CN107690539A - 用于控制机动车的变速器的换挡器和用于借助换挡器控制车辆的变速器的方法 - Google Patents

用于控制机动车的变速器的换挡器和用于借助换挡器控制车辆的变速器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车的变速器的换挡器，所述换挡器包括：可旋转地安装的致动元件；传感器组件，包括具有多个二进制传感器的第一元件和具有触发装置的第二元件，其中所述第一元件和第二元件中的一个刚性地耦接到所述致动元件；控制单元，用于基于从所述传感器组件的输入信号确定所述致动元件的角位置；其中所述传感器组件包括至少三个二进制传感器，所述二进制传感器和所述触发装置以如下方式布置：使得每个二进制传感器对应于所述触发装置的一个触发线，其中所述触发线包括被布置成可由所述二进制传感器单独检测的多个触发元件，并且其中所述触发元件以如下方式沿着所述触发线分布：使得至少一个但不是全部的所述二进制传感器能够针对所述致动元件的每个角位置检测触发元件的存在。本发明也涉及一种用于借助换挡器控制机动车的变速器的方法。

Description

用于控制机动车的变速器的换挡器和用于借助换挡器控制车 辆的变速器的方法
技术领域
本发明涉及用于控制机动车的变速器的换挡器，和用于借助换挡器控制车辆的变速器的方法。
背景技术
在机动车的领域内，换挡器通常被用于允许驾驶员手动地选择变速器的档位或状态。换挡器以如下方式连接到变速器：所做的选择被允许确定变速器的操作并且由此控制车辆的操作。
换挡器本身可以有不同的设计，并且经常以换挡杆的形式或者以可以沿着路径移动或在对应于变速器的档位或模式的不同角位置之间旋转的致动元件的形式。如果可旋转的致动元件被使用，那么换挡器的角位置因此对应于变速器的特定状态，诸如例如停驻、倒退、空档、和驱动。一个具有旋钮形式的可旋转致动元件的换挡器在FR2836974(雷诺)中公开，另一个在EP2159455(杜拉)中公开。
如果致动元件可以旋转360°，则换挡器具有以下优点：致动元件的特定的角位置不需要与变速器的特定状态或模式相链接。相反，布置成与换挡器通信的控制单元可确定致动元件的当前位置并且决定当前这个位置应该对应变速器的哪个状态。这在驾驶员关闭点火装置并且留下车辆的换挡器在驱动位置并且车辆本身接合停驻位置的情况是特别有利的。当驾驶员回到车辆并且打开点火开关，控制单元可检测致动元件的当前位置并且确定它现在应该被认为是停驻位置。变速器的其余状态可然后被重新分配到致动元件的其他角位置来反映这个决定，并且换挡器的这个特征通常已知为软件实现的自动返回到停驻。
换挡器具有可旋转的致动元件的问题是角位置的检测经常是不可靠的，尤其是当致动元件缺少结束位置(即可被旋转360°)时。如果位置被误解成另一个，变速器变得不可靠并且驾驶员有他或她在交通中不能控制车辆的危险情况的潜在风险。另一方面，提供具有故障检测和可靠的检查的换挡器以确保驾驶员意图的变速器的状态确实是由变速器设定的状态，这通常使换挡器本身变得越来越复杂和昂贵。
通常需要一种解决这些问题同时有成本效益并且坚固的可靠换挡器。
发明内容
本发明的目标是为了消除或至少最小化以上讨论的问题。这是通过用于控制机动车的变速器的换挡器和根据所附的独立权利要求的用于控制机动车的变速器的方法来实现的，其中该传感器组件包括至少三个二进制传感器，该二进制传感器和触发装置被布置成使得每个二进制传感器对应于触发装置的一个触发线，其中所述触发线包括多个触发元件，所述多个触发元件被布置成可由所述二进制传感器单独检测，并且其中触发元件沿着触发线分布，这样使得至少一个但不是全部的二进制传感器能够针对致动元件的每个角位置检测触发元件的存在。得益于触发元件的这个分布和二进制传感器的使用，多个角位置的每一个能由触发元件的单独分布表征并且每个这样的位置能够以可靠的方式被检测。
得益于本发明，获得了成本高效的换挡器，最小化故障检测的风险并且允许换挡器的安全可靠的操作，使得由驾驶员选择的变速器的状态也是变速器所实行的状态。
根据本发明的一方面，传感器组件还包括布置在第一元件和第二元件之一上的止动轨道，和布置在所述第一元件和第二元件中另一个上的止动柱塞，并且其中所述止动轨道和止动柱塞被布置以这样的方式相互作用：致动元件的每个角位置对应于沿着所述止动轨道的止动柱塞的静止位置。由此，离散位置被创建，使当致动元件位于两个这样的位置之间时角位置被检测到的风险最小化。
根据本发明的另一个方面，来自每一个触发线的至少一个触发元件一起形成触发模式，并且所述触发模式在触发装置上至少被重复两次，优选地为至少四次。由此，可以从致动元件的任何给定角位置重复利用角位置的再赋值和变速器的状态的软件实现的自动返回到停驻。
根据本发明的另一个方面，致动元件的至少两个角位置各自与机动车的变速器的状态相关联。由此，换挡命令可通过在这些位置之间旋转致动元件被给出，并且变速器的操作相应地被改变。
根据本发明的另一方面，致动元件通过对应于变速器的状态的每个位置的旋转延伸超过一个以上的触发模式。由此，相同的二进制代码将被用于若干位置并且换挡器将能够重新调节它本身并且相同数量的传感器和二进制代码可被用于不同的换挡器。
根据本发明的另一个方面，控制单元被安排成比较致动元件的当前位置和变速器的当前状态并确定它们是否互相关联，并且如果所述位置与变速器的另一个状态相关联，那么使当前位置和变速器的当前状态相关联。由此，实现如上所讨论的软件实现的返回到停驻功能。
根据本发明的另一方面，致动元件的每一角位置以此方式对应于控制单元中的二进制代码：二进制序列由所有角位置的二进制代码形成，并且控制单元被布置成如果致动元件从第一位置旋转到第二位置且在二进制序列中第二位置的二进制代码不与第一位置的二进制代码相邻则检测到故障。由此，换挡器被设置成发现是否发生错误，进一步最小化错误操作的风险。
根据本发明的另一个方面，控制单元被安排成如果所有二进制传感器同时检测到触发元件的存在或如果没有二进制传感器检测到触发元件的存在则检测到故障。由此，可以发现由损坏了的传感器或由在触发线上形成的灰尘等产生的附加的意外检测元件而产生的故障。
根据本发明的另一个方面，控制单元至少部分地基于之前检测的位置确定致动元件的当前位置。由此，提供了附加故障检测。
根据本发明的另一个方面，可视指示装置可被用于指示与致动元件的角位置相关联的变速器的状态。由此，被选择的变速器的状态可被向驾驶员显示。
本发明的许多更多的优点依照以下详细的说明对本领域技术人员是显而易见的。
附图说明
现将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出根据本发明的换挡器的示意图；
图2示出被安装在控制台上的换挡器的立体图；
图3示出没有控制台的换挡器的立体图，公开所述换挡器的部分；
图4示出图3中的换挡器的分解图；
图5示出换挡器的横截面图；
图6a示出从上方看到的没有致动元件的换挡器，公开了传感器组件的第一位置；
图6b示出图6a的位于图6a中第一位置和传感器组件的第二位置之间的位置的示图；
图6c示出图6a-6b的传感器组件的第二位置的示图；并且
图7示出来自传感器组件的信号如何能够被解释为变速器的模式的示例的两个二进制表。
具体实施方式
图1示意性公开了根据本发明的换挡器1，其具有致动元件10，致动元件10可由车辆的驾驶员致动以达到指示变速器状态的角位置。致动元件与传感器组件20通信，如将在下文中进一步详细描述的，并且传感器组件20解释致动元件10的角位置并且创建与该位置相关联的二进制代码；信号本身被传输到控制单元30以进一步分析。因此，控制单元30能够基于来自传感器组件20的输入信号来确定致动元件10的角位置。控制单元30通过基于二进制代码发送换挡命令来与车辆的变速器100通信。
图2示出了根据本发明的优选实施例的换挡器1安装在中央控制台40中，其中致动元件10为从控制台40突出的可旋转按钮的形式。控制台还包括在本实施例中为字母P、R、N和D的形式的可视指示装置41，其进而可以通过每个字母下面的照明装置(未示出)被照亮，使得例如当已经选择了对应于变速器的停驻状态的角位置时字母P被示出。当然，可视指示装置41可以以很多不同方式被实现，如本领域熟知的。由此安装在中央控制台40中的换挡器1可被安装在车内的合适位置使得致动元件10在驾驶员容易达到的范围内。
在图3和图4中，换挡器1被示为不带有中央控制台40，使得带有传感器组件20的致动元件10的相互作用可见。由此，传感器组件20包括安装在基部28上的多个二进制传感器21和安装在致动元件10上并刚性地耦接到致动元件10的触发装置22。触发装置22包括多个触发元件23，在这个实施例中是以布置在致动元件10的下侧13上的突出物的形式，如将在以下更详细描述的。触发元件23由此被布置成使得每个触发元件23能被一个二进制传感器21检测并且生成与在二进制传感器21处存在或不存在触发元件相对应的二进制信号。根据本发明的换挡器包括至少三个二进制传感器21，并且触发元件23被布置成使得每个二进制传感器21对应于触发装置20的一个触发线50(见图6b)的方式，也将在下文中进一步公开。此外，传感器组件20包括止动轨道24和止动柱塞25。
二进制传感器21和触发装置22各自形成传感器组件20的第一元件和第二元件的部分，并且这些第一元件和第二元件中的一个刚性地耦接到致动元件。在这个优选实施例中，二进制传感器21形成第一元件的部分并且触发装置22形成第二元件的部分，但是应当注意的是相反的是同样可能的。在这样的情况下，二进制传感器21将被安装在致动元件10上而触发装置安装在传感器组件20的基部28上。
致动元件10包括顶部11和轴12，顶部11可被着色或者以其他方式设计为容易被视觉检测到，轴12从下侧13的中心延伸并安装在基部28的中央开口29中以允许致动元件10相对于基部28旋转。止动柱塞25通过弹簧26被弹簧偏置抵靠在止动轨道24上并且安装在固定件27中。止动轨道24是锯齿形以确定多个角位置，每个角位置对应于止动轨道24上的凹陷并由此对应于静止位置，以允许止动柱塞25静止在那里并且防止致动元件10停留在这些限定的角位置之间。相反，如果在达到限定的位置之前驾驶员停止旋转，由于止动轨道24和止动柱塞25的相互作用，致动元件10将被迫朝向限定的角位置。
在这个实施例中，止动柱塞25安装在也包括二进制传感器21的第一元件上，并且止动轨道24安装在可以找到触发装置22的第二元件上，但是类似于上述关于二进制传感器21和触发装置22的推论，相反当然也可以是正确的。在那个情况下，止动轨道24可沿着致动元件10的圆周安装在基部28上，并且止动柱塞25可安装在致动元件10本身上并且偏置抵靠在止动轨道24上。
图5示出了处于安装状态的换挡器1，其中致动元件10的轴12通过开口29被固定并且止动柱塞25偏置抵靠在止动轨道24上。一个触发元件23在此位置处于二进制传感器21之一处并且能够在那里被检测到，而其他两个二进制传感器21不能检测到触发元件的存在。
图6a-6c示出触发装置20上触发元件23的分布以及触发元件23与二进制传感器21的相互作用。在这个优选实施例中，使用三个二进制传感器21并且形成三条相应的触发线50、51、52、53。在上下文中的附图标记50笼统地指触发线，而51、52和53表示图中所示的三条触发线中的每一条。如在图6a中也可以看到的，触发元件23以这种方式分布在触发装置20上，使得至少一个二进制传感器21总是能够检测到触发元件23，但是不是每一个二进制传感器21都能够在致动元件20的任何给定角位置同时这样做。触发元件23进一步被分布以形成在触发装置20上重复至少两次但是优选地至少四次的触发模式54。
通常，借助换挡器1来控制机动车的变速器的方法包括使用至少三个二进制传感器21以检测触发线50中的触发元件23的存在或不存在，每一二进制传感器21能够检测一条触发线50上的触发元件23并且使用来自所述二进制传感器21的输入以确定致动元件10的角位置并确定与角位置相关联的变速器的状态。然后包括换挡命令的信号被发送到机动车的变速器100，以指示与角位置相关联的变速器的状态。现在参考图6a-6c和图7举例阐述。
当变速器的状态要被选择时，车辆的驾驶员抓住致动元件10的旋钮并将其从一个角位置旋转到另一个角位置。在图6a-6c中该旋转为逆时针但是相反的当然也同样可能。图6a公开了可对应于停驻的一个角位置，其中只有一个二进制传感器21(即在图右侧的一个)能够检测到触发元件23的存在。这将给出二进制代码001(见图7)。在图6a-6c中，标记了三个触发元件23，来自每个触发线50的一个，以允许对本技术更好的理解。然而，要注意的是，这些触发元件23的每一个与同一触发线50中的其他触发元件23是相同的。
当驶员转动致动元件20时，达到图6b的中间位置。这里，止动柱塞25在止动轨道24中不处于静止位置，并且致动元件10可以因此不停留在中间位置，而是被推向下一个位置，或实际上回到之前的位置。在该中间位置，二进制传感器21的两个能够检测触发元件23(即在中间的和在右边的)，并且对应的二进制代码为011(见图7)。
当由驾驶员更进一步地转动致动元件10来继续旋转时，到达止动轨道24的下一个静止位置，从而允许止动柱塞25静止并保持致动元件10。在这个可对应于倒退的位置，只有一个二进制传感器21(即在中间的一个)能够检测触发元件23。这将给出二进制代码010(见图7)。
二进制传感器21在这个实施例中是光学传感器并且信号被连续地发送到控制单元30，以基于产生的二进制代码确定致动元件10的位置和移动。在上述操作中，控制单元30将首先接收信号001，该信号指示致动元件在与变速器的停驻状态或模式相关联的位置，并且将在第一二进制代码指示该位置已经被接收后向变速器给出换挡命令以指示变速器的该状态。在由停驻到倒退的移动期间，控制单元30接收对应于停驻和倒退之间的中间位置的二进制代码011，并且最终接收对应于变速器的倒退状态的二进制代码010。指示变速器的倒退状态的新换挡命令然后被发送到变速器。
由此，致动元件10的每一角位置以如下方式对应于控制单元30的二进制代码：使得通过如图7所示的针对所有角位置的二进制代码形成二进制序列，图7公开了与可由本发明的这个优选实施例的三个二进制传感器21形成的二进制代码相关联的变速器的模式的一个示例。要注意的是，图7仅仅用作示例，并且具有不同数量的二进制传感器21的实施例将创建不同的二进制序列。并且，与二进制代码相关联的变速器的模式可根据车辆的变速器改变，使得二进制代码在一个实施例中可对应于变速器的手动模式(挡位1、2、3、4、5和倒退)，例如。
如果控制单元30检测到用于第一位置(例如，诸如图6a的停驻位置)的二进制代码和用于第二位置(例如，诸如图6b的中间位置)的另一个二进制代码，对照二进制序列检查这些二进制代码以查看它们是否确实对应于致动元件10的相邻角位置。由此，控制单元30至少部分地基于之前检测到的位置来确定致动元件10的当前位置。
如果检测到的位置不被认为与之前检测到的位置相邻，那么控制单元30检测到故障。例如，如果在这个示例中具有二进制代码001的停驻位置后跟着具有二进制代码100的空档位置，这样的故障将发生。然后控制单元30将确定检测到故障。
如果接收到不包括在二进制序列中的二进制代码，诸如111(指示所有三个二进制传感器21检测到触发元件的存在)或000(指示没有二进制传感器21检测到触发元件的存在)，那么控制单元30也将检测到故障。
故障可例如指示至少一个二进制传感器21已经损毁或某物干扰触发装置20使得二进制传感器21检测到除了在致动元件10的下表面13上的触发元件以外的某物的存在。故障然后可被发送信号到驾驶员以指示车辆需要被维修。
得益于本发明，上述的自动返回到停驻功能也可以借助传感器组件20和控制单元30来实现。当驾驶员已经停驻车辆时，即使变速器随着发送机关闭而改变为停驻，制动元件10也会停留在其位置，例如驱动位置。当车辆再次被启动时，控制单元30将致动元件10的当前角位置与控制单元30从传感器组件20接收到的二进制代码比较，然后将其与变速器的当前状态(即停驻)比较，以观察它们是否互相关联。如果答案是否，则控制单元30执行这样的关联，并且然后还将二进制序列的剩余二进制代码关联，使得每个二进制代码接收与之前相同的顺序的变速器的状态的新关联，即，使之前相邻的变速器的状态维持。由此，当驾驶员启动车辆时，变速器停留在停驻位置并且对应于停驻状态的可视指示装置41亮起。然后车辆的操作可以以与之前相同的方式执行，驾驶员通过旋转致动元件10选择变速器的状态或模式。
如上文已经描述的，在这个优选实施例中触发模式54在触发装置20上被重复，并且这允许角位置与变速器的状态重新关联无限次数并且从每个位置开始，由于由每个角度的二进制代码形成的二进制序列将为每个触发模式54重复自身。
此外，二进制序列比触发模式54的一次重复长，即，致动元件10通过对应于变速器的状态的每个位置的旋转延伸超过一个以上的触发模式54。这也用于实现变速器的状态重新关联，因为相同的二进制代码将对应于致动元件10的多于一个角位置。
本发明不被视为受到本文所述的实施例的限制，而是可以在所附权利要求的范围内变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。例如，代替将传感器组件20的一个元件安装在致动元件10上并且将另一个元件安装在基部28上，一个元件可沿着致动元件10的圆周安装并且另一个可以从基部28突出或实际以与止动柱塞25相同的方式从刚性连接到基部28的另一个结构突出。

Claims (16)

1.一种用于控制机动车的变速器的换挡器，所述换挡器包括：
可旋转地安装的致动元件(10)；
传感器组件(20)，包括具有多个二进制传感器(21)的第一元件和具有触发装置(22)的第二元件，其中所述第一元件和第二元件中的一个刚性地耦接到所述致动元件(10)
控制单元(30)，用于基于从所述传感器组件(20)的输入信号确定所述致动元件(10)的角位置；
其特征在于
所述传感器组件(20)包括至少三个二进制传感器(21)，
所述二进制传感器(21)和所述触发装置(22)以如下方式布置：使得每个二进制传感器(21)对应于所述触发装置(22)的一个触发线(50)，其中所述触发线(50)包括被布置成可由所述二进制传感器(21)单独检测的多个触发元件(23)，并且其中
所述触发元件(23)以如下方式沿着所述触发线(50)分布：使得至少一个但不是全部的所述二进制传感器(21)能够针对所述致动元件(10)的每个角位置检测触发元件(23)的存在。
2.根据权利要求1所述的换挡器，其中所述传感器组件(20)还包括布置在所述第一元件和所述第二元件之一上的止动轨道(24)，以及布置在所述第一元件和第二元件中另一个上的止动柱塞(25)，并且其中所述止动轨道(24)和止动柱塞(25)被布置成以如下方式相互作用：使得所述致动元件(10)的每个角位置对应于沿着所述止动轨道(24)的所述止动柱塞(25)的静止位置。
3.根据权利要求1或2所述的换挡器，其中来自每一个触发线(50)的至少一个触发元件(23)一起形成触发模式(54)，并且所述触发模式(54)在所述触发装置(22)至少被重复两次，优选地为至少四次。
4.根据权利要求1-3中的任何一项所述的换挡器，其中所述致动元件(10)的角位置中的至少两个各自与所述机动车的变速器的状态相关联。
5.根据权利要求4所述的换挡器，其中所述致动元件(10)通过对应于变速器的状态的每一个位置的旋转延伸超过多于一个触发模式(54)。
6.根据权利要求4或5所述的换挡器，其中所述控制单元(30)被布置成比较所述致动元件(10)的当前位置与变速器的当前状态并确定它们是否互相关联，并且如果所述位置与变速器的另一个状态相关联，那么使所述当前位置和所述变速器的当前状态相关联。
7.根据前面任何一项权利要求所述的换挡器，其中所述致动元件(10)的每一角位置以如下方式对应于所述控制单元(30)中的二进制代码：使得二进制序列由针对所有角位置的所述二进制代码形成，并且其中所述控制单元(30)被布置成如果所述致动元件(10)从第一位置旋转到第二位置并且在所述二进制序列中所述第二位置的所述二进制代码不与所述第一位置的所述二进制代码相邻则检测到故障。
8.根据前面任何一项权利要求所述的换挡器，其中所述控制单元(30)被布置成如果所有所述二进制传感器(21)同时检测到触发元件(23)的存在或如果没有二进制传感器(21)检测到触发元件(23)的存在则检测到故障。
9.根据前面任何一项权利要求所述的换挡器，其中所述控制单元(30)至少部分地基于之前检测到的位置来确定所述致动元件(10)的当前位置。
10.一种借助换挡器控制机动车的变速器的方法，由以下步骤表征
-使用至少三个二进制传感器(21)以检测触发线(50)中的触发元件(21)的存在或不存在，每个传感器能够检测一条触发线(50)的触发元件(23)
-使用来自所述二进制传感器(21)的输入以确定致动元件(10)的角位置并且确定与所述角位置相关联的变速器的状态
-向机动车的变速器(100)发送信号，指示与所述角位置相关联的所述变速器的状态
其中所述触发线(50)的所述触发元件(23)以如下方式布置：使得至少一个但不是全部的所述二进制传感器(21)能够针对所述致动元件(10)的每个角位置检测触发元件的存在。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括以下步骤
-使用可视指示装置(41)以指示与所述致动元件(10)的所述角位置相关联的所述变速器的状态。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中第一元件包括所述二进制传感器(21)并且第二元件包括所述触发线(50)，并且其中所述第一元件和第二元件之一与所述致动元件(10)刚性耦接。
13.根据权利要求10-12中的任何一项的方法，其中所述第一元件和所述第二元件之一包括止动轨道(24)并且所述第一元件和第二元件中的另一个包括止动柱塞(25)，并且其中所述止动轨道(24)与所述止动柱塞(25)以如下方式相互作用：使得对于所述致动元件(10)的每个角位置，所述止动柱塞(25)处于沿着所述止动轨道(24)的静止位置中。
14.根据权利要求10-13中的任何一项所述的方法，其中来自每一个触发线(50)的至少一个触发元件(23)一起形成触发模式(54)，并且其中所述触发模式(54)在触发装置(22)至少被重复两次，优选地为至少四次。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述致动元件(10)通过对应于变速器的状态的每一个位置的旋转延伸超过多于一个触发模式(54)。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
-在所述机动车的启动期间比较所述致动元件(10)的所述角位置与所述变速器的当前状态以确定所述角位置和所述变速器的状态是否互相关联，并且
-如果所述角位置与所述变速器的状态还没有互相关联，则将它们相关联。
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