自动变速器的档位切换装置及所述装置的控制方法

专利名称：自动变速器的档位切换装置及所述装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种依据车辆自动变速器的需要来选择变速器档位的档位 切换装置，以及涉及一种档位切换装置的控制方法。
背景技术：
通常，车辆自动变速器中所设定的可选择的变速器档位为停车档
(P)、倒车档(R)、空档(N)、驱动档(D)等等。
作为从这些变速器档位等中选择一个档位的方法，通过驾驶人员操 作设置在车辆驾驶座附近的换档杆来选择变速器档位。
在驱动档D中，变速比依据车辆的驱动状况自动切换到最佳变速级 (预设比)。
用于选择变速器档位的档位切换装置的示例是一种具有定位杆和换 档线缆的装置，所述定位杆以可枢转方式支撑并沿适当的方向旋转地驱动 以改变手动阀的状态，所述手动阀是i殳置在自动变速器中的变速器档位切 换液压控制装置的组成元件，而所述换档线缆用于驱动地互连定位杆和换 档杆。
即，在这种档位切换装置中，当车辆的驾驶人员操作换档杆时，手动 阀的状态通过换档线缆和定位杆适当地改变以将变速器档位切换到由操 作换档杆的驾^A员选择的档位。
然而，在采用了换档线缆的系统中，存在许多不便等，例如在换档线 缆的布线中存在大量限制等。因此，例如日本专利申请公报No. 2001-182827 (JP-A-2001-182827) 乂〉开了一种称为线控换档的系统。
此技术构造如下换档杆和定位杆不通过换档线缆互连而是机械地分 开，且当驾驶人员操作换档杆时，通过传感器等来检测所选择的变速器档 位，且通过例如马达等的致动器来驱动定位杆以适当地改变手动阀的状 态，从而将变速器档位切换到检测到的档位。
此外，如日本专利申请公才艮No. 2001-295922 (JP-A-2001-295922)中 所示，相关技术的档位切换装置设置有停车锁止装置，以在变速器档位被 切换到停车档P时使自动变速器的输出轴置入输出轴不能转动的锁止状 态。所述停车锁止装置能够通过使停车锁止棘爪的卡爪接合固定于输出轴 外侧的停车齿轮使输出轴置入输出轴不能转动的锁止状态，以及通it^停 车齿轮拉开钩件使输出轴置入输出轴能够转动的解锁状态。在上述与本发明相关的技术中，如果在车辆静止期间通过操作换档杆 选择停车档p，则即使在车辆姿态前倾或后倾的情形中变速器档位也会切换到停车档P。然而，在车辆倾斜的情形中，自动变速器的输出轴从车轮接受到用于转动输出轴的扭矩(停车负载)，使得停车锁止棘爪的卡爪易于牢固地 接合停车齿轮。因此，车辆的倾斜角越大，扭矩就变得越大，且停车锁止棘爪的卡爪 就越牢固地#^在停车齿轮中。在这种情形下，如果从停车档P改变到其它变速器档位，则需要大 的力以从停车齿轮拉开停车锁止棘爪的卡爪，因为如上所述卡爪牢固地接 合在停车齿轮中。为了消除此不便，上述相关技术构造为在上述情形下通过例如马达等 的动力辅助操作来强制性地从停车齿轮拉开停车锁止棘爪的卡爪而将变 速器档位从停车档P改变到其它档位。如果采取了强制性释放停车接合的构造，过度的负载可能施加到停 车齿轮或停车锁止棘爪的卡爪上，因此，可能引起停车齿轮或停车锁止 棘爪的卡爪的变形增大的问题。进一步地，在车辆拖行例如宿营拖车等的拖车的情形中，与车辆不 带拖车单独使用的情形相比，上述情形产生了进一步增大的停车负载。 因此，拖行着拖车的车辆会遇到这样的情况从停车档P改变到其它变 速器档位非常困难。因此，如果拖行着拖车的车辆处于上述情形，则需要大量的劳力和
费用，即需要采取大规模的措施；例如，拖车需要与车辆分开，或者车 辆需要通过道路清障车等抬起并强制性地从路上移走等。发明内容本发明的一个目的是在车辆静止时当停车负载变得过大时防止在 档位切换装置内切换到停车档，从而避免在本发明相关技术中出现的难 于从停车档改变到其它变速器档位的不便，其中所述档位切换装置根据 需要选择车辆自动变速器的其中一个变速器档位。本发明的第一方面涉及一种自动变速器的档位切换装置。此自动变速 器的档位切换装置根据需要选择车辆自动变速器的变速器档位。档位切换 装置包括控制装置，如果当车辆静止时存在有大于或等于预定值的停车负 载，则所述控制装置执行禁止改变到停车档的故障保险程序。附及地，停车负载是由于例如车辆静止期间的车辆倾斜姿态、车辆的 静重、负载、拖车等的Wt而作用在自动变速器输出轴上的扭矩。另外， 在下文中将当车辆静止时变速器档位在被切换到停车档后从停车档改变 到其它变速器档位所需要的力称为"停车释放负载"。如果车辆的姿态水平，像车辆静止在平坦路面上的情况那样，则认 为停车负载大致为零，并因此停车释放负载最小。另一方面，如果车辆 的姿态大程度倾斜，像车辆静止在例如上坡路、下坡路等的斜坡路上的 情况那样，则停车负栽和停车释放负载都大。自然地，在车辆姿态倾斜 期间，驱动轮上的重量越大，停车负载和停车释放负载越大。因此，在依据本发明笫一方面的自动变速器的档位切换装置中，如 果在车辆静止期间，停车负载和停车释放负载由于例如车辆姿态大程度 倾斜而均大时，则禁止改变到停车档。即，当在车辆静止时档位改变到停车档，则假设档位切换到停车档， 并基于所述假设估算当前的情形是否为不能从停车档改变到其它档位 的情形。如果当前的情形是不能从停车档改变的情形，则禁止改变到停 车档。如果当前的情形是可以从停车档改变的情形，则允许改变到停车 档。从而，在禁止改变到停车档的情形中，可以通知驾驶人员当前的车 辆停止状态是不适于停车的情形，并且建议将车辆从当前停止地点移动
其它地点。因此，与上述和本发明相关的技术不同，本实施方式可以避免落入这样的情形在档位已经切换到停车档后难于从停车档释放。因此，可 以防止例如过大的停车负载作用在停车锁止机构上。因此，可以限制停 车锁止机构的变形。进一步地，由于不再需要像本发明的相关技术中那 样通过使用马达等进行动力辅助而强制性地将档位从停车档改变到其 它档位，所以避免了额外设备等的设置。停车负载可以是由于车辆在停止状态期间的倾斜姿态、车辆静重等 的参数而作用在自动变速器输出轴上的扭矩。在本构造中，停车负载被具体化，并且清楚地，停车负栽作用在输 出轴上。档位切换装置可进一步包括档位选择部，其用于选择变速器档位； 驱动装置，其将变速器档位切换到由所述档位选择部选择的档位；以及 停车锁止装置，当选择了停车档时所迷停车锁止装置使得所述自动变速 器的输出轴处于不能转动的状态，并且控制装置可执行控制所述驱动装 置或控制所述停车锁止装置的换档程序，以根据所述车辆的行驶状态将 所述变速器档位切换到由所述档位选择部选择的档位或者切换到适当 的档位。上述构造明确了档位切换装置的构造以及实现故障保险程序的构造。为了执行故障保险程序，所述控制装置可包括负载估算部，其估 算车辆静止时的停车负载；判定部，其通过将由所述负载估算部估算出 的结果与预定的阈值相比较来判定是否允许改变到停车档；以及处理 部，其在所述判定部判定出不允许改变到停车档时禁止改变到停车档。此状态明确了用于在控制装置中执行故障保险程序的构造。为了改变作为设置在自动变速器中的变速器档位切换液压控制装置的 组成元件的手动阀的状态，所述驱动装置可包括定位杆，其以可枢转方 式被支撑并能够沿适当方向被转动地驱动；以及致动器，其用于沿适当的 方向转动地驱动所述定位杆。所述档位切换装置可进一步具有检测部， 其检测由所述档位选,选择的变速器档位的位置；以及锁止部，其用于
根据需要物理地固定所述定位杆。所述控制装置可执行通过基于由所述 检测部提供的检测结果电气地控制所述致动器而将变速器档位切换到选 择的变速器档位的换档程序；以及如果当车辆静止时停车负载大于或等于 预定值则通过由所述锁止部固定地锁止所述定位杆而禁止改变到停车档 的故障保险程序。在这种构造中，以定位杆被固定地锁止的机械形式实现了故障保险 程序的内容。因此，可以可靠地避免可遇见的不便等的发生。所述驱动装置可进一步具有定位杆，其以可枢转方式被支撑并能 够沿适当方向被转动地驱动，因而改变手动阀的状态，所述手动阀是i殳 置在自动变速器中的变速器档位切换液压控制装置的部件；以及致动 器，其用于沿适当的方向转动地驱动所述定位杆。所述档位切换装置可 进一步包括检测部，所述检测部检测由所述档位选择部选择的变速器档 位的位置，并且所述控制装置可执行通过基于所述检测部提供的检测 结果电气地控制所述致动器而将变速器档位切换到选择的变速器档位 的换档程序；以及故障保险程序，当车辆静止时停车负载大于或等于预 定值的情况下，即使所述档位选择部选择了停车档，所述故障保险程序 也通过禁止所述致动器的驱动而禁止改变到停车档。在这种构造中，通过电气控制实现了故障保险程序的动作。这使得 所述档位切换装置的优点在于限制了设备成本的升高；例如，消除了增 加额外设备件的需要，等等。所述驱动装置可具有定位杆，其以可枢转方式被支撑并能够沿适当 方向被转动地驱动，因此改变手动阀的状态，所述手动阀是i殳置在所述 自动变速器中的变速器档位切换液压控制装置的部件。所述档位切换装 置可进一步具有换档线缆，其使所述定位杆和所述档位选择部机械驱 动地互连；以及锁止部，其用于根据需要物理地固定所述定位杆。在执 行所述故障保险程序时，所述控制装置可通过所述锁止部固定地锁止所 述定位杆。在此构造中，作为由故障保险程序执行的动作，通过固定地限制所 述定位杆而禁止换档到停车档的操作。进一步地，仅仅釆用了锁止机构。 因此，此构造的优点在于与本发明相关的技术中采用了例如马达等的 动力辅助装置的情形相比，简化了设备以及降低了设备成本。
档位切换装置可进一步包括通知装置，在已执行所述故障保险程序 时，所述通知装置通知车辆的驾驶人员禁止改变到停车档。此通知装置 可以是产生警告声音的蜂鸣器或者是显示警告的显示面板。根据此构造，通知了驾驶人员已经禁止改变到停车档。因此，驾^A 员能够意识到这不是发生在车辆中的异常。由于这种意识，驾^t人员可以 意识到当前的车辆停止状态是不适于停车的情形。从而，上述的通知用于 清晰地建议驾驶人员车辆应当从当前的停止地点移动到另 一个地点。本发明的第二方面涉及一种车辆自动变速器的档位切换装置的控 制方法，所述档位切换装置根据需要选择所述自动变速器中的变速器档位。此自动变速器的档位切换装置的控制方法包括以下步骤如果当车 辆静止时存在有大于或等于预定值的停车负载，则执行禁止将所述变速 器档位改变到停车档的故障保险程序。依据本发明，在车辆静止时停车负载变得过大的情形中，例如在车 辆以大程度倾斜姿态静止于倾斜路面等的情形中，避免将档位改变到停 车档，从而防止出现与本发明相关技术中一样的不便不能从停车档改 变到其它变速器档位。因此，可以例如减少作为停车锁止装置的部件的停车齿轮、停车锁 止棘爪等的变形。另外，本发明的档位切换装置的优点在于降低了设备 成本；例如，消除了如结合本发明相关技术描述的那样对例如马达等的 动力辅助装置的需要，等等。


通过下文参见附图对示例实施方式的描述，本发明的上述及其它特 征和优点将变得明显，在附图中，类似的标记用于指代类似的元件，其 中图1为示出可应用本发明的车辆的一个示例的示意性侧视图；图2为示出图l所示车辆的动力传动系的示意图；图3为依据本发明的自动变速器的档位切换装置的实施方式的整体 构造的立体图；图4为示出图3所示变速器控制装置的构造框图； 图5为用于图示由图3所示档位切换装置执行的动作的流程图； 图6为示出图3所示档位切换装置的锁止机构的解锁状态的立体图；图7为示出图3所示档位切换装置的锁止机构的锁止状态的立体图；图8为示出图3所示停车锁止机构的解锁状态的正视图；图9为图8所示停车锁止机构的侧视图；图IO为示出图3所示停车锁止机构的锁止状态的正视图；图ll为图IO所示停车锁止机构的侧视图；图12为示出图l所示车辆的姿态向前倾斜的状态的示意图；图13为示出车辆姿态向后倾斜的状态的示意图；以及图14为示出可应用本发明的车辆的另一个示例的示意性侧视图。
具体实施方式
下文将参见附图对本发明的实施方式进行描述。图1到14示出本 发明的一种实施方式.首先，参见图1和2,将概略地描述可应用本发明的车辆的一个示 例。图1为示出可应用本发明的车辆的一个示例的示意性侧视图。图2 为示出图1所示车辆的动力传动系的示意图。在这些附图中，车辆l是前置发动机后驱(FR)型车辆。在该车辆 l中，由发动机2产生的旋转动力通过自动变速器3适当地转换，并且 经由传动轴4和差速器5传递到左右后轮6。发动机2和自动变速器3构成动力传动系。发动机2和自动变速器 3分别由发动机控制装置7和变速器控制装置8控制。发动机控制装置 7和变速器控制装置8互联，从而能够根据需要在彼此之间传送和接收 信息。另外，车辆1装载有负载9。如图2所示，自动变速器3主要包括输入轴11、变矩器12、油泵 13、变速机构部14、液压控制装置15、输出轴16等等。至于自动变速器3的动作，当发动机2的曲轴(未示出)的转动经 由变矩器12输入到输入轴11时，输入到输入轴11的转动速度通过变 速机构部14改变到适当的变速比，然后从输出轴16输出。虽然在附图中没有详细地示出，但是变速机构部14例如是采用了 多级行星齿轮机构的构造，还可以是采用例如以CVT等为代表的无级 变速机构的构造。液压控制装置15为用于控制上述变速机构部14的变速动作的装 置。虽然没有详细地示出，但是液压控制装置15至少包括多个线性电 磁阀和一个手动阀17，所述线性电磁阀控制变速机构部14所4吏用的各 种制动器和离合器的接合动作，而所述手动阀17根据需要将工作流体 供应到线性电磁阀。手动阀17将工作流体从适当的端口供应到适当的线性电磁阀，以 相应于驾驶人员对换档杆21的操作而在空档N、驱动档D和倒档R之 间切换档位。手动阀17由滑阀构成。手动阀17具有阀体17a和阀芯17b，阀体 17a具有各种供油端口和排油端口 (未示出)，阀芯17b容纳在阀体17a 中从而能够沿轴线方向移位。手动阀17构造为如果通过沿轴线的一个方向或另一个方向移位 阀芯17b而将手动阀17定位在预定位置，则档位在停车档P、倒车档R、 空档N和驱动档D之间适当地切换。例如，阀体17a形成为自动变速 器3的箱体的一个整体部分。发动机控制装置7和变速器控制装置8都采用了 ECU(电子控制单 元)，并且具有类似的硬件构造。下文仅结合本发明所涉及的变速器控 制装置8进行描述，而没有进一步参照发动机控制装置7。变速器控制装置8通过控制液压控制装置15在变速机构部14中形 成适当的变速级，即适当的动力传输路径。如图4所示，变速器控制装 置8包括通过双向总线87互联的中央处理单元(CPU) 81、只读存储 器(ROM) 82、随机存^if储器(RAM) 83、备份RAM 84、输入接 口 85以及输出接口 86。
CPU 81基于存储在ROM 82中的各种控制程序和控制映射来执行 计算程序。ROM 82存储有各种控制程序，用于控制变速机构部14的 变速程序或应用了本发明特征的故障保险程序。稍后将对故障保险程序 进行详细的描述。RAM83是用于临时存储CPU81的计算结果、从各 种传感器输入的数据等的存储器。备份RAM 84是存储各种需要保留的 数据的非易失存储器。各种传感器连接到输入接口 85,所述传感器至少包括加速器操作量 传感器91、发动机转速传感器92、输入轴转速传感器93、输出轴转速 传感器94、档位位置传感器95、斜度传感器96、 G-传感器97、负载重 量传感器98，等等。各种装置等连接到输出接口 86，所述装置至少包 括档位切换装置20的致动器33、锁止机构24和通知装置25等。加速器操作量传感器91检测加速器踏板(未示出)等的下压量。 发动机转速传感器92检测发动机2的传输到变矩器12的转速NE。输 入轴转速传感器93检测输入轴11的转速NT。输出轴转速传感器94检 测输出轴16的转速Nout。档位位置传感器95检测换档杆21位于停车 档P、倒车档R、空档N、驱动档D等中的哪一个档位。上述斜度传感器96检测车辆1的倾斜角度。G-传感器97例如由 ABS系统所使用，即G-传感器97的输出由ABS系统所使用。负载重 量传感器98检测置于车辆1上的负载9的重量。如上构造的车辆1配备有档位切换装置20,用于根据驾驶人员的要 求将变速器档位切换到自动变速器3的期望的变速状态或档位(停车档 P、倒车档R、空档N、驱动档D等)。如图3所示，档位切换装置20主要包括换档杆21、驱动单元22、 停车锁止机构23、锁止机构24以及通知装置25。换档杆21设置在车辆1的驾驶座附近，并且被手动地操作以位于 任意的变速器档位上。驱动单元22改变手动阀17的状态以将档位切换到由换档杆21选 择的变速器档位，其中所述手动阀17是设置成在变速器档位之间进行 切换的液压控制装置15的部件。驱动单元22由变速器控制装置8控制。 另外，变速器控制装置8也可以执行根据车辆1的行驶状态将变速器档
位切换到适当变速器档位的程序。也就是^L，在这个实施方式中，变速器控制装置8可认作是本发明中的控制装置。此功能还可以通过与变速 器控制装置8分开设置的控制装置来实现。如图3所示，驱动单元22主要包括定位杆31、档位选择控制轴32、 致动器33以及闩杆34。定位杆31以例如四级的方式配合于换档杆21选择的变速器档位 (例如停车档P、倒车档R、空档N或驱动档D)枢转或倾斜。根据定 位杆31的倾斜姿态，手动阀17的阀芯17b沿轴线方向移位。定位杆31 —体地耦联到档位选择控制轴32的一端，并且与档位选 择控制轴32 —体地枢转。定位杆31的扇形臂31a设置有波浪形的槽。所述波浪形的槽具有 槽口，槽口的数量(4个)与换档杆21的档位位置的数量(停车档P、 倒车档R、空档N以及驱动档D)对应。如图3、 6和7所示，4个槽 口在槽口附近标记有P、 R、 N和D。定位杆31分叉部的臂31b耦联到手动阀17的阀芯17b的前端，而 分叉部的另一臂31c耦联到停车锁止机构23的停车锁止杆43的前端。如果定位杆31适当地倾斜，则阀芯17b沿轴线的任一方向运动， 使得档位在停车档P、倒车档R、空档N以及驱动档D之间切换。档位选择控制轴32枢转地支撑在自动变速器3的箱体等上，并且 由致动器33沿适当的方向转动驱动。致动器33通过沿适当的方向旋转地驱动档位选择控制轴32而沿适 当的方向倾斜定位杆31。虽然没有详细地示出，但是致动器33包括例 如适当的马达以及减速机构(蜗轮装置等)。闩杆34设置用于保持定位杆31的四级倾斜位置中的每一级倾斜位 置。闩杆34包括由板簧等制成的主体，其一端附连到手动阀17的阀体 17a。闩杆34的另一端设置有销34a，所述销34a能够与定位杆31的扇 形臂31a的任一个槽口接合。停车锁止机构23导致以下状态在选择了停车档P时，自动变速器3 的输出轴16不能转动。停车锁止机构23主要包括停车齿轮41、停车锁止 棘爪42以及停车锁止杆43。停车齿轮41固定到输出轴16的外侧。停车锁止棘爪42支撑为可容易 地朝停车齿轮41方向及背离停车齿轮41方向倾斜。停车锁止棘爪42设置 有卡爪42a,所述卡爪42a能够M入停车齿轮41的齿之间的空间内、以 及从所述空间脱开。停车锁止杆43的一端连接到定位杆31,从而，定位杆31的枢转运位。停车锁止杆43的另 一端设置有用于倾斜停车锁止棘爪42的圆锥44。 圆锥44通过巻簧45迫压而被推动抵住停车锁止棘爪42。如图9所示，卡合环46与停车锁止杆43固定地接合以支承巻簧45 的一端。将对停车锁止机构23的动作进行描述。首先，如图10和11所示，如果定位杆31枢转以使停车锁止杆43 朝向例如车辆尾端方向滑动，则圆锥44向上推动停车锁止棘爪42， 4吏 得停车锁止棘爪42的卡爪42a接合入停车齿轮41的齿之间的空间内。 从而，输出轴16处于输出轴16不能转动的锁止状态。附及地，在图10 和11中，标记有(X)的箭头线意味着不能转动的状态。另一方面，如图8和9所示，如果定位杆31枢转以使停车锁止杆 43朝向例如车辆前端方向滑动，则圓锥44作用在停车锁止棘爪42上的 上推力被移除且停车锁止棘爪42向下运动，使得卡爪42a脱出停车齿 轮41的齿之间的空间。从而，输出轴16处于输出轴16能够转动的解 锁状态。附及地，在图8和9中，标记有(O)的箭头线意味着能够转 动的状态。当配备有上述停车锁止机构23的车辆1停在例如倾斜道路一一例 如上坡路、下坡路等上且变速器档位锁止于停车档P时，来自于后 轮6的力用于转动停车齿轮41 ，但是沿阻止停车齿轮41转动的方向的 迫压力使得停车锁止棘爪42的卡爪42a钩在停车齿轮41上。因此，为 了从停车档P的状态释放停车锁止棘爪42的卡爪42a，需要大的停车 释放负载。设置锁止机构24用以根据需要物理地固定定位杆31,且在此实施 方式中釆用了螺线管柱塞。将对锁止机构24的动作进行描述。首先，如图7所示，使得由螺 线管柱塞形成的锁止机构24突出柱塞24a，使得柱塞24a接合入定位杆 31的锁止孔31d内，从而形成定位杆31不能运动的锁止状态。如图6 所示，当锁止机构24的柱塞24a从定位杆31的锁止孔31d缩回锁止机 构24的圃筒内时，形成定位杆31能够倾斜的解锁状态。接下来，将参见图4和5描述如上所述构造的档位切换装置20的 动作。简单地说，档位切换装置20如此设计如果在车辆1停止时出现 大于或等于预定值的停车负载，则执行禁止改变到停车档P的故障保险 程序。停车负载是由于例如车辆l在静止期间的倾斜姿态、车辆的静重、 负载9等参数而作用在自动变速器3的输出轴16上的扭矩T。另外， 下文将当车辆静止时在被切换到停车档P之后将变速器档位从停车档P 切换到另外的变速器档位所需要的力称为"停车释放负载"。附及地，作用在输出轴16上的扭矩T可以通过以下表达式计算。T=[r(A+B)gsine/i在这个表达式中，r为车轮(图1中的后轮6)的动态负载半径(m); A为车辆1的静重(kg); B为负载9的重量(kg); g为重力加速度(9.8 m/s2); i为差速器5的比率；而e为车辆l的倾斜角度。如果车辆l静止在平坦路面上并且处于水平姿态，如图l所示，则 认为停车负载大致为0，因此，停车释放负载为最小。然而，当车辆1 的姿态相对于水平线S如图12所示很大程度地向前倾斜或者如图13所 示向后倾斜时，像车辆l静止在例如上坡路、下坡路等的斜坡路上的情 形，停车负载及停车释放负载都大。自然地，在车辆l的倾斜姿态期间， 作为驱动轮的后轮6上的重量越大，停车负载及停车释放负载就越大。
从而，例如如果在车辆1的静止期间，车辆l的姿态很大程度地倾 斜、从而停车负载及停车释放负载都大，则禁止改变到停车档P。具体地，将参见图5的流程图对档位切换装置20的动作进行描述。在通常的换档过程中，当通过换档杆21选择变速器档位时，选择 的档位由档位位置传感器95检测。基于检测到的档位位置，变速器控 制装置8沿正常方向或反向适当地转动驱动致动器33以转动驱动档位 选择控制轴32，如图6中的箭头所示，并且，定位杆31与档位选择控 制轴32 —体地沿相同的方向转动。此时，当闩杆34运动越过定位杆31的扇形臂31a的接合槽的相邻 槽口之间的脊时，闩杆34在销34a接合下一槽口之前暂时地经历弹性 变形。从而，定位杆31由闩杆34定位并保持。由于定位杆31的倾斜，手动阀17的阀芯17b滑动，因此手动阀17 将档位切换到档位"P"、 "R"、 "N"和"D" 中选定的一个。这适当地 驱动了液压控制装置15,从而在变速机构部14中建立适当的动力传输 路径。图5所示的流程图是关于自动变速器3换档控制的主流程图的一部 分，并且每隔恒定的周期重复地执行。当车辆1静止时，进入如图5所示的流程。首先在步骤Sl中，变 速器控制装置8接受斜度传感器96、 G-传感器97和负载重量传感器98 的检测输出以基于上述的计算表达式估算停车负载(扭矩T )。随后在步骤S2中，发动机控制装置7检查换档杆21是否已经移动 到停车档P。在此实施方式中，变速器控制装置8基于档位位置传感器 95的检测输出识别选择的档位。在这个阶段，例如在选择了除停车档P之外的档位的情形中，在 步骤S2中作出否定的判断，并且程序前进到与换档过程相关的程序(未 示出)。另一方面，在选择了停车档P的情形中，在步骤S2中作出肯定 的判断，并且程序前进到步骤S3。在步骤S3中，变速器控制装置8检查是否有可能改变到停车档P。 在此实施方式中，检查在步骤Sl中估算出的停车负载(扭矩T)是否
大于或等于预定的阈值x。如果t〈x,即如果车辆i静止时的倾斜角度e小于预定值，则在步骤S3中作出肯定的判断，并且程序前进到步骤S4，其中变速器控 制装置8允许改变到停车档P。此时，锁止机构24处于如图6所示的 解锁状态。附及地，图6中每个标记有(o)的箭头线意味着可移动的 状态。其后，在步骤S5中，档位切换到停车档P。此时，变速器控制装 置8沿正常方向或反向适当地转动驱动致动器33以转动驱动档位选择 控制轴32，如图6中的箭头所示，使得定位杆31与档位选择控制轴32 一体地倾斜。因此，停车锁止杆43滑动而使得圆锥44向上推动停车锁 止棘爪42,如图10和11所示，以将停车锁止棘爪42的卡爪42a接合 入停车齿轮41的齿之间的空间内。从而，输出轴16处于输出轴16不 能物理地转动的锁止状态。然而，如果t〉x,即车辆i静止时的倾斜角度e大于或等于预 定值，则在步骤S3中作出否定的判断，并且随后在步骤S6中，禁止改 变到停车档p。此时，锁止机构24处于如图7所示的锁止状态。附及 地，每个标记有(x)的箭头线意味着不能移动的状态。随后在步骤S7中，变速器控制装置8驱动通知装置25,从而通 知车辆的驾驶人员禁止改变到停车档P。附及地，通知装置25为例如 各种产生警告声音的蜂鸣器中的任何一种，或者还可以是例如显示字 符、数字、符号等的显示装置，或者显示与所述警告对应的标示的显示 装置。由于这种通知输出，驾驶人员被通知已经禁止改变到停车档P。 因此，驾驶人员可以意识到这不是车辆中发生的异常。由于该意识，驾 驶人员可以意识到当前的车辆停止状态是不适于停车的情形。从而，上 述的通知输出用于建议驾驶人员车辆应当从当前的停止地点移动到另 一个地点。然后，在步骤S8中，变速器控制装置8检查换档杆21是否回到 空档N。此时，变速器控制装置8基于档位位置传感器95的检测输出 识别选择的档位。如果换档杆21没有返回到空档N，则在步骤S8中作出否定的判 断，且程序返回到步骤S3，在该步骤变速器控制装置8等待换档杆21 返回到空档N。另一方面，如果换档杆21返回到空档N，则在步骤S8中作出肯 定的判断，并且随后在步骤S9中，中止禁止改变到停车档P的当前状 态，并且停止通知装置25的通知动作.其后，变速器控制装置8离开 此操作流程。附及地，如果换档杆21再次移动到停车档P，则变速器控制装置 8进入步骤S1。然而，如果换档杆21移动到非停车档P的档位R、 D， 则执行将档位切换到选择档位R、 D的换档过程.在上述的变速器控制装置8的操作中，步骤Sl可认作是本实施方 式中的负载估算部，而步骤S3可认作是本实施方式中的判定部，且步 骤S4到S9可认作是本实施方式中的处理部。因此，变速器控制装置8 构造成用作负载估算部、判定部、处理部等。如上所述，在本实施方式中，当在车辆1静止时将档位改变到停 车档P时，则假设档位被改变到了停车档P，并且在该假设的基础上， 估算本情形是否为不能从停车档p改变到其他档位的情形。如果本情形是不能从停车档P改变的情形，即如果本情形是车辆1呈大程度倾斜姿 态地静止在例如倾斜路面上的情形，则禁止改变到停车档P。如果本情 形是可以从停车档P改变的情形，则允许改变到停车档P。从而，在禁止改变到停车档P的情形中，驾驶人员可以被通知当 前的车辆停止状态是不适于停车的情形，并且建议将车辆从当前的停止 地点移动其它地点。因此，与上述的与本发明相关的技术不同，本实施方式可以避免 落入这样的情形在档位已经被切换到停车档P后难于从停车档P释放。 因此，可以防止过大的停车负载作用在停车锁止机构23上。因此，可 以限制停车锁止机构23的变形。进一步地，由于不再需要像本发明的车档P改变到其它档位，所以避免了额外设备等的设置。本发明并不仅限于上述的实施方式或构造，而是可以构想各种其 它的^"改和应用。可应用本发明的自动变速器的基本构造不限于上述用于FR布局
的自动变速器类型，而是也可应用于其它的构造，例如用于FF布置的 自动变速器类型。虽然结合单独使用车辆1的情形对上述实施方式进行了描述，但 是本发明还可有效地用于如图14所示的车辆1拖行拖车10例如宿营拖 车等的情形。下文将对此进行解释。在车辆1拖行拖车10的情形中，在车辆1形中所产生的停车负载。因此，在这种情形中，会较频繁地发生以下情 形 一旦档位切换到停车档P,则难以将变速器档位从停车档P改变到 其它档位。然而，如同结合上述实施方式详细描述的那样，当静止车辆l处 于倾斜姿态时，通过故障保险程序来禁止改变到停车档P,因此能够防 止出现上述不便。因此，在如图14所示的车辆1拖行拖车IO的情形中， 即在停车负载大时，本发明是特别有效的。在本实施方式中，停车负载，即，作用在输出轴16上的扭矩T 可以通过以下表达式计算。T=[r(A+B+C)gsin9/i在这个表达式中，r为车轮(图1中的后轮6)的动态负载半径(m); A为车辆1的静重(kg); B为负载9的重量(kg); g为重力加速度 (9.8m/s2); i为差速器5的比率；而0为车辆1的倾斜角度。拖车10的重量C可通过使用拖行重量传感器等检测。虽然在上述实施方式中，锁止机构24用于在执行故障保险程序时 禁止改变到停车档P，但是还可以采用这种结构其中在档位位置传感 器95检测出换档杆21选择了停车档P时，禁止改变到停车档P不是通 过使用锁止机构24来实现，而是仅仅通过由变速器控制装置8禁止致 动器33驱动的方式实现。由于故障保险程序的动作通过电子控制实现，所以本实施方式的 构造的优点在于限制了设备成本的升高；例如，消除了增加额外设备件 等等的需要。
虽然在上述实施方式中，档位切换装置20是例如所谓的线控换档 类型，但是档位切换装置20也可以是使用换档线缆的类型。在使用换档线缆的情况下，与上述实施方式类似，使得档位切换装 置20操作以通过使用锁止机构24在故障保险程序中禁止改变到停车档P 就已经足够了。这将固定换档杆21本身。因此，这能够可靠地通知驾驶人 员当前禁止改变到停车档P，从而是优选地。在本实施方式的构造中，定位杆31被不能移动的限制，从而，作 为故障保险程序中执行的动作，禁止换档到停车档P的操作，并且因此 仅仅采用了锁止机构24。因此，此构造的优点在于与本发明相关的技 术中采用了例如马达等的动力辅助装置的情形相比，简化了设备以及降 低了设备成本。虽然在上述实施方式中，采用安装在车艙地板上的换档杆21作为 档位选择部的一个示例，虽然没有示出，但是本发明也可应用使用了设 置在方向盘或转向柄上的换档按钮或拨片换档杆类型的档位选择装置。在上述实施方式中，使用了用于机械地固定定位杆31的锁止机构 24，并且即使在锁止机构24接合时也允许换档杆21移动到停车档P。 其它构造也是可能的。例如，虽然没有在附图中示出，但是可以采用这 样的构造其中换档杆21设置有公知的换档锁止机构，使得当停车负 载大于或等于预定值时，作为故障保险程序，防止换档杆21移动到停 车档P。虽然已经参照其示例实施方式对本发明进行了描述，但是应当理 解，本发明不限于描述的实施方式或构造。另一方面，本发明意图覆盖 各种修改和等同布置。另外，虽然在各种示例组合和构造中示出了所公 开的发明的各种元件，但是包括更多或更少或仅包括单个元件的其它组 合与构造也落在所附权利要求的范畴内。
权利要求
1.一种用于车辆自动变速器(3)的档位切换装置(20)，所述档位切换装置根据需要选择所述自动变速器中的变速器档位，其特征在于包括控制装置(8)，如果当车辆静止时存在有大于或等于预定值的停车负载，所述控制装置执行禁止把所述变速器档位改变到停车档的故障保险程序。
2.如权利要求l所述的自动变速器的档位切换装置，其中所述停车负 载是作用在所述自动变速器的输出轴(16)上的扭矩。
3.如权利要求2所述的自动变速器的档位切换装置，其中基于在所述 车辆静止时的车辆倾斜姿态和车辆的静重来得到作用在所述自动变速器 输出轴上的所述扭矩。
4.如权利要求1到3中任一项所述的自动变速器的档位切换装置，进 一步包括档位选择部(21),用于选择变速器档位；驱动装置(22 )，所述驱动装置将所述变速器档位切换到由所述档位选 择部选捧的档位；以及停车锁止装置(23 )，当所述档位选#^选择了停车档时所述停车锁止 装置4吏得所述自动变速器的输出轴处于不能转动的状态，其中所述控制装置执行控制所述驱动装置或控制所述停车锁止装置 的换档程序，以根据所述车辆的行驶状态将所述变速器档位切换到由所述 档位选,选择的档位或者将所述变速器档位切换到适当的档位。
5.如权利要求4所述的自动变速器的档位切换装置，其中为了执行所 述故障保险程序，所述控制装置具有负载估算部，在车辆静止时所述负载估算部估算所述停车负载； 判定部，其通过将所述负载估算部估算出的结果与预定的阈值相比较 来判定是否允许改变到停车档；以及处理部，其在所述判定部判定不允许改变到4亭车档时禁止改变到停车档。
6. 如权利要求4或5所述的自动变速器的档位切换装置，其中所述驱 动装置具有定位杆(31 )，其以可枢转方式被支撑并能够沿适当方向被转动地驱动， 以改变手动阀(17)的状态，所述手动阀是设置在所述自动变速器中的变 速器档位切换液压控制装置的部件；以及致动器(33)，用于沿适当的方向转动地驱动所述定位杆，并且其中所述档位切换装置进一步具有检测部，其检测由所述档位选#^5选择的变速器档位的位置；以及 锁止部，其用于才艮据需要物理地固定所述定位杆，并且 其中所述控制装置执行通过基于由所述检测部提供的检测结果来电气地控制所述致动器而 将变速器档位切换到所选择的变速器档位的换档程序；以及如果当车辆静止时停车负载大于或等于预定值则通过由所述锁止部 固定地锁止所述定位杆而禁止改变到停车档的故障保险程序。
7. 如权利要求4或5所述的自动变速器的档位切换装置，其中 其中所述驱动装置具有定位杆，其以可枢转方式被支撑并能够沿适当方向被转动地驱动，以 改变手动阀的状态，所述手动阀是设置在所述自动变速器中的变速器档位 切换液压控制装置的部件；以及致动器，用于沿适当的方向转动地驱动所述定位杆，并且其中所述档位切换装置进一步具有检测部，所述检测部检测由所述档 位选择部选择的变速器档位的位置，并且其中所述控制装置执行通过基于所述检测部提供的检测结果来电气地控制所述致动器而将 变速器档位切换到所选择的变速器档位的换档程序；以及故障保险程序，当车辆静止时停车负载大于或等于预定值的情况下， 即使所述档位选,选择了停车档，所述故障保险程序通过禁止所述致动 器的驱动而禁止改变到停车档。
8.如权利要求4或5所述的自动变速器的档位切换装置，其中其中所述驱动装置具有定位杆，其以可枢转方式被支撑并能够沿适当 方向,皮转动地驱动，以改变手动阀的状态，所述手动阀是设置在所述自动 变速器中的变速器档位切换液压控制装置的部件，并且其中所述档位切换装置进一步具有换档线缆，其使所述定位杆和所述档位选择部机械驱动地互连；以及锁止部，其用于根据需要物理地固定所述定位杆，并且其中在执行所述故障保险程序时所述控制装置通过所述锁止部固定 地锁止所述定位杆。
9.如权利要求1到8中任一项所述的自动变速器的档位切换装置，进 一步包括通知装置(25),在已执行所述故障保险程序时，所述通知装置通 知车辆的驾驶人员禁止改变到停车档。
10. 如权利要求9所述的自动变速器的档位切换装置，其中所述通知 装置包括产生警告声音的蜂鸣器以及显示警告的显示面板中的至少其中 一种。
11. 一种用于车辆自动变速器的档位切换装置的控制方法，所述档位 切换装置根据需要选择所述自动变速器中的变速器档位，所述方法包括如果当车辆静止时存在有大于或等于预定值的停车负载，则执行禁止把所述变速器档位改变到停车档的故障保险程序。
全文摘要
一种自动变速器(3)的档位切换装置(20)，其具有控制装置(8)，如果当车辆静止时存在有大于或等于预定值的停车负载，则所述控制装置(8)执行禁止改变到停车档(P)的故障保险程序。
文档编号F16H59/04GK101162045SQ200710163618
公开日2008年4月16日 申请日期2007年10月15日 优先权日2006年10月13日
发明者西村直树 申请人:丰田自动车株式会社