[发明专利]变速器外部换挡装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车内变速器的外部换挡装置。

背景技术

原先外部换挡装置曾经是一种设在汽车客舱内的换挡选择杆与变速器之间的纯机械传动机构，它将换挡选择杆的运动连续转换为变速器内换挡轴等的运动。通过这种机械传动机构换挡的变速器必须仔细优化，以便在一个宽的转速、扭矩、换挡速度等范围内可靠和干脆利落地换挡。

近些年越来越多发展了一些外部换挡装置，其中，电子控制器控制换挡轴的运动。这种例如由DE10228707A1已知的所谓“线控换挡”式(Shift-by-Wire)换挡装置，通常包括一个可在终端位置之间以两个自由度运动的换挡选择杆、用于检测换挡选择杆沿任一自由度方向运动的测量传感器、与测量传感器耦合的电子控制器、以及，可通过电子控制器控制的调整机构用于驱动变速器内的换挡运动。

传统换挡装置的测量传感器，设计用于检测挡位，亦即换挡选择杆确实已处于一个与规定的挡对应的位置，和/或检测换挡目的。在换挡选择杆沿换挡凹槽运动的情况下，这意味着一个配属的测量传感器尽管必须有能力在与一个接入的挡对应的终端位置与一个与无挡对应的中间位置之间加以区别，但它不必有能力在不同的中间位置之间进行区分。为了识别换挡目的，可使用力传感器作为测量感受感，它不提供有关换挡选择杆当前位置的信息，指示的是驾驶员在换挡选择杆上所施加的换挡力。若测量传感器设计为运动传感器或位置传感器，则所述控制器接收运动传感器的一个指示运动的信号或评估位置信号随时间的改变，从而足以识别换挡目的。位置并不需要连续检测。通过已知的外部换挡装置以此方式仅检测换挡过程的始末，控制器可以在一个给定的时刻只是做出判断，在变速器内脱开或接入了一个挡位，但与脱出和接入过程是如何具体进行的无关。因此脱开和接入的控制仅始终以统一的方式在控制器的监督下完成。

因为由此挡的脱开和接入始终在相同的边界条件下统一进行，所以变速器比较简单地优化为，使脱开和接入均匀和无干扰地进行。然而以此方式优化的变速器并不是必然也适用于手动换挡，因为在手动换挡时边界条件，如换挡运动的速度、在实施换挡过程当时的转速、换挡过程开始前在汽车传动链内存在的扭矩等，可能变化很大。尤其是换挡过程开始前存在的扭矩可能对诸如“平滑地”完成换挡过程带来显著的影响。若在换挡过程的一开始此扭矩不是零，则整个传动链将遭受扭转负荷。若在此状态断开离合器，受扭转负荷的部分卸荷，而在传动链内引发振动，它会使接入一个新的挡位变得更加困难。熟练的驾驶员会在换挡时考虑到这些效应，并因而可以比用电子控制的外部换挡装置通常能做到的更快和更柔和地换挡。

手动换挡变速器的优化业已证明实际上既困难又复杂，因为变速器一方面在边界条件变化很大的情况下要想无可指摘地工作，必须作为由电子控制器换挡的变速器，以及另一方面对于实习司机来说很难做到，分别在相同的边界条件下可重现地实施相应的换挡过程以及使这些相同的边界条件得到系统化的检查。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于变速器的电子控制化外部换挡装置，它能够实现以变化的速度柔和地换挡。本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种用于变速器的外部换挡装置，它使尤其手动换挡的变速器的优化更加容易。

上述技术问题首先通过一种用于汽车内的变速器的外部换挡装置来解决，包括：一个可以按换挡自由度和选择自由度运动的换挡选择杆，其中，该换挡选择杆沿换挡自由度方向的终端位置分别与所述变速器的一个挡位对应；用于检测所述换挡选择杆沿各自由度方向运动的测量传感器；与所述测量传感器耦合的电子控制器；以及，可通过该电子控制器控制的、用于驱动变速器内换挡运动的变速器调整机构，按照本发明：所述控制器设计为，借助由测量传感器提供的代表所述换挡选择杆至少沿换挡自由度方向的位置的位置信息，对所述换挡选择杆的多个中间位置彼此加以区别并将它们与终端位置加以区别，以及所述变速器调整机构的额定位置或理论位置分别按照每个中间位置确定。

在上述技术解决方案中，驾驶员通过以不同的速度在换挡选择杆上实施换挡运动，就能够按照他的意愿控制变速器内换挡过程的进程。

可区分的中间位置的数量越多，控制可以越灵敏。在理想的情况下，由测量传感器提供的位置信息是连续的或在数字式位置信息的情况下是假连续的；换句话说：位置信息的分辨率如此之高，以致它们的数字特征对换挡过程的进程不起作用。