挡的变速器的夹紧。

从这样一种换挡装置出发，其具有可以在一换挡自由度和一选择自由度上运动的换挡/变速杆、用于检测换挡/变速杆在两种自由度上的当前位置的测量传感器、可二维控制的促动装置和一个控制电路，后者用于控制促动装置到一个与所检测到的换挡/变速杆位置相配置对应的位置上，该控制电路将换挡/变速杆的运动区域映射到促动装置可能位置的区域上，其中，换挡/变速杆的运动区域包括二维的禁止分区域，在该分区域内换挡/变速杆可以同时在两种自由度上运动，上述技术问题由此得以解决，即，控制电路将该禁止分区域映射到促动装置可能位置区域的边缘位置上，也就是一维分区的位置上。

该边缘适宜地与由换挡装置换挡的变速器这样地配合，使可能导致变速器夹紧的位置可靠处于促动装置的可能位置的区域外面。禁止区域的形状和结构几乎不受限制，其形状和位置依据目的这样选择，使其即便在槽变换的情况下也允许驾驶员快速运动换挡/变速杆。

控制电路优选这样设计，使得将运动区域的允许分区域的每个点一一对应地映射到促动装置的可能位置区域内的一个对应位置上，优选这样，使运动区域两个点的距离与其在促动装置可能位置的区域内的映像位置之间的比例始终有限并不同于零。

为实现快速换挡，优选在至少一部分允许区域内，换挡/变速杆可以同时在两个自由度上运动。相应于公知的滑槽板形状，允许区域优选包括在选择自由度方向上延伸的带状部分和在换挡自由度方向上延伸的带状部分。

如果禁止区域与带状部分的交叉口相邻，特别是两个禁止区域彼此径向相对地与带状部分的交叉口相邻，那么禁止区域特别有效地使得驾驶员可以加速运动换挡/变速杆或使换挡变得容易。

控制电路可以将禁止区域的每个点映射到促动装置的这样一个位置上，即，控制电路也将允许区域最接近所述禁止区域这一点的一点映射到该同一位置上。这样就为禁止区域的每个点一一对应地分配促动装置的一个对应的映像位置。

特别优选的是，控制电路将禁止区域的每个点映射到促动装置的这样一个位置上，即，控制电路也将允许区域的、与所述禁止区域的这一点共有一个坐标值的一点映射到该同一位置上。

在实践中，这样的点大多有两个，由控制电路将所述禁止区域内的一点映射到其映像位置上的、所述允许区域的点优选是所述换挡/变速杆从一带状部分推入所述禁止区域内的这个带状部分的边缘点。

换挡/变速杆推入禁止区域内是驾驶员打算采用槽变换进行换挡运动的一个可靠信号。为尽可能快速实施这种换挡运动或无槽变换的换挡运动，控制电路在换挡/变速杆在禁止区域内运动时比在允许区域内更缓慢地跟踪所述共有的坐标值。

附图说明

本发明的其它特征和优点来自借助附图对实施形式的下列说明。其中：

图1示出了按本发明的换挡装置的示意图；

图2示出了按本发明的换挡装置的换挡/变速杆可以在其中运动的换挡滑槽板、存在于滑槽板内部的禁止区域和由该禁止区域的形状和位置中产生的换挡运动曲线；

图3示出了在换挡装置中进行的控制方法的流程图；以及

图4示出了换挡滑槽板及禁止区域的变换布置和由此产生的换挡运动曲线的第二俯视图。

具体实施方式

图1示意性地示出的换挡装置包括伸入汽车座舱内、在滑槽板2内引导的换挡/变速杆1和用于检测换挡/变速杆1在两个自由度上，即，沿在滑槽板2内切出的选择槽4方向和与选择槽4相交的换挡槽5方向的位置的传感器3。传感器3将换挡/变速杆1关于这两个方向的坐标值提供给电子的控制电路6。在控制电路6上连接有具有两个自由度的促动器装置，该促动器装置在此作为两个单独的伺服缸7、8示出。伺服缸7、8驱动本身公知的、未示出的多级变速器的换挡轴在两个自由度上的换档运动，如轴向移动和转动。

只要换挡/变速杆1处于槽4或者5之一内，控制电路6就根据由传感器3提供的换挡/变速杆1在换挡槽方向上的坐标，与选择槽坐标无关地确定用于换档运动的伺服缸7的额定位置，并根据选择槽坐标且与换挡槽坐标无关地确定伺服缸8的额定位置。直线纵向延伸的换挡/选择槽4、5这样确定尺寸，使得换挡/变速杆1在换挡/选择槽内可以占据的每个位置均由控制电路6映射到伺服缸7、8的一个允许位置上，也就是说，映射到多级变速器上实际可以调整而不导致误操作的位置上。

图2示出了滑槽板的放大俯视图，当换挡/变速杆1处于换挡槽5之一内中在选择方向上具有间隙，而当换挡/变速杆处于选择槽中则在换挡方向上具有间隙。因为当换挡/变速杆1例如在换挡运动开始时处于换挡槽5末端时，控制电路6在控制选择运动伺服缸8时不考虑换挡/变速杆1在换挡方向上的坐标，换挡/变速杆1在选择方向上的运动在换挡槽5间隙的范围内导致伺服缸8的相应运动。

与选择和换挡槽4、5的相交部位相邻，从滑槽板2中挖出三角形的部段9，其既不属于换挡槽，也不属于选择槽。如图2中借助点划线所示，这些部段9使换挡/变速杆1在两个相邻的挡位之间(这里为第二挡和第三挡)采用换挡槽5变换的调整明显变得容易。槽变换可以无需在达到选择槽4时突然改变换挡/变速杆1的方向地实施。

然而困难的是这样设计变速器，使两个调整机构7、8的额定位置分别相互无关地根据由传感器3在换挡或选择方向上所测得的、换挡/变速杆1的坐标确定，换挡/变速杆1在部段9之一内可以占据的每个位置均相应于变速器的一个允许位置。因为部段9，即便在其中本来调整机构7、8仅根据换挡/变速杆1的唯一坐标进行控制，不得移入，以避免误操作，所以这些部段9在这里也称为禁止区域。

为防止换挡/变速杆1通过部段9之一时移入或者试图移入变速器不允许的位置，在通过部段9之一时，换挡和选择自由度上相互无关控制的规则被打破。图3的流程图示出了一种对此简单有效的方法。在流程图中，s表示由传感器3所测得的变速杆1在换挡自由度上的坐标，而w表示变速杆1在选择自由度上的坐标，∑表示在控制电路6内编码的对应关系，其将变速杆1在换挡自由度上的位置s与伺服缸7的额定位置S对应，以及Ω表示在控制电路6内编码的对应关系，其将选择自由度位置w对应于伺服缸8的额定位置W。

在步骤S1中，控制电路6读取传感器3的坐标值s、w。在步骤S2中，控制电路判断所读取的坐标值w与变速杆1处于换挡槽5之一内的假设是否一致。如果是这种情况，那么在S3中设置表明这种状态的特征位或标记(flag)。随后在步骤S4中根据对应关系∑、Ω由坐标值s、w计算出额定值S、W。

如果在步骤S2中坐标值w表明变速杆1不能处于一个换挡槽5内，那么作为下一步在步骤S5中检查坐标值s与变速杆1处于选择槽4内的设是否一致。如果是，那么在步骤S6中将特征位复位清零，并且该方法绕至步骤S4。

如果在步骤S5中发现换挡/变速杆1也未处于选择槽4内，那么它只能处于禁止区域9之一内。在这种情况下，步骤S7检查在该方法前面的迭代法中设置的换挡槽特征位的数值。如果设置了，则表明变速杆1从换挡槽5之一压入禁止区域9内。在这种情况下，仅为换挡自由度在步骤S8中确定一个新的额定位置S；选择自由度上的额定位置W保持不变。如果相反，在步骤S7中发现未设置换挡槽特征位，那么变速杆1只能是从选择槽4压入禁止区域9内；在这种情况下，在步骤S9中为选择伺服缸8确定一个新的额定位置W，换挡伺服缸7的额定位置不变。换挡槽特征位在S8或者S9中也保持不变。只要换挡/变速杆1处于禁止区域9内，特征位值因此就能表明换挡/变速杆1从何处压入，无论所述方法在这段时间内重复了多少次。

由于这种控制，与图2中点划线相应的换挡/变速杆1的运动中导致了由粗点状线标出的伺服缸7、8的运动。变速杆1从第二挡的换挡位置中出来，在该挡位的换挡槽5内部向上并向右运动，伺服缸7、8的运动不走样地产生变速杆1的运动。如果变速杆1从第一挡位的换档槽5中出来压入禁止区域9之一内，那么设置换挡槽5特征位，并仅额定值S通过反复执行步骤S8跟踪变速杆1的运动。也就是说，选择伺服缸8处于静止状态，并仅换挡伺服缸7还产生变速杆的运动。伺服缸7、8的运动因此沿禁止区域9的边缘11向上延伸。

一旦变速杆1从部段9压入选择槽4内，就将换挡槽特征位复位，并跟踪选择伺服缸8的额定位置，使得变速杆1和伺服缸7、8的运动立即再次完全一致地延伸。

在第二次进入禁止区域9内时，这一次是从选择槽4进入，伺服缸7的跟踪暂时中断，而伺服缸7、8的轨迹沿禁止区域9的边缘11水平延伸，直至变速杆1压入第三挡的换挡槽5内。在该换挡槽5内，运动立即重新完全一致地延伸，直至达到换挡位置。

作为上述方法的进一步发展，根据变速杆1是处于换挡槽5之一内还是处于该槽的外面，伺服缸7跟踪改变额定值S的速度可变。通过例如当变速杆1从一个换挡槽5压入禁止区域9内时，将换挡伺服缸7跟踪的速度设置的比变速杆1处于换挡槽5内时低，一方面可以快速实施无槽变换的换挡过程，另一方面在可能会使变速器进入不允许位置内的槽变换时抑制换挡运动的过调。换挡伺服缸7的跟踪速度持续保持在低值上，直至变速杆1重新处于一个换挡槽5内。

以类似方式可以根据该伺服缸是否处于选择槽5内为选择伺服缸8设计的不同跟踪速度。只要变速杆1处于一个换挡槽的末端上，伺服缸就仅缓慢跟踪变速杆1在选择方向上的微小运动。随着离开换挡槽，大致在进入禁止区域内时，才明确实际上要求选择运动，而选择伺服缸8迅速地跟踪当前的额定值W。

如图4所示，由控制电路6作为属于选择槽4或换挡槽5理解的换挡和选择自由度坐标s、w的坐标间隔也可以比槽的实际宽度更窄地规定。图4中细的点线分别表示由控制电路6作为属于槽4、5理解的坐标范围的边界。沿槽4、5纵向边缘的带状部分10分别不包括在内。一旦换挡/变速杆1进入这些带状部分10的之一内，再次以粗点线示出的伺服缸7、8的轨迹以类似的方式如参照图2所述的那样，分别沿带状部分10的边缘11延伸。因此，需要精确控制的变速器也可以通过以大公差导引的换挡/变速杆1进行换挡。

伺服缸7、8在这里也可以如上面参照图3所述的内容那样，根据变速杆1当时所处换挡滑槽板上的位置不同快速跟踪换挡/变速杆1的运动。

附图标记列表

换挡/变速轴 1

滑槽板 2

传感器 3

变速槽 4

换挡槽 5

控制电路 6

伺服缸 7，8

禁止区域 9

带状部分 10

边缘 11

Claims (10)

1.一种用于在变速器内选择挡位的换挡装置，具有可在换挡自由度和选择自由度上运动的换挡/变速杆(1)，一测量传感器(3)，用于检测所述换挡/变速杆(1)在所述两个自由度上的当前位置(s、w)，一可二维控制的促动装置(7、8)和一控制电路(6)，该控制电路用于控制所述促动装置(7、8)到一个与所检测到的所述换挡/变速杆(1)的位置(s、w)相配置对应的位置(S、W)上，该控制电路将所述换挡/变速杆(1)的运动区域映射到所述促动装置(7、8)的可能位置区域上，其中，所述换挡/变速杆(1)的运动区域包括二维的禁止分区域(9、10)，在该禁止分区域内所述换挡/变速杆(1)可以同时在两个自由度上运动，其特征在于，所述控制电路(6)将所述禁止分区域(9)映射到所述促动装置(7、8)的可能位置区域的边缘(11)位置上。

2.按权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述控制电路(6)将所述运动区域的允许分区域(4、5)的每个点一一对应地映射到所述促动装置(7、8)的可能位置区域内的一对应位置上。

3.按权利要求2所述的换挡装置，其特征在于，所述换挡/变速杆(1)在所述允许区域(4、5)至少一部分内可以同时在两个自由度上运动。

4.按权利要求2或3所述的换挡装置，其特征在于，所述允许区域(4、5)包括沿选择自由度方向延伸的带状部分(4)和沿换挡自由度方向延伸的带状部分(5)。

5.按权利要求4所述的换挡装置，其特征在于，所述禁止区域9)与所述带状部分(4、5)的交叉口相邻。

6.按权利要求4所述的换挡装置，其特征在于，两个禁止区域(9)彼此径向相对地与所述带状部分(4、5)的交叉口相邻。

7.按前述各项权利要求之一所述的换挡装置，其特征在于，所述控制电路将所述禁止区域的每个点映射到所述促动装置的这样一个位置上，即，控制电路也将允许区域最接近所述禁止区域这一点的一点映射到该同一位置上。

8.按前述各项权利要求之一所述的换挡装置，其特征在于，所述控制电路(6)将所述禁止区域(9、10)的每个点映射到所述促动装置(7、8)的这样一个位置(∑(s)、Ω(w))上，即，控制电路也将允许区域(4、5)的、与所述禁止区域(9、10)的这一点共有一个坐标值(s；w)的一点映射到该同一位置(∑(s)、Ω(w))上。

9.按权利要求8以及权利要求5或6所述的换挡装置，其特征在于，由控制电路(6)将所述禁止区域(9)内的一点映射到其映像位置上的、所述允许区域(4、5)的点是所述换挡/变速杆(1)从一带状部分(4、5)推入所述禁止区域(9、10)内的这个带状部分(4；5)的边缘点。

10.按权利要求9所述的换挡装置，其特征在于，所述控制电路(6)在所述换挡/变速杆(1)在所述禁止区域(9、10)内运动时比在所述允许区域(4、5)内运动时更缓慢跟踪所述共有的坐标值。

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