专利名称：变速器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变速器装置，包括一个可以在多个挡位之间换挡的有级 式变速器， 一个离合器和一个控制电路用于将有级式变速器接通为借助换挡 杆规定的挡位。这种类型的变速器装置，通常用流行语称为"线控换挡
不可避免的机械振动从发动机舱传入客舱，以及它通过为驾驶员屏蔽掉一些 效应，例如有级式变速器取决于溫度或速度的换挡阻力，简化了换挡。
背景技术：
传统的线控换挡装置使用电键或以单一自由度运动的杠杆，其中，操纵 一个电键或杠杆一次偏转导致换到高速挡，以及操纵第二个电键或沿反方向 回转杠杆导致换到低速挡。驾驶员由电键或换挡运动的方式完全没有获得有 关当前要接入或刚才新选择的挡位的启示。为了正确控制变速器，驾驶员必 须随时关注已接入的挡位，为的是知道是否完全可以换到高速挡或换到低速 挡。尽管毫无疑问地可以设置显示当前接入挡位的指示元件，然而驾驶员必 须能在密切注视周围交通状况的同时能去看此指示元件，这显然是不希望 的。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种线控换挡装置，它使驾驶员能推断当前接 入的挡位，为此不必查看指示器。
为达到此目的，通过在前言所述类型的变速器装置中换挡杆可沿选择槽 在多个从选^r槽分叉的换挡槽内运动，其中，为每个挡位配设一个换挡槽，
以及，控制电路设置成用于借助致动器在变速器内总是接通那个由换挡杆在 相关换挡槽内的定位规定的挡位。
以此方式，在换挡时驾驶员的手握住或释放换挡杆时的位置与换挡前或 换挡后接入的挡位之间建立单值关系。
若至少 一个为换挡杆配设的用于检测其在选择槽和换挡槽内的位置的 传感器，作为位置的函数提供连续改变的位置参数值，以及，在控制电路内 规定致动器的额定位置作为所述参数值的连续函数，则可以在换挡期间驾驶 员的手握住换挡杆时的位置与变速器内部构型之间建立同样的单值关系。如 在换挡杆与有级式变速器之间纯机械连接时那样，驾驶员可以自行决定换挡 过程的持续时间及其进程、不换挡时停止换挡过程、越过一些挡位等。
作为另一可选方案，可以为换挡杆配设至少一个位置传感器用于检测换 挡杆在选择槽和换挡槽内的位置，该位置传感器提供不连续改变的位置参数 值作为位置的函数，在这种情况下将控制电路恰当地设置成用于在当前的位 置参数值改变时按预定的过程控制其中一个致动器。所述预定的过程可以规 定致动器工作的不同参数。例如可考虑作为时间的函数规定致动器的位置或 由致动器施加在变速器上的力。作为与之不同的可选方案，也可规定由致动 器施加的力作为其位置的函数，等等。尽管这给予驾驶员较少的自由，但另 一方面却由此降低由于不适当的操作损坏变速器的危险。
为了使具有按本发明作为省燃料的替换方案的变速器装置的汽车也能 吸引那些已经习惯于传统的自动变速器的驾驶员，也可将控制电路设计为用 于在换挡期间控制离合器的脱开和闭合。
为此，可以在每个换挡槽内确定第一和第二换挡点，在这种情况下，控 制电路设置用于在换挡杆沿着去选择槽的方向通过第一换挡点时脱开离合 器，以及当换挡杆沿着从选择槽来的方向继续通过第二换挡点时闭合离合 器。离合器的位置可以如上面针对变速器构型所说明的那样，总是作为换挡 杆位置的连续函数，或总是在通过所述换挡点时按规定的过程控制。
这两个换挡点可以是一致的；为了尤其在按规定的过程控制的情况下能 达到一种滞后效应，第 一换挡点可以处于比第二换挡点更靠近选择槽的地 方。然而为了使离合器在换挡过程的开始或结束时能尽可能快地脱开或闭 合，优选的是，第二换挡点处于比第一换挡点更靠近选择槽的地方。
为了在换挡过程中，尤其在按规定的过程控制的情况下，能避免延迟， 恰当的是，控制电路还设置用于检测换挡杆在选择槽内的运动方向，用于借 助所检测的方向推测要新接通的挡位，以及用于控制变速器沿 一个与所推测 的挡位相应的变速器构型的方向实施换挡运动。因此，当换挡杆到达所涉及 挡位的换挡槽进口时，变速器内为换挡所需的运动至少已经部分结束。
为了避免换挡时的延迟，控制电路也可以与用于检测变速器一根轴的转 速的转速传感器连接，以及设置用于在检测换挡杆的运动时借助当前转速推 测要新接通的挡位，以及用于控制有级式变速器沿一个与所推测的挡位相应 的变速器构型的方向实施换挡运动。因此，超过高阈值的转速通常指出拟换 到高速挡，而低于低阈值的转速则指出拟换低速挡。这些阈值可以针对每个 挡位具体规定。
另 一种避免换挡延迟的可能性是，借助由适用的传感器检测的发动机负 荷推测要新接通的挡位。若在高负荷时或随负荷的上升^f企测到换挡杆运动， 这表明驾驶员希望换到低速挡，而在较低的但未变为零的负荷时，根据换挡 杆运动可以推断出打算换到高速挡。在负荷回归零后的换挡运动可以表明驾 驶员期望换到低速挡，以利用发动机的制动作用。
为了在换挡过程的一个尽可能早的阶段便能推测出要新接通的挡位，控 制电路恰当地设置成用于总是在离开迄今接通的挡位的换挡槽之前检测换 挡杆的运动。
为此和/或为了能控制离合器的操纵，可以为每个换挡槽配设一个位置 传感器，它给控制电路提供一个指示换挡杆进入换挡槽或离开换挡槽的信 号。
相宜地，控制器设置为，当换挡过程可能导致有级式变速器损坏时，不 实施由换挡杆规定的换挡过程，例如由快速前进换接为倒车挡。因为这会导 致与换挡位置相应的挡位与实际有效的挡位之间不相符，所以恰当的是设显 示器，以便必要时向驾驶员指示所述的不符。
由下面参见附图对实施例的说明给出本发明的其他特征和优点。附图
中
图1示意表示按本发明的变速器装置；以及
图2表示各种换挡点在导引换挡杆的换挡滑槽板上的投影。
具体实施例方式
在图1所示的示意图中，用1表示汽车客抢内的手动换挡杆，用2表示 导引手动换挡杆1的换挡滑槽板以及用3表示铰链，有两个自由度的手动换
挡杆1可在此铰链内旋转。换挡滑槽板2有一个在一个平面内延伸的选择槽
4,该平面垂直位于穿过铰链3延伸的轴5的上方。从选择槽4垂直分出换 挡槽6，它们每一个分属于有级式变速器7的六个前进挡之一和一个倒车挡。 轴5随手动换挡杆1沿选择槽4运动而旋转，以及轴5的旋转位置由角度传 感器8探测。第二个角度传感器9用于检测手动换挡杆1绕一条垂直于轴5 的轴线的转动，此时进入换挡槽6之一内或从那里退出。
控制电路10与两个角度传感器8、 9、 一个用于脱开和闭合有级式变速 器7与发动机13之间离合器12的致动器11、以及与用于在有级式变速器7 内驱动换挡或选择运动的致动器14、 15连接。
角度传感器8有能力在其中设计的至少四个不同的角度位置A、 B、 C、 D之间加以区别，这些角度位置在图2中投影在换挡滑槽板2上。在两个这 种角度位置之间的边界与总是在两个相邻换挡槽6之间的选择槽4十字交 叉。角度传感器9在同样表示在图2中的三个角度位置a、 b、 c之间加以区 别。位置A至D与位置a和c的每一种可以在换挡滑槽板2中达到的组合， 与有级式变速器的一个挡位相配属，在图中它们分别用一个圓圈内的数字R、 1、 2、…、6表示。
当驾驶员1将换挡杆1从配属于一个已接通的挡位的位置，例如对角度 传感器8为B和对于角度传感器9为a的位置压出时，在换挡杆1朝选择槽 4方向移动的情况下，首先角度传感器9检测为角度位置"b"。控制电路IO 对此的反应是脱开离合器12。尚未控制致动器14、 15。
当换挡杆1为了接通第二挡横穿选择槽4时， 一旦手动换挡杆1达到位 置c便被角度传感器9检测到。若实现了这一点，控制电路10按规定的过 程控制致动器14、 15，以接通第二挡，以及接着控制致动器11重新闭合离 合器12。若反之，手动换挡杆1在选择槽4内移动，则一旦例如到达位置C 便被角度传感器8检测到。因为换挡杆l来自低速挡，所以可以认为要接通 的挡位是第三挡。因此控制电路10随着手动换挡杆1进入位置C就已经开 始同时控制致动器14、 15接通第三挡，从而当换挡杆1到达在第三挡的换 挡槽内的位置a时，只还需要闭合离合器。若反之，换挡杆l在第四挡的换 挡槽内移动，则随着离合器的闭合发生换挡杆1过渡到位置c的相应的换挡 运动。因此与线控换挡装置按传统仅沿一个自由度运动的换挡杆不同，在这 里驾驶员可以通过在彼此非直接相继的挡位之间的连续运动实施换挡。 有利地，将角度传感器9检测区分为至少五个位置a'、 b'…e'，这同样 表示在图2中，其中，选"^槽4与位置c'对应，以及换挡槽6分别分成两个 位置a'、 b'或d'、 e'。每当角度传感器9从a'向b'(或从e'向c')过渡时，识别 开始一次换挡过程并脱开离合器12。若换挡杆1横穿选择槽4，与此同时传 感器8检测的位置不变，则在达到位置d'时控制电路10开始控制换挡运动 和随着到达位置e'闭合离合器。反之，当换挡杆1运动期间传感器8的位置 例如从B向C改变，则变速器7朝第三挡方向的换挡运动在到达位置C时 已经开始，从而当换挡杆到达第三挡换挡槽内的位置a'时，换挡运动大多已 经结束。若取代上述情况换挡杆进入第四挡的换挡槽内，则在过渡到位置d' 时控制电路10识别这一点并启动变速器7相应的换挡运动。
角度传感器8检测区更精细地分为例如位置A'、 B'…G'，如图2所示， 可以实现当手动换挡杆1在选择槽内从左向右运动时，分别在从A'向B'、 从C'向D'或从E'向F'过渡时在变速器7内开始换挡运动，通过所述换挡运 动接通那个在位置C'、 E'或G'可达到的两个挡位中较低的挡位，反之，当换 挡杆1沿反方向运动时分别在从C'向B'、从E'向D'或从G'向F'过渡时，朝 倒车挡方向或朝位置C'或E'的更高挡位方向，开始相应的换挡运动。由此延 长可提供用于换挡过程的时间，以及小功率的致动器14、 15也足以能用规 定的速度换挡。
在每个换挡过程控制电路10实施安全性检验，此时它判定，驾驶员在 换挡杆1上选择的挡位与汽车当前的工作状态是否协调。在不协调的情况下， 例如当汽车速度过高时，为了允许转换为较低的挡位或倒车挡，则控制电路 IO在仪表板上的显示器18上指示当前接通的挡位与所选择挡位的关系，使 驾驶员关注这种不相符。
基于一项进一步发展的设计，控制电路IO在更早的时刻，尚在离开原 先挡位的换挡槽之前，便能借助安装在发动机13输出轴上的转速传感器16 推测要新接通的挡位。为此目的，在控制电路10内为每个挡位规定一个上 和一个下转速阈值。若角度传感器8检测到换挡杆1的运动，在转速处于上 和下阈值之间时，控制电路如上面所说明的那样从事挡位预测。若转速低于 下阈值，预测下一个较低的挡位；若转速超出上阈值，则预测下一个较高的 挡位。
作为另一个预测准则也可以评估负荷传感器17,例如发动机13节气门
位置传感器的信号。借助转速和/或发动机负荷的挡位预测，可以与换挡杆l 在滑槽板2内的导引方式无关，或甚至与换挡杆1根本上是否存在无关。
附图标记表
1手动换挡杆
2换挡滑槽板
3铰链
4选择槽
5轴
6换挡槽
7有级式变速器
8、 9角度传感器
10控制电路
11 致动器
12离合器
13 发动机
14、 15 致动器
16转速传感器
17负荷传感器
18显示器。
权利要求
1.一种变速器装置，包括一个可以在多个挡位之间换挡的有级式变速器(7)，一个离合器(12)、一根换挡杆(1)和一个控制电路(10)用于借助致动器(14、15)将所述有级式变速器(7)转换到一个借助换挡杆(1)规定的挡位，其特征为换挡杆(1)可沿一选择槽(4)和多个从该选择槽(4)分叉的换挡槽(6)运动，其中，为每个挡位配设一个换挡槽(6)，以及，所述控制电路(10)设置成用于在所述有级式变速器(7)内总是接通由换挡杆(1)安置在相关换挡槽(6)内所规定的那个挡位。
2. 按照权利要求1所述的变速器装置，其特征为，为换挡杆(l)配设至 少一个位置传感器(8、 9)用于检测换挡杆(1)在选择槽(4)和换挡槽(6)内的位 置，该位置传感器提供连续改变的位置参数值作为位置的函数；以及，在控 制电路(10)内规定致动器(14、 15)的额定位置作为所述参数值的连续函数。
3. 按照权利要求1所述的变速器装置，其特征为，为换挡杆(l)配设至 少一个位置传感器(8、 9)用于检测换挡杆(1)在选择槽(4)和换挡槽(6)内的位 置，该位置传感器提供不连续改变的位置参数值作为位置的函数；以及，控 制电路(10)设置成用于在当前的位置参数值改变时按预定的过程控制其中一 个致动器(14、 15)。
4. 按照前列诸权利要求之一所述的变速器装置，其特征为，在每个换 挡槽内(6)确定第一和第二换挡点；以及，所述控制电路(10)设置成用于当换 挡杆(1)沿着去选择槽(4)的方向通过第一换挡点时断开离合器(12),以及当换 挡杆(1)沿着从选择槽(4)来的方向继续通过第二换挡点时闭合离合器(12)。
5. 按照权利要求1至4之一所述的变速器装置，其特征为，所述控制 电路(10)设置成用于检测换挡杆(1)在选择槽(4)内的运动方向，用于借助所检 测的方向推测要新接通的挡位，以及用于控制有级式变速器(7)沿一个与所推 测的挡位相应的变速器构型的方向实施换挡运动。
6. 按照权利要求1至4之一所述的变速器装置，其特征为，所述控制 电路(10)与用于检测所述变速器一根轴的转速的转速传感器(16)连接，以及 设置成用于在检测换挡杆(l)的运动时借助当前转速推测要新接通的挡位，以 及用于控制有级式变速器(7)沿一个与所推测的挡位相应的变速器构型的方 向实施换挡运动。
7. 按照权利要求1至4之一所述的变速器装置，其特征为，所述控制电路(10)与用于检测驱动变速器的发动机负荷的负荷传感器(17)连接，以及 设置成用于在检测换挡杆(l)的运动时借助当前负荷推测要新接通的挡位，以 及，用于控制所述有级式变速器(7)沿一个与所推测的挡位相应的变速器构型 方向实施4灸挡运动。
8. 按照权利要求6或7所述的变速器装置，其特征为，所述控制电路(IO) 设置成用于总是在离开迄今接通的挡位的换挡糟(6)之前检测换挡杆(1)的运 动。
9. 按照前列诸权利要求之一所述的变速器装置，其特征为，为每个换 挡槽(6)配设一个位置传感器(9),后者给控制电路(10)提供一个指示换挡杆(1) 进入换挡槽(6)或离开换挡槽(6)的信号。
10. 按照前列诸权利要求之一所述的变速器装置，其特征为，所述控制 电路(10)与显示器连接，后者用于指示在通过换挡杆(l)的定位选择的挡位与 当前在有级式变速器(7)中接通的挡位之间的偏差。
全文摘要
本发明涉及一种变速器装置，包括一个可以在多个挡位之间换挡的有级式变速器(7)，一个离合器(12)、一根换挡杆(1)和一个控制电路(10)用于借助致动器(14、15)将有级式变速器(7)接通为一个借助换挡杆(1)规定的挡位。换挡杆(1)可沿选择槽(4)和多个从选择槽(4)分叉的换挡槽(6)运动。为每个挡位配设一个换挡槽(6)，以及，控制电路(10)设置成用于在有级式变速器(7)内分别接通那个由换挡杆(1)在相关换挡槽(6)内的定位规定的挡位。
文档编号F16H59/04GK101363538SQ20081014611
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月6日 优先权日2007年8月9日
发明者丹尼尔·E·尼科尔森, 乔格·贝德纳雷克 申请人:Gm全球科技运作股份有限公司