CN102483159B - 锁定装置及用于检测手动变速器的换档状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锁定装置(R1，R2)，尤其用于手动变速器的换挡杆轴(5)，该装置具有换档轮廓，该轮廓可操作地连接于第一锁定部件(3，3.1)。所述换档轮廓被配置为可操作地连接于第二锁定部件(4，4.1)；其中所述第一锁定部件(3，3.1)具有专用测量部件(13)。

Description

锁定装置及用于检测手动变速器的换档状态的方法

技术领域

本发明涉及一种用于手动变速器的换挡杆轴的锁定装置，该装置具有换档轮廓，该换档轮廓可操作地连接于第一锁定部件。 

背景技术

锁定装置被用于手动变速器，以提供“空档”和“啮合档位”换档位置的非刚性保持。 

为了该目的，传统***具有所谓的M轮廓，通过经受弹性力的锁定部件，该轮廓提供了双重保持功能。 

为使换挡杆轴返回空档槽内的原位置，优选进入3档/4档的换档槽，一方面采用弹性***，或者，另一方面采用斜坡轮廓，通过经受弹性力的锁定部件，这产生回弹力。这些斜坡轮廓实现为单独的轮廓或与M轮廓结合。 

然而，该表面结构，包括小的半径和在外径和内径之间的紧密过渡，对在相应的锁定套筒上的这些M轮廓的生产在适配性上施加了限制。由于该原因，这些M轮廓的设计上还有一些限制，这使得换档行程的换档力曲线或换档角度的换档力矩曲线具有有限的梯度。 

然而，这些M轮廓不适合为了检测换档位置而进行感应，其原因是，该表面结构意味着，由于该“空档”和“啮合档位”换档位置的重叠高度，不可能获取明确的编码。 

具有集成切换功能的锁定部件常见于大量的不同的实施方式。随着其发展，已经开发了具有集成运动传感器***的锁定部件，其可以用锁定部件的行程来测量处于可操作连接的轮廓的高度。 

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供一种锁定套筒，该锁定套筒以反复测试的方式执行保持“空档”和“啮合档位”换档位置的功能，并可以用明显更简单的方式生产。本发明旨在进一步允许通过合适的方法清楚地确定“空档”和啮合档位1～n及R的换挡位置，优选采用这种锁定套筒确定这些换挡位置。 

发明目的的实现

该目的根据该事实实现：换档轮廓可操作地连接于第二锁定部件，其中，所述第一锁定部件配置有测量部件。 

所述换档轮廓优选包括第一分换档轮廓和第二分换档轮廓。在该配置中，所述第一锁定部件可操作地连接于所述第一分换档轮廓，以及，所述第二锁定部件可操作地连接于所述第二分换档轮廓。出于该目的，所述锁定部件优选经受弹性部件的弹性力。 

所述分换档轮廓优选径向偏移任意角度，优选90°～270°之间，更优选150°～210°之间。在基本相同的轴向高度处、尤其是在套筒上或类似物上配置所述分换档轮廓是有利的。与此同时，发明点还包括在不同的套筒上配置所述分换档轮廓。所述换档轮廓还实现为彼此相邻或一前一后的两个分换档轮廓。发明点还包括配置有两个锁定部件的换档轮廓的结构。 

在该配置中，“保持空档换档位置”的功能全部或部分通过作为空档锁定轮廓的所述第一分换档轮廓以及通过在空档锁定状态中的关联的第一锁定部件实现。 

“保持啮合档位的换档位置”的功能被作为档位锁定轮廓的所述第二分换档轮廓以及所述第二锁定部件实现。 

两个可操作的连接进一步使相应的单个换档力或换档力矩曲线的选择性叠加成为可能，这可用于进一步简化所述分换档轮廓以及提高换档舒适性。 

原则上，所述锁定部件以下面的方式彼此可操作地连接，例如，所述锁定部件在换档操作期间，执行联合移动。 

所述锁定部件之间的可操作连接如下，与分换档轮廓的设计相一致，通过 平移执行选档移动，以及，通过旋转执行换档移动，或者，与该设计相反，通过旋转执行选档移动，以及，通过平移执行换档移动。 

此外，所述两个分换档轮廓可以如下方式设计，在联合移动期间，所述锁定部件沿一个分换档轮廓上的上升斜坡以及沿所述对应的另一分换档轮廓上的下降斜坡运动。 

应该被检测的单个换档状态或换档状态组合被分配特定的半径。因此，对于特定换档状态，所述锁定部件经历特定的行程。该锁定部件的行程被确定以检测换档状态。出于该目的，至少一个锁定部件配置有测量部件。发明点还旨在包括间接确定行程，即，由锁定部件包括的部件的行程。如果所述测量部件配置在所述锁定部件的弹性部件上，一个便利的可能性是，例如，在换档和/或选档移动期间，用所述测量部件测量弹性部件的弹性力，以及，由此来确定弹簧行程，并且最终确定锁定部件的行程。 

确定空档锁定轮廓上的锁定部件的行程是方便的。这是因为，在该轮廓的中心，所述轮廓具有槽状凹陷，称为空档槽，在空档槽中所述锁定部件在空档位置中。在换档和/或选档移动期间，所述锁定部件可被移出该空档槽并进入换档槽。在换档方向中，该换档槽画出空档锁定轮廓上的上升斜坡的轮廓，在该斜坡上，在选档或换档操作期间，所述锁定部件必须进入锁定区。这产生足够大并在所有情况下容易被检测到的行程。 

锁定区被分成多个子区。这些子区可以被彼此独立配置，一个子区用于换档轮廓、优选是空档锁定轮廓的每个换档状态。在该配置中，所述各个档位被配置的各个子区具有特定的半径或间距。因此，锁定部件在每一情况下经历特定行程，该行程取决于选档或换档状态。该行程由测量部件测量并通过用于检测换档位置的评估电子设备而被使用。 

为实现啮合档位的换档区之间的足够大的间距，单个换档槽的空档位置的高度被置于不同的高度。在档位选择方向中所定向的斜坡用于该目的。该斜坡同时用于选档返回移动或作为平衡力。 

在根据本发明的一个实施方式中，仅“空档”和“倒车档”换档状态被检测。为 执行该检测，可以采用如下设计的锁定套筒。 

所有的空档位置优选被置于空档槽中的近似同一高度或半径处。所有前进档1～n的换档槽或换档区也优选被配置大约相似的半径，但没有固定的特定间距。 

仅倒车档换档区设有这样的区域：该区的半径相对于其它换档区的半径具有的特定的差异。该区优选具有较大的半径，因此，该对应的换档槽比用于档位1～n的换档槽高，以及，换档区或换档槽仅在倒车档中可以被到达。这使“空档”和“倒车档”换档区产生了清晰的划界。 

可替换地，代替配置有测量部件的锁定部件，还可能采用具有检测“锁定档位”状态的开关的锁定部件，该开关具有两个接触对(“空档”及“倒车档”换档位置)。 

该实施方式被优选用于与换档状态有关的应用，例如，“倒车灯”及“自动启动/停止”。 

在特别优选的实施方式中，完整的空档区被配置在外部并优选低于啮合档位的保留高度区。这意味着，在选档槽内的空档区可以从通过评估电子设备所测的行程可靠地识别出。 

基本上，在到达锁定区之前，在换档或选档移动期间，无法避免锁定部件横穿为其它档位保留或分配的高度或半径。由于该原因，优选仅当锁定部件在换档槽的锁定区时，评估或档位检测被启动，在所述锁定区内，所述换档槽已经具有该换档槽的恒定半径特征。 

根据该实施方式，所述换档轮廓可以具有锁定区，例如，该锁定区在一定的换档角度范围内。然而，该发明点还包括，根据设计、生产和/或与换档相关的准则，为每个换档状态分配该锁定区的专用独立子区。 

根据所述实施方式，不同的指示变量可以指示所述锁定部件在锁定区或子区上。合适的指示变量为一定的换档角度的到达或在特定时间间隔内所述锁定部件的行程的恒定。 

在另一优选的实施方式中，锁定部件之一，优选用于档位锁定的锁定部件， 配置有开关，当锁定装置的换档状态被锁定时，所述开关采用指示开关状态。出于该目的，档位锁定轮廓还具有特定半径的区，用于触发指示开关状态，该区相对于所述空档锁定轮廓以如下方式配置，当所述第一锁定部件在所述锁定区上或在空档锁定轮廓上的其中的一个子区上时，所述第二锁定部件位于该区的上部。 

各种传感器、开关或位移传感器，例如，感应的、机械的、电的或光学的装置用于检测指示开关状态是有利的。优点例如为非接触测量、结构的简化或方便制造。 

附图说明

结合附图，从以下优选实施方式的描述中将得出本发明的其它优点、特征及细节，其中： 

图1示出根据本发明的用于手动变速器的锁定装置的一个实施方式的示意图； 

图2示出图1中所示的锁定装置的行程曲线的图示； 

图3示出根据本发明的用于手动变速器的锁定装置的另一实施方式的示意图； 

图4示出图3中所示的锁定装置的行程曲线的图示； 

图5示出根据本发明的锁定装置的在另一实施方式中的行程曲线的图示； 

图6示出根据本发明的与图1中的示意图一致的具有锁定套筒的换档杆轴的所述实施方式的透视图； 

图7示出图6中所示的换档杆轴的所述实施方式的另一透视图； 

图8示出图6中所示的换档杆轴的正视图； 

图9示出图6中所示的换档杆轴的俯视图； 

图10示出根据本发明的与图3中的示意图一致的具有锁定套筒的换档杆轴的所述实施方式的透视图； 

图11示出图10中所示的换档杆轴的另一透视图； 

图12示出图10中所示的换档杆轴的正视图； 

图13示出图10中所示的换档杆轴的俯视图； 

图14示出根据本发明的与图5中的曲线一致的换档杆轴的另一实施方式的透视图； 

图15示出图14中所示的换档杆轴的另一透视图； 

图16示出图14中所示的换档杆轴的正视图；以及 

图17示出图14中所示的换档杆轴的俯视图。 

具体实施方式

图1表示根据本发明的锁定装置R1的结构示意图。锁定装置R1的换档轮廓由两个分换挡轮廓形成，即空档锁定轮廓1和档位锁定轮廓2。这些轮廓被彼此相对地布置在圆周20上。分换挡轮廓以以下方式彼此可操作地连接，它们执行联合移动。空档锁定轮廓1配置有第一锁定部件3。类似地，档位锁定轮廓2配置有第二锁定部件4。第一锁定部件3包括滚珠11，滚珠11受到弹性部件9的弹性力。空档锁定轮廓1具有被滚珠11占据的凹槽12。当滚珠11在该凹槽12中时，所述变速器在空档位置。在换挡方向上，空档锁定轮廓1终止于恒定的半径Ra。相比而言，所述档位锁定轮廓2被制成近似球形或平面，但没有凹陷。 

图6～9示出了与该实施方式一致的分换档轮廓。因此，分换档轮廓1具有选档返回斜坡7，所述选档返回斜坡7实现为凹槽。在分换档轮廓2上的选档返回斜坡6实现为具有颈部15的凸起。 

第一锁定部件3配置有测量部件13。其优选被设计为测量传感器。 

本发明操作如下： 

在选档或换档移动期间，锁定部件3经过一个行程。这源于下面的情况，通过图6中的例子所显示的，锁定部件3移出凹槽12、沿着空档锁定轮廓1，在换档槽27中，进入锁定区28中。 

图2示出了一个示意图，其中，绘制了y方向的换档角度以及x方向的锁 定部件R1的行程。这产生针对各个档位的所述行程曲线22.1～22.7。 

锁定区28被分成大量的子区23，这些子区配置为各个换档状态。 

始于在凹槽12中表示空档区的线17，行程曲线22.1～22.7在移动范围18上延伸，直到锁定区28内的子区23。 

锁定区的子区可以被分布在换档轮廓上，而没有固定关系。锁定区和其子区的特征在于锁定部件在锁定区内经历了恒定的行程。 

在所述图表中的所述锁定区28内，行程曲线22.1～22.7被设计成直线，每条直线彼此间距限定为ΔRa。 

在其他实施方式中，各个间距也可以取不同的值。 

行程曲线22.1～22.7在锁定区28内设计为直线是指锁定部件3当前在换档槽27的区中，其中，所述槽具有恒定的所定义的半径Ra，半径Ra配置为换档状态。目前，通过评估电子设备可靠检测换档状态是可能的。 

可以充当准则的事件的发生向评估电子设备表明锁定部件3处于锁定区28内以及换档状态的可靠检测是可能的，该事件的例子即为一定的换档角度的到达、在Ra时恒定行程的实现或在特定时间单位内在Ra时该行程的保持。 

图3示出根据本发明的锁定装置R2的另一实施方式的示意图。锁定装置R2基本上与锁定装置R1一致，但是，其还具有配置至锁定部件4上的开关14。 

该实施方式操作如下： 

当换档位置或档位用锁定部件4和档位锁定轮廓2锁定时，开关14关闭。即，锁定部件3.1在锁定区28.1或子区23内。以“3档”为例，该事件通过图4的图表内的直线25标出。由于没有档位被啮合或锁定，因此，在直线25的左侧是空档区19。与上文已描述的原理一致，仅在开关14随开关14的指示开关状态而被关闭时，评估电子设备检测变速器的换档状态。 

图10～13示出了适用于这些应用的分换档轮廓1.1和2.1以及换挡杆轴5.1。换档锁定轮廓1.1优选具有选档返回斜坡7.1和颈部16，颈部16在整个空档锁定轮廓1.1上延伸。 

在根据本发明的另一实施方式中，本发明不用于检测所有单个的换档状态 而是用于区分倒车档和空档位置。该实施方式的一个可能应用范围是与特定的换档状态(例如“倒车灯”)相关的功能，或具有自动启动/停止的车辆。 

出于该目的，如图14～17所示，根据本发明的换档轮廓被设计为具有换挡杆轴5.2和空档锁定轮廓1.2以及档位锁定轮廓2.2。档位锁定轮廓2.2和位于中心的选档返回斜坡6.2在各种情况下通过颈部15.2被分成两个区。 

在一个凹槽12.3内的所有空档位置近似在同一高度上。 

所有的换档槽或前进档1～n的换档区也被近似放置在类似的半径上。因此，空档锁定轮廓1.2也仅有一个凸起部分21，该凸起部分21表示所述倒车档的换档区。该凸起部分21与空档锁定轮廓1.2的另一换档区相距定义的距离。这使得“空档”和“倒车档”换档区产生清晰地分界。 

观察图5中的行程曲线26.1和26.2发现，具有类似的在所有换档移动期间被穿越的移动范围18.1，和锁定区28.2。由于行程曲线26.1结束于移动范围18.1的下部，所选择的倒车档可以通过评估电子设备被清楚地识别出。 

关于位于移动范围18.1内的行程曲线26.2所要说的是，它由所选择的移动产生，用所选择的移动选择前进档1～n之一。 

对于所有位于移动范围18.1上部的行程曲线，例如圆周30，评估电子设备识别出变速器在空档位置。 

附图标记列表 

1  空档锁定轮廓 

2  档位锁定轮廓 

3  锁定部件 

4  锁定部件 

5  换挡杆轴 

6  选档返回斜坡 

7  选档返回斜坡 

8  弹性部件 

9  弹性部件 

10 滚珠 

11 滚珠 

12 凹槽 

13 测量部件 

14 开关 

15 颈部 

16 颈部 

17 空档区线 

18 空档区 

19 移动范围 

20 圆周 

21 凸起部分 

22 行程曲线 

23 子区 

24 “开关闭合” 

25 直线 

26 曲线 

27 换档槽 

28 锁定区 

R1 锁定装置 

R2 锁定装置 

Ra 换档位置半径 

x  x方向 

y  y方向 

ΔRa 间距 

Claims (12)

1.一种锁定装置，适用于手动变速器的换挡杆轴(5)，所述锁定装置(R1，R2)具有换档轮廓，所述换档轮廓可操作地连接于第一锁定部件(3，3.1)及第二锁定部件(4，4.1)，所述第一锁定部件(3，3.1)配置有测量部件(13)，其特征在于： 

所述换档轮廓由空档锁定轮廓(1，1.1，1.2)及档位锁定轮廓(2，2.1，2.2)形成，所述第一锁定部件(3，3.1)被分配于空档锁定轮廓(1，1.1，1.2)，所述第二锁定部件(4，4.1)被分配于档位锁定轮廓(2，2.1，2.2)； 

所述换档轮廓具有至少一个锁定区(28，28.1，28.2)，在所述锁定区中，定义的多个半径(Ra)中的一个半径仅分配给多个换档状态中的一个状态，所述至少一个所述锁定区(28，28.1，28.2)由换档角度范围限定。 

2.如权利要求1所述的锁定装置，其特征在于：所述测量部件(13)测量所述第一锁定部件(3，3.1)的行程。 

3.如权利要求2所述的锁定装置，其特征在于：所述测量部件(13)为位移传感器。 

4.如前述任一权利要求所述的锁定装置，其特征在于：至少一个所述锁定区(28，28.1，28.2)能够通过指示变量被识别。 

5.如权利要求4所述的锁定装置，其特征在于：所述指示变量是换档角度和/或时间间隔和/或在时间间隔内的行程值的恒定和/或指示开关状态。 

6.如权利要求1所述的锁定装置，其特征在于：所述第二锁定部件(4，4.1)配置有开关(14)。 

7.如权利要求6所述的锁定装置，其特征在于，所述档位锁定轮廓(2，2.1，2.2)和所述空档锁定轮廓以如下方式设计：仅当所述第一锁定部件(3，3.1)在至少一个所述锁定区(28，28.1，28.2)上时，所述第二锁定部件引起所述开关(14)的指示开关状态。 

8.一种用于检测手动变速器的换档状态的方法，其特征在于： 

所述状态通过如权利要求1-7中任一项所述的锁定装置(R1，R2)限定； 

所述方法包括测量所述第一锁定部件(3，3.1)的行程。 

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：将所述第一锁定部件(3，3.1)的所测行程与存储的行程值进行比较，以及根据比较结果确定所述换档状态。 

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：检测分配给所述第二锁定部件(4，4.1)的开关(14)的指示开关状态，以及根据所检测的指示开关状态，识别所述第一锁定部件(4，4.1)是否已经到达锁定区(28，28.1， 28.2)。 

11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：指示变量被询问，其中，仅在询问结果为正值时，才进行与存储的行程值的比较。 

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于下列变量用作指示变量：一定的换档角度的到达和/或行程保持不变期间的时间间隔和/或时间间隔的超出值和/或指示开关状态。