CN102966728B - 用于机动车辆的传动装置的换档装置 - Google Patents

用于机动车辆的传动装置的换档装置 Download PDF

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Abstract

在线控换档传动装置中，控制单元(11)根据初始换档位置和换档构件(14)在单次换档操作中的运动量防止换档位置(P，R，N，D，L)改变到指定换档位置之外。因而，甚至在过多地推进以或其它方式不合适地推进换档构件时，也可以适当地选择实际选择的换档位置，以便可以避免换档位置的不希望的改变。控制单元还可以根据车辆的行驶速度防止选定的换档位置改变到指定换档位置之外，以便可以通过采用简单的结构避免由车辆速度限制引起的换档位置的不合适的改变。

Description

用于机动车辆的传动装置的换档装置
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的传动装置的换档装置，并且特别地，涉及采用可以以环形方式沿任一方向推进的换档构件的换档装置。
背景技术
用于机动车辆的传动装置的换档装置设置有通常位于中控台中的换档杆。当不存在中控台或中控台未提供用于安装换档杆的空间时，换档杆也可以设置为邻近驾驶杆或在仪表板上。
在典型的汽车传动装置中，换档位置以P档(驻车)位置、R档(倒档)位置、N档(空档)位置和D档(驱动位置)的顺序设置。通常，除了D档位置之外，还设置特定前进位置，并且该特定前进位置设置为靠近N档位置的另一侧的驱动位置。这种附加前进位置根据其目的称为S档(运动模式)位置，2档(第二)位置和L档(低速)位置。在电动车辆或混合动力车的情况中，附加前进位置可以包括B档(再生制动)位置。当特定前进位置被设计用于特定目的时，如增加发动机制动和改善车辆的响应，仅在特定情况下选择它。当特定前进位置位于D档位置附近时，车辆操作人员可能会意外地选择特定前进位置，并且这可能激怒车辆操作人员。
用于汽车传动装置的常规换档装置设置有放置在某些情况下进行不适合的换档的联锁装置。例如，只有压下刹车踏板，换档位置才能从P档位置移动。只有按下装配至换档杆的按钮，换档位置才能从N档位置移动。
换档杆传统上经由机械连杆连接至汽车传动装置。近年来，已经提出了多种建议来采用电传感器检测换档杆的位移，并经由控制单元将电传感器的检测信号传递至汽车传动装置。这种配置已知为线控换档(SBW)系统。在US7,971,498的图9和10中图示的换档装置中，用于转动运动的换档手柄由C形限位构件围绕，C形限位构件将换档手柄的转动限制到由C形限位构件中的间隙限定的范围。通过围绕换档手柄转动C形限位构件可以改变该范围。
JP2010-090925A公开了采用瞬时开关式换档杆的SBW换档装置。根据该换档装置，换档杆被配置为在释放换档杆时返回到N档位置。所希望的档位改变通过沿对应方向将换档杆移动离开N档位置并释放换档杆实现。在该换档装置中，为了避免从D档位置到R档位置的意外换档，甚至在车辆操作人员意图将换档位置改变至N档位置时，识别档位改变的完成所需要的时间周期根据档位改变的种类变化。
在US7,971,498中公开的发明中，可以独立于换档手柄的倾斜位置确定选定的换档位置，同时换档手柄的转动范围由限位构件变化地限制。根据该发明，甚至在换档手柄在停用车辆时放置在除P档位置之外的位置时，在重新启动发动机时P档位置可以自动恢复。然而，没有做出在特定条件下防止换档位置或换档联锁装置的意外选择的任何配置。
JP2010-090925A中公开的本发明仅适用于瞬时开关式换档装置，且不适用于采用环形可转动换档手柄的换档装置。
发明内容
考虑到现有技术的这些问题，本发明的主要目标是提供用于机动车辆的传动装置的换档装置，其设置有能够以环形方式沿任一方向转动或以其它方式推进的换档手柄。
本发明的第二方面是提供用于机动车辆的传动装置的换档装置，其可以由换档手柄移位，该换档手柄该被配置为以环形方式沿任一方向推进并设置有用于防止车辆操作人员不希望的换档位置被意外选择的结构。
本发明的第三方面是提供用于机动车辆的传动装置的换档装置，其可以由换档手柄移位，该换档手柄该被配置为以环形方式沿任一方向推进并设置有用于通过采用非常简单的结构以可靠的方式防止在车辆的预定操纵条件下换档位置的不希望的选择的结构。
为了实现这些目标，本发明提供了一种用于机动车辆的传动装置的变速装置，包括：换档构件，该换档构件能够被以环形方式沿第一方向和第二方向选择性地手动推进；检测换档构件的运动的运动检测器；控制单元，用于根据运动检测器的检测信号从按指定顺序的多个换档位置中选择传动装置的换档位置；和指示选定的换档位置的指示器；其中控制单元被配置为响应于换档构件在正常条件下的每个单次换档操作中的位移使选定的换档位置按所述指定顺序改变，并且根据初始换档位置和换档构件在单次换档操作中的运动量防止选定的换档位置改变到指定换档位置之外。
根据这种配置，甚至在过多地推进以或其它方式不合适地推进换档构件时，也可以根据初始换档位置和换档构件的运动量适当地选择实际选择的换档位置，以便可以避免换档位置的不希望的改变。而且，可以通过电路或不采用任何复杂的机械结构实现这种配置。
典型地，换档构件包括能够以环形方式沿任一方向转动的换档手柄。在这种情况中，换档构件还可以包括将换档手柄弹性地保持在每个换档位置处的定位机构。因而，允许用户精确地和舒适地操纵换档构件。单次换档操作可以被确定为换档构件的不包括大于指定时间周期的停顿的连续运动。
根据本发明的可替换实施例，换档构件包括瞬时开关式换档构件，该瞬时开关式换档构件能够从空档位置开始沿任一方向移动并被配置为在释放时返回至空档位置，并且运动检测器被配置为根据换档构件从空档方向开始沿每个给定方向的位移的持续时间检测换档构件的运动。可替换地，运动检测器可以根据换档构件从空档方向开始沿每个给定方向的指定位移的次数检测换档构件的运动。
根据本发明的基本方面，换档位置包括非前进位置、用于正常前进的D档(驱动)位置和用于特定目的的附加前进位置(例如L档位置)，非前进位置、D档(驱动)位置和附加前进位置沿第一方向以此顺序设置，并且控制单元被配置为将在单次换档操作中沿第一方向从非前进位置开始的换档位置的改变限制到D档位置而不管换档构件的位移。
因此，当车辆操作人员使车辆出发时，即使换档构件从诸如P档位置之类的非前进位置过多地推进到D档位置之外，也能将换档位置限制到D档位置，而不是选择L档位置。因此，不要求车辆操作人员将换档构件严格地推进到D档位置，并且甚至在换档构件被过多地推进时也不要求车辆操作人员将换档构件从诸如L档位置的附加前进位置向回转动。因而，允许车辆操作人员以舒适的方式操作换档构件。非前进位置可以包括P档(驻车档)位置、R档(倒档)位置和N档(空档)位置中的至少一个。
根据本发明的另一个方面，非前进位置包括P档(驻车档)位置，并且控制单元被配置为防止在单次换档操作中沿第二方向从P档位置开始的换档位置的改变而不管换档构件沿第二方向的位移。
根据本发明的又一个方面，控制单元被配置为还根据车辆的制动装置的状态防止选定的换档位置改变到指定换档位置之外。例如，换档装置防止换档位置从P档位置开始的改变，除非压下刹车踏板。
根据本发明的特别优选实施例，控制单元被配置为还根据车辆的行驶速度防止选定的换档位置改变到指定换档位置之外。典型地，非前进位置包括P档(驻车档)位置、R档(倒档)位置和N档(空档)位置，P档(驻车档)位置、R档(倒档)位置和N档(空档)位置沿第一方向以此顺序设置。
例如，控制单元可以被配置为，在车辆沿任一方向以大于指定速度(Vth1)的速度行驶时，通过沿第二方向推进换档构件一级或多级，防止在单次换档操作中换档位置从R档位置开始的改变。因此，有利的是，在车辆未基本静止时防止换档位置从R档位置改变到P档位置。
在另一个示例中，控制单元被配置为，在车辆以大于指定速度(Vth3)的速度向后行驶时，通过沿第一方向推进换档构件两级或更多级，防止在单次换档操作中换档位置从R档位置改变到N档位置。在车辆向后行驶的同时将换档位置从R档位置改变至D档位置对传动装置是损害。因此，有利的是，限制换档位置从R档位置到N档位置的改变或D档位置的短路。
在又一个示例中，控制单元被配置为，在车辆沿任一方向以大于第一指定速度(Vth1)但不大于值大于第一指定速度的第二指定速度(Vth2)的速度行驶时，通过沿第二方向推进换档构件两级或更多级，防止在单次换档操作中换档位置从N档位置改变到R档位置。在车辆正运动的同时将换档位置改变至P档位置对传动装置是损害。然而，如果车辆向后行驶或未以高速向前行驶，则将换档位置改变至P档位置可能是不允许的，但将换档位置改变至R档位置是允许的。因此，有利的是，在车辆的行驶速度合适时，防止换档位置从N档位置改变到P档位置，但允许换档位置从N档位置改变到R档位置。
在又一个示例中，控制单元被配置为，在车辆以大于指定速度(Vth2)的速度向前行驶时，通过沿第二方向推进换档构件一级，防止在单次换档操作中换档位置从N档位置开始的改变。当车辆以相当高的速度向前行驶时，不应当允许换档位置向R档位置或P档位置的改变，并且有利的是防止换档位置沿第二方向从N档位置开始的改变。
在又一个示例中，控制单元被配置为，在车辆以大于指定速度(Vth3)的速度向后行驶时，通过沿第一方向推进换档构件一级或更多级，防止在单次换档操作中换档位置从N档位置开始的改变。在车辆以某个速度向后行驶时，将换档位置改变至D档位置对传动装置是损害。因此有利的是防止换档位置沿第一方向从N档位置开始的改变。
在又一个示例中，控制单元被配置为，在车辆以大于指定速度(Vth2)的速度向前行驶时，通过沿第二方向推进换档构件两级，防止在单次换档操作中换档位置从D档位置改变到N档位置。在车辆以某个速度向前行驶时，将换档位置改变至R档位置对传动装置是损害。因此有利的是防止换档位置沿第二方向从D档位置向N档位置的改变。
在又一个示例中，控制单元被配置为，在车辆沿任一方向以大于指定速度(Vth1)的速度行驶时，通过沿第二方向推进换档构件三级或更多级，防止在单次换档操作中换档位置从D档位置改变到N档位置。在车辆以某个速度沿任一方向行驶时，将换档位置改变至PR档位置对传动装置是损害。因此有利的是防止换档位置沿第二方向从D档位置向N档位置的改变。
附图说明
现在在下文中参照附图描述本发明，在附图中：
图1为示出本发明适用的机动车辆的整体功能结构的框图；
图2为车辆的乘客厢的围绕车辆操作人员的座椅的部分的透视图；
图3为示出换档手柄和围绕换档手柄设置的显示面板的示意图；
图4为体现本发明的变速装置的功能框图；
图5-9示出作为本发明的第一实施例的改变换档位置的控制流程的流程图；
图10为示出第一实施例的一部分的操作模式的示意图；
图11-15示出作为本发明的第二实施例的改变换档位置的控制流程的流程图；
图16为示出第二实施例的一部分的操作模式的示意图；
图17为示出第二实施例的另一部分的操作的示意图；以及
图18为示出换档构件的可替换实施例的简化视图。
具体实施方式
参照图1，体现本发明的机动车辆1设置有作为动力源的内燃机2，内燃机2的输出经由汽车传动装置4通过前轮轴5传递至从动车轮。图示的实施例的机动车辆1的从动车轮包括前轮6f，但本发明同样适用于其中后轮6r包括从动车轮的后轮驱动车辆，和其中前轮和后轮6包括从动车轮的四轮驱动车辆。图示的实施例的汽车传动装置4包括具有四个前驱级和一个后驱级的多齿轮级汽车传动装置系统，还也可以包括无级变速传动装置(CVT)。
机动车辆1还可以包括装配有代替内燃机的电动机的电动车辆或装配有与内燃机结合的电动机的混合动力车辆。在这种情况中，电动机可以包括电动发电机3，电动发电机3在反相器8的控制下根据车辆的操纵条件接收来自电池7的电力供给和对电池7进行充电。例如，当车辆减速时，电动发电机3将制动力提供至车辆，并从车辆的减速回收能量。
车辆1包括与微计算机、ROM、RAM、外围电路、输入/输出接口和各种驱动器结合在一起的控制单元11、用于手动选择传动装置的档位级别的换档手柄14、用于检测换档手柄14的位移(角位移θs)的旋转编码器15、用于检测车辆1的行驶速度的车辆速度传感器16、用于检测油门踏板17的位移θa的油门踏板传感器18、以及用于检测刹车踏板2的压下或刹车装置的接合的刹车踏板传感器23。本发明的换档装置10基本上由控制单元11、换档手柄14、旋转编码器15和车辆速度传感器16构成。
除了控制发动机2的操作之外，控制单元11进行档位控制，从而根据换档手柄14的操作选择传动装置4的档位级别，传动装置4的尺寸根据选定的档位级别和发动机的操纵条件改变。经由设置在传动装置的液压回路中的换档电磁阀的控制进行尺寸的转换。当车辆包括电动车辆或混合动力车辆时，控制单元11还控制电动发电机3的驱动和再生动作。
如图2和3所示，换档手柄14是盘形的，并相对于方向盘20位于车辆1的仪表板19的左下部中。仪表板19的左下部可以比仪表板19的剩余部分更加突出，使得车辆操作人员可以舒适地够到换档手柄14。在仪表板19上设置换档手柄14消除了对中控台的需求，以便可以以有效的方式使用乘客厢的内部空间。换档手柄14的定位对本发明来说不是必要的，也可以放置在中控台中或不偏离本发明的精神的任何其它方便的位置。
换档手柄14被配置为沿任一方向环形地转动，并每旋转30度就提供定位动作。因此，车辆操作人员能够通过触感感觉到每个30度旋转，换档手柄14被保持在隔开30度角度的任何倾斜位置处，同时被防止保持在任何中间位置处。这种定位动作可以通过采用诸如US7,971,498中公开的定位机构之类的已知定位机构实现。
如图3所示，显示面板21设置在仪表板19的围绕换档手柄14的部分中，并包括沿逆时针方向按换档位置P、R、N、D和L的顺序的、用于换档位置P、R、N、D和L的标记。显示面板21设置有内部照明配置，以便照亮所选择的任一个换档位置。换档位置的布置不限于图示的实施例，但在不偏离本发明的精神的条件下可以根据需要选择。例如，这些换档位置可以沿顺时针方向设置，S档位置和/或2档位置可以设置在L档位置之后或代替L档位置。B位置也可以被设置为代替L档位置。
旋转编码器15设置在仪表板19的背侧，并被配置为检测换档手柄14的角位移θs。旋转编码器15的检测信号转发至控制单元11，并用于传动装置4的换档控制。
如图4所示，控制单元11包括换档位置选择单元12和传动比选择单元13。换档位置选择单元12根据角位移θs和角运动的方向将当前换档位置改变至新的换档位置。更具体地，通常，在每次换档手柄14转动预定角度(在图示的实施例中为30度)，控制单元11将换档位置改变一级。例如，假设当前换档位置位于P档位置，并且换档手柄14逆时针方向转动90度。控制单元11将换档位置改变三级，并将换档位置设置为D档位置。当转动换档手柄14时，换档手柄14可以稍微超过预期换档位置，并向回转动到D档位置。换档手柄14的定位机构随后最终将换档位置稳定在D档。在这种情况中，可以说换档手柄14从初始位置转动到D档位置。在任何情况下，任何换档操作的角位移被确定为作为单次换档操作的结果的、在初始倾斜位置和最终倾斜位置之间的角位移。
然而，这种配置可能产生某种麻烦之处。车辆操作人员在启动车辆时沿逆时针方向转动换档手柄，并且非常可能的是，换档手柄转动大于90度。在这种情况中，L档位置被意外地选择，并且要求车辆操作人员将换档手柄沿顺时针方向向回转动30度。这种事件可能引起车辆操作人员的愤怒。
基于这种考虑，根据图示的实施例，进行某种配置，使得即使在换档手柄沿逆时针方向没有停顿地转动得比90度大得多，换档手柄在效果上也仅沿逆时针方向转动90度。根据图示的实施例的特定配置，当从P当位置开始没有停顿地进行90度的角位移时，选择D档位置。同样，当没有停顿地进行120度或更大的角位移时，仍然选择D档位置。因而，使得车辆能够在不经历上述愤怒的情况下操作换档手柄14。
这种情况中的″没有停顿″可以指换档手柄转动某个角度而没有被保持静止大于诸如0.2秒的指定时间周期。换档手柄的没有停顿的转动可以视为单次换档操作。如果存在大于0.2秒的转动，则转动换档手柄的过程视为完成，并且换档手柄的任何后续转动视为与第一换档操作隔开所述停顿的第二换档操作。例如，如果在整个过程期间换档手柄沿一个方向转动且随后沿相反的方向转动而没有大于0.2秒的停顿，则这与在不反转转动换档手柄的情况下将换档手柄从初始位置直接转动至最终位置没有任何不同。
换档位置选择单元12设置有计数器，该计数器在每次换档手柄经过换档位置时根据来自旋转编码器15的检测信号递增，以便根据设置在换档位置选择单元12中的计数器的计数值C确定换档手柄14在每次换档操作中的角位移。更具体地，初始计数值C在换档位置处于P档时为零，并且计数值C在换档手柄14沿逆时针方向转动30度时以+1递增。当换档手柄14在单次换档操作中沿逆时针方向转动90度时，计数值C以+3递增。当换档手柄14在单次换档操作中沿顺时针方向转动30度时，计数值C递加-1，或者递减+1。
以这种方式，换档位置选择单元12根据计数值C跟踪换档动作。例如，当换档手柄沿逆时针方向从P档位置转动30度，并且寄存计数值C＝+1时，换档位置选择单元12设置R档范围。同样，当换档手柄沿逆时针方向从P档位置转动60度和90度，并且寄存计数值C＝+2和+3时，换档位置选择单元12分别地设置N档范围和D档范围。换档装置被配置为使得在车辆启动时选择P档位置。
传动比选择单元13根据由换档位置选择单元12选择的换档位置、通过选择地启动附图中未示出的液压回路的对应电磁阀选择传动装置4的传动比。更具体地，当选择P档位置或N档位置时，传动比选择单元13以本质上已知的方式断开传动装置4中的动力传动路径。当选择R档位置时，倒档齿轮被啮合。当选择D档位置时，齿轮根据由油门踏板传感器18检测到的油门踏板17的压下位移θa和采用合适的地图获得的车辆的行驶速度V移位。当选择L档位置时，传动比的范围被限制以便可以获得增加的发送机制动。
图5-9示出本发明的第一实施例的控制流程。图5示出在当前换档位置位于P档位置时的控制流程。当车辆最初启动时，换档位置位于P档位置。这可以通过采用任何已知的配置实现。在车辆的操作期间，车辆操作人员可以在车辆静止时选择P档位置。当选择P档位置时(ST1：是(Yes))，在步骤ST2中检测到单次换档操作的完成。如上所述，单次换档操作可以被检测为换档手柄14没有大于诸如0.2秒的指定时间周期的停顿的连续角运动。在单次换档操作期间，换档手柄14的转动方向可以反转。在这种情况中，所产生的角运动被测量为初始换档位置和最终换档位置之间的角位移。
一旦检测到从P档位置开始的单次换档操作的完成(ST2：是(Yes))，则确定计数值C是否等于或小于零(ST3)。如果不是，确定计数值C是否等于1(ST4)。如果不是，确定计数值C是否等于2(ST5)。如果不是，意味着计数值C等于或大于3。
如果在步骤ST3中计数值C等于或小于零，则维持P档位置(ST7)，并且程序流程返回到主流程。因此，当换档手柄14实际上根本未转动或未沿顺时针方向转动任何角位移，则换档位置保持在P档位置。
如果在步骤ST4中计数值C等于1，则换档位置改变一级至R档位置(ST8)。如果在步骤ST5中计数值C等于2，则换档位置改变两级至N档位置(ST9)。如果计数值C等于3(ST5：否(No))，则换档位置改变三级至D档位置，并且车辆准备出发。在任何情况中，程序流程返回到主流程。
如果计数值C大于3(ST5：否(No))，则换档位置从P档位置开始的改变仍然限于D档位置。这是有利的，因为在启动车辆时通常希望换档位置位于D档位置，并且如果由于换档手柄的意外多余转动使换档位置到达L档位置，这对车辆操作人员来说是令人恼火的。由于这种配置，当将换档位置从P档位置改变至D档位置以使车辆出发时，允许车辆操作人员沿逆时针方向将换档手柄转动足够大的角度，而不要求将换档手柄的运动严格地停止在D档位置。
图10图示了这种配置。当换档手柄14从P档位置开始转动时，换档位置根据换档手柄14的转动的30度增量的次数改变直至达到D档位置。然而，当换档手柄14转动超过换档手柄14的转动的三个30度增量时，换档位置被限制到D档位置，并且不再前进至L档位置。当换档操作在D档位置处终止，并且在大于0.2秒的停顿之后进行沿逆时针方向的后续换档操作时，允许换档位置改变至L档位置，而不考虑超过L档位置的30度增量的次数。
参照图6，当在步骤ST1中检测到未选择P档位置时(图5)，在步骤ST12中确定是否选择R档位置。如果检测到R档位置(ST12：是(Yes))，则在步骤ST13中检测到单次换档操作的完成。一旦检测到从R档位置开始的单次换档操作完成，则确定计数值C是否等于或小于-1(步骤ST14)。如果不是，确定计数值C是否等于0(步骤ST15)。如果不是，确定计数值C是否等于1(步骤ST16)。如果不是(ST16：否(No))，意味着计数值C等于或大于2。
如果在步骤ST14中计数值C等于或小于-1，则换档位置改变至P档位置(ST18)。可以进行单独的配置以在车辆以大于指定速度的速度行进时禁止换档位置的这种改变。如果在步骤ST15中计数值C等于0，则维持R档位置(ST19)。如果在步骤ST16中计数值C等于1，则换档位置改变至N档位置(ST20)。如果计数值C等于2(ST16：否(No))，则换档位置改变至D档位置。如果计数值C大于2(ST16：否(No))，则在单次换档操作中换档位置从R档位置开始的改变仍然被限制到D档位置。在任何情况中，程序流程返回到主流程。
参照图7，一旦检测到在步骤ST12(图6)中未选择R档位置，则在步骤ST23中确定是否选择N档位置。如果选择N档位置(ST23：是(Yes))，在步骤ST24中检测到单次换档操作的完成。一旦检测到从N档位置开始的单次换档操作的完成，则确定计数值C是否等于或小于-2(ST25)。如果不是，确定计数值C是否等于-1(ST26)。如果不是，确定计数值C是否等于0(ST27)。如果不是，意味着计数值C等于或大于1。
如果在步骤ST25中计数值C等于或小于-2，则换档位置改变至P档位置。可以进行单独的配置以在车辆以大于指定速度的速度行进时禁止换档位置的这种改变。如果在步骤ST26中计数值C等于-1，则换档位置改变至R档位置(ST30)。如果在步骤ST27中计数值C等于0，维持N档位置(ST31)。如果计数值C等于1(ST27：否(No))，则换档位置改变至D档位置(ST32)。即使计数值C大于1，在单次换档操作中换档位置从N档位置开始的改变也仍然被限制到D档位置。在任何情况中，程序流程返回到主流程。
参照图8，当在步骤ST23(图7)中检测到未选择N档位置时，在步骤ST34确定是否选择D档位置。一旦检测到D档位置(ST34：是(Yes))，在步骤ST35中检测到单次换档操作的完成。
一旦检测到从D档位置开始的单次换档操作的完成(ST35：是(Yes))，则在步骤ST36中确定计数值C是否等于或小于-3。如果不是，则在步骤ST37中确定计数值C是否等于-2。如果不是，在步骤ST38中确定计数值C是否等于-1。如果不是，在步骤ST39中确定计数值C是否等于0。如果不是，意味着C等于或大于1。
如果在步骤ST36中计数值C等于或小于-3，则换档位置改变至P档位置(ST40)。可以进行单独的配置以在车辆以大于指定速度的速度行进时禁止换档位置的这种改变。如果在步骤ST37中计数值C等于-2，则换档位置改变至R档位置(ST41)。如果在步骤ST38中计数值C等于-1，则换档位置改变至N档位置(ST42)。如果在步骤ST38中计数值C等于0，则维持D档位置(ST43)。如果计数值C等于或大于1(ST39：否(No))，则换档位置改变至L档位置(ST44)。在任何情况中，程序流程返回到主流程。
参照图9，当在ST34(图8)中未能检测到D档位置时，在步骤ST45中检测到单次换档操作的完成。一旦在步骤ST45检测到从L档位置开始的单次换档操作的完整，则在步骤ST46中确定计数值C是否等于或小于-4。如果不是，则在步骤ST47中确定计数值C是否等于-3。如果不是，则在步骤ST48中确定计数值C是否等于-2。如果不是，则在步骤ST49中确定计数值C是否等于-1。如果不是，意味着计数值C等于或大于0。
如果在步骤ST46中计数值C等于或小于-4，则换档位置改变至P档位置(ST50)。可以进行单独的配置以在车辆以大于指定速度的速度行进时禁止换档位置的这种改变。如果在步骤47中计数值C等于-3，则换档位置改变至R档位置(ST51)。如果在步骤48中计数值C等于-2，则换档位置改变至N档位置(ST52)。如果在步骤49中计数值C等于-1，则换档位置改变至D档位置(ST53)。如果计数值C等于或大于0(ST49：否(No))，则维持L档位置(ST54)。在任何情况中，程序流程返回到主流程。
图11-15示出本发明的第二实施例的控制流程。该实施例与第一实施例不同之处主要在于，还根据车辆速度限制换档位置。更具体地，通过采用简单的结构，可以避免由车辆速度限制引起的换档位置的不合适的改变。当车辆最初启动时，由于设置在车辆中的本质上已知的联锁系统，换档位置位于P档位置。此外，在车辆运行期间，车辆操作人员可以在车辆静止时有意选择P档位置。参照图11，一旦检测到P档位置(ST61：是(Yes))，则在步骤ST62中确定是否满足用于允许换档位置从P档位置开始移动的指定条件。指定条件可以包括刹车踏板22被压下、油门踏板17被释放和/发动机正在运转。如果不满足该条件(ST62：否(No))，则换档手柄14可以沿任一方向转动，但它不引起换档位置从P档位置开始移动。
如果满足该条件(ST62：是(Yes))，则在步骤ST63中检测到单次换档操作的完成。如上所述，单次换档操作可以被选择为换档手柄14的没有大于诸如0.2秒之类的指定时间周期的停顿的连续角运动。在单次换档操作期间，换档手柄14的转动方向可以反转。在这种情况中，所产生的角运动被测量为初始换档位置和最终换档位置之间的角位移。
一旦在步骤ST63中检测到从P档位置开始的单次换档操作的完成，则在步骤ST64中确定计数值C是否等于或小于零。如果不是，则在步骤ST65中确定计数值C是否等于1。如果不是，则在步骤ST66确定计数值C是否等于2。如果不是，意味着计数值C等于或大于3。
如果在步骤64中计数值C等于或小于零，则维持P档位置(ST68)，并且程序流程返回到主流程。因此，当换档手柄14沿顺时针方向转动任何角位移时，换档位置保持在P档位置处。
如果在步骤ST65中计数值C等于1，则换档位置改变一级至R档位置(ST69)。如果在步骤ST66中计数值C等于2，则换档位置改变两级至N档位置(ST70)。如果计数值C等于或大于3(ST66：否(No))，则换档位置改变三级至D档位置，并且车辆准备出发。再一次，无论换档手柄14转动超过该位置多远，如图10所示仍然选择D档位置。这是有利的，因为在启动车辆时通常希望换档位置位于D档位置，并且如果由于换档手柄的意外多余转动使换档位置到达L档位置，这对车辆操作人员来说是令人恼火的。由于这种配置，当将换档位置从P档位置改变至D档位置以使车辆出发时，允许车辆操作人员沿逆时针方向将换档手柄转动足够大的角度，而不要求将换档手柄的运动严格地停止在D档位置。在任何情况中，程序流程返回到主流程。
参照图12，如果在步骤ST61(图11)中确定未选择P档位置，则在步骤ST72中确定是否选择R档位置。一旦检测到R档位置(ST72：是(Yes))，则在步骤ST73检测到单次换档操作的完成。一旦在步骤ST73检测到从R档位置开始的单次换档操作的完成，则在步骤ST74中确定计数值C是否等于或小于-1。如果不是，则在步骤ST75中确定计数值C是否等于0。如果不是，则在步骤ST76中确定计数值C是否等于1。如果不是，意味着计数值C等于或大于2。
如果在步骤ST74中计数值C等于或小于-1，则在步骤ST78中确定车辆速度V的绝对值是否等于或小于第一阈值Vth1(5km/h，例如)。如果车辆速度V的绝对值等于或小于第一阈值Vth1(ST78：是(Yes))，则允许换档位置从R档位置改变至P档位置(ST80)。如果车辆速度V的绝对值大于第一阈值Vth1(ST78：否(No))，则阻止换档位置从R档位置开始改变或将换档位置维持在R档位置(ST81)。因此，仅在车辆基本上静止时允许换档位置从R档位置到P档位置的改变。换句话说，如果车辆以处于R档位置的某个速度行驶，则不管换档手柄的顺时针转动，并且维持R档位置。然而，当车辆静止时，换档手柄的顺时针转动引起换档位置从R档位置改变至P档位置。这在图16的左手侧示出。
如果在步骤ST75中计数值C等于0，则维持R档位置(ST81)。如果在步骤ST76中计数值C等于1，则换档位置改变至N档位置(ST82)。如果计数值C等于或大于2(ST76：否(No))，则确定车辆速度是否高于第三阈值Vth3(其值是负的，但绝对值大于第一阈值Vth1；例如-10km/h)。如果车辆未以相对高的速度向后行驶(如果车辆以低速向后行驶或向前行驶)(ST79：是(Yes))，则允许换档位置从R档位置改变至D档位置(ST83)。如果车辆以高速向后行驶(ST79：否(No))，则换档位置的改变被限制到N档位置(ST82)。因此，当车辆以高速向后行驶时，禁止换档位置从R档位置到D档位置的改变。
这在图16的右手侧示出。如果车辆以处于R档位置的某个速度行驶，则换档手柄的逆时针转动允许换档位置仅改变至N档位置。如果车辆静止，则换档手柄的逆时针转动允许换档位置仅改变至D档位置。在任何情况中，一旦完成档位改变，程序流程返回到主流程。
参照图13，如果在步骤ST72(图12)中确定未选择R档位置，则在步骤ST84中确定是否选择N档位置。一旦检测到N档位置(ST84：是(Yes))，则在步骤ST85中检测到单次换档操作的完成。一旦在步骤ST85中检测到从N档位置开始的单次换档操作的完成，则在步骤ST86中确定计数值C是否等于或小于-2。如果不是，则在步骤ST87中确定计数值C是否等于-1。如果不是，则步骤DST88中确定计数值C是否等于0。如果不是，意味着计数值C等于或大于1。
如果在步骤ST86中计数值C等于或小于-2，则在步骤ST90中确定车辆速度V的绝对值是否等于或小于第一阈值Vth1(5km/h，例如)。如果车辆速度V的绝对值等于或小于第一阈值Vth1(ST90：是(Yes))，则允许换档位置从N档位置改变至P档位置(ST93)。如果车辆速度V的绝对值大于第一阈值Vth1(ST90：否(No))，则程序流程前进至步骤ST91，在步骤ST91中车辆速度V与第二阈值Vth2进行比较，第二阈值Vth2的值为正的且绝对值大于第一阈值Vth1，并且例如可以为10km/h。
如果在步骤ST91中车辆速度V等于或小于第二阈值Vth2，则换档位置改变至R档位置(ST94)。如果在步骤ST91中车辆速度V高于第二阈值Vth2，则将换档位置维持在N档位置(ST95)。
换句话说，当车辆速度非常小(Vth1≥|V|)时，如果它进行或后退，则换档位置可以从N档位置改变至P档位置(改变两级)。如果车辆速度相对小(Vth2≥|V|＞Vth1)或车辆向后行驶(-Vth1＞V)，则无论换档手柄14沿顺时针方向转动多远，换档位置仅可以从N档位置改变至R档位置。当车辆速度V相对高(V＞Vth2)时，无论换档手柄14沿顺时针方向转动多远，都将换档位置维持在N档位置。
如果在步骤ST87中计数值C等于-1，则在步骤ST91中将车辆速度V与第二阈值Vth2进行比较。再一次，如果在步骤ST91中车辆速度V等于或小于第二阈值Vth2，则换档位置改变至R档位置(ST94)。如果在步骤ST91中车辆速度V高于第二阈值Vth2，则将换档位置维持在N档位置(ST95)。
如果在步骤ST88中计数值C等于0，则将换档位置维持在N档位置。如果计数值C等于或大于1(ST88：否(No))，则将车辆速度与第三阈值Vth3进行比较。如果车辆未以相对高的速度向后行驶(如果车辆以低速向后行驶或向前行驶)(ST92：是(Yes))，则允许换档位置从N档位置改变至D档位置(ST96)。如果车辆以高速向后行驶(ST92：否(No))，则将换档位置维持在N档位置(ST95)。因此，当车辆以高速向后行驶时，禁止换档位置从N档位置至D档位置的改变。
在任何情况中，一旦完成档位改变，程序流程返回到主流程。
参照图14，如果在步骤ST84(图13)中确定未选择N档位置，则在步骤ST97中确定是否选择D档位置。一旦检测到D档位置(ST97：是(Yes))，则在步骤ST98中检测到单次换档操作的完成。
一旦检测到从D档位置开始的单次换档操作的完成(ST98：是(Yes))，则在步骤ST99中确定计数值C是否等于或小于-3。如果不是，则在步骤ST100中确定计数值C是否等于-2。如果不是，则在步骤ST101中确定计数值C是否等于-1。如果不是，则在步骤ST102中确定计数值C是否等于0。如果不是，意味着计数值等于或大于1。
如果在步骤ST99中计数值C等于或小于-3，则在步骤ST103将车辆速度V的绝对值与第一阈值Vth1进行比较。如果车辆速度V的绝对值等于或小于第一阈值Vth1(ST103：是(Yes))，则允许换档位置从D档位置改变至P档位置(ST105)。如果车辆速度V的绝对值大于第一阈值Vth1(ST103：否(No))，则换档位置从D档位置的改变被限制到N档位置(ST107)。
如果在步骤ST100中计数值C等于-2，则将车辆速度V与第二阈值Vth2进行比较。如果在步骤ST104中车辆速度等于或小于第二阈值Vth2，则允许换档位置从D档位置改变至R档位置(ST106)。如果在步骤ST104中车辆速度V高于第二阈值Vth2，则换档位置从D档位置开始的改变被限制到N档位置(ST107)。另一方面，当车辆静止时，换档位置可以从D档位置随意地改变至P档位置或R档位置。这在图17的左手侧显示。
如果在步骤ST101中计数值C等于-1，则换档位置从D档位置改变至N档位置(ST108)。如果计数值C等于0，则维持D档位置。如果计数值C等于或大于1(ST102：否(No))，则换档位置从D档位置改变至L档位置。在任何情况中，一旦完成换档位置的改变，程序流程返回到主流程。
参照图15，如果在步骤ST97(图14)中确定未选择D档位置，则意味着选择了L档位置。一旦检测到L档位置(ST97：否(No))，则在步骤ST110中检测到单次换档操作的完成。
一旦检测到从L档位置开始的单次换档操作的完成(ST110：是(Yes))，则在步骤ST111中确定计数值C是否等于或小于-4。如果不是，则在步骤ST112中确定计数值C是否等于-3。如果不是，则在步骤ST113中确定计数值C是否等于-2。如果不是，则在步骤ST114中确定计数值C是否等于-1。如果不是，意味着计数值等于或大于0。
如果在步骤ST111中计数值C等于或小于-4，则在步骤ST115中将车辆速度V的绝对值与第一阈值Vth1进行比较。如果车辆速度V的绝对值等于或小于第一阈值Vth1(ST115：是(Yes))，则允许换档位置从L档位置改变至P档位置(ST117)。如果车辆速度V的绝对值大于第一阈值Vth1(ST115：否(No))，则将换档位置从L档位置开始的改变限制到N档位置(ST119)。
如果在步骤ST112中计数值C等于-3，则将车辆速度V与第二阈值Vth2进行比较。如果在步骤ST116中车辆速度等于或小于Vth2，则允许换档位置从L档位置改变至R档位置(ST118)。如果在步骤ST116中车辆速度V高于Vth2，则将换档位置从L档位置开始的改变限制到N档位置(ST119)。
如果在步骤ST113中计数值C等于-2，则换档位置从L档位置改变至N档位置(ST119)。如果在步骤ST114中计数值C等于-1，则换档位置从L档位置改变至D档位置(ST120)。如果计数值C等于或大于0(ST114：否(No))，则维持L档位置(ST121)。在任何情况中，一旦完成换档位置的改变，程序流程返回到主流程。
在前述实施例中，换档构件包括可以以环形方式沿沿任一方向转动的换档手柄，并且对于换档手柄14的每个指定角位移，如30度，换档位置通常以步进方式推进。然而，如图18所示，换档构件也可以包括操纵杆或瞬时开关式换档构件27，其可以沿前进(F)和后退(R)方向二者从空档(N)位置沿任一方向移动或倾斜并被配置为在通过采用弹性构件等释放时返回空档位置，与换档构件27相关联的运动检测器被配置为根据换档构件沿每个给定方向从空档方向开始的位移的持续时间检测换档构件的运动。在这种情况中，可以通过按压靠近换档构件24设置的开关25实现驻车位置。可替换地，运动检测器可以根据换档构件沿每个给定方向从空档方向开始的指定位移的次数检测换档构件的运动。
第一和第二实施例的控制过程适用于可能具有小的修改的那些改进实施例。
虽然已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，但对本领域技术人员来说明显的是，在不偏离本发明的在随附权利要求中提出的保护范围的条件下，多种改变和修改是可行的。通过引用将本申请要求巴黎公约优先权的原始日本专利申请的内容以及在本申请中提及的现有技术的内容结合在本申请中。

Claims (19)

1.一种用于机动车辆的传动装置的变速装置，包括：
换档构件，该换档构件能够被以环形方式沿第一方向和第二方向选择性地手动推进；
检测换档构件的运动的运动检测器；
控制单元，用于根据运动检测器的检测信号从按指定顺序的多个换档位置中选择传动装置的换档位置；和
指示选定的换档位置的指示器；
其中控制单元被配置为响应于换档构件在正常条件下的每个单次换档操作中的位移使选定的换档位置按所述指定顺序改变，并且根据初始换档位置和换档构件在单次换档操作中的运动量防止选定的换档位置改变到指定换档位置之外，
其中单次换档操作被确定为换档构件的不包括大于指定时间周期的停顿的连续运动。
2.根据权利要求1所述的变速装置，其中换档构件包括能够以环形方式沿任一方向转动的换档手柄。
3.根据权利要求2所述的变速装置，其中换档构件还包括将换档手柄弹性地保持在每个换档位置处的定位机构。
4.根据权利要求1所述的变速装置，其中换档构件包括瞬时开关式换档构件，该瞬时开关式换档构件能够从空档位置开始沿任一方向移动并被配置为在释放时返回至空档位置，并且运动检测器被配置为根据换档构件从空档方向开始沿每个给定方向的位移的持续时间检测换档构件的运动。
5.根据权利要求1所述的变速装置，其中换档构件包括瞬时开关式换档手柄，该瞬时开关式换档手柄能够从空档位置开始沿任一方向移动并被配置为在释放时返回至空档位置，并且运动检测器被配置为根据换档构件从空档方向开始沿每个给定方向的指定位移的次数检测换档构件的运动。
6.根据权利要求1所述的变速装置，其中换档位置包括非前进位置、用于正常前进的D档位置和用于特定目的的附加前进位置，非前进位置、D档位置和附加前进位置沿第一方向以此顺序设置，并且控制单元被配置为将在单次换档操作中沿第一方向从非前进位置开始的换档位置的改变限制到D档位置而不管换档构件的位移。
7.根据权利要求6所述的变速装置，其中非前进位置包括P档位置、R档位置和N档位置中的至少一个。
8.根据权利要求6所述的变速装置，其中非前进位置包括P档位置，并且控制单元被配置为防止换档位置在单次换档操作中沿第二方向从P档位置开始改变而不管换档构件沿第二方向的位移。
9.根据权利要求1所述的变速装置，其中控制单元被配置为还根据车辆的制动装置的状态防止选定的换档位置改变到指定换档位置之外。
10.根据权利要求9所述的变速装置，其中换档位置包括P档位置和用于正常前进的D档位置，P档位置和D档位置沿第一方向以此顺序设置，并且控制单元被配置为防止换档位置沿第一方向从P档位置开始改变而不管换档构件的位移，除非施加制动。
11.根据权利要求1所述的变速装置，其中控制单元被配置为还根据车辆的行驶速度防止选定的换档位置改变到指定换档位置之外。
12.根据权利要求6所述的变速装置，其中非前进位置包括P档位置、R档位置和N档位置，P档位置、R档位置和N档位置沿第一方向以此顺序设置。
13.根据权利要求12所述的变速装置，其中控制单元被配置为，在车辆沿任一方向以大于指定速度(Vth1)的速度行驶时，通过沿第二方向推动换档构件前进一级或多级，防止在单次换档操作中换档位置从R档位置开始改变。
14.根据权利要求12所述的变速装置，其中控制单元被配置为，在车辆以大于指定速度(Vth3)的速度向后行驶时，通过沿第一方向推动换档构件前进两级或更多级，防止在单次换档操作中换档位置从R档位置改变到N档位置。
15.根据权利要求12所述的变速装置，其中控制单元被配置为，在车辆沿任一方向以大于第一指定速度(Vth1)但不大于第二指定速度(Vth2)的速度行驶、且第二指定速度的值大于第一指定速度时，通过沿第二方向推动换档构件前进两级或更多级，防止在单次换档操作中换档位置从N档位置改变到R档位置。
16.根据权利要求12所述的变速装置，其中控制单元被配置为，在车辆以大于指定速度(Vth2)的速度向前行驶时，通过沿第二方向推动换档构件前进一级，防止在单次换档操作中换档位置从N档位置开始改变。
17.根据权利要求12所述的变速装置，其中控制单元被配置为，在车辆以大于指定速度(Vth3)的速度向后行驶时，通过沿第一方向推动换档构件前进一级或更多级，防止在单次换档操作中换档位置从N档位置开始改变。
18.根据权利要求12所述的变速装置，其中控制单元被配置为，在车辆以大于指定速度(Vth2)的速度向前行驶时，通过沿第二方向推动换档构件前进两级，防止在单次换档操作中换档位置从D档位置改变到N档位置。
19.根据权利要求12所述的变速装置，其中控制单元被配置为，在车辆沿任一方向以大于指定速度(Vth1)的速度行驶时，通过沿第二方向推动换档构件前进三级或更多级，防止在单次换档操作中换档位置从D档位置改变到N档位置。
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