用于控制手動變速器換擋的裝置的制作方法

本發明涉及一種手動變速器的換擋控制裝置，并且更具體地涉及一種能夠限制在高速下換擋至低擋的手動變速器的換擋控制裝置。

背景技術：

變速器安裝在離合器與推進器軸之間，并且根據車輛驅動狀態來增加或減少發動機旋轉力以向驅動輪傳輸發動機的動力。

車輛的發動機具有恒定旋轉方向。發動機產生的轉矩在實際旋轉速度范圍內是幾乎恒定的，而車輛的驅動狀況廣泛變化，例如，從停止狀態至起動狀態、從低速驅動到高速驅動，具體地，反向驅動等。因此，變速器用于使發動機響應于每個驅動狀況來充分展示其性能。

該變速器具有各種類型，包括手動變速器、自動變速器、半自動變速器、無級變速器等。

上述各種變速器中，手動變速器可通過駕駛員的操作改變變速比(shift ratio)、倒轉旋轉方向、以及形成不傳輸動力的狀態。與自動變速器相比，該手動變速器消耗較少燃料并且具有較低動力損耗。

駕駛員要自行進行換擋。因此，該駕駛員有可能換擋至低擋，例如，有意或無意地換擋至第一擋或第二擋，即使車輛高速行駛的情況下也是如此。在這種情況下，就會對手動變速器施加過載，導致該手動變速器可能損壞。

技術實現要素：

一個實施例為手動變速器的換擋控制裝置。換擋控制裝置包括：換擋桿100，所述換擋桿包括桿110；換擋鎖200，所述換擋鎖限制桿110的移動；以及控制器300，所述控制器將車輛的速度與預先確定的擋的預先確定臨界速度進行比較并控制換擋鎖200。換擋鎖200包括：驅動零件210a和210b，所述驅動零件包括在桿110的向左選擇方向上和在桿110的向右選擇方向上線性往復的移動磁體217a和217b；以及換擋鎖桿230a和230b，所述換擋鎖桿包括固定磁體235a和235b。當車輛的速度大于臨界速度時，控制器300使移動磁體217a和217b在向左選擇方向上移動。固定磁體通過移動磁體與固定磁體之間的斥力在向左選擇方向上移動。換擋鎖桿230a和230b位于預先確定的擋的換擋路徑上。桿110在預先確定的擋的換擋方向上的移動受到限制。

換擋鎖桿230a和230b可包括設置有固定磁體的第一端部231a和231b以及第二端部232a和232b，且旋轉軸線233a和233b可設置在第一端部與第二端部之間。第二端部可相對于與固定磁體的移動相關聯的旋轉軸線以預先確定的角度旋轉。第一端部可根據第二端部的旋轉相對于旋轉軸線以預定角度旋轉，且可位于預先確定的擋的換擋路徑上。

復位彈簧234a和234b可設置在旋轉軸線233a和233b上。當車輛的速度小于臨界速度時，控制器300可使移動磁體217a和217b在向右選擇方向上移動，端部通過復位彈簧234a和234b的彈力相對于旋轉軸線以預先確定的角度反向旋轉，以使得端部可不位于預先確定的擋的換擋路徑上。

驅動零件210a和210b可進一步包括：主體213a和213b，其中設置有永磁體；以及鎖桿215a和215b，其中設置有磁體。控制器控制施加至主體的電流的方向，由此改變主體內的磁場的極性，以使得鎖桿可線性往復。

另一實施例為手動變速器的換擋控制裝置。換擋控制裝置包括：換擋桿100，所述換擋桿包括桿110；換擋鎖200，所述換擋鎖限制桿110的移動；以及控制器300，所述控制器將車輛的速度與預先確定的擋的臨界速度進行比較并控制換擋鎖200。換擋鎖200進一步包括：換擋鎖桿230a和230b，所述換擋鎖桿包括第二端部232a和232b；以及傳感器250，所述傳感器感測第二端部232a和232b的位置。傳感器250向控制器300傳輸關于第二端部232a和232b的感測位置的信息。控制器300基于所接收的關于第二端部232a和232b的位置的信息確定換擋鎖200是處于打開狀態還是鎖定狀態。當換擋鎖200處于打開狀態且車輛的速度大于臨界速度時，控制器300控制換擋鎖200位于預先確定的擋的換擋路徑上，由此使得桿110被限制在預先確定的擋的換擋方向上移動。

金屬零件236a和236b可設置在第二端部232a和232b的另一側上。傳感器250可包括霍爾IC 251a和251b，所述霍爾IC檢測傳感器與金屬零件236a和236b之間的距離。

換擋桿100可進一步包括設置在桿110上的止擋件150。止擋件150可設置成在桿110的向左選擇方向上傾斜。

桿110可進一步包括止擋件150'。止擋件150'可具有在桿110'的向左選擇方向上突出的形狀。

手動變速器的換擋控制裝置可進一步包括電子控制單元(ECU)1000，所述電子控制單元測量車輛的速度。控制器300可從ECU 1000接收車輛的速度。

換擋鎖200可包括獨立于彼此操作的第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b。預先確定的擋可包括第一擋和第二擋。臨界速度可包括第一擋的第一臨界速度和第二擋的第二臨界速度。第二臨界速度可大于第一臨界速度。當車輛的速度小于第二臨界速度、大于第一臨界速度時，控制器300可控制第一換擋鎖200a位于第一擋的換擋路徑上，并且可控制第二換擋鎖200b不位于第二擋的換擋路徑上。

附圖說明

圖1是本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置的透視圖；

圖2是圖1所示手動變速器的換擋控制裝置的透視圖，其中一些零件已被移除；

圖3是沿另一方向觀察到的圖2所示手動變速器的換擋控制裝置的透視圖；

圖4是圖2所示換擋模式135的放大圖；

圖5是圖2所示桿110的變換后的實例的側視圖；

圖6至圖8是圖2所示換擋鎖200的透視圖；

圖9示出圖6所示換擋鎖桿230a和230b根據鎖桿215a和215b的線性運動在順時針的方向上以預先確定的角度執行旋轉運動；

圖10至圖11是圖2所示第一換擋鎖200a限制桿110在第一擋的換擋方向上的移動的實例的視圖；

圖12是第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b限制桿110的移動的狀態的視圖。

具體實施方式

將會參考附圖描述本發明的實施例。在本發明的部件中，本領域的技術人員可通過現有技術來清楚理解并易于付諸于實踐的那些部件的詳細描述將會省略，以便避免使得本發明的主題模糊不清。

<實施例>

圖1是本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置的透視圖。圖2是圖1所示手動變速器的換擋控制裝置的透視圖，其中一些零件已被移除。圖3是沿另一方向觀察到的圖2所示手動變速器的換擋控制裝置的透視圖。

在參考圖1至圖3描述本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置前，將會定義描述根據本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置所需要的術語。

在本說明書中，“預先確定的擋”表示手動變速器的第一擋至第n擋中的任何一個(在此，n為大于1的自然數)。在此，n可以根據手動變速器的種類確定。

本發明的實施方案的手動變速器的換擋控制裝置可以包括第一至第六正向擋以及一個倒擋(R)。預先確定的擋將會參考圖4更詳細地描述。

圖4是圖2所示換擋模式135的放大圖。

圖4所示換擋模式135可雕刻或壓印在圖2所示換擋桿100的旋鈕130中。圖2所示桿110由駕駛員沿換擋模式移動。

換擋模式可以包括一個選擇模式510以及多個換擋模式551、552、553、554、555、556和55R。

倒擋(R)、第一擋、第三擋和第五擋是設置在選擇模式510上方。第二擋、第四擋和第六擋是設置在選擇模式510下方。第一擋、第三擋和第五擋與第二擋、第四擋和第六擋分別相對于選擇模式510對稱設置。空擋位置可以設置在選擇模式510上，在第三擋與第四擋之間。

為將位于空擋位置的桿110換擋至第一擋，桿110在向左選擇方向上沿選擇模式510移動，隨后在向上換擋方向上沿對應于第一擋的換擋模式551移動。

當車輛在高速下行駛時，例如，桿110位于高速位置(第四至第六擋中的任何一個)，為換擋至低擋(第一擋或第二擋)，需要的是，桿110應移動至空擋位置并且在向左選擇方向上沿選擇模式510移動，并隨后在向上換擋方向或向下換擋方向上沿換擋模式551和552移動。

因此，桿110應當沿“預先確定路徑”移動，以便換擋至預先確定的擋上。“預先確定路徑”包括至少一條“選擇路徑”以及至少一條“換擋路徑”。在本說明書中，“選擇路徑”表示桿110沿選擇模式510而移動的軌跡，“換擋路徑”表示桿110沿多個換擋模式551、552、553、554、555、556和55R中的任何一個而移動的軌跡。

同時，在本說明書中，“臨界速度”表示對應于每個“預先確定的擋”的速度。臨界速度可由汽車制造商或設計人員來設置成各種速度。例如，第一擋的臨界速度可設置為15km/h，第二擋的臨界速度可設置為30km/h。

返回參考圖1至圖3，根據本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置包括：換擋桿100，所述換擋桿包括桿110；換擋鎖200，所述換擋鎖限制桿110的移動；以及控制器300，所述控制器控制換擋鎖200。在此，控制器300將車輛的速度與預先確定的擋的臨界速度進行比較。作為比較結果，如果車輛速度大于臨界速度，那么控制器300控制換擋鎖200位于預先確定的擋的換擋路徑上，由此將桿110限制在預先確定的擋的換擋方向上移動。

按照根據本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置，當車輛的速度在降擋的時間點上大于預先確定的擋的臨界速度時，那么就有可能防止降擋，減少手動變速器的過載。

根據本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置的結構將會參考圖1至圖3詳細描述。

根據本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置在包括換擋桿100、換擋鎖200和控制器300時，可進一步包括蓋罩500、支架700、選擇桿900和電子控制單元(ECU)1000。相應部件將在下文詳細描述。

換擋桿100可以包括桿110、旋鈕130、止擋件150和外插件(insertouter)170。

桿110用于換擋。桿110可以沿圖4所示換擋模式由驅動器移動。

旋鈕130設在桿110的頂部。圖4所示換擋模式135可以形成在旋鈕130中。

止擋件150安裝在桿110上。止擋件150可安裝在桿110的頂部與底部之間。止擋件150可安裝在旋鈕130與外插件170之間。止擋件150可安裝成在桿110的邊緣或周緣上沿特定方向而傾斜。在此，特定方向對應圖4所示選擇方向，并且更詳細地，可為向左選擇方向，即，第一擋和第二擋的選擇方向。

當止擋件150通過接觸換擋鎖200而被擋住時，桿110在預先確定的擋的換擋方向上的移動受到限制。

在此，止擋件150并不是必要的。也就是說，只要桿110的一部分可以用作止擋件150，那么就可無需止擋件150。在這種情況下，桿110會被換擋鎖200擋住，并且因此桿110在預先確定的擋的換擋方向上的移動就會受到限制。確切地說，止擋件150可為桿110的一部分，而非安裝在桿110上。確切地說，這將參考圖5進行描述。

圖5是圖2所示桿110的變換后的實例的側視圖。

參考圖5，桿110'可以包括止擋件150'。止擋件150'可包括在圖4所示向左選擇方向上從桿110'的一部分突出的形狀。由于桿110'包括止擋件150'，因此止擋件150'不一定需要形成為如圖2至圖3所示止擋件150那樣的單獨構件。因此，根據本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置具有更簡單的內部結構以及較低的制造成本。

返回參考圖1至圖3，外插件170被安裝在桿110下方。外插件170包括第一部分171和第二部分173。第一部分171具有球形形狀，其可通過桿110的操作旋轉。第二部分173被形成以從第一部分171向選擇桿900延伸。第二部分173被耦接至選擇桿900。

換擋鎖200可以通過控制器300控制來限制或阻止桿110在預先確定的擋的換擋方向上的移動。

換擋鎖200可鄰近于換擋桿100設置。確切地說，換擋鎖200可設置在換擋桿100下方。因此，由于換擋鎖200是鄰近于換擋桿100設置，由此可提高空間自由度。

可以提供一個換擋鎖200或多個換擋鎖200。當提供多個換擋鎖200時，換擋鎖200可以包括第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b。換擋鎖200的結構將會參考圖6至圖8詳細描述。

圖6至圖8是圖2所示換擋鎖200的透視圖。

雖然換擋鎖200的第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b兩者一起在圖6和圖8中示出，但是也可提供一個換擋鎖200。

第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b具有相同結構。

參考圖6至圖8，第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b可以分別包括驅動零件210a和210b以及換擋鎖桿230a和230b。

驅動零件210a和210b可以包括螺線管211a和211b以及移動磁體217a和217b。

螺線管211a和211b可包括主體213a和213b以及鎖桿215a和215b。

鎖桿215a和215b安裝在主體213a和213b上。確切地說，可將鎖桿215a和215b安裝在圓柱形的主體213a和213b的中心軸上。

磁體(未圖示)可設置在鎖桿215a和215b內，永磁體(未示出)可以設置在主體213a和213b內。

鎖桿215a和215b可以通過控制器300線性往復。鎖桿215a和215b的線性往復可以通過安裝在鎖桿215a和215b內的磁體與安裝在主體213a和213b內的永磁體之間的引力和斥力實現。控制器300感測關于車輛的速度(高速)的信息，且控制施加至主體213a和213b的電流的方向。由此，改變主體213a和213b內的磁場極性，使得鎖桿215a和215b可線性往復。

移動磁體217a和217b可設置在鎖桿215a和215b的端部上。此處，移動磁體217a和217b可線性往復，并與鎖桿215a和215b相互作用。

換擋鎖桿230a和230b包括第一端部231a和231b以及第二端部232a和232b。換擋鎖桿230a和230b阻止桿110的移動。第二端部232a和232b與移動磁體217a和217b相隔預定間隔。旋轉軸線233a和233b設置在第一端部231a和231b與第二端部232a和232b之間。復位彈簧234a和234b設置在旋轉軸線233a和233b上。而且，固定磁體235a和235b設置在第二端部232a和232b的一側(即，面向移動磁體217a和217b的側)上。也即是，第二端部232a和232b與移動磁體217a和217b之間的預定間隔由移動磁體217a和217b與設置在第二端部232a和232b的一側上的固定磁體235a和235b之間的斥力維持。

換擋鎖桿230a和230b可響應于移動磁體217a和217b的線性往復執行往復旋轉。

確切地說，斥力作用于驅動零件210a和210b的移動磁體217a和217b與換擋鎖桿230a和230b的固定磁體235a和235b之間。在此狀態中，當鎖桿215a和215b通過控制器300在向左選擇方向上移動，且移動磁體217a和217b響應于鎖桿215a和215b在向左選擇方向上移動時，固定磁體235a和235b被移動，以維持移動磁體217a和217b與固定磁體235a和235b之間的斥力在移動磁體217a和217b與固定磁體235a和235b之間形成的間隔。因此，歸因于固定磁體235a和235b的移動，換擋鎖桿230a和230b的第二端部232a和232b以預先確定的角度執行旋轉運動，且換擋鎖桿230a和230b的第一端部231a和231b相對于旋轉軸線233a和233b執行與第二端部232a和232b的旋轉運動相同的旋轉運動。此處，為了使移動磁體217a、217b與固定磁體235a、235b之間具有斥力，移動磁體217a、217b與固定磁體235a、235b的對向表面的極性彼此相同。

同時，在此狀態中，當鎖桿215a和215b通過控制器300在向右選擇方向上移動且移動磁體217a和217b響應于鎖桿215a和215b在向右選擇方向上移動時，移動磁體217a和217b與固定磁體235a和235b之間的斥力減小了差不多移動磁體217a和217b與固定磁體235a和235b之間的間隔。此處，使得設置在旋轉軸線233a和233b上的復位彈簧234a和234b恢復至其原始狀態的彈力變成大于該減小的斥力，以使得換擋鎖桿230a和230b通過復位彈簧234a和234b的彈力復位至其原始位置。圖9示出圖6中所示的換擋鎖桿230a和230b已響應于移動磁體217a和217b的線性運動在順時針方向上以預先確定的角度執行旋轉運動。

換擋鎖200可進一步包括傳感器250。傳感器250感測換擋鎖桿230a和230b的第二端部232a和232b的位置。傳感器250向控制器300傳輸關于第二端部232a和232b的感測位置的信息。基于所接收的關于第二端部232a和232b的位置的信息，控制器300確定換擋鎖桿230a和230b的狀態。確切地說，基于所接收的關于第二端部232a和232b的位置的信息，控制器300確定換擋鎖200的換擋鎖桿230a和230b是處于如圖6中所示的打開狀態還是處于如圖9中所示的鎖定狀態。

傳感器250可包括霍爾IC 251a和251b。霍爾IC 251a和251b可感測磁力的改變，且由此檢測傳感器與設置在第二端部232a和232b的另一側上的金屬零件236a和236b之間的距離。

可將霍爾IC 251a和251b安裝在PCB 253上。可將驅動零件210a和210b以及傳感器250的PCB 253安裝在圖2至圖3所示安裝板290上并且固定。

當如圖1至圖3所示提供兩個換擋鎖200時，第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b可由控制器300獨立于彼此來操作。換擋鎖操作的描述將提供于控制器300的描述中。

傳感器250獨立感測第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b，并向控制器300傳輸感測結果。在這種情況下，可將感測第一換擋鎖200a的第一霍爾IC 251a和感測第二換擋鎖200b的第二霍爾IC 251b設置在傳感器250的PCB 253上。

控制器300通過將車輛的速度與預先確定的擋的預先確定臨界速度進行比較來對換擋鎖200進行控制。在此，控制器300可從ECU 1000接收關于車輛的速度的信息。

控制器300將車輛的速度與預先確定的擋的臨界速度進行比較。作為比較結果，如果車輛速度大于臨界速度，那么控制器300控制換擋鎖200位于預先確定的擋的換擋路徑上，將桿110限制在預先確定的擋的換擋方向上移動。

關于具體實例，如下參考圖10至圖11，對圖2所示的第一換擋鎖200a限制桿110在第一擋的換擋方向上的移動的實例進行描述。

圖10和圖11示出了防止在安裝有根據本發明的實施方案例的手動變速器的換擋控制裝置的車輛在高速下行進的狀態下，防止其換擋至低擋的一系列的過程。確切具體地說，圖10示出車輛在低速下行進，且圖11示出在當車輛在高速下行進時，驅動器在圖4所示向左選擇方向上沿著第一擋的選擇路徑移動桿110以便改擋至第一擋。

在從圖10至圖11的過程中，圖2所示控制器300將從ECU 1000接收到的車輛速度與第一擋的臨界速度(在下文中，稱為第一臨界速度)進行比較。第一臨界速度為存儲于控制器300中的預先確定的值。作為比較結果，如果車輛速度大于第一臨界速度，那么控制器300如圖11所示控制第一換擋鎖200a的第一換擋鎖桿230a位于第一擋的換擋路徑上。

為了使得第一換擋鎖桿230a位于第一擋的換擋路徑上，控制器300會向第一螺線管211a施加電流信號并且致使第一移動磁體217a在向左選擇方向上執行往復線性運動。隨后，第一換擋鎖桿230a的第二端部232a通過第一移動磁體217a以預先確定的角度來圍繞第一旋轉軸線233a順時針地旋轉。與此同時，第一換擋鎖桿230a的第一端部231a以預先確定的角度來順時針地旋轉。當第一換擋鎖桿230a的第一端部231a通過第一換擋鎖桿230a的旋轉位于第一擋的換擋路徑上時，安裝在桿110上的止擋件150就被第一換擋鎖桿230a的第一端部231a阻擋，使得桿110無法在第一擋的換擋方向上進行任何前進運動。

同時，關于另一具體實例，如下參考圖12，對圖2所示第一換擋鎖200a限制桿110在第一擋的換擋方向上的移動，并且第二換擋鎖200b獨立于此限制桿110在第二擋的換擋方向上的移動進行描述。

圖12是第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b限制桿110的移動的狀態的視圖。

圖12示出通過圖2所示控制器300在預先確定狀況下控制圖2所示第一換擋鎖200a和第二換擋鎖200b而獲得的結果。在下文中，預先確定狀況將會詳細描述。

控制器300將從ECU 1000接收到的車輛速度與第一擋的臨界速度和第二擋的臨界速度(在下文中，稱為第二臨界速度)進行比較。第一臨界速度和第二臨界速度為存儲于控制器300中的預先確定的值。

作為比較結果，如果車輛速度大于第一臨界速度和第二臨界速度，那么控制器300如圖12所示控制第一換擋鎖200a的第一換擋鎖桿230a位于第一擋的換擋路徑上并且控制第二換擋鎖200b的第二換擋鎖桿230b位于第二擋的換擋路徑上。

此外，作為比較結果，如果車輛速度大于第一臨界速度并且小于第二臨界速度，那么控制器300如圖12所示控制第一換擋鎖200a的第一換擋鎖桿230a位于第一擋的換擋路徑上并且控制第二換擋鎖200b的第二換擋鎖桿230b不位于第二擋的換擋路徑上。這意味著在不允許在車輛當前速度下換擋至第一擋的情況下，可允許換擋至第二擋。

返回參考圖1，蓋罩500設置在支架700上，并耦接至支架700。

蓋罩500覆蓋圖2所示換擋鎖200，并且具有可供第一換擋鎖桿230a的第一端部231a進入的開口。在圖10所示打開狀態下，蓋罩500可以通過覆蓋第一換擋鎖桿230a來保護并隱藏第一換擋鎖桿230a。同時，在圖11所示鎖定狀態下，第一換擋鎖桿230a的第一端部231a可穿出到蓋罩500的開口外。

支架700環繞并且保護換擋桿100、換擋鎖200和選擇桿900。

選擇桿900被耦接至換擋桿100。選擇桿900與換擋桿100互鎖。當換擋桿100的桿110在選擇方向上移動時，選擇桿900可隨桿110一起移動。

ECU 1000感測安裝有本發明的實施例的手動變速器的換擋控制裝置的車輛的速度。另外，ECU 1000可向控制器300傳輸關于車輛的感測速度的信息。ECU 1000不僅可以感測車輛速度，而且還可控制該車輛的電力系統或子系統。

實施例中描述的特征、結構以及效果等等包括在本發明的至少一個實施例中，并且不一定限制于一個實施例。此外，每個實施例中提供的特征、結構以及效果等等可在其他實施例中由實施例所屬領域中的技術人員來組合或修改。因此，有關組合和修改的內容應理解為包括在本發明的范圍內。

雖然上文已描述了本發明的實施例，但是這些僅是示例，而不是對本發明的限制。另外，在不背離本發明的基本特征的情況下，可由本領域的技術人員來以各種方式對本發明做改變或修改。也就是說，可以修改本發明的實施例中詳細描述的部件。另外，因修改和應用而造成的差異應理解為將包括在隨附權利要求書所述的本發明的范圍和精神內。