專利名稱：一種變速器和變速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動化手動變速器領(lǐng)域。本發(fā)明尤其但不排除性地涉及自動化手動變速器傳動和控制自動化手動變速器的換擋的至少一部分的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的手動變速器使用換擋系統(tǒng)，由此駕駛員通過轉(zhuǎn)換變速桿到齒輪箱中的某一位置來手動地選擇所要的排檔。變速桿直接與通常包括某些形式的變速軌、調(diào)檔叉和變速環(huán)的內(nèi)部傳動機構(gòu)連接。這種系統(tǒng)的一個缺點是變速箱和變速桿必須裝置成所有的部件可易于通過機械連接相互連接的結(jié)構(gòu)。為了能夠更靈活的安裝，改進了系統(tǒng)，其中機械連接被這樣一種系統(tǒng)取代，其中電子液壓螺線管將油引導向或從安裝在變速軌端部的活塞來控制變速軌的位置。關(guān)于這種系統(tǒng)眾所周知的問題是變速機構(gòu)在空檔位置的定位和固定。機構(gòu)的積極中立狀態(tài)對于防止錯誤的齒輪嚙合和同時嚙合多個齒輪組是至關(guān)重要的。如果這樣失效會導致失控的機器行為和嚴重的機械損傷。先前的裝置，像例如英國伍爾弗漢普頓的特納動力系的5級動力同步變速箱，利用多重活塞裝置由此復合活塞的設定根據(jù)液壓原理運行來使變速軌變空檔。該裝置具有幾個缺點例如部件和機械程序即因此成本的復雜性。
本發(fā)明的目的是解決一個或多個以上闡述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種換擋裝置，具有第一和第二變速元件，相應地為第一和第二機構(gòu)的一部分。該裝置還具有適于監(jiān)控第一變速元件相對于空檔位置的位置的傳感裝置，和基于來自傳感裝置的至少一個信號可操作以將第一變速元件定位在空檔位置中的致動裝置。包括有機械裝置并適于防止如果第一變速元件不在空檔位置第二變速元件的移動。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種操作換擋裝置的方法，所述換擋裝置具有第一和第二變速元件，相應地為第一和第二機構(gòu)的一部分。該方法包括以下步驟電子地確定對第一變速元件空檔位置的位置，基于來自上述步驟的至少一個決定將第一變速元件置入空檔位置和機械地防止如果第一變速元件不在空檔位置第二變速元件的移動。


圖1是通過根據(jù)本發(fā)明的變速箱的垂直剖視圖；圖2是用于圖1變速箱的定位器的剖視圖；以及圖3a、3b和3c是用于圖1變速箱的調(diào)檔叉的示意圖。
具體實施例方式
參見圖1和2，變速箱10具有用于第一和第二齒輪嚙合的第一變速機構(gòu)11，和用于第三和第四齒輪嚙合的第二變速機構(gòu)111?？稍黾痈帻X輪和/或齒輪機構(gòu)。簡單起見，由于第一變速機構(gòu)11和第二變速機構(gòu)111都基本相似，僅詳細描述變速機構(gòu)11。在第一變速機構(gòu)11和第二變速機構(gòu)111中的相似標號表示相似的結(jié)構(gòu)。
第一變速機構(gòu)包括三個變速元件，即變速軌12、變速環(huán)16和調(diào)檔叉14。調(diào)檔叉14與變速軌12固定連接，但與變速環(huán)16浮動連接。圖3a-3c示出了調(diào)檔叉14，具有與對應物如變速環(huán)16上的圓周槽19嚙合的兩叉子17。盡管實例中調(diào)檔叉14是兩叉子型的并通過槽19與變速環(huán)16以浮動方式嚙合，該原理可應用于其它類型的調(diào)檔叉和環(huán)裝置。本發(fā)明考慮的變速環(huán)16包括現(xiàn)行的齒輪嚙合離合器，例如同步離合器。
連接到變速軌12相對端的是作為致動裝置21部件的單作用活塞18和20(標號20未示出，標號120代替示出)。但如果首選的，一個雙作用活塞(未示出)可用于代替兩個單作用活塞18和20?；钊?8和20可通過流體如空氣等，在這里為機油受壓，機油通過泵(未示出)產(chǎn)生流動并相應地通過螺線管閥門22和24引導向或從活塞18和20導出。或者，變速軌12可通過電磁螺線管(未示出)而不是電子液壓系統(tǒng)致動。其它電子液壓螺線管裝置也是可能的，由此一個或多個電子液壓螺線管可與方向閥或機械連接一起作用來簡化系統(tǒng)或減少部件數(shù)量或成本。
先具體參見圖2，互鎖裝置30在該實例中是一種具有一連串球32a、32b、32c、32d的定位裝置，較佳地由金屬制成，其中該串兩端的球32a和32d各可與變速軌12和112內(nèi)的凹槽33和133嚙合。當凹槽和相應的球32a和32d排列起來時，變速軌12和112內(nèi)的凹槽33和133位于軌道上與空檔位置相應的位置。變速軌12和122的空檔位置限定為變速環(huán)16和116沒有齒輪被嚙合或被嚙合的位置。該串球32a-d的總長度大于變速軌12和112兩最近外表面之間的距離。這防止在正常操作時，第一、第二、第三和第四齒輪中任何多重的嚙合。可使用不同數(shù)量的球如32a-d或具有圓柱形或其它形狀的不同裝置或非金屬部件。
變速軌12還具有一串鄰近的凹槽34a、34b和34c，基本上類似于具有凹槽134a、134b和134c的變速軌112。兩變速軌的原理相同，因此簡單起見下文中將僅討論具有凹槽34a-c的變速軌12。凹槽34a-c與定位器如球37和彈簧38來限定三個不連續(xù)的位置作為機械裝置36的部件。第一位置可相應于與第一齒輪嚙合的變速機構(gòu)11。第二位置可相應于空檔位置的變速機構(gòu)11，而第三位置可相應于與第二齒輪嚙合的變速機構(gòu)11。偏置定位有助于將變速軌12定位到三個位置中的任何一個并保持在該位置。球37較佳地由金屬制成，但可使用其它材料和其它形狀。圖1示出了定位器的變體35，由此原理上是相同的，但機構(gòu)的位置是不同的。
此外，有傳感裝置39和139。同樣為了簡單起見，這里僅討論一個這樣的裝置，因為兩個變速機構(gòu)11和111的原理和部件基本相似。傳感器40可裝到變速箱10的一個位置，或為了便于外部維修而至少部分突出通過變速箱10的壁面。傳感器部件較佳地位于鄰近調(diào)檔叉14的位置，因為傳感器40響應于或者裝載調(diào)檔叉14上或者是調(diào)檔叉14的整體部件的觸發(fā)器42。傳感器和觸發(fā)器裝置的一種可能類型是與鐵觸發(fā)器在一起的非接觸線性位置傳感器。傳感器可為例如由英國漢普郡的Gill Technology，Lymington生產(chǎn)的葉片傳感器。傳感器40較佳地為成比例和可調(diào)整傳感器以給予探測一較寬的范圍并能夠用校準程序。但也可用其它適合的傳感器裝置，例如接觸傳感器。如果要求某些類型的觸發(fā)器，它也可安裝在不同的位置，例如在變速軌或變速環(huán)上。由于變速軌12、調(diào)檔叉14和變速環(huán)16都具有相對彼此的固定位置，哪個部件用于傳感器的觸發(fā)并不顯著，因為在正常操作時所有其它部件的位置一旦檢測到一個就可確定。
由傳感器40產(chǎn)生的信號較佳地送到電子控制單元(ECU)44。ECU44可被編程以監(jiān)控和控制變速器和其它功能，但也能夠處理從傳感器40送來的信號。ECU44還可接收來自例如車輛駕駛員的輸入并可處理信號然后向控制螺線管閥22和24發(fā)出信號?；蛘呖删哂袥]有ECU44的系統(tǒng)，其中螺線管閥22和24直接或間接由來自傳感器或多種類似傳感器40的信號觸發(fā)。ECU44能夠控制變速機構(gòu)11和111。
工業(yè)應用在正常操作時，變速箱10以及因此變速機構(gòu)11和111可在空檔位置。車輛駕駛員選擇需要的檔，其向ECU44發(fā)出信號。ECU44還接收來自傳感器40和140的信號。如果所有的參數(shù)是可接受的，ECU44可觸發(fā)螺線管閥22、24、122和124中的一個來引導機油從泵(未示出)流到活塞18、20、118和120之一上來轉(zhuǎn)換變速機構(gòu)11和111之一。作用在活塞上非機油壓力可在換擋時通過例如螺線管閥改變來給予平穩(wěn)的檔的嚙合和脫開。
例如，車輛駕駛員希望從空檔嚙合到第一檔。通過輸入裝置，他的選擇被信號送到ECU44。ECU44還通過傳感器40和140探測變速機構(gòu)11和111的空檔位置。如果滿足所有的條件，ECU44向螺線管閥24發(fā)出信號來將機油從泵(未示出)引導到活塞20并向螺線管閥22發(fā)出信號來引起被活塞18移動的機油的返回連接。作用在活塞20上的機油移動變速軌12和由此變速環(huán)16到變速環(huán)16嚙合到第一檔的位置。一旦變速完成，螺線管22和24都打開從活塞18和20到返回管線的機油連接，因此所有活塞被減壓。在變速時作用在活塞18上的機油壓力已經(jīng)達到足夠高以克服實際的檔嚙合阻力并將球37移出凹槽34b，一旦完成或接近完成第一檔嚙合，球37與凹槽34c嚙合。因為變速軌12不在空檔位置，互鎖裝置30防止由于球32d現(xiàn)在與凹槽133牢固嚙合而變速軌移動。
如果駕駛員決定變到僅由變速機構(gòu)112嚙合的檔，例如第三檔，將發(fā)生以下作用。在變速機構(gòu)112可被觸發(fā)前，變速機構(gòu)12被放到空檔位置。在正常操作情況下，ECU44在受到來自傳感器40的信號變速機構(gòu)12在空檔位置之前將不觸發(fā)變速機構(gòu)112。但在發(fā)生電子失效或錯誤和ECU44試圖同時嚙合變速機構(gòu)12和112的情況下，互鎖機構(gòu)30防止該情況發(fā)生。機械互鎖特征對于避免對變速箱10的嚴重損傷是極其重要的。為了使變速機構(gòu)12空檔，ECU44向螺線管閥22發(fā)送信號來將機油引導到活塞18上，并向螺線管閥24發(fā)出信號以引起被活塞20移動的機油的返回連接。然后變速軌12將移向空檔位置。觸發(fā)器42繼續(xù)被傳感器40檢測，傳感器40向ECU44發(fā)出相應于標號42和由此變速機構(gòu)11的位置的信號。一旦變速軌12靠近空檔位置，ECU44可向螺線管閥22發(fā)出信號來降低到活塞18的機油流量，以而降低變速軌12的速度，并因此防止軌12通過空檔位置的過位情況。當變速軌12基本上在空檔位置時，ECU44可向一個或者兩個螺線管閥22和24發(fā)出信號來阻止所有向或從活塞18和20的流動。在大約同樣的階段，定位器36與凹槽34b嚙合來幫助變速軌12遷入空檔位置并給于變速軌12在空檔位置積極的保持力。
由于變速軌12和112現(xiàn)在都處于空檔位置，變速軌12和112兩者都不能通過互鎖裝置30來防止移動。
以下步驟是在變速機構(gòu)112必須與第三檔嚙合處。ECU44接收或已經(jīng)接收來自傳感器40的關(guān)于變速軌空檔位置的信號。ECU44向螺線管閥124發(fā)出信號引導機油到活塞120上并向螺線管閥122發(fā)出信號來打開被活塞118移動的機油的返回連接。剩余的變換基本上類似于以上第14段描述的與第一檔的嚙合。盡管描述的一些步驟必須在某一指令下執(zhí)行，并不是對所有的步驟都這樣。一些步驟還可至少部分交疊。
權(quán)利要求
1.一種換擋裝置，包括形成第一變速機構(gòu)(11)的一部分的第一變速元件(12、14、16)；形成第二變速機構(gòu)(111)的一部分的第二變速元件(112、114、116)；適于監(jiān)控所述第一變速元件(12、14、16)相對于空檔位置的位置的傳感裝置(39)；致動裝置(21)，基于來自所述傳感裝置(39)的至少一個信號可操作以將所述第一變速元件(12、14、16)定位在所述空檔位置中；以及機械裝置(36)，適于防止如果所述第一變速元件(12、14、16)不在所述空檔位置時所述第二變速元件(112、114、116)的移動。
2.如權(quán)利要求1所述的換擋裝置，其特征在于，所述傳感裝置包括非接觸位置傳感器(40)和鐵觸發(fā)器(42)。
3.如權(quán)利要求2所述的換擋裝置，其特征在于，所述第一變速元件為調(diào)檔叉(14)和所述鐵觸發(fā)器包含在所述調(diào)檔叉中。
4.如權(quán)利要求1所述的換擋裝置，其特征在于，所述傳感裝置包括電子控制單元(44)。
5.如權(quán)利要求1所述的換擋裝置，其特征在于，所述第一變速元件為變速軌(12)。
6.如權(quán)利要求1所述的換擋裝置，其特征在于，所述第一變速元件與變速軌相連接，且所述致動裝置還包括連接到所述變速軌的活塞(18)；適于控制作用在所述活塞上的機油的供應的電動液壓閥(22)。
7.如權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于，所述機械裝置包括適于與所述第一和第二變速元件嚙合的定位器(37、38)。
8.一種操作換擋裝置的方法，所述換擋裝置包括形成第一變速機構(gòu)(11)的一部分的第一變速元件(12、14、16)和形成第二變速機構(gòu)(111)的一部分的第二變速元件(112、114、116)，所述方法包括以下步驟a)電子地確定相對于所述第一變速元件的空檔位置的位置；b)基于步驟a)作出的至少一個確定將所述第一變速元件定位在所述空檔位置中；c)如果所述第一變速元件不在所述空檔位置機械地防止所述第二變速元件的移動。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟a)是至少部分通過電子控制單元(44)聯(lián)合適于監(jiān)控所述第一變速元件位置的傳感器(40)進行的。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟b)是至少部分通過電子控制單元(44)和電動液壓閥(22)進行的。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟c)是通過定位器(30)進行的。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟a)是至少部分通過非接觸位置傳感器(40)和鐵觸發(fā)器(42)進行的。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一變速元件為調(diào)檔叉(14)，并且所述鐵觸發(fā)器包含在所述調(diào)檔叉中。
全文摘要
一種變速器，其中機械換擋裝置被電動液壓操作的變速機構(gòu)取代，其必須能夠確實地變空檔以確保正確運行。本發(fā)明示出了一種裝置和確定變速軌位置的方法，因此變速可僅在條件正確時才能進行。為了防止兩變速元件同時嚙合以及因此在電子失效情況下的損害，包括了機械安全特征如定位器。
文檔編號F16H63/32GK101027510SQ200580018952
公開日2007年8月29日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者J·F·伯克爾, S·J·沃克 申請人:特納動力系統(tǒng)有限公司