CN102797838B

CN102797838B - 手动变速器离合器保护设备

Info

Publication number: CN102797838B
Application number: CN201210165498.8A
Authority: CN
Inventors: J.J.比亚拉斯
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2032-05-25
Also published as: US8556772B2; CN102797838A; DE102012208630A1; US20120297913A1

Abstract

一种手动变速器离合器保护设备，其包括由操作者控制的变速杆作用的换挡选通筒，该换挡选通筒具有表示了所有可能的换挡位置的第一换挡模式以及两个或更多个附加但受限的换挡模式，所述附加但受限的换挡模式对应于对车辆操作者可选择和可接合的挡位进行限制的某些挡位。可以是螺线管或者其他电动的、液压的或气动的致动器的两个或更多个致动器使阻止销或柱塞平移到附加的或受限的换挡模式中，以封锁或阻止变速杆和换挡选通筒进入到某些挡位中的运动。发动机转速和温度传感器、车速传感器和当前挡位传感器提供了用于计算在当前感测的操作状况下应封锁哪些挡位的数据，也就是说哪些挡位对车辆操作者的选择不可用的数据。

Description

手动变速器离合器保护设备

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的手动变速器的离合器，尤其涉及用于机动车辆的手动变速器离合器的限速装置。

背景技术

在该部分中的声明仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能或可能不构成现有技术。

尽管在消费者机动车辆（客车、运动型多功能车和轻型卡车）中不再是最受欢迎的选择，但手动变速器和离合器初始地并且多年以来都是唯一可用的动力系速度和扭矩匹配部件。尽管如此，对于某些使用和对于某些消费者而言，手动变速器和手动离合器仍是优先选择的速度与扭矩匹配部件。即使在最精巧的自动变速器中也尚未复制出由这种部件提供的对车辆动力系的绝对且积极的控制、通常更好的燃料经济性和操作自由度。

然而，操作自由度并不是没有缺点。例如，选择了对于当前车速而言太高的传动比并以所述传动比（即，第四挡或第五挡）操作，将导致发动机的过载和迟缓的车辆加速度。离合器通过车辆操作者的过慢接合和脱离，或者通过将脚搁在离合器踏板上防止离合器的完全接合，都将导致离合器表面的过度磨损，从而可明显缩短离合器的寿命。跳过挡位的降挡（即，从第四挡到第二挡的降挡，或者从第四挡到第一挡的降挡）可导致离合器盘转速的急剧提高，这可能损伤离合器盘，并且同样会缩短离合器盘的寿命。具有多锥同步器的较新的手动变速器与单锥同步器相比能够在大得多的速度差的情况下实现同步，因而在跳跃降挡期间产生了更高的、车辆驱动的离合器盘转速。作为这种超速的结果的离合器故障大约占离合器故障总数的20%。尽管这样的缺点通常与不熟练或者不熟悉车辆的驾驶员相关，但显然的是，通过车辆系统的干预能够减少或消除这些问题中的一些问题或全部问题。因此提出了本发明。

发明内容

本发明提供了一种手动变速器离合器保护设备。该设备包括由操作者控制的变速杆作用的换挡选通筒或类似构件，该换挡选通筒或类似构件具有由固定的定位销接合的表示并且允许所有可能的换挡位置的第一换挡模式，以及两个或更多个附加但受限的换挡模式，所述附加但受限的换挡模式对应于对可由车辆操作者选择和接合的挡位加以限制的某些挡位。可以是螺线管或其他电动的、液压的或气动的致动器的两个或更多个致动器将阻挡销或柱塞平移到附加的或受限的换挡模式中，以阻止变速杆和换挡选通筒进入到某些挡位中的运动。发动机转速传感器和车速传感器以及可任选的温度传感器和可任选的当前挡位传感器提供了用于计算在当前感测的操作状况下应当封锁哪些挡位（也就是说，哪些挡位对于车辆操作者的选择而言不可用）的数据，以便防止对离合器的损伤。

因此，本发明的一个方面是提供了一种用于手动变速器的离合器保护设备。

本发明的另一方面是提供了一种离合器保护设备，其具有这样的换挡选通筒，所述换挡选通筒包括了表示所有可能的换挡位置的换挡模式。

本发明的又一方面是提供了一种离合器保护设备，其具有这样的换挡选通筒，所述换挡选通筒包括了防止某些换挡的多个换挡模式。

本发明的又一方面是提供了一种离合器保护设备，其具有多个致动器，所述多个致动器具有选择性地接合多个换挡模式的销或柱塞，所述多个换挡模式防止某些换挡。

本发明的又一方面是提供了一种离合器保护设备，其具有发动机转速传感器、车速传感器、可任选的温度传感器和可任选的当前挡位传感器。

本发明的又一方面是提供了一种离合器保护设备，其具有如下部件，所述部件从传感器接收数据，并且计算在当前感测的操作状况下应当封锁哪些挡位，也就是说哪些挡位对车辆操作者的选择而言不可用。

本发明还包括以下方案：

1. 一种用于手动变速器的离合器保护设备，以组合的方式包括：

变速杆；

换挡选通构件，所述换挡选通构件设置在换挡致动轴上并且以可操作的方式耦联至所述变速杆，所述换挡选通构件具有在外表面上的第一换挡模式槽，并且所述换挡致动轴具有固定至所述换挡致动轴的至少一个拨叉；

所述第一换挡模式槽与所述换挡致动轴的其中前进挡和倒挡被接合的轴向和旋转位置对应；

固定的对准销，所述固定的对准销设置在所述第一换挡模式槽中；

至少一个附加的换挡模式槽，所述至少一个附加的换挡模式槽位于所述换挡选通构件上并且与受限的挡位选择对应；

致动器，所述致动器具有用于在所述附加的换挡模式槽中的选择性设置的销；以及

用于当某些挡位的选择将导致变速器离合器的超速状况时启用所述致动器的装置。

2. 根据方案1所述的离合器保护设备，其中，所述附加的换挡模式槽为周向的槽。

3. 根据方案1所述的离合器保护设备，其中，所述致动器为螺线管。

4. 根据方案1所述的离合器保护设备，其中，用于启用的所述装置包括发动机转速传感器和车速传感器。

5. 根据方案1所述的离合器保护设备，还包括在所述换挡选通构件上并且与不同的受限挡位选择对应的第二附加的换挡模式槽。

6. 根据方案5所述的离合器保护设备，还包括第二致动器，所述第二致动器具有用于在所述第二附加的换挡模式槽中的选择性设置的第二销。

7. 根据方案5所述的离合器保护设备，其中，所述第二附加的换挡模式槽限定“H”形。

8. 一种用于变速器的离合器保护设备，以组合的方式包括：

手动变速器，所述手动变速器具有输入轴、输入离合器、变速杆和输出轴、由所述变速杆作用并且以可操作的方式耦联至所述变速杆的换挡选通筒，所述换挡选通筒限定了与所述换挡致动轴的其中前进挡和倒挡被接合的轴向和旋转位置对应的第一换挡模式槽；

换挡致动轴，所述换挡致动轴从所述换挡选通筒延伸，至少一个拨叉附接至所述换挡致动轴；

至少一个附加的换挡模式槽，所述至少一个附加的换挡模式槽位于所述换挡选通筒上并且与受限的挡位选择对应；

用于当某些挡位的选择将导致所述输入离合器的超速状况时启用所述致动器的控制装置。

9. 根据方案8所述的用于变速器的离合器保护设备，其中，所述附加的换挡模式槽为周向的槽。

10. 根据方案8所述的离合器保护设备，其中，所述致动器为螺线管。

11. 根据方案8所述的离合器保护设备，其中，用于启用的所述装置包括发动机转速传感器和车速传感器。

12. 根据方案8所述的离合器保护设备，还包括在所述换挡选通筒上并且与不同的受限挡位选择对应的第二附加的换挡模式槽。

13. 根据方案8所述的离合保护设备，还包括第二致动器，所述第二致动器具有用于在所述第二附加的换挡模式槽中的选择性设置的第二销。

14. 根据方案8所述的离合器保护设备，其中，所述第二附加的换挡模式槽限定“H”形。

15. 一种用于手动变速器的离合器保护设备，以组合的方式包括：

输入离合器；

变速杆；

换挡选通构件，所述换挡选通构件设置在换挡致动轴上并且以可操作的方式耦联至所述变速杆，所述换挡选通构件具有在外表面上的换挡模式槽，并且所述换挡致动轴具有固定至所述换挡致动轴的至少一个拨叉；

所述换挡模式槽与所述换挡致动轴的其中前进挡和倒挡被接合的轴向和旋转位置对应；

固定的对准销，所述固定的对准销设置在所述换挡模式槽中；

第一附加的换挡模式槽，所述第一附加的换挡模式槽位于所述换挡选通构件上并且与第一受限的挡位选择对应；

第一致动器，所述第一致动器具有用于在所述第一附加的换挡模式槽中的选择性设置的销；

第二附加的换挡模式槽，所述第二附加的换挡模式槽位于所述换挡选通构件上并且与第二受限的挡位选择对应；

第二致动器，所述第二致动器具有用于在所述第二附加的换挡模式槽中的选择性设置的销；以及

用于当某些挡位的选择将导致所述输入离合器的超速状况时启用所述致动器的装置。

16. 根据方案15所述的离合器保护设备，其中，所述第一附加的换挡模式槽为直槽，并且所述第二附加的换挡模式槽为“H”样式的槽。

17. 根据方案15所述的离合器保护设备，其中，所述第一致动器和所述第二致动器为螺线管。

18. 根据方案15所述的离合器保护设备，其中，用于启用的所述装置包括发动机转速传感器和车速传感器。

19. 根据方案15所述的离合器保护设备，还包括在所述换挡选通构件上的第三附加的换挡模式槽和第四附加的换挡模式槽，以及第三致动器和第四致动器，所述第三致动器具有用于在所述第三附加的换挡模式槽中的设置的销，所述第四致动器具有用于在所述第四附加的换挡模式槽中的设置的销。

适用性的其他方面、优点和领域将通过在此提供的说明而变得明显。应理解的是，说明和具体的示例仅用于例证的目的，并且不意图限制本发明的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于例证的目的，并且不意图以任何方式限制本发明的范围。

图1是结合了本发明的手动变速器换挡组件的侧视立面图；

图2是结合了本发明的手动变速器换挡组件的一部分的放大的端视立面图；

图3是结合了本发明的手动变速器换挡组件的一部分的放大的仰视图；

图4是结合了本发明的手动变速器换挡组件的替代实施例的一部分的放大的仰视图；以及

图5是根据本发明的用于手动变速器的离合器保护设备的部件和操作方案的图示。

具体实施方式

以下的说明本质上仅是示例性的，并且不意图限制本发明、其应用或使用。

参考图1和图2，用于手动变速器的离合器保护设备被图示并总体上由附图标记10标示。离合器保护设备10与具有壳体14的手动变速器12相关联，壳体14支撑、定位和保护变速器12的各种部件，包括离合器保护设备10。变速器12包括主摩擦片离合器16、变速器输入轴22和变速器输出轴24，其中所述主摩擦片离合器16以可操作的方式设置在诸如汽油、灵活燃料或柴油发动机或者混合动力装置或电动装置之类的原动机20的输出轴18与变速器输入轴22之间。

变速器12还包括变速杆26，所述变速杆26延伸到车辆客舱（未图示）中，并且通过车辆操作者（同样未图示）可接合和可移动。替代性地，变速器12可通过杠杆和线缆（同样未图示）耦联至变速杆26。变速杆26以可操作的方式耦联至换挡选通筒或定位筒30或类似的构件。换挡选通筒或定位筒30固定至换挡致动轴32或与换挡致动轴32一体地形成，换挡致动轴32与换挡选通筒30同轴。换挡选通筒30和换挡致动轴32支撑在壳体14中的合适的孔隙、槽或盲口（未图示）中，使得它们可根据由变速杆26施加至它们的力而自由地平移以及绕由它们限定的轴线旋转。

在多个位置固定至换挡致动轴32的是接合和平移同步器离合器36的两个或更多个拨叉34。同步器离合器36中的每个同步器离合器与一个或两个齿轮（未图示）相关，所述齿轮设置在中间轴或副轴38上，并且根据传统的手动变速器操作，所述齿轮首先与这样的中间轴或副轴38同步，然后通过同步器离合器36直接且确实地连接至中间轴或副轴38。换挡致动轴32还包括确保在任一时刻都不能接合多于一个的齿轮的一个或多个封锁机构39。

回到换挡选通筒30，其包括旋转和平移限制性选通组件40。选通组件40限定多个间隔开的沟道或槽42A、42B、42C和42D，所述多个间隔开的沟道或槽42A、42B、42C和42D周向地布置在换挡选通筒30的外表面上，并且通过设置在沟道或槽42B、42C和42D的周向中点处的连续的轴向沟道或槽44（或多个短的沟道或槽）连接。单个对准销或定位销46安装至壳体14并固定在壳体14内，或者安装并固定至壳体14的任何合适的部件，并且径向延伸到沟道或槽42A、42B、42C、42D和44中。对准销或定位销46与旋转和平移限制性选通组件40这样合作，以便控制和限定换挡选通筒30和换挡致动轴32的被容许的或可用的运动。该运动与变速杆26选择和接合手动变速器12的各种前进挡和倒挡所必需的运动对应。

典型地但并不必需地，半槽42A被分配给倒挡并致动倒挡，完全的左槽42B的上半部被分配给第一挡并致动第一挡，并且完全的左槽42B的下半部被分配给第二挡并致动第二挡。完全的中间槽42C的上半部被分配给第三挡并致动第三挡，并且完全的中间槽42C的下半部被分配给第四挡并致动第四挡。完全的右槽42D的上半部被分配给第五挡并致动第五挡，并且完全的右槽42D的下半部被分配给第六档并致动第六挡。应意识到的是，前述换挡模式仅是示例性和说明性的，并且其他的换挡模式以及具有更多或更少的槽和挡位的换挡模式完全在本发明的范围内。

现在参考图1、图2和图3，优选地以离开对准销或定位销46的位置任意便利的周向距离（例如，90°或180°）来设置的是一对阻止选通致动器组件50和60。第一阻止选通致动器52包括被选择性地接纳在具有至少与右槽42D一样长的周向长度的第一周向槽56内的销、柱塞或短轴54。第一阻止选通致动器52可以是螺线管、或者是电动线性的、液压的或气动的致动器。当第一阻止选通致动器52的销、柱塞或轴54伸到第一周向槽56中时，换挡选通筒30的运动限于右槽42D中的旋转，并且限于对（仅仅）第五挡或第六挡的选择。如以下将更充分地说明地，这防止了到较低挡位的降挡，所述降挡在给定的当前操作状况下可能使离合器16超速运行并造成对离合器16的损伤。

第二阻止选通致动器62包括销、柱塞或短轴64，所述销、柱塞或短轴64被选择性地接纳在第二周向的“H”样式的槽66中，所述第二周向的“H”样式的槽66具有至少与槽42C和42D一样长的周向长度和相同的轴向间距。阻止选通致动器62同样可以是螺线管、或者是电动线性的、液压的或气动的致动器。当第二阻止选通致动器62的销、柱塞或轴64伸到第二周向“H”形槽66中时，换挡选通筒30的运动限于完全的中间槽42C和完全的右槽42D中的旋转，以及限于对第三、第四、第五或第六挡的选择。应指出的是，如图3中清楚地示出的那样，销或柱塞64相对于对准销46以及槽42C和42D被类似地定位于槽66中，也就是说，假定“H”形槽66与槽42C和42D对应，并且与第三、第四、第五和第六挡相关，那么销或柱塞64在图3中向左设置在与第三和第四挡对应的槽中。如以下将更充分地说明的那样，该布置同样防止了到较低挡位的降挡，所述降挡在给定的当前操作状况下可能使离合器16超速运行并损伤离合器16。

在图4中，图示了并由附图标记80标示了根据本发明的手动变速器换挡组件的一部分的替代实施例。替代实施例的换挡组件80包括换挡选通筒30'，所述换挡选通筒30'设置在换挡致动轴32上并固定至所述换挡致动轴32，或者可与所述换挡致动轴32一体地形成。在图4中未示出但被包括在换挡选通筒30'中的是图1的旋转和平移限制性选通组件40，其限定了多个间隔开且互连的沟道或槽42A、42B、42C和42D。换挡选通筒30'还包括第二可选择性接合的旋转和平移限制性选通组件82。选通组件82限定了优选沿着换挡选通筒30'的外表面上的纵向轴线布置的四个间隔开的换挡或选通模式84、92、98和106。除四个换挡或选通模式84、92、98和106提供了改善并且更有目标的封锁控制和操作之外，换挡或选通模式84、92、98和106中的每一个均如上所述那样来封锁或禁止对某些挡位的操作者选择。

第一换挡或选通模式84与第一致动器86相关，所述第一致动器86可以是电动的、液压的或气动的，并且所述第一致动器86包括可被启用或赋能以伸到换挡或选通模式84中从而封锁或禁止对除第五和第六挡以外的所有挡位选择的销、柱塞或轴88。第二换挡或选通模式92与第二致动器94相关，所述第二致动器94可以是电动的、液压的或气动的，并且所述第二致动器94包括可被启用或赋能以伸到换挡或选通模式92中从而封锁或禁止对第一、第二和第三挡的选择的销、柱塞或轴96。

第三换挡或选通模式98与第三致动器102相关，所述第三致动器102可以是电动的、液压的或气动的，并且所述第三致动器102包括可被启用或赋能以伸到换挡或选通模式98中从而封锁或禁止对第一和第二挡的选择的销、柱塞或轴104。第四换挡或选通模式106与第四致动器108相关，所述第四致动器108可以是电动的、液压的或气动的，并且所述第四致动器108包括可被启用或赋能以伸到换挡或选通模式106中从而封锁或禁止对第一挡的选择的销、柱塞或轴112。再一次地，应指出的是，除了销或柱塞88以外，销或柱塞96、104和112类似地布置成使得：当单个对准销或定位销46（在图1中示出）被类似地设置时，所述销或柱塞96、104和112全部安置在换挡或选通模式的相同区域中，在该示例中与第三和第四挡对应。

现在参考图5及其他附图，总体上由附图标记120标示了与根据本发明的手动变速器离合器保护设备10和80的操作相关的部件，并且现在将对其进行描述。与操作相关的部件120包括发动机转速传感器122和可任选的发动机温度传感器124。来自发动机转速传感器122的数据被提供至第一比较器126，第一比较器126确定发动机20的转速是高于还是低于1800 r.p.m.或其他最低阈值转速。如果发动机20的转速低于1800 r.p.m.，则第一比较器126提供信号给控制模块130，控制模块130禁止离合器保护设备10和80。如果发动机20的转速高于1800r.p.m.，则第一比较器126向第二比较器136提供信号。

第二比较器136从第一计算模块138接收数据，所述第一计算模块138接收有关以下各项的数据，所述各项为：来自发动机转速传感器122的发动机20的转速；和来自可任选的发动机温度传感器124的发动机20的温度。第一计算模块138确定被提供至第二比较器136的组合的发动机转速/温度值。如果第二比较器136确定当前组合的发动机转速/温度值低于预定值（阈值），则第二比较器136提供信号给控制模块130，控制模块130再次禁止离合器保护设备10和80。如果第二比较器136确定当前组合的发动机转速/温度值高于预定值（阈值），则第二比较器136向第二控制模块140提供信号，所述第二控制模块140通过向第二计算模块142提供信号来启动离合器保护设备10和80。第二计算模块142从车速传感器144和可任选的当前挡位传感器146接收数据，所述可任选的当前挡位传感器146典型地与换挡选通筒30或30'相关。基于该数据，第二计算模块142根据查找表150向致动器52和62发出命令，以封锁或阻止车辆操作者对某些挡位的选择。在查找表中，列中的“X”指的是致动器被启用，而列中的“O”指的是致动器被停用。例如，如果手动变速器12在第四挡中并且第二控制模块140已启动设备10和80，则致动器62将被启用，以防止或阻止到第一或第二挡中的换挡，也就是说，防止或阻止进入到旋转和平移限制性选通组件40的完全的左槽42B中的换挡。

应意识到的是，对通过致动器52、62、86、94、102和108的启用来阻止或封锁特定挡位的确定以及所述特定挡位被阻止或封锁的条件基于许多因素，下面作为示例列出了较重要的因素，包括发动机转速、发动机温度、车速、变速器的传动比、挡位数、离合器尺寸和离合器安全系数。

对本发明的说明本质上仅是示例性的，并且没有偏离本发明要旨的变型都被认为是在本发明的范围内。这样的变型被认为没有偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种用于手动变速器的离合器保护设备，以组合的方式包括：

变速杆；

2.根据权利要求1所述的离合器保护设备，其中，所述附加的换挡模式槽为周向的槽。

3.根据权利要求1所述的离合器保护设备，其中，所述致动器为螺线管。

4.根据权利要求1所述的离合器保护设备，其中，所述启用所述致动器的装置包括发动机转速传感器和车速传感器。

5.一种用于手动变速器的离合器保护设备，以组合的方式包括：

变速杆；

第一附加的换挡模式槽，所述第一附加的换挡模式槽位于所述换挡选通构件上并且与受限的挡位选择对应；

第一致动器，所述第一致动器具有用于在所述第一附加的换挡模式槽中的选择性设置的销；以及

用于当某些挡位的选择将导致变速器离合器的超速状况时启用致动器的装置。

6.根据权利要求5所述的离合器保护设备，还包括：

第二附加的换挡模式槽，所述第二附加的换挡模式槽在所述换挡选通构件上并且与不同的受限挡位选择对应；以及

第二致动器，所述第二致动器具有用于在所述第二附加的换挡模式槽中的选择性设置的第二销。

7.根据权利要求6所述的离合器保护设备，其中，所述第二附加的换挡模式槽限定“H”形。

8.一种用于变速器的离合器保护设备，以组合的方式包括：

9.根据权利要求8所述的用于变速器的离合器保护设备，其中，所述附加的换挡模式槽为周向的槽。

10.根据权利要求8所述的离合器保护设备，其中，所述致动器为螺线管。

11.根据权利要求8所述的离合器保护设备，其中，所述启用所述致动器的控制装置包括发动机转速传感器和车速传感器。

12.一种用于变速器的离合器保护设备，以组合的方式包括：

第一附加的换挡模式槽，所述第一附加的换挡模式槽位于所述换挡选通筒上并且与受限的挡位选择对应；

第一致动器，所述第一致动器具有用于在所述附加的换挡模式槽中的选择性设置的销；以及

用于当某些挡位的选择将导致所述输入离合器的超速状况时启用致动器的控制装置。

13.根据权利要求12所述的离合保护设备，还包括：

第二附加的换挡模式槽，所述第二附加的换挡模式槽在所述换挡选通筒上并且与不同的受限挡位选择对应；以及

14.根据权利要求13所述的离合器保护设备，其中，所述第二附加的换挡模式槽限定“H”形。

15.一种用于手动变速器的离合器保护设备，以组合的方式包括：

输入离合器；

变速杆；

用于当某些挡位的选择将导致所述输入离合器的超速状况时启用所述第一致动器和所述第二致动器的装置。

16.根据权利要求15所述的离合器保护设备，其中，所述第一附加的换挡模式槽为直槽，并且所述第二附加的换挡模式槽为“H”样式的槽。

17.根据权利要求15所述的离合器保护设备，其中，所述第一致动器和所述第二致动器为螺线管。

18.根据权利要求15所述的离合器保护设备，其中，所述启用所述第一致动器和所述第二致动器的装置包括发动机转速传感器和车速传感器。

19.根据权利要求15所述的离合器保护设备，还包括在所述换挡选通构件上的第三附加的换挡模式槽和第四附加的换挡模式槽，以及第三致动器和第四致动器，所述第三致动器具有用于在所述第三附加的换挡模式槽中的设置的销，所述第四致动器具有用于在所述第四附加的换挡模式槽中的设置的销。