專利名稱：變速器外部換擋裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車內(nèi)變速器的外部換擋裝置。
背景技術(shù)：
原先外部換擋裝置曾經(jīng)是一種設(shè)在汽車客艙內(nèi)的換擋選擇桿與變速器 之間的純機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它將換擋選擇桿的運(yùn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換為變速器內(nèi)換擋軸 等的運(yùn)動(dòng)。通過這種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換擋的變速器必須仔細(xì)優(yōu)化，以便在一個(gè) 寬的轉(zhuǎn)速、扭矩、換擋速度等范圍內(nèi)可靠和干脆利落地?fù)Q擋。
近些年越來越多發(fā)展了一些外部換擋裝置，其中，電子控制器控制換擋
軸的運(yùn)動(dòng)。這種例如由DE10228707A1已知的所謂"線控?fù)Q擋"式 (Shift-by-Wire)換擋裝置，通常包括一個(gè)可在終端位置之間以兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng) 的換擋選擇桿、用于檢測(cè)換擋選擇桿沿任一自由度方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)量傳感器、 與測(cè)量傳感器耦合的電子控制器、以及，可通過電子控制器控制的調(diào)整機(jī)構(gòu) 用于驅(qū)動(dòng)變速器內(nèi)的換擋運(yùn)動(dòng)。
傳統(tǒng)換擋裝置的測(cè)量傳感器，設(shè)計(jì)用于檢測(cè)擋位，亦即換擋選擇桿確實(shí) 已處于一個(gè)與規(guī)定的擋對(duì)應(yīng)的位置，和/或檢測(cè)換擋目的。在換擋選擇桿沿?fù)Q 擋凹槽運(yùn)動(dòng)的情況下，這意味著一個(gè)配屬的測(cè)量傳感器盡管必須有能力在與 一個(gè)接入的擋對(duì)應(yīng)的終端位置與 一個(gè)與無擋對(duì)應(yīng)的中間位置之間加以區(qū)別， 但它不必有能力在不同的中間位置之間進(jìn)行區(qū)分。為了識(shí)別換擋目的，可使 用力傳感器作為測(cè)量感受感，它不提供有關(guān)換擋選擇桿當(dāng)前位置的信息，指 示的是駕駛員在換擋選擇桿上所施加的換擋力。若測(cè)量傳感器設(shè)計(jì)為運(yùn)動(dòng)傳 感器或位置傳感器，則所述控制器接收運(yùn)動(dòng)傳感器的一個(gè)指示運(yùn)動(dòng)的信號(hào)或 評(píng)估位置信號(hào)隨時(shí)間的改變，從而足以識(shí)別換擋目的。位置并不需要連續(xù)檢 測(cè)。通過已知的外部換擋裝置以此方式僅檢測(cè)換擋過程的始末，控制器可以 在一個(gè)給定的時(shí)刻只是做出判斷，在變速器內(nèi)脫開或接入了一個(gè)擋位，但與 脫出和接入過程是如何具體進(jìn)行的無關(guān)。因此脫開和接入的控制僅始終以統(tǒng) 一的方式在控制器的監(jiān)督下完成。
因?yàn)橛纱藫醯拿撻_和接入始終在相同的邊界條件下統(tǒng)一進(jìn)行，所以變速 器比較簡(jiǎn)單地優(yōu)化為，使脫開和接入均勻和無干擾地進(jìn)行。然而以此方式優(yōu) 化的變速器并不是必然也適用于手動(dòng)換擋，因?yàn)樵谑謩?dòng)換擋時(shí)邊界條件，如 換擋運(yùn)動(dòng)的速度、在實(shí)施換擋過程當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速、換擋過程開始前在汽車傳動(dòng) 鏈內(nèi)存在的扭矩等，可能變化很大。尤其是換擋過程開始前存在的扭矩可能 對(duì)諸如"平滑地"完成換擋過程帶來顯著的影響。若在換擋過程的一開始此扭 矩不是零，則整個(gè)傳動(dòng)鏈將遭受扭轉(zhuǎn)負(fù)荷。若在此狀態(tài)斷開離合器，受扭轉(zhuǎn) 負(fù)荷的部分卸荷，而在傳動(dòng)鏈內(nèi)引發(fā)振動(dòng)，它會(huì)使接入一個(gè)新的擋位變得更 加困難。熟練的駕駛員會(huì)在換擋時(shí)考慮到這些效應(yīng)，并因而可以比用電子控 制的外部換擋裝置通常能做到的更快和更柔和地?fù)Q擋。
手動(dòng)換擋變速器的優(yōu)化業(yè)已證明實(shí)際上既困難又復(fù)雜，因?yàn)樽兯倨饕环?面在邊界條件變化很大的情況下要想無可指摘地工作，必須作為由電子控制 器換擋的變速器，以及另一方面對(duì)于實(shí)習(xí)司機(jī)來說很難做到，分別在相同的 邊界條件下可重現(xiàn)地實(shí)施相應(yīng)的換擋過程以及使這些相同的邊界條件得到
系統(tǒng)化的檢查。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于變速器的電子控制化外部 換擋裝置，它能夠?qū)崿F(xiàn)以變化的速度柔和地?fù)Q擋。本發(fā)明所要解決的另一技 術(shù)問題在于提供一種用于變速器的外部換擋裝置，它使尤其手動(dòng)換擋的變速 器的優(yōu)化更加容易。
上述技術(shù)問題首先通過一種用于汽車內(nèi)的變速器的外部換擋裝置來解
決，包括 一個(gè)可以按換擋自由度和選擇自由度運(yùn)動(dòng)的換擋選擇桿，其中， 該換擋選擇桿沿?fù)Q擋自由度方向的終端位置分別與所述變速器的一個(gè)擋位 對(duì)應(yīng)；用于檢測(cè)所述換擋選擇桿沿各自由度方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)量傳感器；與所述 測(cè)量傳感器耦合的電子控制器；以及，可通過該電子控制器控制的、用于驅(qū) 動(dòng)變速器內(nèi)換擋運(yùn)動(dòng)的變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)，按照本發(fā)明所述控制器設(shè)計(jì)為， 借助由測(cè)量傳感器提供的代表所述換擋選擇桿至少沿?fù)Q擋自由度方向的位 置的位置信息，對(duì)所述換擋選擇桿的多個(gè)中間位置彼此加以區(qū)別并將它們與 終端位置加以區(qū)別，以及所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的額定位置或理論位置分別按 照每個(gè)中間位置確定。
在上述技術(shù)解決方案中，駕駛員通過以不同的速度在換擋選擇桿上實(shí)施 換擋運(yùn)動(dòng)，就能夠按照他的意愿控制變速器內(nèi)換擋過程的進(jìn)程。
可區(qū)分的中間位置的數(shù)量越多，控制可以越靈敏。在理想的情況下，由 測(cè)量傳感器提供的位置信息是連續(xù)的或在數(shù)字式位置信息的情況下是假連
續(xù)的；換句話說位置信息的分辨率如此之高，以致它們的數(shù)字特征對(duì)換擋 過程的進(jìn)程不起作用。
上述另 一技術(shù)問題通過這樣一種用于汽車內(nèi)的變速器的外部換擋裝置 來解決，包括 一個(gè)可以按換擋自由度和選擇自由度運(yùn)動(dòng)的換擋選擇桿，其 中，該換擋選擇桿沿?fù)Q擋自由度方向的終端位置分別與所述變速器的一個(gè)擋 位對(duì)應(yīng)；用于檢測(cè)所述換擋選擇桿沿任一自由度方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)量傳感器；與 所述測(cè)量傳感器耦合的電子控制器；以及，可通過該電子控制器控制的、用 于驅(qū)動(dòng)變速器內(nèi)換擋運(yùn)動(dòng)的變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)，按照本發(fā)明所述控制器可以 在下列運(yùn)行模式中的至少兩個(gè)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換
-比例運(yùn)行模式，此時(shí)，所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的額定位置是檢測(cè)的換擋 選擇桿位置的函數(shù)；
-恒定力模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿已到達(dá)一終端位置時(shí)， 所述控制器用恒定力控制所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的換擋運(yùn)動(dòng)；
-力-行程沖莫式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿已到達(dá)一終端位置時(shí)， 所述控制器用 一個(gè)作為所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)當(dāng)前位置的函數(shù)的預(yù)定力控制 所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的換擋運(yùn)動(dòng)；
_力-時(shí)間;漠式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿已到達(dá)一終端位置時(shí)，
所述控制器用 一 個(gè)作為時(shí)間的函數(shù)的預(yù)定力控制所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的換 擋運(yùn)動(dòng)；
-行程-時(shí)間模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿已到達(dá)一終端位置 時(shí)，所述控制器用所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的一個(gè)作為時(shí)間的函數(shù)的預(yù)定位置控 制所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的換擋運(yùn)動(dòng)。
在比例運(yùn)行模式時(shí)可以在變速器內(nèi)實(shí)施一種可變的模擬由駕駛員操縱 的換擋選擇桿運(yùn)動(dòng)的換擋運(yùn)動(dòng)，而其他模式分別以可重現(xiàn)的方式模擬換擋過 程一種預(yù)定的進(jìn)程。這一方面可以檢驗(yàn)在可重現(xiàn)的外部條件下在換擋過程中 變速器的特性并將變速器調(diào)諧為，使它在這些預(yù)定的條件下能實(shí)現(xiàn)一種"平 滑的"換擋過程；另一方面這些可重現(xiàn)的模式還提供可能性，取代那些不能
可靠地實(shí)現(xiàn)平滑的換擋過程的換擋運(yùn)動(dòng)過程，有目的地控制經(jīng)過考驗(yàn)的能可
靠工作的換擋過程。換句話說可重現(xiàn)的換擋沖莫式不僅適用于系統(tǒng)地重復(fù)和 檢驗(yàn)?zāi)切┏蓡栴}的換擋過程，以便最終使變速器與這些換擋過程相匹配；另
一方面通過只選擇實(shí)施那些能可靠地平滑進(jìn)行的換擋過程，抑制其他的換擋 過程，這些模式可以使換擋過程與變速器相匹配。
上面介紹的控制器運(yùn)行模式也可以低成本地利用于試驗(yàn)臺(tái)(例如汽車持 續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、變速器持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn))模擬換擋過程。
考慮到在換擋過程的一開始作用在傳動(dòng)鏈上的扭矩可能對(duì)換擋過程的 進(jìn)程的影響，恰當(dāng)?shù)氖?，控制器與檢測(cè)汽車傳動(dòng)鏈中軸扭矩的扭矩傳感器耦 合并設(shè)計(jì)為，使換擋過程只是在軸有預(yù)定的扭矩時(shí)才實(shí)施。這也一方面通過 創(chuàng)造可能性令換擋過程用預(yù)定的扭矩能重現(xiàn)地進(jìn)行并檢驗(yàn)從而筒化變速器 的匹配；另一方面當(dāng)存在至少一個(gè)使換擋過程可靠進(jìn)行的扭矩值時(shí)，提供可 能性在所有其他的扭矩值時(shí)抑制換擋過程，也就是說換擋扭矩與變速器匹配 而不是相反。
但尤其不排除在考慮作用在傳動(dòng)鏈上扭矩的情況下控制換擋過程的可 能性，所述外部換擋裝置優(yōu)選地包括一個(gè)可由控制器控制的離合器執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，用于脫開和閉合汽車傳動(dòng)鏈中的離合器。
基于這種離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制器可以在比例運(yùn)行模式(此時(shí)離合器執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的額定位置是檢測(cè)的換擋選擇桿位置的函數(shù))與至少 一 個(gè)可重現(xiàn)的模 式，尤其行程-時(shí)間模式之間變換，在行程-時(shí)間模式時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到換擋選擇 桿已到達(dá)終端位置之一時(shí)，控制器用離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)作為時(shí)間的函數(shù) 的預(yù)定位置控制離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換擋運(yùn)動(dòng)。
按本發(fā)明的外部換擋裝置可以用于優(yōu)化以后在汽車內(nèi)與機(jī)械的外部換 擋裝置組合的變速器；但它也可以永久裝入汽車中，以便植入線控?fù)Q擋功能。


由下面參見附圖對(duì)實(shí)施例的說明提供本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖
中
圖1示意表示汽車換擋系統(tǒng)和按本發(fā)明的外部換擋裝置；以及 圖2表示換擋系統(tǒng)的撥桿定位板以及設(shè)在換擋選擇桿上的測(cè)量傳感器 根據(jù)換擋選擇桿在撥桿定位板內(nèi)的位置輸出的位置測(cè)量值。
具體實(shí)施例方式
在圖l所示的示意圖中，用l表示汽車客艙內(nèi)的換擋選擇桿，用2表示
導(dǎo)引換擋選擇桿1的撥桿定位板以及用3表示鉸鏈，有兩個(gè)自由度的換擋選 擇桿1可在此鉸鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)。撥桿定位板2有一個(gè)在一個(gè)平面內(nèi)延伸的選擇槽 4，該平面垂直于穿過鉸鏈3延伸的軸5。從選擇槽4垂直分出換擋凹槽6， 它們每一個(gè)分屬于有級(jí)式變速器7的六個(gè)前進(jìn)擋之一和一個(gè)倒車擋。軸5隨 換擋選擇桿1沿選擇槽4運(yùn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，以及軸5的旋轉(zhuǎn)位置由角度傳感器8 探測(cè)。另 一個(gè)角度傳感器9用于檢測(cè)換擋選擇桿1繞一條垂直于軸5的軸線 的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)進(jìn)入換擋凹槽6之一內(nèi)或從那里退出。
換擋選擇軒i向下超越軸5延長(zhǎng)一個(gè)區(qū)段21，后者在一個(gè)彈性的波狀 輪廓22上掠掃。在圖1所示的位置，此時(shí)換擋選擇桿1處于選擇槽4內(nèi)， 區(qū)段21與彈性輪廓在中心接觸；輪廓22對(duì)稱的臂在區(qū)段21兩側(cè)延伸，在 圖1中只能看到其中之一。所述區(qū)段嚙合在輪廓22的中央凹陷23內(nèi)使換擋 選擇桿1穩(wěn)定地保持在選擇槽4中；為了插入一個(gè)換擋凹槽6內(nèi)，區(qū)段21 必須彈性地向后推擠輪廓22,直至它到達(dá)一個(gè)在側(cè)面的凹陷24內(nèi)，它使換 擋選擇桿1在其中一個(gè)換擋凹槽6的末端穩(wěn)定地保持在一個(gè)與接入的擋位對(duì) 應(yīng)的位置上。基于區(qū)段21與輪廓22的配合作用，換擋選擇桿l克服一個(gè)隨 換擋選擇桿1位置改變的力實(shí)施換擋運(yùn)動(dòng)，駕駛員能感覺到這種力并在換擋 運(yùn)動(dòng)的過程中向駕駛員指示已到達(dá)選擇槽或換擋凹槽的端區(qū)。當(dāng)然也可以與 之不同，換擋選擇桿1的一個(gè)柔性段與一個(gè)剛性的位置固定的輪廓配合作用， 或一個(gè)輪廓可以與換擋選擇桿1可運(yùn)動(dòng)地連接，在換擋運(yùn)動(dòng)時(shí)輪廓被一個(gè)位 置固定的針尖探測(cè)。
控制電路10與兩個(gè)角度傳感器8、 9、 一個(gè)用于脫開和閉合有級(jí)式變速 器7與發(fā)動(dòng)機(jī)13之間離合器12的執(zhí)行機(jī)構(gòu)11、以及與用于在有級(jí)式變速器 7內(nèi)驅(qū)動(dòng)換擋或選擇運(yùn)動(dòng)的調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15連接。為執(zhí)行或調(diào)整機(jī)構(gòu)11、 14、 15各配設(shè)一個(gè)沒有表示的測(cè)量傳感器，控制電路IO借助它接收有關(guān)所 涉及的執(zhí)行或調(diào)整機(jī)構(gòu)11、 14、 15瞬時(shí)位置和所涉及的執(zhí)行或調(diào)整機(jī)構(gòu)瞬 時(shí)功率消耗的返回信號(hào)。與之不同，執(zhí)行或調(diào)整機(jī)構(gòu)的功率消耗也可以在其 他地方測(cè)量，例如在控制電路內(nèi)(尤其借助輸入執(zhí)行或調(diào)整機(jī)構(gòu)的電流強(qiáng)度 和電壓)或在變速器7內(nèi)。
使用者接口 16例如通過插接器17可拆式與控制電路10連接，用于確 定控制電路的工作方式。例如接口 16允許尤其控制電路IO在多種不同工作 模式之間切換。尤其普通的微型電子計(jì)算機(jī)可以用作接口 16，它允許使用者， 尤其為變速器7優(yōu)化的工程師，為換擋過程選擇工作模式和必要時(shí)邊界條件。
這些工作模式的第一種是所謂的比例模式，此時(shí)控制電路IO分別與由 角度傳感器8或9檢測(cè)的換擋選擇桿1的旋轉(zhuǎn)位置成線性比例地確定兩個(gè)調(diào) 整機(jī)構(gòu)14、 15的額定位置。在這種比例運(yùn)行模式中，控制電路10表現(xiàn)為一 種PI(比例積分)或PID(比例積分微分)調(diào)整器，它分別采用由角度傳感器8 或9檢測(cè)的角度作為調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15的額定參數(shù)?？刂齐娐?0使調(diào)整機(jī)構(gòu) 14、 15的位置跟蹤其各自額定位置的速度，是當(dāng)前位置與額定位置之間的差 值和此差值(在PI調(diào)整器的情況下)的時(shí)間積分以及還包括此差值(在PID調(diào) 整器的情況下)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的線性函數(shù)。所述PI或PID調(diào)整原理的一個(gè)結(jié)果 是，當(dāng)駕駛員運(yùn)動(dòng)換擋選擇桿1時(shí)，調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15分別有一定延遲地跟 隨換擋選擇桿的運(yùn)動(dòng)。但由于它們跟隨運(yùn)動(dòng)的速度與駕駛員運(yùn)動(dòng)換擋選擇桿 l的速度直接相關(guān)，因此控制了有級(jí)式變速器7內(nèi)部的換擋運(yùn)動(dòng)，這種換擋 運(yùn)動(dòng)是換擋選擇桿1運(yùn)動(dòng)的一種真實(shí)可靠的反映。雖然控制電路10植入線 控?fù)Q擋系統(tǒng)，但由此駕駛員仍可以與純機(jī)械式外部換擋裝置類似地感覺靈敏 并柔和地控制換擋過程。
角度傳感器8、 9可以是模擬式測(cè)量傳感器，例如電位計(jì)，它們與調(diào)整 機(jī)構(gòu)14、 15的測(cè)量傳感器完全一樣提供一個(gè)隨換擋選擇桿1的位置連續(xù)改 變的信號(hào)。若控制電路10作為可編程的數(shù)字式電路植入，則恰當(dāng)?shù)亟嵌葌?感器8、 9也提供數(shù)字測(cè)量值。即使換擋選擇桿1和調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15以均勻 的速度運(yùn)動(dòng)，測(cè)量值的數(shù)字特征也會(huì)導(dǎo)致調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15位置的額定值與 實(shí)際值之間的差值不斷輕微波動(dòng)。角度傳感器8、 9和在調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15處 的測(cè)量傳感器的位置分辨率，總是在考慮到PI或PID調(diào)整器濾波常數(shù)的情 況下選擇為，當(dāng)換擋選擇桿1均勻運(yùn)動(dòng)時(shí)，使調(diào)整機(jī)構(gòu)14或15跟蹤換擋選 擇桿1的速度沒有明顯變化。
控制電路10設(shè)計(jì)為，記錄在一次換擋過程期間由角度傳感器8、 9提供 的測(cè)量信號(hào)和/或由此向調(diào)整機(jī)構(gòu)14或15發(fā)送的控制信號(hào)導(dǎo)致的進(jìn)程的時(shí)間 順序，并為了儲(chǔ)存而輸送給使用者接口 16。分別由在發(fā)動(dòng)才幾13.輸出軸20 上的轉(zhuǎn)速傳感器18檢測(cè)的轉(zhuǎn)速和/或在此軸20上通過扭矩傳感器19檢測(cè)的
扭矩可以與這些數(shù)據(jù)一起儲(chǔ)存在控制電路10的存儲(chǔ)器內(nèi)，或?yàn)榱藘?chǔ)存而傳
輸給使用者接口 16。已提及的數(shù)據(jù)也可以全部或部分從汽車自己的控制設(shè)
備，例如已知的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器讀出。如此獲得的數(shù)據(jù)在一種下文介紹的"可 重現(xiàn)的運(yùn)行模式，，中加以利用。
第一種利用可能性是，駕駛員在換擋選擇桿1上在針對(duì)它們獲得數(shù)據(jù)的
那些擋位之間重新實(shí)施一次換擋過程，此時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)13的轉(zhuǎn)速控制為再次 重新得到儲(chǔ)存的轉(zhuǎn)速值和扭矩值，并接著重復(fù)換擋過程。以此方式可以根據(jù) 需要準(zhǔn)確重現(xiàn)未令人滿意地進(jìn)行的換擋過程，以便能查明并排除過程之所以 不滿意的原因。若按此類型的變速器原則上是最佳的，則它可以組合在成批 生產(chǎn)的具有傳統(tǒng)的手動(dòng)外部換擋裝置的汽車中，不存在不令人滿意的換擋過 程的危險(xiǎn)。
另一種利用可能性是，在比例運(yùn)行模式時(shí)找到使換擋過程可靠地平滑進(jìn) 行的轉(zhuǎn)速和扭矩值，這些轉(zhuǎn)速和扭矩值預(yù)定為換擋的邊界條件，也就是說只 有在滿足這些邊界條件時(shí)才實(shí)施換擋過程。以此方式即使借助有級(jí)式變速器 7也能可靠、平滑地?fù)Q擋，這種變速器并不保證在轉(zhuǎn)速和扭矩所有在實(shí)際工 作中重要的值時(shí)平滑的換擋過程。
植入一種"可重現(xiàn)的"運(yùn)行模式有一些不同的可能性。按本發(fā)明尤其可考
慮
恒定力模式，此時(shí)，控制器10用恒定力控制變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的換擋運(yùn) 動(dòng)。這種運(yùn)行模式自動(dòng)考慮變速器變換的換擋阻力，例如基于不同的油溫、 由于換擋過程更快或較慢的進(jìn)程；
力-行程模式，此時(shí)，控制器IO用一個(gè)作為調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15當(dāng)前位置 的函數(shù)的預(yù)定力控制變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15的換擋運(yùn)動(dòng)。這種模式基本上 是恒定力模式的一種進(jìn)一步發(fā)展的方案，這種方案考慮到在由調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15經(jīng)過的路程上變速器的換擋阻力并非到處都是常數(shù)；
力-時(shí)間模式，此時(shí)，控制器IO用一個(gè)作為時(shí)間的函數(shù)的預(yù)定力控制變 速器調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15的換擋運(yùn)動(dòng)。這種模式可以例如在變速器的換擋阻力 取決于隨時(shí)間改變的參數(shù)時(shí)是恰當(dāng)?shù)?，例如隨著換擋過程開始引發(fā)的振動(dòng)的 衰減；
行程-時(shí)間模式，此時(shí)，控制器IO用變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15的一個(gè)作 為時(shí)間的函數(shù)的預(yù)定位置控制變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15的換擋運(yùn)動(dòng)。這種模
式迫使有級(jí)式變速器7實(shí)施一種換擋運(yùn)動(dòng)可準(zhǔn)確重復(fù)的過程，與偶然的或由 于其他原因改變的換擋阻力無關(guān)。
通過在可重現(xiàn)的不同模式中重復(fù)并觀察在比例運(yùn)行模式時(shí)某一次記錄 的運(yùn)動(dòng)過程，可以推斷出干擾換擋過程可能的原因。
通過系統(tǒng)地重復(fù)和研究在邊界條件如轉(zhuǎn)速或扭矩不同值時(shí)的換擋過程， 可以查明并排除在這些邊界條件的某些值時(shí)干擾換擋過程的原因。通過這種 優(yōu)化過程，以簡(jiǎn)單的方法獲得一種變速器，它能在借助一種簡(jiǎn)單的機(jī)械式外 部換擋裝置控制的汽車中可靠工作。
反之，使用上述控制電路10的外部換擋裝置可以用最低的成本與已存
在的有級(jí)式變速器7匹配并與之綜合在汽車中，因?yàn)樵瓌t上在可重現(xiàn)的模式
之一(這種模式保證平滑換擋)時(shí)，足以為每種應(yīng)在它們之間換擋的擋位的組
合確定一組邊界條件和/或調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15的運(yùn)動(dòng)過程，并在每次換擋過程 中重現(xiàn)這些邊界條件或這種運(yùn)動(dòng)過程。因?yàn)橐源朔绞礁纱嘁种颇切┎焕倪?界條件與運(yùn)動(dòng)過程的組合，所以可以不針對(duì)這些情況進(jìn)行變速器7的優(yōu)化。 圖2表示包括選擇槽4和換擋凹槽6的撥桿定位板2和在其中運(yùn)動(dòng)的換 擋選擇桿1俯視圖，以及在撥桿定位板2上方和右邊分別畫有曲線圖，它們 表示角度傳感器8、 9的輸出值s8、 s9作為換擋選擇桿1位置的線性函數(shù)。 例如圖中表示的換擋選擇桿1位置與傳感器輸出值s8()、 s9o相對(duì)應(yīng)。在比例 運(yùn)行模式時(shí)，控制電路10為換擋選擇桿1每一個(gè)可能的位置賦予執(zhí)行或調(diào) 整機(jī)構(gòu)11、 14、 15 —個(gè)額定位置并對(duì)它們進(jìn)行控制，也就是說，在換擋選 擇桿1從對(duì)應(yīng)于一個(gè)擋位的換擋凹槽6末端移開期間，控制電路10首先控 制離合器12脫開并通過調(diào)整機(jī)構(gòu)14控制變速器7的換擋運(yùn)動(dòng)。在換擋選擇 桿1在選擇槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)期間控制調(diào)整機(jī)構(gòu)15的運(yùn)動(dòng)，以及最后，在重新插入 換擋凹槽6內(nèi)時(shí)再次控制調(diào)整機(jī)構(gòu)14的換擋運(yùn)動(dòng)并閉合離合器12。反之， 在可重現(xiàn)的模式時(shí)，檢測(cè)換擋選擇桿1通過規(guī)定的闞值就夠了。例如在從第 二擋換到第三擋時(shí)首先檢測(cè)，換擋選擇桿1通過換擋凹槽的閾值sl，然后脫 開離合器和根據(jù)事先選擇的模式，用與時(shí)間有關(guān)或與行程有關(guān)的預(yù)定力或速 度，實(shí)施調(diào)整機(jī)構(gòu)14的換擋運(yùn)動(dòng)，在越過選擇槽的閾值s2后，開始相應(yīng)地 控制選擇運(yùn)動(dòng)，以及最后，越過閾值s3觸發(fā)進(jìn)入第三擋的換擋運(yùn)動(dòng)并閉合 離合器12。與之不同，也可以設(shè)想另一些換擋過程，其中，控制電路根據(jù)原 始擋(在這里是第二擋)并借助所橫越的閥值已知的換擋選擇桿1選擇的運(yùn)動(dòng)
方向，推斷出作為下一步應(yīng)接入高一級(jí)或低一級(jí)的擋位(在這里是第三擋)， 并從越過選擇凹槽的閾值S2起，按照可重現(xiàn)的模式之一的一種預(yù)定的模式， 實(shí)施換擋過程，直至閉合離合器和接入新的擋位。
為了向駕駛員提供有關(guān)換擋過程的進(jìn)程能感覺到的反饋，也可以不同于
輪廓22,為換擋選擇桿1與變速器7設(shè)置在圖1中沒有表示的其本身眾所周 知的形狀封閉的機(jī)械連接，駕駛員通過它在變速器7上施加一個(gè)支持調(diào)整機(jī) 構(gòu)14、 15的換擋力。
也可以通過(圖1未表示的)制動(dòng)器達(dá)到類似的反饋，制動(dòng)器裝在換擋選 擇桿1上，使它的換擋運(yùn)動(dòng)要克服由控制電路IO控制的阻力。所述阻力可 以僅僅是換擋選擇桿1位置的函數(shù)，但也可以將換擋過程中調(diào)整機(jī)構(gòu)14、 15 的瞬時(shí)功率包含在阻力中，從而將變速器7變化的換擋阻力反映在換擋選擇 桿l的換擋阻力內(nèi)，駕駛員由此也可以感覺到變速器7換擋特性的變化。
附圖標(biāo)記表
1換擋選擇桿 2撥桿定位板
3鉸鏈 4選擇槽 5軸
6換擋凹槽
7有級(jí)式變速器
8角度傳感器(選擇)
9角度傳感器(換擋)
10控制電^各
11執(zhí)行機(jī)構(gòu)
12離合器
13發(fā)動(dòng)機(jī)
14、 15調(diào)整機(jī)構(gòu)
16使用者接口
17插接器
18轉(zhuǎn)速傳感器
19扭矩傳感器
20輸出軸
21區(qū)段
22輪廓
23、 24凹陷
權(quán)利要求
1.一種用于汽車內(nèi)的變速器(7)的外部換擋裝置，包括一個(gè)可以按換擋自由度和選擇自由度運(yùn)動(dòng)的換擋選擇桿(1)，其中，該換擋選擇桿(1)沿?fù)Q擋自由度方向的終端位置分別與所述變速器(7)的一個(gè)擋位對(duì)應(yīng)；用于檢測(cè)所述換擋選擇桿(1)沿任一自由度方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)量傳感器(8、9)；與所述測(cè)量傳感器(8、9)耦合的電子控制器(10)；以及，可通過該電子控制器(10)控制的、用于驅(qū)動(dòng)變速器(7)內(nèi)換擋運(yùn)動(dòng)的變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、15)，其特征為所述控制器(10)設(shè)計(jì)為，借助由測(cè)量傳感器(8、9)提供的代表所述換擋選擇桿(1)至少沿?fù)Q擋自由度方向的位置的位置信息(s8、s9、)，對(duì)所述換擋選擇桿(1)的多個(gè)中間位置彼此加以區(qū)別并將它們與終端位置加以區(qū)別，以及所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、15)的額定位置分別按照每個(gè)中間位置確定。
2. 按照權(quán)利要求1所述的外部換擋裝置，其特征為，所述位置信息(s8、 s9)是連續(xù)的或是假連續(xù)的。
3. —種尤其按照前列諸權(quán)利要求之一所述的用于汽車內(nèi)的變速器(7)的 外部換擋裝置，包括 一個(gè)可以按換擋自由度和選擇自由度運(yùn)動(dòng)的換擋選擇 桿(l),其中，該換擋選擇桿(l)沿?fù)Q擋自由度方向的終端位置分別與所述變 速器(7)的一個(gè)擋位對(duì)應(yīng)；用于檢測(cè)所述換擋選擇桿(l)沿任一 自由度方向運(yùn) 動(dòng)的測(cè)量傳感器(8、 9);與所述測(cè)量傳感器(8、 9)耦合的電子控制器(10);以 及，可通過該電子控制器(10)控制的、用于驅(qū)動(dòng)變速器OO內(nèi)換擋運(yùn)動(dòng)的變速 器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、 15)，其特征為所述控制器(10)可以在下列運(yùn)行模式中的 至少兩個(gè)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換-比例運(yùn)行模式，此時(shí)，所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、 15)的額定位置是檢 測(cè)的換擋選擇桿(l )位置的函數(shù)；-恒定力模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿(l)已到達(dá)一基準(zhǔn)位置 (sl、 s2、 s3)時(shí)，所述控制器(10)用恒定力控制所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)的換擋運(yùn) 動(dòng)；-力-行程模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿(l)已到達(dá)一基準(zhǔn)位置 (sl、 s2、 s3)時(shí)，所述控制器(10)用一個(gè)作為所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、 15)當(dāng) 前位置的函數(shù)的預(yù)定力控制所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、 15)的換擋運(yùn)動(dòng)；-力-時(shí)間模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿(l)已到達(dá)一基準(zhǔn)位置 (sl、 s2、 s3)時(shí)，所述控制器(10)用一個(gè)作為時(shí)間的函數(shù)的預(yù)定力控制所述變 速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、 15)的換擋運(yùn)動(dòng)；-行程-時(shí)間模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿(l)已到達(dá)一基準(zhǔn)位 置(sl、 s2、 s3)時(shí)，所述控制器(10)用所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、 15)的一個(gè)作 為時(shí)間的函數(shù)的預(yù)定位置控制所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、 15)的換擋運(yùn)動(dòng)。
4. 按照前列諸權(quán)利要求之一所述的外部換擋裝置，其特征為，所述控 制器(10)與檢測(cè)汽車傳動(dòng)鏈中的一軸(20)上扭矩的扭矩傳感器(19)耦合并設(shè) 計(jì)為，使換擋過程只在該軸(20)上有預(yù)定的扭矩時(shí)才實(shí)施。
5. 按照前列諸權(quán)利要求之一所述的外部換擋裝置，其特征為，它包括 一個(gè)可由所述控制器(10)控制的離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)(11),用于脫開和閉合汽車傳 動(dòng)鏈中的離合器(12)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的外部換擋裝置，其特征為，所述控制器(IO) 可以在下列運(yùn)行模式中的至少兩個(gè)之間轉(zhuǎn)換-比例運(yùn)行模式，此時(shí)，所述離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)(ll)的額定位置是檢測(cè)的 所述換擋選擇桿(l)位置的函數(shù)；-恒定力模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿(l)已到達(dá)一基準(zhǔn)位置 (sl、 s3)時(shí)，所述控制器(10)用恒定力控制所述離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)(11)的換擋運(yùn) 動(dòng)；—力-行程模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿(l)已到達(dá)一基準(zhǔn)位置 (sl、 s3)時(shí)，所述控制器(10)用一個(gè)作為所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、 15)當(dāng)前位 置的函數(shù)的預(yù)定力控制所述離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)(ll)的換擋運(yùn)動(dòng)；-力-時(shí)間模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿(l)已到達(dá)一基準(zhǔn)位置 (sl、 s3)時(shí)，所述控制器(10)用一個(gè)作為時(shí)間的函數(shù)的預(yù)定力控制所述離合器 執(zhí)行機(jī)構(gòu)(11)的換擋運(yùn)動(dòng)；_行程-時(shí)間模式，此時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到所述換擋選擇桿(l)已到達(dá)一基準(zhǔn)位置(sl、 s3)時(shí)，所述控制器(10)用所述離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)(11)的一個(gè)作為時(shí)間的 函數(shù)的預(yù)定位置控制所述離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)(ll)的換擋運(yùn)動(dòng)。
7. 按照前列諸權(quán)利要求之一所述的外部換擋裝置應(yīng)用于優(yōu)化一變速器 (7)，該變速器以后在汽車內(nèi)與機(jī)械的外部換擋裝置組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車內(nèi)的變速器(7)的外部換擋裝置，包括一個(gè)可以按換擋自由度和選擇自由度運(yùn)動(dòng)的換擋選擇桿(1)，其中，所述換擋選擇桿(1)在換擋自由度方向上的終端位置分別與變速器(7)的一個(gè)擋位對(duì)應(yīng)；用于檢測(cè)所述換擋選擇桿(1)沿任一自由度方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)量傳感器(8、9)；與測(cè)量傳感器(8、9)耦合的電子控制器(10)；以及，可通過電子控制器(10)控制的、用于驅(qū)動(dòng)變速器(7)內(nèi)換擋運(yùn)動(dòng)的變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、15)。將控制器(10)設(shè)計(jì)為，借助由測(cè)量傳感器(8、9)提供的代表所述換擋選擇桿(1)至少沿?fù)Q擋自由度方向的位置的位置信息(s8、s9)，對(duì)所述換擋選擇桿(1)的許多中間位置彼此加以區(qū)分并將它們與終端位置加以區(qū)別，以及所述變速器調(diào)整機(jī)構(gòu)(14、15)的額定位置分別按照每個(gè)中間位置予以確定。
文檔編號(hào)B60K20/02GK101363539SQ20081021027
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者喬爾格·伯寧, 克里斯琴·魯布薩姆, 沃納·施萊特, 簡(jiǎn)·斯波爾德 申請(qǐng)人:Gm全球科技運(yùn)作股份有限公司