CN110030373A - 位置自动复位的变速器换档组件 - Google Patents

Abstract

变速器换档器的至少一些实施方式包括可在多个位置之间旋转的第一主体、可在多个位置之间旋转的第二主体、保持器以及第一致动器和第二致动器。所述保持器可相对于第二主体在保持器防止第二主体旋转的第一位置和保持器允许第二主体旋转的第二位置之间移动。所述第一致动器耦合到所述保持器，以在第一位置和第二位置之间移动所述保持器。当保持器处于第二位置时，所述第二致动器在第二主体上提供作用力，以旋转第二主体。

Description

位置自动复位的变速器换档组件

共同待决申请的引用

本申请要求2017年12月28日提交的序列号为62/611,027的美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于车辆变速器的换档系统。

背景技术

在一些车辆中，车辆乘客舱内的变速杆可以由车辆操作者移动，以在其驻车档和其他档位(例如，倒档、空档和前进档)之间切换车辆变速器。变速杆通过将变速杆运动传递到变速器换档机构的电缆机械地耦合到变速器。其他车辆使用所谓的“线控换档”系统，其中，操作者换档杆或换档控制单元没有通过电缆物理地耦合到变速器换档机构。相反，换档控制单元电耦合到换档致动器，该换档致动器被设置成在从换档控制单元接收到操作者希望变速器换档的信号时将变速器换档。在至少一些情况下，可能希望选择性地防止变速杆移动，以至少在满足某些条件之前防止变速器换档。例如，为了使变速器换档脱离驻车档，可能需要踩下车辆制动器，或者可能需要驾驶员采取某种其他动作。在一些情况下，可能希望在没有用户命令的情况下将变速器换档。

发明内容

变速器换档器的至少一些实施方式包括：可在多个位置之间旋转的第一主体，可在多个位置之间旋转第二主体，保持器，以及第一和第二致动器。所述保持器可相对于第二主体在第一位置和第二位置之间移动，其中所述保持器在第一位置上防止第二主体旋转，而在第二位置上允许第二主体旋转。所述第一致动器耦合到保持器上，以在第一和第二位置之间移动所述保持器。以及当所述保持器处于第二位置时，所述第二致动器在第二主体上提供作用力以旋转第二主体。

在至少一些实施方式中，所述第二致动器是偏置构件，所述偏置构件具有与第一主体接合的第一部分以及与第二主体接合的第二部分，如此使得第一主体相对于第二主体在一个方向上的旋转增加了偏置构件的作用力。所述第一主体和第二主体中的一个可包括空隙，而所述第一主体和第二主体中的另一个可包括被容纳在所述空隙内的突起，并且其中，所述偏置构件可以容纳在所述空隙内并且由所述突起所接合。

在至少一些实施方式中，所述保持器可相对于第一主体移动，并且当所述保持器处于第二位置时，所述保持器防止第一主体旋转。所述保持器可移动到第三位置，其中，所述保持器防止第一主体和第二主体两者旋转。

在至少一些实施方式中，所述换档器还包括与第一主体相关联并可选择性地与第一主体接合的保持器，以选择性地防止第一主体旋转，并且其中，第一致动器驱动与第一主体相关联的保持器和防止第二主体旋转的保持器两者。与第一主体相关联的保持器可由第一致动器驱动，以及防止第二主体旋转的保持器可由与第一主体相关联的保持器驱动。在防止第二主体旋转的保持器和与第一主体相关联的保持器之间可设置空动耦合。

在至少一些实施方式中，所述换档器还包括反馈表面和与反馈表面接合的从动件，其中，所述反馈表面或从动件中的一个由第一主体承载，以对第一主体的旋转提供可变阻力。在至少一些实施方式中，所述第一主体和第二主体中的一个包括空隙，并且所述第一主体和第二主体中的另一个包括容纳在空隙内的突起，并且其中，通过所述突起与限定所述空隙的主体的接合，所述第一主体和第二主体之间的相对旋转在至少一个方向上受到限制。

在至少一些实施方式中，一种用于车辆变速器的换档器包括：选择器，其可在多个位置之间旋转以对变速器进行换挡，所述选择器包括第一主体；第二主体，其可在多个位置之间旋转并相对于第一主体旋转，所述第二主体具有多个控制特征；保持器，其可相对于第二主体在第一位置和第二位置之间移动，所述保持器包括与第二主体的至少一个控制特征相互作用的控制特征，使得当所述保持器处于第一位置时，第二主体的旋转被阻止，并且当所述保持器处于第一位置时，所述第二主体可旋转；第一致动器，其耦合到所述保持器，以在第一和第二位置之间移动所述保持器；以及第二致动器，当所述保持器处于第二位置时，所述第二致动器在所述第二主体上提供作用力，以旋转第二主体。

在至少一些实施方式中，第二致动器是偏置构件，所述偏置构件具有与所述第一主体接合的第一部分以及与所述第二主体接合的第二部分，使得所述第一主体相对于第二主体在一个方向上的旋转增加了偏置构件的作用力。所述第一主体和第二主体中的一个可包括空隙，而所述第一主体和第二主体中的另一个可包括容纳在所述空隙内的突起，并且其中，所述偏置构件容纳在所述空隙内并且由所述突起接合。

在至少一些实施方式中，所述保持器可选择性地与第一主体接合，并且所述保持器在处于第二位置时，防止第一主体旋转。所述保持器可移动到第三位置，在所述第三位置处所述保持器防止第一主体和第二主体两者旋转。所述第一主体可包括多个空隙，所述第二主体可包括多个空隙，以及所述保持器在处于第三位置时，可至少部分地容纳在第一主体的一个空隙和第二主体的一个空隙中。

附图说明

下面将结合附图详细描述换档器的某些实施方式，其中：

图1为带有旋转选择器的变速器换档组件的顶部示意图；

图2为图1的换档器的侧视图，其中外壳和一些其他部件被移除以示出某些内部部件，包括选择器、电路板、保持器和致动器组件；

图3为保持器和致动器组件的顶部示意图；

图4为保持器和致动器组件的分解示意图；

图5为示出了第一主体的一部分和保持器的一部分的局部剖视图，示出了处于防止第一主体旋转的第一位置的保持器；

图6为类似于图5的视图，示出了与第一主体隔开的处于第二位置的保持器；

图7为剖视图，示出了当选择器处于与处于驻车档的变速器对应的第一位置时的保持器和致动器组件，其中，第一主体处于第一位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第二位置；

图8为类似于图7的视图，示出了处于与处于倒档的变速器对应的第二位置的选择器，其中，第一主体处于第二位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第二位置；

图9为类似于图7的视图，示出了处于与处于空档的变速器对应的第三位置的选择器，其中，第一主体处于第三位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第二位置；

图10为类似于图7的视图，示出了处于与驱动中的变速器对应的第四位置的选择器，其中，第一主体处于第四位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第二位置；

图11为保持器和致动器组件的底部示意图；

图12为保持器和致动器组件的侧视图，示出了处于第二位置的保持器和与第二主体接合的阻挡构件；

图13为保持器和致动器组件的示意和局部剖视图；

图14为保持器和致动器组件的侧视图，示出了处于第三位置的保持器，其中，阻挡构件未与第二主体接合；

图15为类似于图13的视图，示出了处于第三位置的保持器；

图16为保持器和致动器组件的示意图，包括替代保持器和换档器外壳的一部分；

图17为图16的保持器和致动器组件的分解示意图；

图18为保持器和致动器组件的底部示意图；

图19为剖视图，示出了当选择器处于与处于驻车档的变速器对应的第一位置时的保持器和致动器组件，其中，第一主体处于第一位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第一位置，防止第一主体和选择器旋转；

图20为类似于图19的视图，示出了处于第一位置的选择器，其中，第一主体处于第一位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第二位置，允许第一主体和选择器旋转；

图21为类似于图19的视图，示出了处于与处于倒档的变速器对应的第二位置的选择器，其中，第一主体处于第二位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第二位置；

图22为类似于图19的视图，示出了处于与处于空档的变速器对应的第三位置的选择器，其中，第一主体处于第三位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第二位置；

图23为类似于图19的视图，示出了处于与处于空档的变速器对应的第三位置的选择器，其中，第一主体处于第三位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第三位置，防止第一和第二主体旋转；

图24为类似于图19的视图，示出了处于与驱动中的变速器对应的第四位置的选择器，其中，第一主体处于第四位置，第二主体处于第一位置，以及保持器处于第二位置；以及

图25为类似于图19的视图，其中，选择器、第一主体、第二主体和保持器处于相同的相对位置，但是第一主体和第二主体已经相对于其在图19中的位置旋转，建立了这些主体的新的第一位置。

具体实施方式

更详细地参考附图，图1和2示出了可用于在变速器11的各种档位之间换档的旋转换档器10。在至少一些实施方式中，换档器10不直接机械地耦合到变速器11，而是与耦合到变速器11的致动器13电连通，变速器11又在所谓的线控换档系统中引起所选变速器档位的变化。换档器10可以包括第一换档构件，例如，刻度盘、旋钮或其他旋转选择器12，第一换档构件可由用户手动旋转通过对应于车辆变速器的多个档位的多个位置。作为非限制性示例，选择器12可以包括并旋转到与车辆变速器11的驻车档、倒档、空档和行车档对应的一个或多个位置。

选择器12可以安装到外壳14上(仅示出了其中的一部分，以更好地示出内部部件)，该外壳14被设置成安装在车辆内。外壳14可以具有：上部15；盖16(图1和图2)，其覆盖上部并包围选择器12；以及底座18，其耦合到上部15和/或盖，以限定选择器12和相关换档器部件的至少部分壳体，如下所述。选择器12可由外壳14承载，以相对于外壳围绕中心轴线20旋转，使得选择器可以由用户手动致动，以引起变速器档位变化，选择器12可至少部分地延伸出盖16。

如图2所示，在壳体内，换档器10可包括电路板26，电路板26上可安装有一个或多个电路元件，例如，微处理器或控制器28。在至少一些实施方式中，电路板26通常是平面的，并且垂直于选择器12的旋转轴线20安装。如果需要，可以在盖16和电路板26之间提供垫圈或其他密封件。例如，可以在盖16的凸缘24和电路板26之间提供垫圈。如果需要，垫圈和/或其他密封件可以帮助将电路板26上的电路元件与液体和其他污染物隔离。

附图中的图1和图4示出了外壳底座18或其至少一部分。底座18可以包括：支柱30(图7-10)，围绕支柱30容纳选择器12的一部分，并且支柱30可以帮助引导选择器12的旋转；以及用于安装外壳14内的各种部件或与外壳14内的各种部件相互作用的其他特征，如下所述。

如图1和图2所示，选择器12可以包括用户致动的旋钮42，该旋钮42可以包括或耦合到装饰盖44，该装饰盖44固定到旋钮，以与旋钮一起旋转。参考图2，旋钮42可以包括一个或多个支腿50，该支腿50朝向保持器和致动器组件53的第一主体52延伸并与其耦合，使得旋钮42和第一主体52一起旋转。这在旋钮42和第一主体52之间提供了一些空间，如果需要的话，可以在该空间内容纳诸如按钮、LED灯、开关等部件。

第一主体52可以固定到支腿50或旋钮42的某个其他部分上，以与旋钮一起旋转。第一主体52可以例如通过延伸到或穿过第一主体52上的中心开口54(图4和7)的支柱30安装到外壳14上，使得第一主体(和连接的旋钮)相对于支柱和外壳旋转。在所示的示例中，第一主体52大致为盘形，具有面向旋钮42的上表面56、面向相反方向(例如，朝向外壳14的底座18)的下表面58以及在第一主体52的径向外表面处的轴向和周向延伸的侧壁60。

进一步，电路板26可以在旋钮42和选择器12的第一主体52之间延伸，其中，支腿50延伸穿过电路板中的孔或者位于电路板的外侧(例如，邻近侧边)。上外壳16的一部分也可以在旋钮42和选择器12的第一主体52之间延伸，以便于旋转安装选择器。作为这些的补充或替代，电子控制器28可以包括微处理器，可以根据需要容纳在旋钮42内或其他地方。此外，如果需要，控制器28可用于管理换档器10的操作，包括任何按钮、灯或设置有换档器的其他特征。由于选择器12的一部分位于电路板26的任一侧，各种电子元件可以非常接近选择器的不同部分，以便于元件与电路板26和控制器28电耦合。

致动器和保持器组件53可包括第一主体52、第二主体62、外壳14的中间板或凸缘63、第一保持器64和第二保持器66以及相对于第一主体52和第二主体62移动保持器64、66的至少一个致动器68。凸缘63可包括支柱30，当选择器12在其位置之间移动时，第一主体52围绕支柱30旋转。第二主体62也可被容纳并围绕支柱30(和轴线20)旋转，并且第一主体52和第二主体62可以相对于彼此旋转，以提供选择器12的各种位置，如下文所细述。在至少一些实施方式中，第一保持器64选择性地阻止第一主体52旋转，而第二保持器66选择性地阻止第二主体62旋转。当然，也可以使用其他设置。

在至少一些实施方式中，为了容纳和致动偏置构件70，第一主体52和第二主体62中的一个包括空隙72，而这两个主体中的另一个包括至少部分容纳在空隙内的突起74。主体52、62中的一个相对于另一个的旋转引起空隙72和突起74之间的相对运动。可以通过第一主体52和第二主体62之间在一个方向上的相对旋转逐渐压缩或加载偏置构件70，以增加弹簧在主体52、62上的作用力，并且偏置构件70可以通过主体之间在另一方向上的相对旋转而解压或卸载。

在所示的示例中，第一主体52包括两个销钉74，这两个销钉74限定了突起并从第一主体52的下表面58轴向延伸，第二主体62包括两个弧形槽72，这两个弧形槽限定了空隙并形成在第一主体52的上表面中。狭槽72可以围绕轴线20周向延伸期望的距离，狭槽可以在直径上相对(例如，以在主体之间提供平衡力)，并且每个狭槽可以处于一定的径向距离上并且被设置成容纳一个销钉74。第一主体52和第二主体62之间的相对旋转通过销钉74与第二主体62在狭槽72内的接合(例如，通过与狭槽的端部接合)而在至少一个方向上受到限制。至少一个偏置构件70可以设置在每个狭槽72中，并且在所示的示例中，两个偏置构件70是螺旋弹簧，螺旋弹簧具有与第二主体62接合的第一端(例如，在狭槽72的容纳每个弹簧70的一端)和与第一主体52的销钉74接合的第二端。当然，也可以使用其他设置。例如，扭簧可以具有固定到第一主体52的一端和固定到第二主体62的另一端，以在主体上提供偏置力，除了其他可能性之外，诸如电动机或直线致动器等致动器可以用于相对于另一主体驱动一个主体。作为限制选择器12旋转的狭槽72和销钉74的补充或替代，主体52、62可以包括与销钉74和狭槽72分离的止动件。在所示的示例中，第二主体62包括一个或多个止动槽75，第一主体52的止动销77容纳在该止动槽中。止动槽75可以径向偏离狭槽72，止动销77可以在任一方向上在选择器的旋转极限处与止动槽75的相对端接合或相邻。

如上所述，保持器64、66可以防止第一主体52和第二主体62旋转。为了相对于第一主体52和第二主体62驱动第一保持器64和/或第二保持器66，致动器68可以耦合到保持器中的一个或两个上。在至少一些实施方式中，致动器68可以是适于相对于第一主体52移动第一保持器64的任何期望形式的旋转或直线致动器，如下所述。在所示的示例中，致动器68是具有旋转驱动轴76的可逆电动机68(图2和3)。驱动轴76耦合到驱动构件78，该驱动构件78耦合到保持器64并驱动保持器64。在所示的示例中，驱动构件是圆柱形心轴78，该圆柱形心轴78具有一个或多个向外延伸的螺纹，这些螺纹与第一保持器64的孔中的内螺纹配合，以相对于致动器68和第一主体52直线驱动第一保持器。当驱动轴76和心轴78沿第一方向旋转时，保持器64沿第一方向移动，当驱动轴76和心轴78沿第二方向旋转时，保持器64沿第二方向移动。根据需要，可以由电路板26上的控制器28或不同的车辆控制器控制和致动电动机68。虽然关于直线运动进行了描述，但是根据需要，保持器64可以替代地由致动器旋转，或者沿着某种其他形状的路径移动。在所示的实施方式中，尽管也可以使用其他设置，但是致动器68容纳在凸缘的与第一主体和第二主体相对的一侧上。

第一保持器可以包括阻挡构件80，该阻挡构件80选择性地与第一主体52接合或沿第一主体52的旋转路径移动，以选择性地防止第一主体52旋转。第一保持器的耦合到心轴的部分可以在凸缘63的与第一主体52相反的一侧，并且阻挡构件80可以延伸穿过凸缘63中的狭槽81，或者容纳在凸缘的外侧，并且朝向和远离第一主体52移动，如下文更详细所述。狭槽81可以帮助引导第一保持器64的直线运动，尽管第一保持器的其他引导表面或其他连接点，例如在第一保持器64和心轴78之间以及在第一保持器64和第二保持器66之间的，可以足以引导第一保持器的移动。

如图3和图4所示，为了控制第一主体52以及选择器12的旋转，选择器可以包括与第一保持器的阻挡构件80相互作用的一个或多个控制特征82，并且所述阻挡构件可以更广泛地称为保持器控制特征80。保持器控制特征80和选择器控制特征82配合，以禁止或防止选择器12在某些位置或选择器中和/或在某些操作环境中旋转。

例如，当选择器12处于与处于驻车档的变速器对应的位置时，第一保持器64可以定位成防止第一主体52旋转。为了将变速器换档脱离驻车档，驾驶员可能必须在旋转选择器12之前采取某种动作，例如，进行车辆制动器。在检测到已经进行了车辆制动器时，致动器68可以通电，以将第一保持器64驱动到保持器控制特征80不与选择器控制特征82重叠的位置，使得第一主体52可以相对于第一保持器64旋转。类似地，在一些情况下，例如，当车辆变速器已经处于空档位置超过阈值时间时，可能希望在驾驶员没有在旋转选择器12之前采取一些先决动作的情况下防止换档脱离空档。这是所谓的空档锁。例如，这种驾驶员动作可以是进行制动或按下按钮。一旦检测到变速器已经处于空档超过阈值时间，可以命令致动器68移动第一保持器64，以防止第一主体52旋转。在检测到换档脱离空档的先决驾驶员动作时，致动器68可以将第一保持器64驱动到允许第一主体52相对于第一保持器64旋转的位置，使得选择器12可以旋转，以对变速器进行换挡。

在至少一些实施方式中，保持器控制特征80和选择器控制特征82包括相对表面，当对准时，这些相对表面轴向和径向重叠，使得防止选择器12旋转。控制特征80、82可以包括阻挡构件和空隙的某种组合，其中，当希望防止选择器旋转时，阻挡构件可以至少部分地容纳在由控制特征限定的空隙或空间中。在所示的示例中，如上所述，第一保持器64包括阻挡构件80，并且第一主体52包括多个空隙82，每个空隙82选择性地与阻挡构件80对准，如下文进一步描述的。可以使用其他设置，包括为第一主体52提供一个或多个突起或阻挡构件，并且为保持器提供一个或多个空隙，或者这些的某种组合。

在所示的示例中，保持器64具有第一控制特征或阻挡构件80，该第一控制特征或阻挡构件80具有轴向和径向(相对于第一主体52的轴线20)延伸的相对表面。根据需要，还可以提供其他控制特征，以与旋钮和/或其第一主体52的不同部分相互作用。第一阻挡构件80可以在第一保持器64的至少一些位置处设置在第一主体52的外围的径向外侧，并且可以在至少一个位置处与第一主体52的一部分径向重叠，以防止第一主体52旋转。阻挡构件80可以用与第一保持器64的与心轴78接合的部分相同的材料制成，因此，如果需要，第一保持器可以限定在单个整体中。

如图3和4以及其他图所示，更详细地，第一主体52具有包括多个空隙82的多个控制特征，每个空隙部分地由至少一个止动表面92限定。空隙82周向间隔开，并由一个或多个径向和轴向延伸的表面84限定。空隙82可以限定在第一主体52的侧壁60中，并且可以向第一主体52的径向外周开口。在所示的示例中，第一主体52包括围绕第一主体52的周边均匀周向间隔开的多个空隙82，并且单独一个空隙82设置成在选择器12的每个位置与阻挡构件80对准。当第一阻挡构件80至少部分地容纳在与其径向对准的空隙82中时，通过使第一主体52与保持器(例如，阻挡构件80)接合，来防止第一主体52旋转。因此，通过将阻挡构件80移动到对准的空隙82中，选择器12的位置可以保持在选择器的任何位置。当然，可以根据需要提供其他设置。

可以在保持器64和第一主体52上提供任何期望数量和设置的控制特征，以提供对选择器旋转的期望控制。控制特征也可以设置在旋钮上，并且第一保持器64可以根据需要与旋钮相互作用，或者与随着选择器12旋转而移动的另一部件相互作用。

第二保持器66还可以包括阻挡构件94(图4、13和15)，阻挡构件94可以是保持器66的端部，并且可以选择性地与第二主体62接合或沿第二主体62的旋转路径移动，以选择性地防止第二主体62旋转。在至少一些实施方式中，第二主体62包括多个控制特征96，这些控制特征96可以选择性地与阻挡构件94或第二保持器66的其他控制特征接合或重叠。在所示的示例中，第二主体62包括多个周向间隔开且轴向相对的空隙96，这些空隙96设置在距轴线20的共同径向距离处。空隙96可以由轴向和径向延伸的表面97(图15)限定，并且其尺寸和设置成一次一个地与第二保持器66的阻挡构件94对准。阻挡构件94可以在第二保持器66的第一位置与第二主体62轴向重叠，并且当第二保持器66处于第二位置时，阻挡构件94可以与第二主体62间隔开并且不与第二主体62轴向重叠。当然，第二主体62可以包括多个突起或其他控制特征，并且第二保持器可以包括空腔，该空腔与控制特征配合，以选择性地防止第二主体62旋转。

在第一保持器64的至少一部分运动路径期间，第二保持器66可以耦合到第一保持器64，并相对于第二主体62受驱动。在例如图4和11-15所示的示例中，凸轮接口98设置在第一保持器64和第二保持器66之间，并且包括限定在第一保持器64的相对指状物104的狭槽102中的凸轮表面100，这些狭槽容纳从第二保持器66的相对侧延伸的销106。凸轮表面100具有轴向倾斜部分，该轴向倾斜部分朝向和远离第二主体62轴向驱动第二保持器，尽管也可以使用其他设置(例如，包括但不限于连杆或其他设置，该连杆或其他设置围绕枢轴旋转第二保持器，使得阻挡构件径向朝向和远离第二主体62移动)。在所示的示例中，第一保持器64和第二保持器66在凸缘63与第一主体52和第二主体62相对的一侧耦合，并且第二保持器66延伸穿过凸缘63上的开口108(图11和13)，以相对于第二主体62和凸缘轴向往复运动。第二保持器66的主体110(图11和13)可以是圆柱形的，可以通过凸缘63的圆柱形凸台112容纳，并且凸台112可以包括轴向延伸的狭槽114，当轴向驱动第二保持器66时，销106在该狭槽中滑动。狭槽102还可以包括不轴向倾斜的第二部分，使得当销106在第二部分内时，保持器64、66之间的相对运动不会引起第二保持器66的轴向位移。这在保持器64、66之间提供了空动耦合，其中，第一保持器64的某个部分的移动不会引起第二保持器66的任何或同样多的运动。这样，第一保持器64可以在第一位置和第二位置之间移动，用于选择性地控制第一主体52旋转，而不致动第二保持器66。第一保持器64可以移动到第三位置，并且在第一保持器64至少部分移动到第三位置期间，可以致动第二保持器66。

当第一保持器64由致动器68驱动并可驱动地耦合到第二保持器66时，单个致动器可用于驱动第一保持器和第二保持器。此外，通过第一保持器64和第二保持器66之间的空动耦合，可以选择性地驱动第一保持器和第二保持器。当然，根据需要，也可以使用其他设置，包括第二致动器，以单独驱动第二保持器。

换档器10可以包括一个或多个位置传感器，以提供对一个或多个部件(例如，第一保持器64和选择器12)的位置的主动指示。如图7-10(以及其他图)所示，第一传感器元件可以耦合到保持器64，并且显示为包括容纳在第一保持器64的空腔内的磁体116。例如，第一传感器118(图2)可以由电路板26承载，并且可以是霍尔效应传感器或其他类型的传感器，该传感器响应于保持器64移动时磁体116的移动。当然，根据需要，可以使用磁传感器以外的传感器类型，包括但不限于基于光学和接触的电阻传感器(例如，电位计)。第二传感器元件可由选择器12承载或与选择器相关联，以便于确定选择器的旋转位置。在所示的示例中，第二传感器元件包括磁体120，磁体120由齿轮122承载(例如，固定到齿轮122上)，齿轮122与从第一主体52径向向外延伸的齿轮齿124啮合。在所示的示例中，齿轮122围绕平行于选择器12的轴线20的但径向偏离该轴线的轴线旋转，并且齿轮122在第一主体52旋转的任何时间都旋转。例如，第二传感器125(图2)可以由电路板26承载，并且可以是霍尔效应传感器或其他类型的传感器，该传感器响应于齿轮122旋转时第二磁体120的移动。当然，根据需要，可以使用磁传感器以外的传感器类型，包括但不限于基于光学和接触的电阻传感器(例如，电位计)。第一传感器和第二传感器可以耦合到控制器28，使得可以在换档器10的操作期间确定保持器64和第一主体52/选择器12的位置。

在至少一些实施方式中，换档器10可以包括一个或多个反馈表面126，该反馈表面126被设置成对选择器旋转提供可变阻力。在图7-10中，反馈表面126限定在第一主体52中，更具体地，限定在第一主体52的侧壁60的外表面中。反馈表面126在距轴线20的不同径向距离处具有周向间隔开的峰128和谷130(在图3和4中标记，但在许多图中示出)。至少当反馈表面126在第一主体52上时，峰128距轴线20的距离可以大于谷130。

一个或多个从动件132被设置成在选择器12的至少一些旋转期间沿着反馈表面126滑动，以向旋转选择器的人提供力反馈。从动件132可以例如通过弹簧134(图3)可屈服地偏置成与第一主体侧壁60接合，或者从动件132可以是柔性和弹性的，以允许从动件132在反馈表面126旋转经过从动件132时保持与侧壁接合。在所示的示例中，两个在直径上相对的从动件132由外壳(例如，底座18)承载，并偏置成与反馈表面126接合。在弹簧134作为偏置构件的至少一些示例中，与当从动件132与谷对准时相比，当从动件132与峰对准时，弹簧受到更大压缩，并且与当从动件132移动到谷中时相比，当从动件132在峰上移动时，需要更大的力来旋转选择器。当与峰对准时，弹性从动件本身被压缩，并且当与谷对准时，弹性从动件可以弹性地返回或朝向未压缩状态。由这些力反馈表面126产生的旋转选择器12所需的力的变化有助于用户找到期望的位置，并且当需要更大的力来从谷130移除从动件132(这样做需要更多地压缩弹簧134或压缩从动件132)时，该变化也有助于用户将选择器12保持在选择的位置。

在至少一些实施方式中，谷130可以均对应于选择器12的各种位置中的相应一个位置(即，第一谷对应于驻车位置，第二谷对应于倒车位置，第三谷对应于空档位置，第四谷对应于驾驶位置)。可能需要更大的力来使从动件132通过相邻谷130之间的峰128，然后，当从动件132沿着峰128和谷130之间的反馈表面32的倾斜部分行进时，作用在从动件132上或由从动件132提供的弹簧或其他回复力可能往往有助于选择器朝向谷旋转。虽然描述了反馈表面126形成在第一主体52中并且从动件132由外壳14承载，但是从动件132可以替代地由第一主体52承载或固定到第一主体52，并且反馈表面126可以设置在外壳或另一部件上。

在选择器的正常操作中，旋钮42可以旋转，以改变选择器12的位置，并引起变速器的相应换档。在该旋转期间，第二主体62由第二保持器保持就位，并且第一主体52相对于第二主体62旋转。旋钮42从驻车位置朝向倒档、空档或驾驶位置的旋转压缩了第一主体52和第二主体62之间的弹簧70。因此，至少当选择器12处于驻车位置以外的位置时，弹簧70在第一主体52和第二主体62上提供力。

在至少一些情况下，可能希望允许第二主体62相对于第一主体52旋转，这可以通过移动第二保持器66并允许弹簧70相对于第一主体52驱动第二主体62来实现。例如，如果在没有首先旋转选择器12以将变速器换档至驻车档的情况下将车辆熄火，则可能希望自动将车辆换档至驻车档。在至少一些实施方式中，这可以通过致动与变速器11相关联的换档机构13(图1)来实现，这可以在没有旋钮42或第一主体52的任何相关旋转的情况下发生。然后，为了使选择器12可以旋转通过其整个位置范围(即，P、R、N和D)，第二保持器66可以从第二主体62释放，然后，弹簧70相对于第一主体52旋转第二主体62。在该位置复位期间，第一主体52不需要旋转，并且可以通过例如与反馈表面126接合的从动件132的力保持在适当位置，并且当弹簧70解压(或者卸载)并旋转第二主体62时，第一主体52在复位之前所处的任何位置都变成驻车位置。这样，弹簧70或提供使第二主体62旋转的力的其他构件可称为致动器(即，第二致动器，保持器致动器68可称为第一致动器)。当然，代替将车辆换档至驻车档，该系统还可以使变速器换档至空档，以便于牵引车辆或出于其他原因，或者换档至另一档位或选择器位置。

现在将描述换档器10的操作。在图7中，换档器10显示为处于第一或驻车位置。在该位置，选择器12处于第一位置，该第一位置对应于处于驻车档的变速器，并且第一保持器64处于第二位置，在该第二位置中，保持器64允许选择器12旋转。如上所述，第一保持器64可以移动到驻车锁定位置，如图5所示，以防止选择器12旋转离开驻车位置。更详细地，在图5所示的位置，保持器64的阻挡构件80容纳在第一主体52的空隙82中。如此设置，通过第一主体52与阻挡构件80的接合来防止选择器12旋转。

为了允许选择器12的旋转离开驻车位置，致动器68在指示下将第一保持器64从第一位置移动到第二位置，在第二位置中，第一保持器64不阻止选择器旋转。即，阻挡构件80移出空隙82并与空隙82径向间隔开，这可以通过比较图5和图6看出。在图6中，第一保持器64已被驱动，使得阻挡构件80径向向外(相对于轴线20)移动并移出空隙82。第一保持器64可以响应于驾驶员采取某种先决动作(例如，致动车辆制动器或其他动作)而向第二位置移动。在第一保持器64的这个位置，选择器12可以旋转离开驻车档，而保持器64不会干扰或阻挡第一主体52的旋转。在至少一些实施方式中，第一保持器64的这种移动不使凸轮表面100与第二保持器66的销106接合，并且第二保持器66可以保持在其第一位置，如图12和13所示。

图8示出了处于第二或倒车位置的选择器12，其中，第一主体52已经旋转离开驻车位置。这可以通过比较标记有标记W的空隙82来注意，标记W在选择器处于驻车位置时与阻挡构件80对准。在选择器12的该第二位置，阻挡构件80与不同的空隙(标记为X并且与空隙W相邻)对准，并且将从动件132放置在下一个或相邻的谷中。第一保持器64保持在允许第一主体52和选择器旋转的第二位置，第二保持器66保持在其第一位置，防止第二主体62旋转。与选择器处于驻车位置时相比，弹簧70通过销钉74在第二主体62中的相应狭槽72中移动而被压缩。

图9示出了处于第三位置的选择器12，其中，从动件132容纳在紧随其后的谷130中(离驻车位置两个谷以上)，阻挡构件80与空隙Y对准，第一保持器64处于其第二位置，第二保持器66处于其第一位置。与选择器处于第二位置时相比，弹簧70被进一步压缩，这可以通过比较图8和9看出。在换档器10的这个位置，车辆变速器处于空档，并且选择器12可以从第三位置旋转回第二位置或第四位置(对应于变速器处于前进档)。在至少一些实施方式中，如果满足一个或多个标准，则控制器28将促使致动器68将第一保持器64移动到其第一位置(如图5所示)，其中，第一保持器64阻挡选择器12旋转离开第三位置。当控制器28致动该致动器68时，第一保持器64从其第一位置移回到其第二位置，使得阻挡构件80移出空隙82。这可能在例如当驾驶员已经致动车辆制动器或采取了某种其他先决动作时发生。

在这个保持器运动之后，选择器12可以旋转到第四位置，如图10所示，或者旋转到第二或第一位置。在选择器12的这个位置，第一保持器64处于其第二位置，第二保持器66处于其第一位置。与选择器处于第三位置时相比，弹簧70被进一步压缩，这可以通过比较图9和10看出。阻挡构件80与标记有标记Z的不同空隙82对准，用于与标记有标记W、X和Y的前述空隙82进行比较。

在至少一些实施方式中，当选择器12处于除了第一位置以外的位置时，选择器12可以如上所述复位到第一位置。为了在所示的示例中做到这一点，第一致动器68将第一保持器64驱动到第三位置。在所示的示例中，尽管也可以使用其他设置，但是在第一保持器的整个行进路径中，第二位置在第一位置和第三位置之间。在第一保持器64移动到其第三位置期间，凸轮表面100与第二保持器66的销106接合，并且第一保持器64在该方向上的持续运动促使凸轮表面移动销并将第二保持器移动到其第二位置。在其第二位置，第二保持器66不干扰第二主体62的旋转。换言之，第二阻挡构件94从第二主体62中的空隙96移除。然后，从狭槽72内作用在第二主体62上的弹簧70相对于第一主体52旋转第二主体62。第一主体52可由从动件132保持就位，从动件132容纳在相对的谷中，并因此抵抗第一主体52的旋转。这样，第二主体62受驱动，直到弹簧70不再旋转第二主体62，并且第一主体52保持不旋转。

现在这表示选择器12的驻车位置。在这个新的驻车位置，第一阻挡构件80与先前与选择器的驾驶位置相关联的空隙Z对准，并且带有标记‘A’(图10)的相邻空隙现在与选择器的倒车或第二位置相关联，依此类推。此外，因为第二主体62也相对于第二保持器66旋转，所以第二阻挡构件94现在也与第二主体62中的不同空隙96对准。

在选择器处于驻车位置时，变速器138需要换档，以匹配，因为在换档之前，变速器将处于与选择器12的位置相关联的档位，然后选择器复位运动。变速器可以通过电命令(例如，来自控制器28)单独换档至驻车档，换档至与变速器耦合的换档组件。这样，变速器的状态会自动改变，以与选择器的状态匹配。因此，由用户操纵的旋钮42不需要旋转以将选择器返回到驻车位置。因为第一主体不旋转，所以不需要克服从动件132在反馈特征126上的力，车辆乘客几乎没有明显感觉到噪声，并且驾驶员未注意到旋钮在驾驶员未操纵的情况下旋转。

虽然与不同的空隙对准，但是第一保持器64和第二保持器66可以在选择器的新的复位位置以相同的方式起作用。第一致动器68可以将保持器64驱动到第一位置，在该第一位置，阻挡构件80容纳在空隙Z中。在第一保持器64的该运动期间，凸轮表面100将第二保持器66驱动回到第二主体62，并将阻挡构件94插入第二主体62中的空隙96中，以防止第二主体62旋转。

进一步，虽然注意到第一保持器64和第二保持器66由单个致动器驱动，但是保持器可以根据需要由单独的致动器驱动。例如，螺线管可用于使第二保持器在其第一位置和第二位置之间往复运动，或者旋转致动器可以驱动第二保持器。当然，根据需要，也可以使用其他设置。

图16-25示出了包括替代致动器和保持器组件152的换档组件150。许多部件与前面描述的部件相似或相同，并且为了便于描述和理解，将给出相同的附图标记。以下描述将主要集中于该换档组件的差异和该组件的操作。

在该组件150中，单个保持器控制特征(例如，阻挡构件154)可以选择性地允许或防止第一主体52’和第二主体62’都旋转。为此，阻挡构件154由保持器156承载，致动器68在三个位置之间移动保持器156。在保持器156的第一位置，阻挡构件154仅与第一主体52’的控制特征相互作用。在该位置，防止第一主体52’和选择器12旋转，并且第二主体62’可以在第二致动器的力下相对于第一主体52’旋转，第二致动器例如是弹簧70，弹簧70容纳在第二主体62’中的狭槽72中并且在第一主体52’旋转时被第一主体52’的一部分压缩，或者反之亦然，如以上关于换档组件10所述。在保持器156的第二位置，阻挡构件154仅与第二主体62’的控制特征相互作用。因此，第二主体62’保持不旋转，并且选择器12可以旋转，以引起变速器换档。在保持器156的第三位置，阻挡构件154与第二主体62’的控制特征和第一主体52’的控制特征都相互作用。当保持器处于其第三位置时，第一主体52’和第二主体62’都不能旋转。

为了使得保持器156能够与第一主体52’和第二主体62’的控制特征都相互作用，控制特征可以彼此对准并相邻。或者，保持器156可以包括两个阻挡构件，其中一个阻挡构件设置成与第一主体52’的控制特征相互作用，另一阻挡构件设置成与第二主体62’的控制特征相互作用。在所示的示例中，使用了单个阻挡构件154，并且该阻挡构件154在分别形成在第一主体52’和第二主体62’中的空隙158、160之间移动。

更详细地，如图18-25所示，第一主体52’中的空隙158至少部分地形成在第一主体52’的下表面162中。空隙158通向圆柱形空腔164的径向向内的边缘160，第二主体62’容纳在该圆柱形空腔中。相应地，第二主体62’的空隙161形成有径向向外通向径向外围外边缘163并与第一主体52’的至少一些空隙158对准的空隙161。因此，开口通道至少部分地由第一主体52’和第二主体62’(即，这些主体的对准和相邻的空隙158、161)限定并且限定在第一主体52’和第二主体62’之间限定。

现在将描述换档组件150的操作。在图19中，换档器显示为处于第一或驻车位置。在该位置，选择器12处于第一位置，该第一位置对应于处于驻车档的变速器，并且保持器156处于第一位置，在该第一位置，保持器156容纳在第一主体52’的空隙(标记为W1)内，以防止选择器12旋转。在该位置，保持器156没有容纳在第二主体62’的对准空隙(标记为W2)内，使得第二主体62’可以相对于第一主体52’旋转。然而，在所示的示例中，弹簧70在该位置没有被压缩，因此没有使第二主体62’旋转的力。如果确实存在使第二主体62’旋转的力，则保持器156可以移动到图23所示的第三位置，如上所述，其中，保持器156防止任一主体52’、62’旋转。

为了允许选择器12的旋转离开驻车位置，致动器68受指示将保持器156从第一位置移动到第二位置，如图20所示。在该位置，保持器156不阻止选择器12旋转。即，阻挡构件154移出第一主体52’中的空隙W1并与其径向间隔开，并移入第二主体62’中对准的空隙W2。第一主体52’可以随后旋转，而第二主体62’保持不旋转。保持器156可以响应于驾驶员采取某种先决动作(例如，致动车辆制动器或其他动作)而向第二位置的移动。

图21示出了处于第二或倒车位置的选择器12，其中，第一主体52’已经旋转离开驻车位置。这可以通过比较当选择器处于驻车位置时与阻挡构件154对准的空隙W1来注意到。在选择器的该第二位置，第一主体52’中的不同空隙X1与阻挡构件154对准，但是阻挡构件不容纳在该空隙X1中，而是保持在第二主体62’中的空隙W2中。因此，在防止第二主体62’旋转的同时，允许第一主体52’和选择器进一步旋转。如上所述，第一主体52’向第二位置的旋转压缩了狭槽72内的销钉74和第二主体62’之间的弹簧70。

图22示出了处于第三位置的选择器12，其中，保持器156仍处于其第二位置。与选择器处于第二位置时相比，弹簧70被进一步压缩，这可以通过比较图21和22看出。在换档器10的这个位置，车辆变速器处于空档，并且选择器12可以从第三位置旋转回第二位置或第四位置(对应于变速器处于前进档)。

在至少一些实施方式中，如果满足一个或多个标准，控制器28将促使致动器68将保持器156移动到其第三位置，如图23所示。在该位置，阻挡构件154部分地容纳在第一主体52的空隙Y1和第二主体62的空隙W2中。在该位置，保持器156防止选择器12旋转离开第三位置，并且还防止第二主体62’旋转，以保持弹簧70的压缩以及第一主体52’和第二主体62’的相对旋转取向。当控制器28致动该致动器68时，第一保持器156从其第三位置移回到其第二位置(如图22所示)，使得阻挡构件154不再阻挡第一主体52’旋转，而是仍然阻挡第二主体62’旋转。这可能在例如当驾驶员已经致动车辆制动器或采取了某种其他先决动作时发生。

在这个保持器运动之后，选择器12可以旋转到第四位置，如图24所示，或者旋转到第二或第一位置。在选择器的这个位置，与选择器处于第三位置时相比，弹簧70被进一步压缩，这可以通过比较图23和24看出。阻挡构件154与第一主体52’中的不同空隙Z1对准。

在至少一些实施方式中，当选择器12处于除了第一位置以外的位置时，选择器12可以复位到第一位置，如上所述。为了在所示的示例中做到这一点，第一致动器68将保持器156驱动到第一位置，其中，阻挡构件154仅与第一主体52’相互作用，而不与第二主体62’相互作用。换言之，阻挡构件154从第二主体62’中的空隙W2移除，并移动到第一主体52’中的空隙Z1中。然后，从狭槽72内作用在第二主体62’上的弹簧70相对于第一主体52’旋转第二主体62’，这可以从空隙W2的位置变化中看出。第一主体52’由保持器156保持就位。这样，第二主体62’被驱动，直到弹簧70不再旋转第二主体62’，并且第一主体52’保持不旋转。

现在这表示选择器12的驻车位置。如图25所示，在这个新的驻车位置，阻挡构件154与空隙Z1对准，并且可以容纳在空隙Z1中，空隙Z1先前与选择器的驾驶位置相关联，但是现在表示驻车位置，如上面关于组件10所述。进一步，因为第二主体62’也相对于保持器156旋转，所以阻挡构件154现在也与第二主体62’中的不同空隙Z2(图25)对准。

因此，致动器可以在多个位置之间移动保持器，以控制第一主体和第二主体的旋转。第二致动器可以在至少某些情况下旋转第二主体，以改变第二主体相对于第一主体的有效位置。在至少一些实施方式中，第二主体可以容纳在多个不同的位置，以将第二主体复位到第一位置，使得换档组件处于与处于驻车档的变速器对应的位置。变速器又可以独立于第二主体的旋转而换挡到驻车档，这由合适的控制器和/或控制系统控制。换档组件内的这种复位运动可以在没有任何人为干预的情况下并自动响应于一个或多个条件而发生。

虽然在本文中公开的本发明的形式构成了当前的优选实施例，但是许多其他形式也是可能的。在本文中无意提及本发明的所有可能的等效形式或分支。应当理解，在本文中使用的术语仅仅是描述性的，而不是限制性的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以进行各种改变。

Claims (20)

1.一种用于车辆变速器的换档器，包括：

在多个位置之间旋转的第一主体；

在多个位置之间旋转的第二主体；

在第一位置和第二位置之间相对于第二主体移动的保持器，其中所述保持器在第一位置处防止所述第二主体旋转，并在第二位置处允许所述第二主体旋转；

第一致动器，其耦合到所述保持器上以在所述第一位置和第二位置之间移动所述保持器；以及

第二致动器，当所述保持器处于所述第二位置时，所述第二致动器在所述第二主体上提供作用力以旋转所述第二主体。

2.根据权利要求1所述的换档器，其中，所述第二致动器为偏置构件，所述偏置构件具有与所述第一主体接合的第一部分以及与所述第二主体接合的第二部分，以此使得所述第一主体相对于所述第二主体在一个方向上的旋转增加了所述偏置构件的作用力。

3.根据权利要求2所述的换档器，其中，所述第一主体和第二主体中的一个包括空隙，以及所述第一主体和第二主体中的另一个包括容纳在所述空隙内的突起，以及其中，所述偏置构件容纳在所述空隙内并且由所述突起接合。

4.根据权利要求1所述的换档器，其中，所述保持器相对于所述第一主体是可移动的，并且所述保持器处于所述第二位置时阻止所述第一主体的旋转。

5.根据权利要求4所述的换档器，其中，所述保持器可移动到第三位置，在所述第三位置处所述保持器阻止所述第一主体和第二主体两者的旋转。

6.根据权利要求1所述的换档器，还包括与所述第一主体相关联并选择性地接合的保持器，以选择性地阻止所述第一主体旋转，并且其中，所述第一致动器驱动与所述第一主体相关联的保持器和阻止所述第二主体旋转的保持器。

7.根据权利要求6所述的换档器，其中，由所述第一致动器驱动与所述第一主体相关联的保持器，并且由与所述第一主体相关联的保持器驱动所述第二主体旋转的保持器。

8.根据权利要求7所述的换档器，其中，在防止所述第二主体旋转的保持器和与所述第一主体相关联的保持器之间设有空动耦合。

9.根据权利要求1所述的换档器，还包括反馈表面和与所述反馈表面接合的从动件，其中，所述反馈表面或所述从动件中的一个由所述第一主体承载，以对所述第一主体的旋转提供可变阻力。

10.根据权利要求1所述的换档器，其中，所述第一主体和第二主体中的一个包括空隙，以及所述第一主体和第二主体中的另一个包括容纳在所述空隙内的突起，以及其中，所述第一主体和第二主体之间的相对旋转在至少一个方向上受到所述突起与限定所述空隙的主体的接合的限制。

11.一种用于车辆变速器的换档器，包括：

在多个位置之间旋转以对变速器进行换档的选择器，所述选择器包括第一主体；

在多个位置之间旋转并相对于所述第一主体旋转的第二主体，所述第二主体具有多个控制特征；

在第一位置和第二位置之间相对于所述第二主体移动的保持器，所述保持器包括与所述第二主体的至少一个控制特征相互作用的控制特征，使得当所述保持器处于所述第一位置时，所述第二主体的旋转被阻止，并且当所述保持器处于所述第一位置时，所述第二主体可旋转；

第一致动器，其耦合到所述保持器以在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述保持器；以及

第二致动器，当所述保持器处于所述第二位置时，所述第二致动器在所述第二主体上提供作用力以旋转所述第二主体。

12.根据权利要求11所述的换档器，其中，所述第二致动器为偏置构件，所述偏置构件具有与所述第一主体接合的第一部分和与所述第二主体接合的第二部分，使得所述第一主体相对于所述第二主体在一个方向上的旋转增加了所述偏置构件的作用力。

13.根据权利要求12所述的换档器，其中，所述第一主体和第二主体中的一个包括空隙，并且所述第一主体和第二主体中的另一个包括容纳在所述空隙内的突起，并且其中，所述偏置构件容纳在所述空隙内并且由所述突起接合。

14.根据权利要求11所述的换档器，其中，所述保持器选择性地与所述第一主体接合，并且所述保持器在处于所述第二位置时阻止所述第一主体的旋转。

15.根据权利要求14所述的换档器，其中，所述保持器可移动到第三位置，在所述第三位置处所述保持器阻止所述第一主体和第二主体两者的旋转。

16.根据权利要求14所述的换档器，其中，所述第一主体包括多个空隙，所述第二主体包括多个空隙，以及所述保持器在处于所述第三位置时至少部分地容纳在所述第一主体的一个空隙和所述第二主体的一个空隙中。

17.根据权利要求11所述的换档器，还包括与所述第一主体相关联并选择性地接合的保持器，以选择性地防止所述第一主体旋转，并且其中，所述第一致动器驱动与所述第一主体相关联的保持器和防止所述第二主体旋转的保持器。

18.根据权利要求17所述的换档器，其中，与所述第一主体相关联的保持器由所述第一致动器驱动并且包括一凸轮，所述凸轮接合并驱动选择性地防止所述第二主体旋转的保持器。

19.根据权利要求1所述的换档器，还包括反馈表面以及与所述反馈表面接合的从动件，其中，所述反馈表面或从动件中的一个由所述第一主体承载，以对所述第一主体的旋转提供可变阻力。

20.根据权利要求1所述的换档器，其中，所述第一主体和第二主体中的一个包括空隙，以及所述第一主体和第二主体中的另一个包括容纳在所述空隙内的突起，以及其中，所述第一主体和第二主体之间的相对旋转在至少一个方向上受到所述突起与限定所述空隙的主体的接合的限制。