CN110159742B - 用于手动变速器的电子换挡系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于手动变速器的电子换挡系统，具体提供了用于车辆的手动变速器的电子换挡系统的各种换挡器布置。换挡器包括手柄构件和突出构件，并且各种控制特征定位在手柄构件和突出构件中的相应者上，以有助于驾驶员对手动变速器的操作。

Description

用于手动变速器的电子换挡系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的手动变速器的电子换挡系统。

背景技术

具有手动变速器的车辆需要驾驶员输入所需挡位以提供所期望的驾驶性能。期望在提供驾驶员挡位选择能力方面的进一步改进，以改进车辆驾驶性能和驾驶员方便性。

发明内容

本申请公开了用于手动变速器的各种电子挡位选择特征，这些特征对于车辆的驾驶员是有用的。车辆包括电子换挡系统，所述电子换挡系统包括换挡器和提供在换挡器上的至少一个电子挡位选择器。挡位选择器包括用以选择变速器的挡位的按钮、开关、或类似装置中的至少一者。电子信号被发送到换挡控制单元，所述换挡控制单元处理该信号并且将挡位选择的输出提供到控制模块（诸如，发动机控制模块和/或变速器控制模块）。

在一个实施例中，换挡器包括振动器，所述振动器从换挡控制单元接收信号以当满足换挡条件时向驾驶员提供触觉指示。在另一个实施例中，换挡器包括扬声器，所述扬声器从换挡控制单元接收信号以当满足换挡条件时向驾驶员提供听觉指示。驾驶员可以响应于（一个或多个）触觉和/或听觉指示将变速器转换到下一挡位。在一个实施例中，孔被提供在换挡器中围绕扬声器，以允许更好地传输听觉指示。在一个实施例中，响应于变速器输入轴速度与输出轴速度同步而提供产生触觉和/或听觉指示的信号。

在另一个实施例中，换挡控制单元电子地链接到电子挡位选择器、振动器、扬声器、变速器速度传感器、显示单元、和/或控制模块。在一个实施例中，换挡控制单元可以定位或安装在换挡器中。在另一个实施例中，换挡控制单元可以安装在车辆的另一个位置处。

在一个实施例中，换挡器构造成适应一个或多个电子挡位选择器。换挡器包括从换挡器的手柄构件向外延伸的突出构件，并且（一个或多个）挡位选择器安装在突出构件上。突出构件可以构造成防止由驾驶员与（一个或多个）电子挡位选择器在无意中接触。

提供该发明内容以引入对下文在说明性实施例中进一步描述的构思的选择。该发明内容既不意图识别要求保护的主题的关键或重要特征，也不意图用来协助限制要求保护的主题的范围。应从下面的描述和附图来明白另外的实施例、形式、目标、特征、优点、方面、以及益处。

附图说明

图1是电子换挡系统的示意图，所述电子换挡系统与显示单元、变速器、以及用于发动机的控制模块连接。

图2A到图2C图示了用于电子换挡系统的换挡器的一个实施例。

图3图示了用于电子换挡系统的换挡器的另一个实施例。

图4A到图4C图示了用于电子换挡系统的换挡器的另一个实施例。

图5A到图5B图示了用于电子换挡系统的换挡器的另一个实施例。

图6图示了用于电子换挡系统的换挡器的另一个实施例。

具体实施方式

出于促进理解本发明的原理的目的，现在将参考附图中所图示的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。不过，将理解的是，并不由此意图限制本发明的范围，本文中构想出如本发明所涉及的领域的技术人员将通常想到的在所图示的实施例中的任何变更和进一步的修改以及对如其中所说明的本发明的原理的任何进一步应用。

本申请中公开了一种诸如图1中所示的车辆10，车辆10具有发动机12、手动变速器14、电子控制模块16、显示单元18、以及电子换挡系统20。电子换挡系统20包括换挡控制单元30和换挡器50，换挡器50具有挡位选择布置结构56，挡位选择布置结构56能够操作以选择手动变速器14的下一挡位。换挡器50包括手柄构件54和从手柄构件54向外伸出的突出构件52。挡位选择布置结构56包括突出构件52上的一个或多个挡位选择器56a、56b，诸如换挡器50上的一个或多个按钮、拨动开关、摇臂开关、滚轮、或鼠标按钮，如下文进一步所讨论的那样。换挡器50包括手柄构件54上的一个或多个换挡指示器54a、54b，诸如触觉或听觉指示器，如下文进一步所讨论的那样。挡位选择布置结构56由驾驶员手动地操作，以提供用于车辆10的手动变速器14的智能换挡辅助系统。

例如，当驾驶员想要转换挡位时，驾驶员手动地致动挡位选择布置结构56的（一个或多个）挡位选择器56a、56b，以便升挡(+)或以便降挡(-)，或以选择空挡。一个或多个指示器（诸如，听觉指示器54a或触觉指示器54b）可以提供在换挡器50的手柄构件54上，以向驾驶员提供操作条件适合于作出挡位选择的指示。用于对应的升挡或降挡的电子信号然后被发送到换挡控制单元30。换挡控制单元30可操作地连接到手动变速器14。手动变速器14可以将信号提供到换挡控制单元30，诸如尾轴速度、空挡切换等。换挡控制单元30还可以连接到电子控制模块16（诸如，发动机控制模块（ECM）或其他控制模块），使得ECM或其他控制模块从换挡控制单元30接收关于驾驶员想要转换到哪个挡位的指示。换挡控制单元30可以利用CAN总线36或其他合适的通信系统连接到电子控制模块16。控制模块16接收发动机数据32，并且可以控制发动机扭矩和速度34以匹配下一挡位的要求，因此驾驶员可以在不按下离合器的情况下转换挡位。

换挡器50连接到换挡控制单元30，换挡控制单元30可以嵌入到换挡器50的手柄构件54中。换挡器50还利用连杆、缆线或其他连接布置结构连接到手动变速器14。在其他实施例中，换挡控制单元30提供在车辆仪表板中或其他系统的控制模块（诸如，发动机或变速器控制模块）中。换挡控制单元30以各种方式与换挡器50和（一个或多个）控制单元（诸如，电子控制模块16或显示单元18）以及车辆中的其他装置（诸如，变速器或发动机）连接和通信，所述各种方式包括但不限于硬件（诸如，缆线和数据链路（CAN总线））和无线连接38（诸如，蓝牙和无线局域网）。

显示单元18可以定位在仪表板或驾驶员能够容易地看到的其他位置中，并且包括一个或多个显示特征以向驾驶员提供信息。显示特征可以包括例如以下各者中的一者或多者：当前挡位22、下一挡位23、换挡方向24、发动机速度25、以及车辆速度26。换挡显示单元18还可以包括背景28，背景28改变颜色以提供换挡状态。例如，绿色背景28可以指示换挡得以实现，黄色背景28可以指示系统问题，以及红色背景28可以指示换挡失败或不允许换挡。显示单元18可以包括收发器29，以从换挡控制单元30和/或车辆10的其他控制模块接收显示数据。

构想出电子换挡系统20的各种实施例。图2A到图2C示出了包括换挡器150的第一实施例电子换挡系统120，换挡器150包括嵌入于换挡器150中的换挡控制单元130，不过在本文中公开的换挡器的这个或其他实施例中换挡控制单元130可以与换挡器150分离。换挡器150和换挡控制单元130可以像电子换挡系统20的换挡器50和换挡控制单元30那样来布置，和/或包括如上文针对电子换挡系统20的换挡器50和换挡控制单元30所讨论的特征中的任一者。

换挡器150包括突出构件152和手柄构件154。可以由驾驶员抓握手柄构件154以改变挡位。手柄构件154可以包括在换挡器150的手柄构件154的顶侧160上的第一和第二换挡指示器154a、154b中的至少一者或两者。在一个实施例中，第一换挡指示器154a是在手柄构件154的顶侧160上的振动器，所述振动器响应于来自换挡控制单元130或其他控制模块的信号当换挡条件出现时（诸如，当发动机速度与变速器输出轴速度同步时）来振动。驾驶员的在手柄构件154上的手将感受到振动，以通知驾驶员档位准备好进行转换。因此，驾驶员无需看向可视换挡指示器就可起始换挡。

在另一个实施例中，第二换挡指示器154b是在换挡器150的手柄构件154的顶侧160上的扬声器，扬声器响应于来自换挡控制单元130或其他控制模块的信号当换挡条件出现时（诸如，当发动机速度与变速器输出轴速度同步时）来提供听觉输出。驾驶员可以听到听觉指示，以通知驾驶员档位准备好进行转换。因此，驾驶员无需看向可视换挡指示器就可起始换挡。构想出的是，换挡器可以设置有第一和第二换挡指示器154a、154b中的一者或换挡指示器154a、154b中的两者。在本文中公开的换挡器的另一个实施例中，没有换挡指示器提供在手柄构件上。在另外的其他实施例中，手柄构件154包括在顶侧160中的凹陷区域158，以使换挡指示器154a、154b和/或换挡控制单元130凹进。

换挡器手柄构件154包括：前侧162，其面向车辆的向前行进方向；以及相对的后侧164，其面向后。手柄构件154还包括在前侧162与后侧164之间延伸并且连接前侧162与后侧164的第一侧向侧166和相对的第二侧向侧168。手柄构件154的顶侧160面向上，并且在前侧162和后侧164以及相对的侧向侧166、168之间延伸。顶侧160和前侧162与球根状的向前延伸的球形柄部分176连接，驾驶员的手指定位在球形柄部分176周围，并且驾驶员的手掌在顶侧160上。球形柄部分176形成面向下的表面178，突出构件152从表面178向外延伸。手柄构件154大体上沿着纵向轴线A延伸。纵向轴线A在沿着前侧和后侧162、164和侧向侧166、168并且穿过顶侧160的方向上延伸。

图2C示出了突出构件152，其与手柄构件154一体地形成为单个零件。本文中公开的其他实施例还构想出手柄构件与突出构件的一体的单个结构。在本文中公开的换挡器的其他实施例中的任一者中，突出构件还可以与手柄构件分离，并且利用一个或多个紧固件或相互配合（interfitting）类型的关系附接到手柄构件。

突出构件152包括半圆柱状突起主体170，突起主体170从面向下的表面178向外伸出并且被定向成横向于纵向轴线A延伸。突起主体170包括第一和第二孔172a、172b，以接收第一和第二按钮类型的挡位选择器156a、156b中的相应者，如图2B中所示的那样。将按钮型挡位选择器156a、156b放置在换挡器150的球形柄部分176的下侧上提供了方便的接入以便驾驶员提供所期望的换挡指示，同时突出构件152通过需要驾驶员操纵在突出构件152周围的他或她的手指来防止意外按下挡位选择器156a、156b。还构想出其他类型的挡位选择器156a、156b，诸如突出构件152上的拨动开关、摇臂开关、滚轮、或鼠标按钮。

图3示出了换挡器150’的另一个实施例，其中与换挡器150相同或类似的元件用相同的附图标记来指示。换挡器150’与换挡器150的不同之处在于，突出构件152’提供在相对的侧向侧166、168中的一者与球形柄部分176处的前侧162的接合部处或附近。突出构件152’包括从手柄构件154轴向向外伸出的圆柱形状的突起主体170’，并且包括在突起主体170’的外端处的挡位选择器156’。挡位选择器156’可以包括按钮，由驾驶员的拇指按下该按钮以提供所期望的挡位变化。

图4A到图4C示出了另一个实施例的换挡器250，其中与换挡器150相同或类似的元件用相同的附图标记来指示。换挡器250与换挡器150的不同之处在于：突出构件252提供在相对的侧向侧166、168中的一者与球形柄部分176处的前侧162的接合部处或附近。突出构件252包括矩形形状的突起主体260，突起主体260利用向外伸出的杆部分262连接到手柄构件154。凹进区域265围绕杆部分262形成在突起主体260与手柄构件154之间，凹进区域265具有凹面表面264以支撑驾驶员的拇指而不与突起主体260上的挡位选择特征相干涉。

突起主体260包括：面向后的竖直表面266；以及倾斜表面268，其从面向后的竖直表面266延伸到顶表面270。倾斜表面268包括定位在其上的第一挡位选择器256a，并且面向后的表面266包括定位在其上的第二挡位选择器256b。第一挡位选择器256a可以是允许驾驶员选择例如某一挡位或空挡的按扭等。第二挡位选择器256b可以包括允许增大或减小挡位选择数字的摇臂或两位式开关。将挡位选择器256a、256b放置在不同地定向的表面上帮助驾驶员识别所期望的切换，而不将驾驶员的注意力从驾驶车辆转移开来。

如图4B和图4C中所示，手柄构件154可以包括在侧向侧壁166、168中的一者上的由套管（collar）276形成的孔口274。具有套管276的侧向侧壁166、168包括与孔口274对准的多个开口272，其允许来自扬声器类型的第二换挡指示器154b的听觉指示穿过手柄构件154以更容易被驾驶员听到。

图5A示出了另一个实施例的换挡器250’，除换挡器250’包括一体式开关类型的挡位选择器256’之外，换挡器250’类似于换挡器250。在一个实施例中，一体式开关型挡位选择器256’包括壳体280，壳体280具有单个按钮282和两位式开关284，单个按钮282和两位式开关284由角度型表面286分离。两位式开关284可以包括隆起式按钮288和凹陷式按钮290。如图5B中所示，示出了模拟电路的一个实施例，其中，提供两条导线以递送与按钮282、288和290相关联的三个开关的状态的信号。模拟电路还提供电路健康状态的指示，诸如开路检查和短路检查。

图6示出了换挡器350的另一个实施例，其中与换挡器150相同或类似的元件用相同的附图标记来指示。换挡器350与换挡器150的不同之处在于：以不同方式构造的突出构件352提供在相对的侧向侧166、168中的一者与球形柄部分176处的前侧162的接合部处或附近。突出构件352包括矩形形状的主体360，主体360利用向外伸出的杆部分362连接到手柄构件154。凹进区域365围绕杆部分262形成在突起主体360与手柄构件154之间。所述凹进区域包括凹面表面364以支撑驾驶员的拇指而不与突起主体360上的挡位选择特征相干涉。

突起主体360包括相对的端表面368、370，端表面368、370包括第一挡位选择器356a和第二挡位选择器356b中的相应者。第一挡位选择器356a可以是允许驾驶员选择例如空挡或挡位增加的按扭等。第二挡位选择器356b可以是允许驾驶员选择空挡或挡位数减小的按钮。将挡位选择器356a、356b放置在突起主体360的相对面向的端表面368、370上帮助驾驶员识别所期望的按钮，而不将驾驶员的注意力从驾驶车辆转移开来。

虽然已在附图及前述描述中详细图示和描述了本发明，但应将其视为性质上是说明性的而非限制性的，应理解的是，仅已示出和描述了某些示例性实施例。本领域技术人员将领会的是，在实质上不偏离本发明的情况下，许多修改在示例实施例中是可能的。因此，所有此类修改意图被包括在如所附权利要求中限定的本公开的范围内。

在阅读权利要求时，所意图的是：除非权利要求中明确地进行相反陈述，否则在使用诸如“一（a/an）”、“至少一个”或“至少一个部分”的词语时，不意图将权利要求限制为仅一个项目。除非明确地进行相反陈述，否则当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，所述项目可以包括一个部分和/或整个项目。

Claims (33)

1.一种用于车辆的手动变速器的电子换挡系统，包括：

用于所述手动变速器的换挡器，其中，所述换挡器包括手柄构件和从所述手柄构件向外伸出的突出构件，其中，所述手柄构件包括振动器、扬声器、以及换挡控制单元中的至少一者，并且所述突出构件包括用于针对所述车辆的操作来指示所期望的挡位变化的电子挡位选择器，其中所述电子挡位选择器只设置在所述突出构件上，

其中所述换挡器的手柄构件包括：前侧，所述前侧用于面向所述车辆的前面；后侧，所述后侧与所述前侧相对；一对相对的侧向侧，所述一对相对的侧向侧在所述前侧与所述后侧之间延伸；以及顶侧，所述顶侧在所述前侧和后侧以及所述相对的侧向侧之间延伸，其中所述突出构件定位在所述手柄构件的相对的侧向侧中的一者与所述手柄构件的前侧的接合部处，且其中所述突出构件包括附接到所述手柄构件的杆部分和从所述杆部分向外延伸的突起主体，所述突起主体与所述手柄构件间隔，使得用于接收驾驶员的拇指的凹进区域形成在所述手柄构件与所述突起主体之间。

2.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述挡位选择器包括定位在所述突出构件上的开关和一个或多个按钮中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述突出构件定位在所述手柄构件的前侧上，并且所述电子挡位选择器被定向成背离所述顶侧。

4.根据权利要求3所述的电子换挡系统，其中，所述手柄构件包括球形柄部分，所述球形柄部分在所述顶侧与所述前侧之间延伸，并且所述突出构件从所述球形柄部分的下侧向外伸出。

5.根据权利要求4所述的电子换挡系统，其中，所述挡位选择器包括所述突出构件上的两个按钮，其中，第一按钮使所选挡位数增大，并且第二按钮使所述所选挡位数减小。

6.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述手柄构件包括在其顶侧上的所述振动器与所述扬声器两者。

7.根据权利要求6所述的电子换挡系统，其中，所述手柄构件还包括在其顶侧上的所述换挡控制单元。

8.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述手柄构件包括在其顶侧上的所述扬声器，所述手柄构件还包括穿过其相对的侧向侧中的一者的多个扬声器孔，以用于传输来自所述扬声器的听觉指示。

9.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述突出构件包括如下的挡位选择器，所述挡位选择器是按钮。

10.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述挡位选择器包括在所述突起主体的相对端上的第一和第二按钮。

11.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述挡位选择器包括在所述突起主体的面向后的侧部上的两位式开关和按钮。

12.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述挡位选择器包括在所述突起主体的面向后的侧部上的一体式开关，所述一体式开关包括拨动特征和按钮特征。

13.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述手柄构件包括所述换挡控制单元，其中，所述换挡控制单元电连接到所述挡位选择器以接收来自所述驾驶员的所期望的挡位变化的指示。

14.根据权利要求13所述的电子换挡系统，其中，所述换挡控制单元连接到显示单元，所述显示单元能够操作以显示当前挡位、下一挡位、换挡方向、以及换挡状态中的一者或多者。

15.根据权利要求14所述的电子换挡系统，其中，所述换挡控制单元经由无线连接而连接到所述显示单元。

16.根据权利要求13所述的电子换挡系统，其中，所述换挡控制单元连接到所述手动变速器，以接收所述手动变速器的尾轴速度和空挡切换的输入。

17.根据权利要求13所述的电子换挡系统，其中，所述换挡控制单元连接到发动机控制模块。

18.根据权利要求1所述的电子换挡系统，其中，所述挡位选择器包括定位在所述突起主体上的一体式挡位选择器。

19.根据权利要求18所述的电子换挡系统，其中，所述一体式挡位选择器包括单个按钮和两位式开关，所述单个按钮和所述两位式开关由角度型表面分离。

20.根据权利要求19所述的电子换挡系统，其中，所述两位式开关包括隆起式按钮和凹陷式按钮。

21.根据权利要求19所述的电子换挡系统，还包括模拟电路，所述模拟电路包括两条导线，所述导线构造成提供所述单个按钮和两位式开关的状态的信号。

22.一种用于控制车辆中的挡位选择的系统，包括：

发动机，所述发动机接合到手动变速器；

换挡器，所述换挡器包括手柄构件和从所述手柄构件向外伸出的突出构件，其中，所述手柄构件包括振动器、扬声器、以及换挡控制单元中的至少一者，并且所述突出构件包括用于针对所述车辆的操作来指示所期望的挡位变化的电子挡位选择器，其中所述电子挡位选择器只设置在所述突出构件上；以及

换挡控制单元，所述换挡控制单元可操作地连接到所述手动变速器和所述换挡器，其中，由所述换挡控制单元来接收输入到所述挡位选择器的所期望的挡位变化，

其中所述换挡器的手柄构件包括：前侧，所述前侧用于面向所述车辆的前面；后侧，所述后侧与所述前侧相对；一对相对的侧向侧，所述一对相对的侧向侧在所述前侧与所述后侧之间延伸；以及顶侧，所述顶侧在所述前侧和后侧以及所述相对的侧向侧之间延伸，其中所述突出构件定位在所述手柄构件的相对的侧向侧中的一者与所述手柄构件的前侧的接合部处，且其中所述突出构件包括附接到所述手柄构件的杆部分和从所述杆部分向外延伸的突起主体，所述突起主体与所述手柄构件间隔，使得用于接收驾驶员的拇指的凹进区域形成在所述手柄构件与所述突起主体之间。

23.根据权利要求22所述的系统，还包括连接到所述发动机和所述换挡控制单元的发动机控制模块，其中，发动机操作数据被从所述发动机控制模块提供到所述换挡控制单元。

24.根据权利要求22所述的系统，还包括可操作地连接到所述换挡控制单元的显示单元，其中，所述显示单元构造成显示当前挡位、下一挡位、换挡方向、以及换挡状态中的一者或多者。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述换挡控制单元和所述显示单元经由无线连接来通信。

26.一种用于车辆的手动变速器的换挡器，包括：

手柄构件和从所述手柄构件向外伸出的突出构件，其中，所述手柄构件包括振动器、扬声器以及换挡控制单元中的至少一者，并且所述突出构件包括用于针对所述车辆的操作来指示所期望的挡位变化的电子挡位选择器，其中所述电子挡位选择器只设置在所述突出构件上，

其中所述换挡器的手柄构件包括：前侧，所述前侧用于面向所述车辆的前面；后侧，所述后侧与所述前侧相对；一对相对的侧向侧，所述一对相对的侧向侧在所述前侧与所述后侧之间延伸；以及顶侧，所述顶侧在所述前侧和后侧以及所述相对的侧向侧之间延伸，其中所述突出构件定位在所述手柄构件的相对的侧向侧中的一者与所述手柄构件的前侧的接合部处，其中所述突出构件包括附接到所述手柄构件的杆部分和从所述杆部分向外延伸的突起主体，所述突起主体与所述手柄构件间隔，使得用于接收驾驶员的拇指的凹进区域形成在所述手柄构件与所述突起主体之间。

27.根据权利要求26所述的换挡器，其中，所述手柄构件包括在所述顶侧与所述前侧之间延伸的球形柄部分，并且所述突出构件从所述球形柄部分的下侧向外伸出。

28.根据权利要求27所述的换挡器，其中，所述挡位选择器包括在所述突出构件上的两个按钮，其中，第一按钮使所选挡位数增大，并且第二按钮使所述所选挡位数减小。

29.根据权利要求26所述的换挡器，其中，所述手柄构件包括在其顶侧上的所述振动器、所述扬声器以及所述换挡控制单元。

30.根据权利要求26所述的换挡器，其中，所述突出构件包括如下的挡位选择器，所述挡位选择器是按钮。

31.根据权利要求26所述的换挡器，其中，所述挡位选择器包括在所述突起主体的相对端上的第一和第二按钮。

32.根据权利要求26所述的换挡器，其中，所述挡位选择器包括在所述突起主体的面向后的侧部上的两位式开关和按钮。

33.根据权利要求26所述的换挡器，其中，所述挡位选择器包括在所述突起主体的面向后的侧部上的一体式开关，所述一体式开关包括拨动特征和按钮特征。

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