專利名稱：車輛換檔裝置的制作方法
背景技術：
已經(jīng)研制出各種類型的換檔裝置用來控制機動車中的手動和自動變速器，控制自動變速器的換檔裝置一般包括可移動到不同位置如停車檔、空檔、前進檔等等的變速桿。包括換檔手柄中的按鈕的機械釋放機構一般用來釋放一個掣爪，該掣爪將換檔裝置保持在所選的換檔位置中。這種掣爪機構可能很復雜，需要許多部件，并且，變速桿和手柄必須構成為容納機械聯(lián)接件，以致約束了變速桿和手柄的設計。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個方面是一種用來控制機動車變速器的換檔裝置總成，換檔裝置總成包括一個構成為被安裝到機動車上的基部，變速桿可移動地安裝到基部，且變速桿可移動到多個考慮周到的位置，至少包括停車檔位置和倒檔位置以及向前檔位如前進檔，以根據(jù)變速桿的位置提供用來控制變速器的輸出，換檔定位槽(shift gate)固定到基部和變速桿中所選的一個上，且至少具有停車檔、倒檔和向前檔位。換檔裝置總成還包括電動的掣爪機構，該掣爪機構固定到基部和變速桿中的另一個上，掣爪機構具有可在脫離位置和接合位置之間移動的掣爪件，在接合位置中，掣爪件接合換檔定位槽的檔位中所選的一個，且至少部分地禁止變速桿的移動。
本發(fā)明的另一個方面是一種用來控制變速器的換檔裝置總成，換檔裝置總成包括一個構形為被安裝到車輛中的基部，變速桿可樞轉地安裝到基部，且變速桿包括至少具有停車檔、倒檔和前進檔檔位的換檔定位槽，換檔定位槽隨著變速桿移動。換檔裝置總成還包括掣爪機構，該掣爪機構包括產(chǎn)生動力的致動器和掣爪機構，所述掣爪機構可通過致動器產(chǎn)生的動力在接合位置和脫離位置之間移動，在接合位置中，掣爪件至少部分地禁止變速桿的移動，在脫離位置允許檔位之間的移動。
本發(fā)明又一個方面是一種用來控制機動車變速器的換檔裝置，換檔裝置包括基部和可移動地安裝到基部的變速桿，換檔定位槽安裝在基部和變速桿中所選的一個上，換檔定位槽具有多個變速器控制位置，換檔裝置包括用動力推動的掣爪，其安裝在基部和變速桿中的另一個上用來選擇地接合變速器控制位置，以限制變速桿的移動。
通過參考下面的說明書、權利要求和附圖，本領域技術人員將更加理解和了解本發(fā)明的這些和其它特征、優(yōu)點和目的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個方面的換檔裝置的局部不完整的透視圖；圖2是圖1的換檔裝置的不完整的橫截面圖；圖3是圖1的換檔裝置的局部示范性的橫截面圖；圖4是圖1的換檔裝置的橫截面圖；圖5是圖1的換檔裝置的掣爪機構的不完整圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的換檔裝置的另一個實施方式的不完整透視圖，其中掣爪安裝在變速桿中；圖7是換檔裝置的另一個實施方式的側視圖，其中掣爪安裝在變速桿中；圖8是圖7的換檔裝置的端視圖；圖9是一個不完整透視圖，表示用來使掣爪脫離的手動釋放機構；圖10是不完整圖，表示掣爪和換檔定位槽；圖11是不完整的分解透視圖，表示換檔手柄和捏手的裝配；圖12是不完整的透視圖，表示本發(fā)明的換檔裝置的另一個實施方式，其中換檔裝置包括手動升檔和降檔檔位；圖13是根據(jù)本發(fā)明一個方面的換檔圖案的示范性說明；圖14是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的換檔圖案的示范性說明；圖15是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的換檔圖案的示范性說明；圖16是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的換檔圖案的示范性說明；圖16A是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的換檔圖案的示范性說明；圖17是機械停車檔鎖定凸輪的局部示意圖；圖18是圖17的機械停車檔鎖定凸輪的局部示意圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的換檔裝置的另一個實施方式的局部示意圖；圖20是圖19的換檔裝置的一部分的不完整的放大視圖；
圖21是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的變速桿總成的不完整圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明的可以與電子掣爪共同使用的曲柄機構的局部示意圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的具有電子掣爪的換檔裝置的局部不完整透視圖；圖24是圖23的換檔裝置的內部部件的透視圖；圖25是圖23的換檔裝置的內部部件的透視圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的換檔裝置的局部示范性橫截面圖；圖27是圖26的換檔裝置的頂板的圖；圖28是圖26的換檔裝置的上殼的平面圖；圖29是沿圖28的線XXIX-XXIX獲得的圖28的上殼的橫截面圖；圖30是與圖26中所示類型的換檔裝置一起使用的球狀件的另一個實施方式的不完整橫截面圖；圖31是沿線XXXI-XXXI獲得的圖30的球狀件的不完整橫截面圖；圖32是圖31的球狀件的底視圖；圖33是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的換檔裝置的局部不完整透視圖；圖34是圖33的換檔裝置的局部不完整透視圖；圖35是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的電磁線圈的分解圖；圖36是圖35的電磁線圈的平面圖；圖37是沿線XXXVII-XXXVII獲得的電磁線圈的橫截面圖；和圖38是圖35的電磁線圈的側視圖。
具體實施例方式
在此為了說明的目的，術語“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”和其派生詞應該如圖1中所指的方向那樣與本發(fā)明相關，然而，應該懂得，除了在明白地指出相反的地方之外，本發(fā)明可以采取各種可能的方位和步進順序。還應該懂得，在附圖中所示的和在下面的說明書中描述的特定裝置和方法僅僅是在所附的權利要求中定義的發(fā)明觀念的示范性實施方式，因此，關于在此披露的實施方式的特定尺寸和其它物理特征不應被認為是限制，除非權利要求書清楚地以其它方式進行聲明。
本申請涉及2004年1月22日申請的名稱為“具有減噪裝置的電磁線圈”的共同待決申請10/762837，本發(fā)明還涉及2004年3月12日申請的名稱為“具有檔位指示器的換檔裝置”的共同待決申請10/799111，它們兩個的全部內容在此并入作為參考。
在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的換檔裝置總成1，換檔裝置總成1包括一個構成為被安裝到機動車的內部3的基部2。變速桿4可移動地安裝到基部，且包括一對向下延伸件5，每個向下延伸件都包括一個可旋轉地與銷7接合的轂部6，銷7具有一帶有平面9的非圓形橫截面，通過使銷7旋轉成與轂部6中的開口8對齊，平面9允許變速桿4的裝配或拆卸。
進一步參考圖2，變速桿4包括換檔定位槽10，其整體地形成在變速桿4的下部11的下側上。用動力推動的掣爪機構14包括產(chǎn)生動力的致動器如電磁線圈12，通過基部2的保持部13將該致動器安裝到基部2上。電磁線圈12包括彈簧，該彈簧通常向上偏置掣爪件15使其與換檔定位槽10接合。另外，如下面更詳細論述的，也可以在電磁線圈中單獨地利用一個磁體或聯(lián)合一個彈簧，以將掣爪偏置/保持在接合位置中。產(chǎn)生動力的致動器還能包括電動機和線性驅動機構或其它產(chǎn)生動力的致動器，這種產(chǎn)生動力的致動器可以用來控制掣爪件15的行程的距離，例如，能用通向電磁線圈的電力來控制行程的距離。另外，如果使用電動機，則能用電動機的轉數(shù)來控制掣爪件15的行程的距離。
當用電起動時，電磁線圈12使掣爪15向下移動，脫離與換檔定位槽10的接合，以便用戶能將變速桿4轉動到一個新的檔位。操作者輸入裝置如換檔捏手19上的按鈕16電連接到控制器20，以便用戶按下按鈕16，控制器20向電磁線圈12產(chǎn)生信號，從而移動掣爪15使其脫離與換檔定位槽10的接合，允許變速桿4的移動。另外，能將開關16與制動器和鑰匙電路串聯(lián)連接，以便當按鈕被壓下和起動電磁線圈時，按鈕把電路接通。而且，能用其它的操作者輸入裝置如小的桿、可滑動的/可旋轉的元件、開關、傳感器等等來代替按鈕16以提供用戶輸入?？梢詫鹘y(tǒng)的機械纜索22連接到車輛變速器21，以根據(jù)變速桿4的移動提供變速器檔位改變。另外，可以通過換檔裝置總成1中的傳感器40產(chǎn)生與變速桿4的位置(例如，停車檔、空檔、前進檔等等)對應的電信號，并通過電線23將該電信號傳遞到控制器20，以便控制器20接著產(chǎn)生經(jīng)由電線24控制變速器21的信號。該電信號可以單獨地或聯(lián)合機械纜索22地控制車輛變速器。
進一步參考圖3，掣爪機構14中的彈簧27偏置掣爪15使其與電磁線圈12的銷41接合，電磁線圈12內的另一個彈簧27A向上偏置銷41使其與掣爪件15接合，彈簧27A比彈簧27更硬，以致偏置掣爪件15使其與換檔定位槽10接合。彈簧27確保當起動電磁線圈12使銷41縮回時，掣爪脫離定位槽10，還確保當銷41被縮回時，銷15的盤形頭部18保持與銷41接觸。
如果掣爪15處于停車檔位置中時，傳感器或開關28產(chǎn)生信號，而且，當壓下制動踏板29、并且如果鑰匙也在點火裝置筒30中且處于運轉位置中時，傳感器向控制器20產(chǎn)生信號。
控制器(或電路)和電動的掣爪裝置不僅選擇地控制變速桿的移動，而且在不需要與單獨的停車鎖定和制動器變速換檔裝置聯(lián)鎖(“BTSI”)裝置/機構相關的額外裝置/機構和額外成本的情況下，提供停車鎖定和BTSI功能。換檔定位槽10的停車檔位置31如此構成，即掣爪15防止變速桿4移出停車檔位置31，除非起動電磁線圈12將掣爪15移動到脫離位置。當變速桿4處于停車檔位置中時，控制器20防止掣爪15的起動，除非制動踏板29被壓下且鑰匙在點火裝置中處于運轉位置。如下面更詳細描述的，利用電或機械鎖定機構，用動力推動的掣爪允許換檔裝置1被鎖定在停車檔位置中。控制器20還鎖定點火裝置筒30以防止點火鑰匙移動，除非換檔裝置處于停車檔位置中。在下面結合圖9更詳細描述的如果車輛沒有動力，機械釋放或人工優(yōu)先機構25允許掣爪在所有檔位中的手動釋放。該獨特的裝置消除了先前的機械致動掣爪中的缺點。通過將鑰匙從點火裝置取出而壓下掣爪釋放按鈕，這種機械掣爪通常能被“愚弄”(即，被回避)，從而允許變速桿移出停車檔。如果車輛的主電池失效，也可以用輔助電源如電池26使電磁線圈12起動。
如果特定的應用需要，控制器20還可以提供空檔鎖定。例如，定位槽10上的空檔位置可以具有與需要起動掣爪的停車檔定位槽相似的“鎖定”構形，以允許變速桿4移出空檔，并且如果變速桿4處于空檔位置中且車輛在一個預定時間段如5秒內沒有移動，則控制器20能使掣爪15接合。然后，如果制動踏板被壓下且鑰匙在點火裝置筒30中處于運轉位置中，控制器20僅僅使掣爪15縮回。
倒檔位置32可以包括“底”面33(圖3)和側壁34，因而，當變速桿處于倒檔位置中且掣爪15與倒檔檔位32接合時，掣爪15防止變速桿移動到停車檔位置中，除非電磁線圈12被起動，但允許在不壓下按鈕16來起動電磁線圈12的情況下，移動到空檔位置35和前進檔位置36。然而，由于前進檔位置36的側壁38，所以必須起動電磁線圈12以從前進檔位置36換檔到“3”(即，較低的前進檔)位置37。相似地，空檔位置35的側壁39防止變速桿從空檔位置35移動到倒檔位置32，除非通過按下按鈕16來起動電磁線圈12。如果換檔裝置是電子的(即，用傳感器40確定檔位)，則通過給控制器20編程序可以將空檔和停車檔位置結合起來，以防止從倒檔換檔到前進檔，除非滿足一定的車輛運行標準。例如，能給控制器20編程序以只有當車輛分別在倒退和前進方向上以低于預先選定的速度如5mph行駛的時候，才允許從倒檔換到前進檔和從前進檔換到倒檔。在該結構中，停車檔和空檔共用相同的檔位。
進一步參考圖4和5，彈性緩沖墊43可以位于與銷15A整體形成的圓柱保持器42內，以便電磁線圈12的銷41接觸緩沖件43以減小噪音，否則將由于電磁線圈與掣爪銷15A的底面62接觸而引起噪音。而且，在圖5所示的實施方式中，掣爪15A的端部44不接觸掣子定位槽46的表面45，以使得不會由于掣爪15A和掣子定位槽46之間的接觸而產(chǎn)生噪音。相似地，在圖3所示的布置中，掣爪15A可以如此構成，即掣爪15A不接觸空檔定位槽35或前進檔定位槽36的底面，從而消除噪音，否則將由于例如從倒檔位置32換檔到空檔位置35和/或前進檔位置36而引起噪音。
而且，圖5的布置將經(jīng)由桿4施加到定位槽10的負荷反作用到基部2中，而不是到電磁線圈12中。如果施加了趨向于移動定位槽10的負荷，掣爪15A就將接觸掣爪15A延伸穿過的開口46A的側壁47A。銷41的外徑小于保持器42的內徑，因而形成一個間隙41A，該間隙41A允許銷15A和保持器42相對于銷41進行一些移動。彈性墊43可以延伸進入到間隙41A中以相對于銷41定位掣爪15A，還在不將相當大的力從掣爪15A傳遞到電磁線圈12的情況下允許一些相關的移動。這樣，電磁線圈12不需要對經(jīng)由桿4施加到定位槽10的全部負荷做出反作用。容易明白，為了該目的能利用各種彈性聯(lián)接裝置。除了換檔定位槽10之外，換檔裝置1還可以包括掣子，用來將變速桿4保持在所需的檔位中和向操作者提供觸覺反饋。例如，如圖1中所示，掣子件49可以安裝在彈簧件50等等上，以便偏置掣子49使其與在換檔手柄4上形成的凹口/掣子48接觸。另外，也可以使用傳統(tǒng)的“公雞冠式”掣子裝置，這種掣子的一個例子在美國專利5775166中闡明，其全部內容并入作為參考。因而，掣子決定變速桿4的位置以將變速桿保持在不需要起動掣爪的檔位如空檔和前進檔(圖3)中，掣子還向操作者提供“感覺”(觸覺反饋)，掣爪15將桿4鎖定在所選位置中。如下面結合圖19和20論述的，換檔定位槽和掣爪可以構成為提供一個掣子，以使得不需要公雞冠式掣子裝置。
參考圖6，電磁線圈12A可以安裝在變速桿結構4A中，換檔定位槽10A安裝到換檔裝置基部2A。除了將定位槽10A固定到基部2A和將電磁線圈12A固定到變速桿4A且隨其一起移動之外，換檔臂、電磁線圈12A和換檔定位槽10A以與上面詳細描述的基本上相同的方式工作。
進一步參考圖7和8，電磁線圈12B可以安裝在換檔裝置1B的手柄4B中，掣爪件15B通常平行于旋轉軸線17地水平移動，掣爪15B接合換檔定位槽10B，并以與上面詳細描述的基本上相同的方式工作。
進一步參考圖9，換檔裝置1可以包括手工優(yōu)先釋放機構52，用來在例如車輛電池失效而不能用電力操作電磁線圈12時手動脫離掣爪15。人工優(yōu)先釋放機構52包括細長的可移動件53，其可滑動地安裝到基部2。元件53在其上端包括按鈕54，操作者能用手向下推動按鈕54以便臂55接觸掣爪15并移動掣爪15使其脫離與換檔定位槽10的接合。因為將掣爪機構14、掣爪15和可移動件53安裝到基部2，所以當換檔定位槽10隨著變速桿4移動到每個檔位時，臂55保持與掣爪15對齊，因而，由于掣爪15和臂55之間的接觸，將電磁線圈12偏置到接合位置中的彈簧也向上偏置元件53。另外，也能用盤簧63等等來向上偏置元件53。而且，由于臂55堅持與掣爪15對齊，所以能在變速桿4的任何位置(例如，停車檔、倒檔、空檔、前進檔等等)用手動優(yōu)先釋放機構52將掣爪15移動到脫離位置中。而且，如上所述，除了在壓下制動踏板29的情況之外，通過在處于停車檔中時防止掣爪15起動，控制器20可以構成為提供停車鎖定。為了防止掣爪15的手動起動繞開停車鎖定，可以利用一個要用鑰匙的罩子或其它機械鎖定件(未示出)來釋放手動優(yōu)先機構52。而且，車輛可以包括備用電源，如輔助電池(未示出)，即使主電池失效，備用電源可以用來起動電磁線圈12。因而，即使主車電池沒有足夠的電荷來操作電磁線圈12，備用電源也能允許掣爪15的釋放。
進一步參考圖10，能這樣布置電磁線圈12，即掣爪15的端部44不接合空檔位置35和前進檔位置36的下表面，從而減小噪音，否則將由于掣爪15碰撞換檔定位槽10而引起噪音。在所示例子中，掣爪15的端部44具有由線“A”表示的最大行程，間隙“B”形成于掣爪15的端部44和空檔定位槽35與前進檔定位槽36的表面之間，因而，如果變速桿4從倒檔位置32移動到空檔位置35，掣爪15不會碰撞換檔定位槽10。
優(yōu)選地，用來起動電磁線圈12的按鈕16是電開關。因為開關是電的，所以變速桿4和捏手19的形狀和尺寸不會如先前的機械釋放裝置那樣受到約束。而且，可以給控制器編程序以基于按鈕16的輸入提供各種功能，例如，可以給控制器20編程序以僅僅需要按鈕16的單次推動(“點按”)來從停車檔換檔到倒檔，但可能需要在很小的時間間隔內第二次推動按鈕16來起動掣爪14和從倒檔換檔到停車檔，從而防止無意地換檔到停車檔中。而且，還可以利用按鈕16移動的距離來成比例地控制電磁線圈12，例如，如圖10中所示，可能需要掣爪15縮回到由線“C”所示的第一位置以允許桿4從“N”移動到“R”或從“D”移動到“3”。掣爪15可能需要移動到線“E”的位置以允許桿4從“R”移動到“P”或從“P”移動到“R”。可以給控制器20編程序，以當將按鈕16壓下一個第一距離時，將掣爪15移動到位置C，和當將按鈕16壓下一個第二距離時，將掣爪15移動到通常更大的第二距離的位置E。換檔定位槽10可以構成為包括另外的檔位范圍，如2和1(L)，這些檔位需要掣爪15另外縮回到位置F和G?？梢越o控制器20編程序，以基于按鈕16的進一步下壓將掣爪15縮回到這些位置。按鈕16可以在每個位置包括掣子和/或音響信號，以使操作者能確定已經(jīng)將按鈕16按下了多遠。而且，可以給控制器20編程序，以基于壓下按鈕16的次數(shù)來控制至少部分地控制掣爪15移動的距離，例如，如果壓下按鈕16一次，掣爪15能縮回到位置“C”，如果壓下兩次，縮回到位置E，如果壓下三次，縮回到位置F，如果壓下四次，縮回到位置G。更進一步，能用按鈕16的速度和加速度控制掣爪的起動。
而且，如圖1中所示，換檔裝置可以不包括用于操作者輸入以控制電磁線圈12和掣爪15的按鈕16。如果不使用按鈕16，則僅僅由控制器20基于車輛運行參數(shù)確定電磁線圈12的控制。例如，當操作者最初進入車輛時，控制器20可以起動電磁線圈12，以在壓下制動踏板29且鑰匙在點火裝置中處于運轉位置時使掣爪15脫離。然后，操作者將變速桿移動到所需的檔位，控制器20將變速器20換檔到所需的檔位。可以給控制器20編程序以基于車輛運行參數(shù)防止向某些檔位的移動，例如，參考圖10，可以給控制器20編程序，如果掣爪處于前進檔位置中，且當車輛正以預定速度如10mph向前移動而操作者企圖將變速桿4移動到倒檔位置時，則防止掣爪15的縮回。而且，如下面結合圖33和34中所示的換檔裝置更詳細描述的，可以將變速桿4結合到模擬旋轉位置傳感器，以便控制器20能確定變速桿4的位置和變速桿4的移動方向，即使變速桿處于檔位之間。因而，如果車輛正以例如10mph向前移動，且操作者企圖將變速桿4移動到“3”檔位時，則控制器20能起動電磁線圈12，但基于變速桿4的移動方向和車輛運行參數(shù)(例如，車速)，控制器20不會起動電磁線圈12以允許向倒檔位置移動。
而且，換檔定位槽10可以包括不同高度的不同檔位凹口，以便能基于車輛運行參數(shù)和/或變速桿4的移動位置，將電磁線圈12起動一個選定的距離以允許某些換檔，但防止其它的變檔。換檔定位槽10可以包括倒檔凹口上的唇部33A(圖10)，控制器20可以在車速減小時使掣爪15縮回更大的距離以允許逐步地降檔到更低的檔位，這些更低檔位的凹口需要更多地縮回掣爪15。唇部33A可以具有一個高度，該高度需要非常低的速度(例如，5mph)以允許換檔到倒檔中或從倒檔中換出，唇部33A的高度可以與最低前進檔位的凹口的高度相同。停車檔和倒檔檔位之間的凸起部33B可以具有一個高度，該高度需要掣爪15完全縮回，僅僅在控制器確定車輛沒有移動的情況下才會發(fā)生掣爪15的完全縮回?？刂破?0還可以利用其它的車輛運行參數(shù)，如發(fā)動機每分鐘轉速等等，以控制掣爪15的縮回程度。而且，控制器20可以如此構成，即從停車檔換出來需要踏板被壓下且鑰匙在點火裝置中處于運轉位置。
而且，控制器20能構成為當操作者最初壓下制動踏板并將點火裝置移動到運轉位置時，起動電磁線圈12以使掣爪15脫離，然后，電磁線圈12將保持在縮回狀態(tài)以允許變速桿的移動，直到操作者再次將變速桿移動到停車檔位置。如果滿足某些車輛運行參數(shù)，則控制器20僅僅在處于停車檔位置中時起動電磁線圈12，例如，控制器20能構成為如果車輛正以低于預先選定的速度行駛和/或如果制動踏板被壓下，則起動電磁線圈12以將掣爪15接合在停車檔位置中，然而，在操作期間，當變速桿處于其它檔位如倒檔、空檔、前進檔、3、或其它檔位中時，掣爪15將保持在縮回狀態(tài)。雖然當車輛在前進方向上以預先選定的速度如10mph行駛或大于該速度行駛時，操作者例如能將變速桿從前進檔移動到倒檔，但控制器20不會將變速器的檔位改變成倒檔，除非車輛正以低于預先選定的速度(例如，10mph)行駛和/或其它車輛運行參數(shù)處于所需換檔的允許范圍之內。如果操作者將變速桿4移動到一個檔位，表明希望換檔到一個控制器確定不允許換檔的檔位中，則變速桿4將不會與變速器同步，指示器如在下面結合圖26的換檔裝置更詳細論述的指示器202將閃光以向駕駛員發(fā)出信號，說明所需的換檔沒有發(fā)生。
此外，可以改變按鈕16的設計以向用戶提供觸覺反饋。例如，按鈕16可以構成為提供一個給用戶提供觸覺感覺的“棘爪”和/或掣子，以表明已經(jīng)將按鈕壓下了所需的距離。另外，如果按鈕16構成為基于按鈕16被壓下的距離來提供比例控制，則按鈕16可以構成為提供一系列掣子，每個掣子都與按鈕16被壓下的距離對應。此外，除了改變推動按鈕所需的力以提供觸覺反饋之外，按鈕16還可以構成為提供一個與按鈕16被壓下的距離對應的聲音，以向用戶提供反饋。
進一步參考圖11，能以成本經(jīng)濟的方式制造換檔裝置4。更具體地，能將手柄的細長部54插過前蓋58的開口57，然后，能將捏手19的塑料芯59搭合、粘結或以其它方式附裝到桿4的端部60，然后，可以裝上皮套61等等。該布置允許將具有不同形狀和/或外觀的多種換檔捏手容易地附裝到變速桿4上，因而，能容易地將換檔裝置“用戶化”以與特定車輛的內部設計相配，而不需要完全新的變速桿和相關部件。此外，電換檔按鈕16消除了對捏手和變速桿中的機械釋放機構和相關聯(lián)接件的需要，所以能改變捏手的設計和/或外觀，而不需要進行大量努力，否則將需要提供新的聯(lián)接件和相關部件。而且，能將換檔捏手和桿形成為整體的、單體單元，這相當大地節(jié)省了費用，整體的、單體捏手可以用在換檔防塵套被包含在總成內的應用中。而且，因為變速桿和捏手不需要容納用來操作掣爪的內部機械聯(lián)接件，所以變速桿能被注模制成(而不是鋼管制的)，并可以包括整體的捏手。
進一步參考圖12，根據(jù)本發(fā)明的換檔裝置的另一個實施方式包括具有停車檔、倒檔、空檔和前進檔檔位的“自動”換檔道65。換檔裝置還包括手動換檔道66，手動換檔道66具有升檔或“+”位置67和換檔到或“-”位置68。當變速桿4處于自動換檔道65中時，電磁線圈12和掣爪15以基本上與上述相同的方式接合換檔定位槽10。換檔定位槽10包括變速桿接收部69，其在變速桿4處于自動換檔道65中時接收變速桿4的基部70，因而，變速桿4沿著換檔道65繞第一軸線71的樞轉使得換檔定位槽10相對于掣爪15移動，允許以基本上與在上面結合圖2的換檔裝置詳細描述的相同方式來控制變速器。然而，變速桿4也能繞第二軸線72樞轉以移動到手動換檔道66中。當將變速桿4移動到手動換檔道66時，變速桿4的基部70移出，不與換檔定位槽件73的接收部69的接合。當將變速桿4移動到手動換檔道66時，掣爪15接合定位槽10的前進檔凹口位置36，從而將換檔定位槽件73保持在合適位置中。凹口36可以大得足以包含前進檔和空檔檔位，在這種情況下，變速桿4移動到手動換檔道，因而，掣爪15保持與定位槽10接合，從而保持定位槽10，使得當變速桿移動到手動換檔道和自動換檔道之間時，不需要單獨的鎖止件等等來保持部件。而且，纜索77仍連接到換檔定位槽10，使得纜索77不需要任何分離/再連接裝置。當變速桿4處于手動換檔道66中時，能將它繞著軸線71樞轉到“+”或“-”位置中。當在升檔位置67中時，桿4接觸傳感器74，當在降檔位置68中時，桿4接觸傳感器75。傳感器74和75由線76可操作地連接到控制器20，控制器20向變速器21產(chǎn)生信號，使變速器21升一檔或降一檔。在優(yōu)選實施方式中，在處于自動換檔道65中時，桿4控制纜索77以控制變速器21。然而，在自動換檔道65中也可以使用傳感器40，然后，用電線76向車輛控制器20提供輸入，因而，當桿4處于換檔道65中時，機械纜索77可以單獨使用或與傳感器40和控制器20一起使用以控制變速器21。另外，可以取消纜索77，可以用傳感器40和控制器20控制變速器21。換檔裝置還可以包括將自動換檔道65連接到手動換檔道66的橫向道79中的傳感器51，以向控制器20提供信號，表明變速桿4已經(jīng)從道65移動到道66，或從道66移動到道65。另外，能用模擬旋轉位置傳感器確定桿4繞軸線71和/或軸線72的位置，而且，能用傳統(tǒng)的公雞冠式或其它合適的掣子裝置保持換檔定位槽件73和/或變速桿4，并在其繞著軸線71和/或軸線72旋轉時向操作者提供觸覺反饋。能用單個旋轉位置傳感器確定變速桿在自動和手動換檔道中的位置。
參考圖13到16A，關于本發(fā)明的換檔裝置能使用不同的換檔圖案。例如，圖13表示“傳統(tǒng)”自動換檔道65，圖14示范性地表示圖12的換檔裝置的換檔圖案。自動換檔道66也可以如圖15中所示那樣定向，也可以采用如圖16中所示的具有第一部78、第二部79和第三部80的“蛇形”換檔圖案，還可以采用如圖16A中所示的“+”換檔圖案。
本發(fā)明的換檔裝置能與電停車檔鎖定件或機械停車檔鎖定件一起使用。參考圖3，電停車檔鎖定件利用來自點火開關筒30、制動踏板29或停車檔指示器傳感器/開關28的輸入。給控制器20編程序，如果在點火開關筒30中沒有點火的鑰匙，或如果鑰匙不處于“運轉”位置，則防止掣爪機構14的起動(即“鎖定”)。如果鑰匙在點火開關筒30中且它旋轉到“運轉”位置，則掣爪機構14“解鎖”。當掣爪14解鎖時，如果車輛操作者推動按鈕16且變速桿4處于停車檔位置中且制動踏板29被壓下，則控制器20將起動掣爪。而且，如果掣爪14解鎖(即，鑰匙處于點火裝置中，點火裝置處于運轉位置)，如果按鈕16被壓下且變速桿4處于倒檔、空檔、前進檔或其它前進檔位中，則不管制動踏板29是否被壓下，控制器20都將起動掣爪14。而且，給控制器20編程序，如果變速桿4處于倒檔、空檔、前進檔等等位置(即，除了停車檔之外的任何位置)中，則防止從點火裝置筒30中取出鑰匙?？梢灶A料，控制器20能基于其它車輛運行參數(shù)控制掣爪14，例如，當變速桿4處于倒檔位置中且車輛正在以預先選定的速度向后移動時，掣爪14能被“鎖定”以防止在車輛移動時意外地換檔到停車檔中。倒檔定位槽32(圖3)的構成仍允許桿4移動到空檔和前進檔位置。
參考圖17和18，機械停車檔鎖定件84包括停車檔鎖定凸輪85，其將變速桿4保持在停車檔位置中，除非壓下制動踏板29且鑰匙處于鎖筒30中，如圖3中所示。停車檔鎖定凸輪85通過樞軸86安裝到基部2，樞軸86在變速桿樞轉軸線71的上方。凸輪85通過傳統(tǒng)的停車檔鎖定纜索87連接到機械鑰匙鎖筒30A，變速桿4上的停車檔鎖定凸輪定位銷88接合凸輪85中的槽或軌道89，該槽或軌道89由凸輪85上的壁90形成。扭轉彈簧91在順時針方向上偏置凸輪85，并且纜索87中的傳統(tǒng)彈簧(未示出)在“地面(ground)”和纜索87的外套(未示出)之間起作用以拉緊纜索87。如此選擇槽89的幾何形狀，即當將變速桿4從停車檔移動到倒檔位置時，由于銷88在槽89中移動，凸輪85將繞著樞軸86在逆時針方向上旋轉。凸輪85的逆時針旋轉使得纜索87在箭頭“C”的方向上移動(“變長”)一個預定量(例如，10mm)，纜索87的移動鎖定了鑰匙筒30A，以致當變速桿4不處于停車檔中時，不能將點火鑰匙從筒30A中取出。槽89的幾何形狀確保纜索87保持在變長狀態(tài)中，從而鎖定了筒30A且防止在變速桿4處于除了停車檔之外的所有位置(例如，倒檔、空檔和前進檔等等)中時取出點火鑰匙。
以基本上與上述筒30相同的方式，鎖筒30A包括傳感器，該傳感器向控制器20產(chǎn)生信號，表明鑰匙是否存在和點火裝置是處于“關”位置中還是處于“運轉”位置中。當使用機械停車檔鎖定件84時，以基本上與上面結合電停車檔鎖定件(圖3)詳細描述的相同的方式給控制器20編程序，以防止起動掣爪機構14和從停車檔換出，除非壓下制動踏板29且點火鑰匙處于運轉位置中且推動按鈕16。
控制器20可操作地連接到車輛中的主控制器，以便能基于其它車輛輸入控制電磁線圈12。例如，一個傳感器能確定是否使用了座椅安全帶，并防止變速桿4移出停車檔位置，除非使用了座椅安全帶。此外，能給控制器20編程序，以基于其它車輛輸入如發(fā)動機轉速、在直線方向上的車速或加速度以及側向加速度等等來控制電磁線圈12。因而，能給控制器20編程序，如果存在預先選定的發(fā)動機轉速，則防止降檔，或能以另外的方式編程序以基于車速等等控制換檔。
如上面結合圖3所述，可以形成定位槽以允許在沒有壓下按鈕16的情況下從倒檔移動到空檔和前進檔。另外，每個檔位(例如，倒檔、空檔、前進檔等等)可以具有“鎖定”定位槽構形，如圖5、19或22中示出的，“鎖定”定位槽構形具有側壁，該側壁防止掣爪在任一個方向上移出檔位，除非掣爪機構14被起動。在該結構中，必須推動按鈕16以將變速桿4移出所有檔位，并且變速器是電控的(即，不使用纜索22)。而且，給控制器20編程序以確保換檔裝置1與變速器保持同步。例如，如果車輛正以10mph行駛在倒車方向上，則如果換檔裝置被移動到前進檔位置，車輛電子設備(例如，控制器20)也可以防止變速器換檔到前進檔。在這種情況下，換檔裝置和變速器將不同步，換檔裝置處于前進檔而變速器處于倒檔。為了防止這種情況，即使觸動按鈕16，也不允許換檔裝置從任何檔位中換檔，除非控制器20批準。這樣，如果轎車正以預先選定的速度如10mph移動，車輛操作者不能物理地將換檔裝置移出倒檔，因而，每個檔位都是鎖定位置，沒有移動到任何檔的自由，除非控制器20基于選定的車輛運行參數(shù)確定允許進行換檔，并起動電磁線圈或致動器。以這種方式，控制器20維持同步性。
而且，控制器20還可以構成為通過控制掣爪15移動的距離來維持同步性，其中掣爪的移動距離由控制器20而不是車輛操作者確定。通過提供一個合適結構的換檔定位槽(例如，圖10)，控制器20能通過將掣爪15縮回一個很小的距離來確保同步性，該距離允許從前進檔到D2的換檔，但不足以從前進檔換檔到倒檔。
而且，控制器20可以構成為以基本上與美國專利6209408和6405611中所述的相同的方式，確定變速桿4的位置、方向、速度和/或加速度，這兩篇專利的全部內容在此并入作為參考?？刂破?0可以構成為至少部分地基于變速桿4的位置、方向、速度和/或加速度允許掣爪15的起動。例如，如果車輛正以30mph在前進方向上移動，則控制器20能允許變速桿4從前進檔移動到D2，但不允許從前進檔移動到倒檔。在推動按鈕16起動掣爪15后，如果控制器20確定變速桿4開始從前進檔移動到倒檔且車輛正以預定速度向前行駛，控制器20就迅速地使掣爪15重新接合以防止桿4的進一步移動，但如果變速桿4開始從前進檔移動到D2，就不使掣爪15重新接合。另外，控制器20也能在起動電磁線圈12和掣爪15以允許變速桿4的移動之前確定變速桿4的位置和速度，因而，控制器20將“優(yōu)先”于操作者輸入以基于車輛運行參數(shù)防止變速桿的移動。
此外，控制器20能連同合適構形的換檔定位槽10一起提供掣爪15的有限起動(即，受限行程)和確定變速桿4的位置與速度，以維持變速桿4和變速器的同步性。例如，如果車輛正在以高于預定值的速度向前移動，如果桿4正在從前進檔移動到倒檔，則控制器20能使掣爪15重新接合一個小的距離，以防止其移動到倒檔位置，但如果車輛沒有高于預定速度地向前移動，則讓掣爪完全脫離，以便能將變速桿4從前進檔移動到倒檔。
在另一個實施方式中，通過使用一種其中每個檔位都被“鎖定”的換檔定位槽，當壓下按鈕16時，換檔裝置將僅僅從一個檔位換檔到另一個檔位。在該結構中，桿4僅僅在控制器20批準它離開那個位置時移動，且僅僅在釋放按鈕時接合下一個檔位，因此，在某種意義上，按鈕象離合器一樣起作用。當桿從低的前進檔移動到停車檔且保持按下按鈕時，給控制器20編程序以便當桿經(jīng)過每個位置時，變速器不在低速檔和停車檔之間的每個檔位處被接合，僅當按鈕16被釋放到新的檔位時所述變速器將會接合。
優(yōu)選地，用動力推動的掣爪機構14包括電操作的電磁線圈12，然而，其它的驅動機構如電動機和齒輪傳動裝置如齒輪/齒條或斜齒輪、液壓缸、氣動執(zhí)行機構等等也能用來提供掣爪的動力起動。此外，迄今為止，將掣爪描述為被偏置到接合位置中，并供以動力使其脫離，也能使用其它裝置，如動力接合和脫離裝置；也能使用雙穩(wěn)態(tài)電磁線圈。此外，能偏置掣爪使其脫離接合，并能起動掣爪以接合換檔定位槽。而且，還能用其它可手動操作的換檔件如撥盤、以基本上與上面對于變速桿所述的相同的方式來控制變速器，而不是用變速桿。轉盤類型的換檔裝置的一個例子在2001年10月2日的美國專利6295887中披露，其全部內容在此并入作為參考。
進一步參考圖19和20，在另一個實施方式中，換檔定位槽100和電磁線圈12被構成為提供掣子功能，而不使用單獨的“公雞冠式掣子裝置(roostercomb)”。電磁線圈12包括連接桿102，連接桿102可操作地與彈簧101相連，滾子103安裝在桿102的端部上，并構成為接合P、R、N、D、3、定位槽位置104。如圖20中所示，當沒有起動電磁線圈12時，滾子103將被位于電磁線圈12內的彈簧105偏置到由線“H”所示的位置中，當電磁線圈12起動時，滾子103移動到由線“I”所示的位置。當移動變速桿4時，滾子103將接觸延伸部107的有角度的端面106并移動到由字母“J”所示的線。當滾子103沿著有角度的表面106移動時，外部的彈簧101被進一步壓縮，從而在每個檔位P、R等等之間提供掣子功能。然而，當滾子103在定位槽位置104內處于完全伸出位置H中時，由于與延伸部107的側壁108接觸，滾子103禁止變速桿4的移動，因而，換檔定位槽100提供了掣子功能，否則需要單獨的“公雞冠式掣子裝置”來實現(xiàn)該功能。
進一步參考圖21，變速桿4可以由模制材料如聚合體材料等等制成，金屬導電體109和110被模制到變速桿4中。導電件109和110連接到電線111和112，電線111和112被模制到變速桿4中且在桿4的基部113附近退出，導電件114和115被模制到換檔捏手119中，并通過電線116和117等等電連接到按鈕16，捏手19包括空腔18，空腔18的形狀與變速桿4的端部119嚴密對應。在裝配過程中，捏手19滑到桿4的端部119上，以便捏手19中的電觸點114和115分別在變速桿4中電連接到導電件109和110。該布置能實現(xiàn)成本非常經(jīng)濟的和迅速的裝配，同時還提供了可靠的電連接。根據(jù)需要，電線111和112在外部按規(guī)定路線通向控制器20或車輛中的其它電子部件。另外，能使用光發(fā)射體和檢測器對來代替電連接件109、110和114、115，而且，能將電線111和112電連接到滑動的電連接件121，以傳遞來自樞轉接頭120周圍的變速桿4的電信號。
在本發(fā)明另一個方面中，能將控制器20連接到無線電發(fā)射機/接收器，該發(fā)射機/接收器將傳遞和/或接收來自車輛用戶攜帶的鑰匙鏈等等的信號，以提供無鑰匙車輛的保安?？梢越o控制器20編程序以在變速桿處于停車檔或其它位置中時防止掣爪的起動，除非控制器20接收到一個表明存在正確的車輛鑰匙鏈的信號。鑰匙鏈是一個異頻雷達收發(fā)機，其產(chǎn)生唯一的信號/編碼，控制器20將防止電磁線圈12的起動，除非識別出特定車輛的正確編碼。以這種方式，本申請的電掣爪提供了額外的安全水平。
如上所述，掣爪15可以直接連接到電磁線圈12，以便掣爪15隨著電磁線圈12移動。另外，也可以用曲柄機構122將電磁線圈12與換檔定位槽123可操作地互相連接起來，如圖22中所示。在所示的例子中，P、R、N、D和3的定位槽位置由凹口124形成，凹口124的形狀與掣爪125對應。掣爪125的桿126連接到支點131，支點131與第一和第二連桿127和128可旋轉地互相連接。在滑動件130中線性引導第二連桿128上的引導件如銷等等132，第三連桿129在132可樞轉的連接到第二連桿128。曲柄機構122和電磁線圈12可以安裝到變速桿，定位槽123保持固定。另外，電磁線圈和曲柄機構122可以安裝到換檔裝置的基部，換檔定位槽123可以形成于變速桿上。曲柄機構如圖22中所示的在美國專利5775166中披露，其全部內容并入作為參考。曲柄機構122規(guī)定了通過聯(lián)接件的力的傳遞，而不是通過電磁線圈12。而且，曲柄機構122能構成為提供相當大的機械優(yōu)點，其能產(chǎn)生較大的將掣爪125接合到凹口124中的力。當掣爪125完全接合到凹口124中時，連桿127和128被“鎖定”并形成一條直線，以便在滑動件130的方向上作用在掣爪125上的力通過連桿127和128軸向地反作用。而且，在起動電磁線圈12時，曲柄機構122產(chǎn)生一個很大的使掣爪125脫離的力，從而即使在按鈕16被按下時操作者正在向變速桿施加一個力，也能確保脫離。例如，電磁線圈12、掣爪125、換檔定位槽124和曲柄機構122可以構成為即使操作者將10、25或50牛頓的力施加到變速桿4，也能通過電磁線圈12確保掣爪125的脫離。圖22的曲柄機構122可以容易地合并到換檔裝置中，如本申請的圖7和8中所示的換檔裝置。
凹口124的側面133與換檔定位槽123的前表面134確定了一個角度α，優(yōu)選地，掣爪125的表面135平行于表面133。角度α影響移動變速桿所需的力的數(shù)量，盡管掣爪125與凹口124接合。例如，如果角度α非常小，則給予到變速桿上的負荷將由于楔形的交互作用而趨向于使表面135在表面133上滑動，從而將掣爪125推出與凹口124的接合。另外，如果α是90度或接近90度，則變速桿上的較小的力將在凹口124的表面133和掣爪125的表面135之間產(chǎn)生較大的摩擦力，從而需要較大的力使掣爪125脫離。除了角度α之外，表面133和135之間的摩擦系數(shù)也對這些力有影響。通常，將換檔裝置設計成即使將例如50、100或150磅的預定力施加到捏手，也能允許掣爪125的釋放，起動電磁線圈12來使掣爪125脫離。相反地，如果在將電磁線圈12起動使掣爪125與凹口124接合的情況下，即使將例如50、100或150磅的外力施加到變速桿的捏手，也能選擇角度α和摩擦特性以確保掣爪125與凹口124保持接合。取決于掣爪125和凹口124的摩擦特性，優(yōu)選地，角度處于大約50度到大約85度的范圍中，更優(yōu)選地，處于大約60度到大約80度的范圍中。上面融入的授予Osborn等人的美國專利5775166披露了電磁線圈和曲柄連接件布置。然而，Osborn的專利5775166的換檔裝置的凹口不全部是相同深度的，所以曲柄連接件在一些檔位中不處于“鎖定”結構中，使得施加到Osborn的專利5775166中的變速桿上的力將使曲柄連接件壓垮，即使施加到變速桿的力相當小，也允許變速桿移動。容易理解，剛才描述的原理適用于一些設計，這些設計不包括曲柄機構122，而是具有直接連接到電磁線圈12或其它產(chǎn)生動力的致動器的掣爪125，以從凹口124直接接合/脫離掣爪125。因而，能基于摩擦特性選擇角度α，當掣爪125與凹口124接合時，以提供移動變速桿所需的較大的力，而且允許通過較小的電磁線圈12或其它產(chǎn)生動力的致動器使掣爪125從凹口124中脫離，即使一個力被施加到變速桿。
根據(jù)本申請的換檔裝置的又一個實施方式在圖23中示出，換檔裝置140包括變速桿4D、捏手或手柄19D和按鈕16D。進一步參考圖24，換檔裝置4D繞著傳統(tǒng)的樞軸141可旋轉地安裝到基部2D，電磁線圈12D安裝到基部2D，并起動掣爪15D與在變速桿4D的基部142中形成的換檔定位槽10D接合。進一步參考圖25，換檔定位槽10包括與停車檔位置對應的第一空腔143，壁部144將停車檔空腔143與相鄰的空腔145分開，空腔145與倒檔位置對應，以便當掣爪接合空腔145時，換檔裝置將變速器換檔到倒檔。楔部或斜坡146將倒檔空腔145與相鄰的空腔147分開，楔部146包括面對空腔145的第一斜壁148，還包括與空腔147相鄰的直壁149。如果當掣爪處于空腔145中時向前推動變速桿4D而不壓下按鈕16D，則掣爪15D將沿著表面148滑動，從而使掣爪15D縮回并使操作者能移動變速桿4D，直到掣爪15D在空檔位置接合空腔147為止。然而，如果向后推動桿4D而不壓下按鈕16D，則直壁149將防止變速桿從空檔位置移動到倒檔位置。空腔147既包括空檔位置也包括前進檔位置，所以車輛操作者能將桿4D從空檔位置換檔到前進檔位置和從前進檔位置換檔到空檔位置，而不用通過壓下按鈕16D來起動掣爪。換檔裝置140包括傳統(tǒng)的公雞冠式掣子裝置150，公雞冠式掣子裝置150包括桿4D的基部142上的多個齒151和一個接合件152，接合件152被彈簧153偏置與掣子151接合，因而，雖然之后當掣爪15D處于空腔147中時，從空檔移動到前進檔位置和從前進檔位置移動到空檔位置不需要起動掣爪15D，但公雞冠式掣子裝置150提供了掣子功能，從而將變速桿4D保持在所需位置中。壁145將空腔147與相鄰的空腔155分開，換檔定位槽10D的空腔155與較低的前進檔位置D3、D2和D1對應，因而，必須通過壓下按鈕16D起動掣爪15D以從空腔147移動到控制155和從空腔155移動到空腔147，但操作者能在D3、D2和D1位置之間換檔而不用通過按鈕16D起動掣爪15D。傳統(tǒng)的連接器156和操縱索157可操作地連接到車輛變速器，以基于變速桿4D的移動控制變速器。
根據(jù)本發(fā)明另一個方面的換檔裝置在圖26和27中示出。換檔裝置160包括變速桿4E，它能在圖27中所示的“+”161中移動。換檔圖案161包括前進檔位置162、倒檔位置163、空檔位置164和停車檔位置165，變速桿4E在其下端包括球形的球166，球166具有接收掣爪168的凹入167，掣爪168通過阻尼連接器169連接到電磁線圈170。因而，縮回掣爪168將變速桿4E移出中心位置176需要起動電磁線圈170。通過彈簧174對多個柱塞173進行彈簧偏置，從而將桿4E偏置到中心位置176中。柱塞173和彈簧174設置在檔位前進檔162、倒檔163、空檔164和停車檔165中的每一個處，以便將變速桿4E偏置到中心位置中。柱塞174接觸變速桿4E上的彈性阻尼O形環(huán)175，球166被可滑動地接收在由上部外殼177、中間外殼件178和下部外殼179保持的上部環(huán)171和下部環(huán)172中。銷180和181在相反的方向上從球166伸出，并被分別容納在槽182和183以及下部外殼179中。銷180和181防止手柄4E繞著其軸線184旋轉，但允許桿4E旋轉到前進檔162、倒檔163、空檔164和停車檔165的位置中。
引導件185固定到下部外殼79，并保持掣爪168，且還在掣爪168與球166中的凹入167接合時，接收由操作者輸入到手柄4E的負荷。掣爪168具有釘狀的形狀，其包括銷部186和整體的平坦圓形頭部187。相似地，從電磁線圈170伸出的桿188包括與掣爪168的頭部187接觸的平坦圓形頭部189，環(huán)狀的彈性件190在頭部187和189的周圍延伸，從而使掣爪168與桿188互相連接。然而，彈性件190有一定撓性，因而當掣爪168被鎖定時，在將一個力施加到變速桿4E時允許掣爪168稍微水平地移動，以使得頭部187相對于頭部189移動，而不會將相當大的力傳遞到電磁線圈170。因為掣爪168的銷部186被緊密地接收在引導件185中，因而傳遞到掣爪168的力被傳遞到引導件185中而不是傳遞到電磁線圈170中。本申請中所述的換檔裝置的全部實施方式都可以包括與圖26中所示布置相似的引導件和連接器，以確保將掣爪被鎖定時施加到換檔手柄上的負荷傳遞到換檔裝置的基部中，而不是傳遞到電磁線圈中。然而，如果使用了圖22中所示的曲柄機構，則通常不需要這種引導件和連接器，因為曲柄機構本身將力傳遞到換檔裝置的基部。進一步參考圖28和29，上部外殼177包括很大的開口191，開口191具有與前進檔檔位162對應的向前延伸部194和與倒檔檔位163對應的向后延伸部195，開口191的部分196和197在相反的方向上延伸以分別形成空檔位置164和停車檔位置165。四個通道192接收柱塞173和彈簧174(圖26)，并形成面對孔191的開口193。
參考圖26，換檔裝置160可以包括或不包括由操作者手動起動的按鈕或其它裝置以使通過電磁線圈170起動的掣爪脫離接合?？刂破?0可操作地連接到車輛中的傳感器203，傳感器203確定車輛在前進和/或倒退方向上的速度。開關或傳感器198可操作地連接到控制器20并產(chǎn)生與變速桿4E所處的檔位(P，R，N，D)對應的信號?？刂破?0還可操作地連接到一個傳感器，該傳感器確定制動踏板199是否被壓下，還確定在點火裝置筒200中是否存在鑰匙和點火裝置200中的鑰匙是否處于運轉位置中?？刂破?0還電連接到自動變速器201和視覺指示器202，視覺指示器202提供視覺顯示，如發(fā)光的D、R、P或N，其表示變速器201目前處于其中的排檔。
在工作過程中，如果沒有壓下制動踏板199，且沒有鑰匙在點火裝置200中處于運轉位置中，則控制器20鎖定掣爪168，因而，當操作者最初進入車輛時，桿4E不能移動，直到操作者壓下制動踏板199且鑰匙在點火裝置200中處于運轉位置時為止。如果滿足這些條件，控制器20就起動電磁線圈170以使掣爪168縮回。在車輛的正常運行過程中，掣爪168留在縮回位置中，以便車輛操作者能使變速桿4E向前、反向、或左到右地移動(“輕推”)。當車輛再次停止時，通過將桿4E輕推到停車檔165的位置中使變速器201進入停車檔，在從點火裝置200中取出鑰匙時，控制器20使掣爪168接合。另外，也能完全取消掣爪168，以便變速桿4E總是自由移動。
如果操作者通過壓下制動踏板199和將鑰匙放入點火裝置200使其處于運轉位置中來使掣爪168脫離，那么操作者能通過在所需方向上輕推變速桿4E來選擇所需的排檔。如果駕駛員將變速桿4E輕推到前進檔檔位162中，變速器201將移動到前進檔。另外，如果朝著倒檔位置163輕推變速桿4E，則變速器201將換檔到倒檔位置。相似地，如果朝著空檔檔位164移動變速桿4E，則變速器201將換檔到空檔位置。
控制器20連接到傳感器上，這些傳感器確定前進和/或倒退方向上的車速?？刂破?0還可以連接到確定其它車輛運行參數(shù)的傳感器203，如車輛中的油門踏板的位移量、發(fā)動機轉速、方向盤角度、向前或向后方向上的車輛加速度、車輛側向加速度或其它車輛運行參數(shù)。例如，當操作者將變速桿4E輕推到倒檔位置163中時，控制器20可以如此構成，即變速器201基于車輛運行參數(shù)不換檔到倒檔檔位。例如，如果車輛正以預先選定的速度如10mph或更高速度向前移動時，操作者朝著倒檔排檔163輕推變速桿，則控制器20不將變速器201的檔位改變到倒檔位置，這是因為車輛正以預定限值以上的速度向前行駛。相似地，如果車輛正以預先選定的速度或更高速度倒退行駛，則即使操作者朝著前進檔位置162輕推變速桿4E，控制器20也不會將變速器201換檔到前進檔位置。而且，可以給控制器20編程序，以便如果車輛正以高于預先選定的速度在前進和/或倒退方向上行駛和/或沒有壓下制動踏板，則當變速桿4E移動到停車檔選擇位置165中時，不將變速器201換檔到停車檔位置中。相似地，控制器20還能基于其它運行參數(shù)限制變速器201中的排檔改變。例如，如果變速器201處于空檔位置中并且發(fā)動機轉速大于預先選定的速度，例如3000rpm，則如果操作者朝著倒檔或前進檔位置輕推變速桿4E，控制器20也不會將變速器201換檔到倒檔或前進檔中。如果操作者企圖改變檔位且控制器20確定該排檔改變不被允許，則指示器202發(fā)光、嘟嘟叫，或向操作者提供其它合適的信號，說明請求的排檔改變沒有發(fā)生。
進一步參考圖30和31，在圖26所示的換檔裝置的另一個實施方式中，能提供與停車檔165對應的另外的凹入或空腔206，以便能起動掣爪以將變速桿4E鎖定在停車檔位置中。而且，槽207可以設置在球體205中，其允許在不起動掣爪168的情況下在前進檔位置162和空檔位置164之間的移動。槽207包括與前進檔檔位162對應的端部208和與空檔檔位164對應的另一個端部209，而且，槽207可以包括斜坡211，其與用于停車檔檔位的凹入206相接，以便掣爪168能在不起動電磁線圈170的情況下沿斜坡表面211滑動，以在不起動電磁線圈170的情況下，允許從中心位置176移動到停車檔位置164。然而，如果使用了斜坡211，則需要起動電磁線圈170以從凹入206接合掣爪，將變速桿4E移出停車檔位置165。還可以提供開口212以將變速桿4E鎖定在倒檔位置163中。如果使用球體205，則變速桿4E將包括按鈕16以允許車輛操作者起動掣爪168。
進一步參考圖33和34，換檔裝置215包括帶有軸承218的基部216，軸承218可旋轉地支承外殼217，外殼217以左到右的方式在基部216上繞軸線219樞轉，如箭頭“A”所示。變速桿4F剛性地連接到鞍狀托架220，鞍狀托架220通過凸起部222可樞轉地安裝到外殼217，并在向前和向后方向上繞著軸線223樞轉。蓋板225(圖34)包括“H”形的開口224，當處于裝配好的位置中時，變速桿4F延伸穿過開口224，因而，開口224約束變速桿4F的移動，并提供第一換檔道226，第一換檔道226包括停車檔、倒檔、空檔和前進檔檔位。第二換檔道227通過橫向交叉道228連接到換檔道226，第二換檔道227包括“+”和“-”檔位。在工作過程中，變速桿4F被偏置到換檔道227的中央229中，通過將變速桿分別向前輕推到“+”位置或“-”位置，車輛操作者能升一檔或降一檔。
電磁線圈230安裝在外殼217內，呈銷的形式的掣爪231與鞍狀托架220的側壁235中的開口232、233和234接合，因而開口232、233和234形成換檔定位槽236。開口232對應停車檔檔位，開口233對應倒檔檔位。開口234是細長的，開口234的第一端237對應前進檔檔位，開口234的第二端238對應空檔檔位。公雞冠式掣子裝置239安裝在鞍狀托架220的上橫壁242的下表面上，公雞冠式掣子裝置239包括多個凹口240，接合件241被偏置與公雞冠式掣子裝置239接合，從而當掣爪231位于開口234內時，將變速桿4F保持在前進檔或空檔檔位中。而且，當掣爪231縮回時和變速桿4F在檔位之間移動時，公雞冠式掣子裝置239向操作者提供觸覺反饋。第二公雞冠式掣子裝置244安裝到蓋板225的下表面，以在將變速桿4F從第一換檔道226移動到第二換檔道227時，和在將變速桿4F從第二換檔道227移動到第一換檔道226時，控制變速桿4F繞軸線219的左到右的旋轉。第二接合件243被向上偏置與第二公雞冠式掣子裝置244接合，并在接合第一凹口245時將變速桿4F保持在第一換檔道226中，和在接合第二凹口246時將變速桿4F保持在第二換檔道227中。
參考圖34，延伸部或按鈕247在與掣爪或銷231相反的方向上從電磁線圈230伸出，按鈕247機械地連接到電磁線圈230的中心桿和掣爪231，從而，按鈕247提供了掣爪231的手動釋放，以在車輛失去電力的情況下，允許手動移動掣爪231使其脫離與開口232、233或234的接合。因而，按鈕247提供的手動人工優(yōu)先裝置能用來與檔位(即，前進檔，空檔，倒檔或停車檔)無關地使掣爪231脫離。
換檔裝置215是通過電線換檔的換檔裝置，使得變速桿4F的位置由傳感器(或開關)確定，與變速桿4F的檔位對應的電信號被送到控制器20。外殼217包括凸起部250(圖33)，其被可旋轉地容納在鞍狀托架220的開口251中，延伸部或突舌252從凸起部250的端部向外延伸，模擬旋轉位置傳感器253通過安裝開口254固定到鞍狀托架220。變速桿4F繞軸線223的樞轉使鞍狀托架220和鄰近的傳感器253相對于突舌252旋轉，從而，模擬旋轉位置傳感器253確定鞍狀托架220的角位置。因而，當變速桿4F處于第一換檔道226中時，模擬旋轉位置傳感器253將一個信號提供給控制器20，該信號與對應于停車檔、倒檔、空檔和前進檔位置的變速桿4F的位置對應，并且當變速桿4F處于第二換檔道227中時，還將與“+”和“-”(即，升檔和降檔)位置對應的變速桿4F的位置提供給控制器20。開關或傳感器255安裝在基部218的凸緣256上，當變速桿4F和鞍狀托架220在第一換檔道226和第二換檔道227之間繞著軸線218左到右地移動時，在處于第二換檔道227中時，突舌257接觸開關255，從而向控制器20提供信號，表明變速桿4F是處于第一換檔道226中還是處于第二換檔道227中。因而，控制器始終能確定變速桿處于什么檔位中。變速桿4F上的按鈕16F將操作者輸入提供給控制器20以起動掣爪231。
可以給控制器20編程序以防止電磁線圈12過熱，否則如果操作者連續(xù)推動按鈕16很長一段時間，該過熱將會發(fā)生。控制器20可以包括計時器，以便如果按鈕被保持了一個預定時間(例如，1分鐘)，控制器20就使電磁線圈12停止工作，所以掣爪將再次接合換檔定位槽10并鎖定換檔裝置，除非再次壓下按鈕。能根據(jù)特定應用的需要來設定時間長度，例如，在將按鈕16連續(xù)壓下范圍從1分鐘到24小時的時間之后，如10分鐘、20分鐘、45分鐘或一個、兩個或三個小時之后，能通過控制器20使電磁線圈不動作。另外，也可以使用能被長時間起動的連續(xù)工作式電磁線圈。也可以通過將控制器20構成為向電磁線圈12提供電力的脈寬調制(PWM)來防止電磁線圈12的過熱，受PWM控制的電磁線圈驅動器的使用消除了對于連續(xù)工作式電磁線圈和/或電磁線圈的不動作的需求。另外，為了防止電磁線圈或致動器的過載或過熱，可以使用連續(xù)工作式電磁線圈。
如上所述，各種電磁線圈可以與上面更詳細描述的換檔裝置一起使用。在圖35-38中示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的電磁線圈260。電磁線圈260包括彈簧261、中心桿總成262、桿263、線圈繞線筒總成264和外殼265。桿263具有連接到其上的永久磁體268，由于磁體268對于中心桿總成262的端部269的磁引力，永久磁體268通常被吸引到中心桿總成262的端部269。當在正確的方向上將電流應用于線圈266以產(chǎn)生與永久磁體268相反的極性設置時，桿263將在箭頭“C”的方向上移動(圖37)。當斷開通向線圈266的電流時，由于磁體268對中心桿總成262的端部269的吸引，桿263將在與箭頭“C”相反的方向上移動，因而，電磁線圈260用永久磁體268而不是回位彈簧作為在伸出方向上偏置桿263的裝置。彈簧261是較輕的彈簧，其布置在間隙267內，通過確保桿263中的永久磁體268返回到中心桿總成262的端部269的吸引區(qū)域以確保桿263在線圈266斷電時返回到伸出位置，來增大電磁線圈的工作距離。通常，彈簧261不在桿263移動的整個范圍中產(chǎn)生作用在桿263上的力，而是僅僅用來確保在中心桿總成262的端部269的吸引區(qū)域之外，有足夠的返回偏置力將磁體268推回到中心桿總成262的端部269的吸引區(qū)域，其將使桿263返回?？梢詫嫵蔀榕c換檔定位槽接合的合適的掣爪安裝到桿263的端部270。
電磁線圈260具有許多優(yōu)于使用回位彈簧的傳統(tǒng)電磁線圈的優(yōu)點。磁體268在與中心桿總成262的端部269接觸時提供了較強大的力，從而確保桿263和掣爪不會由于在車輛運行過程中遭到的振動和撞擊而受到震動或被移出接合。此外，相對于使用回位彈簧的和具有相等的行程、保持力和拉入力的傳統(tǒng)電磁線圈，使桿263和安裝的掣爪縮回只需要線圈266中較小的電流?？梢愿鶕?jù)上述換檔裝置的不同方面將電磁線圈260水平或垂直定向。在一個這種布置中，電磁線圈260定向為具有水平延伸的端部270，以便重力和關于車輛震動的主要方向作用在桿263上的力都不是電磁線圈起動方向上的因素，以進一步確保掣爪不會由于振動或撞擊而脫離。通過這些內部部件的合適的方向和幾何形狀，設計電磁線圈以使得能提供有利的力-位移關系，對于該應用中的單獨需求能使功能最優(yōu)化。
應該理解，本發(fā)明的用動力推動的掣爪和控制器布置也可以用來控制不具有“傳統(tǒng)”自動變速器的車輛。例如，電車等等包括輸入件，該輸入件能由車輛操作者移動以控制車輛方向，這種輸入控制件可以包括前進和后退位置，以及關閉和/或停車位置。除了防止控制件從停車或關閉位置移動的停車鎖定特征之外，以基本上與上述相同的方式，根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)生動力的電磁線圈可以用來基于車輛運行情況選擇地控制輸入件的移動。例如，如果控制件包括關閉控制位置以及前進和后退控制位置，則掣爪能可操作地連接到控制器，以當車輛正在前進方向上以高于預定速度的速度移動的情況下，防止操作者做的從前進供電位置向后退控制位置的移動。相似地，可以給控制器編程序，如果車輛正以高于預先選定量的速度向后行駛，則防止控制件從后退位置移動到前進位置。而且，能給控制器編程序，如果沒有壓下制動踏板和/或在“點火裝置”中沒有安全裝置如傳統(tǒng)的鑰匙，或如果“無鑰匙”安全系統(tǒng)沒有由于合適安全信號的出現(xiàn)而被激活，則防止掣爪的起動，從而防止輸入控制件從關閉或停車位置移動到前進或后退供電位置。
在上述說明中，本領域技術人員應該容易理解，在不背離在此披露的原理的情況下，可以對本發(fā)明做出改變，這種改變被認為包含在下面的權利要求中，除非這些權利要求用它們的語言以別的方式清楚地進行了說明。
權利要求
1.一種用于控制變速器的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，該換檔件可移動到多個檔位；掣爪機構，其構成為選擇地限制所述換檔件相對于所述基部的移動，該掣爪機構包括具有可移動件的電磁線圈，根據(jù)所述電磁線圈的起動，所述可移動件從停留位置移動到起動位置，該電磁線圈包括將所述可移動件偏置到所述停留位置中的磁體。
2.如權利要求1所述的換檔裝置，其中所述電磁線圈包括彈簧，該彈簧將所述可移動件偏置到所述停留位置中。
3.如權利要求2所述的換檔裝置，其中所述磁體限定了一個吸引區(qū)域，在該吸引區(qū)域內，所述磁體將使所述可移動件返回到所述停留位置，所述彈簧構成為將所述可移動件偏置到該吸引區(qū)域中。
4.如權利要求3所述的換檔裝置，其中所述可移動件可移動通過在所述吸引區(qū)域內的一個移動范圍，和其中所述彈簧如此構形，即它在所述移動范圍的至少一部分上并非始終偏置所述可移動件。
5.如權利要求1所述的換檔裝置，其中可移動件在水平方向上移動。
6.如權利要求1所述的換檔裝置，其中所述掣爪機構包括掣爪件，該掣爪件彈性地連接到所述可移動件使得該掣爪件可相對于所述可移動件移動。
7.如權利要求1所述的換檔裝置，包括控制器，其可操作地連接到所述電磁線圈且基于至少部分車輛運行參數(shù)地控制所述電磁線圈的起動。
8.如權利要求7所述的換檔裝置，其中所述控制器基于至少部分所述換檔件的移動地控制所述電磁線圈的起動。
9.如權利要求8所述的換檔裝置，其中基于所述換檔件的移動方向和車輛速度，所述控制器起動所述電磁線圈以防止所述換檔件的移動。
10.如權利要求9所述的換檔裝置，其中所述換檔件可移動到停車檔位置和一檔位；如果所述變速桿開始朝著所述停車檔位置移動且車輛正以高于預先選定數(shù)量的速度行駛，則所述控制器起動所述電磁線圈以防止所述換檔件的進一步移動。
11.一種用于控制變速器的換檔機構，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，該換檔件可移動到多個檔位，該換檔件被偏置到非排檔的位置中；用動力推動的掣爪機構，其構成為在所述用動力推動的掣爪被接合時，防止所述換檔件移出所述非排檔位置；控制器，其可操作地連接到所述用動力推動的掣爪機構，且選擇地起動所述用動力推動的掣爪機構以允許所述換檔件的移動。
12.如權利要求11所述的換檔機構，其中所述檔位包括倒檔、前進檔和停車檔檔位，所述控制器構成為基于選定的車輛運行參數(shù)起動所述用動力推動的掣爪機構并且防止換檔件移動到停車檔檔位中。
13.如權利要求12所述的換檔機構，其中所述車輛運行參數(shù)包括車速。
14.如權利要求11所述的換檔機構，其中所述檔位包括停車檔、空檔、倒檔和前進檔位置。
15.如權利要求14所述的換檔機構，其中所述停車檔和空檔檔位由一個橫向延伸道連接，和所述前進檔和倒檔位置由一個與所述橫向延伸道交叉的道連接。
16.如權利要求11所述的換檔機構，其中所述基部包括承接座；和所述換檔件包括變速桿，變速桿具有可樞轉地容納在所述承接座中的球狀件，該球狀件包括至少一個凹入，該凹入被所述掣爪機構接合以限制所述變速桿的移動。
17.如權利要求16所述的換檔機構，其中所述凹入包括槽，該槽限制所述變速桿的旋轉。
18.如權利要求17所述的換檔機構，其中所述槽包括限制所述變速桿繞著兩個不同軸線的旋轉的橫向部。
19.如權利要求11所述的換檔機構，包括傳感器，該傳感器至少與所述檔位中選定的一個相關，和如果所述換檔件處于所述檔位中選定的一個中，該傳感器向所述控制器產(chǎn)生信號。
20.如權利要求11所述的換檔機構，其中所述換檔件可移動到停車檔位置，所述控制器構成為將換檔件鎖定在停車檔位置中，除非控制器確定車輛的制動踏板被壓下和點火裝置處于運轉狀態(tài)中。
21.如權利要求11所述的換檔機構，其中所述掣爪機構包括引導件、掣爪件和線性致動器，線性致動器具有彈性地連接到該掣爪件的可移動輸出件，使得由所述引導件反作用于施加到換檔件上的力。
22.一種用于機動車變速器的換檔裝置，包括基部；可移動地與所述基部相關的換檔件，用來移動到多個檔位；用動力推動的掣爪機構，其構成為選擇地限制所述換檔件的移動；和控制器，其構成為除了制動踏板的位置和車輛點火裝置之外，至少部分地基于至少一個車輛運行參數(shù)控制所述用動力推動的掣爪機構。
23.如權利要求22所述的換檔裝置，其中所述用動力推動的掣爪機構包括掣爪件和換檔定位槽，和其中選擇地移動所述掣爪件使其與換檔定位槽接合。
24.如權利要求22所述的換檔裝置，包括輸入裝置，其允許操作者將信號提供給所述控制器，控制器至少部分地基于該信號控制所述用動力推動的掣爪。
25.如權利要求24所述的換檔裝置，其中所述換檔件包括變速桿；所述輸入裝置包括安裝在變速桿上的可移動件。
26.如權利要求25所述的換檔裝置，其中所述可移動件包括線性平移的按鈕。
27.如權利要求25所述的換檔裝置，其中所述控制器至少部分地基于所述可移動件的位置、速度和加速度中選定的一個控制所述用動力推動的掣爪。
28.如權利要求25所述的換檔裝置，其中所述可移動件在第一和第二位置之間移動；所述控制器至少部分地基于所述可移動件在第一和第二位置之間移動的次數(shù)數(shù)量控制所述用動力推動的掣爪。
29.如權利要求22所述的換檔裝置，包括釋放機構，其允許操作者手動控制所述用動力推動的掣爪機構。
30.如權利要求22所述的換檔裝置，包括所述控制器至少確定所述換檔件的位置、速度和加速度中選定的一個，并至少部分地基于所述位置、速度和加速度中選定的一個控制所述用動力推動的掣爪機構。
31.一種用于車輛的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，用來向多個檔位移動；在所述基部和換檔件之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；在所述基部和換檔件中的另一個上的電動掣爪，其中所述電動掣爪可移動到接合所述換檔定位槽的接合位置，以至少部分地限制所述換檔件相對于基部的移動；和可手動操作的釋放機構，其適合在沒有電力供給到電動掣爪的情況下，將所述掣爪移出接合位置。
32.如權利要求31所述的換檔裝置，其中所述換檔定位槽是所述換檔件的一部分；和所述電動掣爪被安裝到所述基部。
33.如權利要求31所述的換檔裝置，其中所述電動掣爪包括電磁線圈。
34.如權利要求31所述的換檔裝置，其中所述換檔件包括變速桿。
35.如權利要求31所述的換檔裝置，包括至少一個裝置，其構成為向控制器產(chǎn)生與所述多個檔位中選定的一個對應的信號。
36.如權利要求31所述的換檔裝置，其中所述可手動操作的釋放機構是可操作的以在所述多個檔位的每一個中釋放所述掣爪。
37.如權利要求31所述的換檔裝置，其中所述多個檔位至少包括停車檔、倒檔、空檔和前進檔檔位。
38.如權利要求31所述的換檔裝置，包括連接到所述換檔件用來控制變速器的機械聯(lián)接件。
39.如權利要求32所述的換檔裝置，其中所述基部包括停止面；和所述用動力推動的掣爪包括沿著一個軸線移動的可線性移動的輸出件和彈性連接到該輸出件的接合件，以便在所述掣爪處于接合位置中時，隨著對換檔件施加力，所述接合件與換檔定位槽和停止面接合，從而將力傳遞到基部中。
40.如權利要求32所述的換檔裝置，其中所述掣爪被偏置到接合位置中，所述釋放機構包括可在停留位置和釋放位置之間縱向移動的釋放件，該釋放件與掣爪接合，并且在所述釋放件移動時，釋放件從接合位置移動所述掣爪，并且其中釋放件被偏置到停留位置中。
41.一種用于車輛的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，用來向多個檔位移動；在所述基部和換檔件之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；在所述基部和換檔件中的另一個上的用動力推動的掣爪，其中所述用動力推動的掣爪可移動到接合所述換檔定位槽的接合位置，以至少部分地限制所述換檔件相對于基部的移動；所述用動力推動的掣爪包括電磁線圈，其具有外殼和可移動地安裝在該外殼內的桿，所述桿包括磁體，其中所述磁體被彈性件封裝以形成整體的阻尼器，減小噪音。
42.如權利要求41所述的換檔裝置，其中所述磁體具有環(huán)狀的形狀，其具有大體上平行的側面。
43.如權利要求42所述的換檔裝置，其中所述桿由至少部分地模制在所述磁體周圍的聚合物材料制成。
44.如權利要求43所述的換檔裝置，其中所述彈性材料確定了融化溫度；和所述聚合物材料具有一個融化溫度，該融化溫度高于所述彈性材料的融化溫度。
45.如權利要求44所述的換檔裝置，其中所述聚合物材料沿著所述磁體側面的至少一部分延伸以保持所述磁體。
46.一種用于車輛的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，用來向多個檔位移動；在所述基部和換檔件之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；在所述基部和換檔件中的另一個上的用動力推動的掣爪，其中所述用動力推動的掣爪可移動到接合所述換檔定位槽的接合位置，以至少部分地限制所述換檔件相對于基部的移動；其中所述用動力推動的掣爪包括具有輸出件的電磁線圈，該輸出件可在停留位置和起動位置之間移動，所述電磁線圈包括將電磁線圈朝著停留位置偏置的磁體。
47.如權利要求46所述的換檔裝置，包括將所述輸出件朝著停留位置偏置的彈簧。
48.如權利要求47所述的換檔裝置，其中所述輸出件包括由聚合物材料制成的桿。
49.如權利要求47所述的換檔裝置，其中所述換檔件包括可旋轉地安裝到所述基部的變速桿。
50.如權利要求49所述的換檔裝置，其中所述多個檔位至少包括停車檔、空檔和前進檔檔位。
51.一種用于車輛的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，用來向多個檔位移動；在所述基部和換檔件之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；在所述基部和換檔件中的另一個上的用動力推動的掣爪，其中所述用動力推動的掣爪可移動到接合所述換檔定位槽的接合位置，以至少部分地限制所述換檔件相對于基部的移動；和其中所述基部包括一個停止面；及所述用動力推動的掣爪包括沿著一個軸線移動的可線性移動的輸出件和彈性連接到該輸出件的接合件，以便在所述掣爪處于接合位置中時，隨著對換檔件施加力，所述接合件與換檔定位槽和停止面接合，從而將力傳遞到基部中。
52.如權利要求51所述的換檔裝置，其中所述換檔定位槽是所述換檔件的一部分；和所述用動力推動的掣爪被安裝到所述基部。
53.如權利要求52所述的換檔裝置，其中所述用動力推動的掣爪包括電磁線圈。
54.如權利要求51所述的換檔裝置，其中所述接合件通過彈性體件連接到所述輸出件。
55.如權利要求54所述的換檔裝置，其中所述彈性體件構成為允許所述接合件在一個與所述輸出件移動的方向呈橫向的方向上相對于輸出件的移動。
56.一種用于車輛的換檔裝置，包括基部；具有端部的變速桿，其中所述變速桿可移動地安裝到所述基部，用來向多個檔位移動；在所述基部和換檔件之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；在所述基部和換檔件中的另一個上的用動力推動的掣爪，其中所述用動力推動的掣爪包括電磁線圈，該電磁線圈將接合件移動到接合所述換檔定位槽的接合位置，以至少限制所述換檔件相對于基部的移動，和將接合件移動到允許所述換檔件相對于基部移動的脫離位置；與所述接合件和電磁線圈互相連接的曲柄連接件，該曲柄連接件基本上在接合位置中鎖定所述接合件，所述接合件和凹口具有接合面，所述接合面構成為盡管預定的第一力施加到所述變速桿的端部，也允許接合件在電磁線圈起動時從接合位置移動到脫離位置，接合面還構成為如果沒有起動電磁線圈且一個基本上大于所述第一力的第二力被施加到所述變速桿的端部，則防止所述釋放件從接合位置移動到脫離位置，和其中所述接合件包括相對于第一方向以一個角度延伸的第一相對接觸面，該角度在大約50度和85度之間，所述凹口中的至少一個具有相對的第二接觸面，其基本上平行于所述第一相對接觸面，和其中每個凹口都確定了一深度，每個深度都相等以便所述曲柄連接件在與每個凹口接合時都處于基本上相同的結構中。
57.如權利要求56所述的換檔裝置，其中所述曲柄連接件包括第一連桿和第二連桿，第一連桿具有可樞轉地連接到所述接合件的第一端部，第二連桿具有可樞轉地連接到第一連桿第二端部的第一端部和可樞轉地連接到所述基部的第二端部，其中所述接合件在第一方向上移動，所述電磁線圈具有輸出件，該輸出件可樞轉地連接到所述第一連桿的第二端部和所述第二連桿的第一端部，該輸出件基本上與所述第一方向呈橫向地移動。
58.如權利要求57所述的換檔裝置，其中所述角度在大約60度和80度之間。
59.如權利要求58所述的換檔裝置，其中所述第一力是大約5磅或更少，所述第二力是大約100磅或更大。
60.如權利要求58所述的換檔裝置，其中所述第一連桿的第一端部連接到線性引導件，該線性引導件限制所述第一連桿的第一端部朝第一方向的移動。
61.一種用于車輛的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的變速桿，用來向多個檔位移動；在所述基部和變速桿之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；在所述基部和變速桿中的另一個上的用動力推動的掣爪，其中所述用動力推動的掣爪可移動到接合所述換檔定位槽的接合位置，以至少部分地限制所述變速桿相對于基部的移動；和安裝在所述變速桿上的捏手，該捏手上具有按鈕，該按鈕能由操作者移動以提供信號來釋放所述用動力推動的掣爪，其中所述捏手和變速桿通過集成式機械和電連接件互相連接，該集成式機械和電連接件使捏手與變速桿匹配。
62.如權利要求61所述的換檔裝置，其中所述第一無螺紋機械快速連接件包括所述變速桿的端部；和所述第二無螺紋機械快速連接件包括所述捏手中的空腔。
63.如權利要求61所述的換檔裝置，其中所述用動力推動的掣爪包括電磁線圈。
64.如權利要求61所述的換檔裝置，包括所述變速桿包括沿著變速桿延伸的細長導體；所述變速桿包括在變速桿端部處的第一電連接件，其電連接到所述細長導體；和其中所述捏手包括電連接到所述第一電連接件的第二電連接件。
65.如權利要求61所述的換檔裝置，其中所述多個檔位至少包括停車檔、空檔和前進檔檔位。
66.一種用于車輛的換檔裝置系統(tǒng)，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，用來向多個檔位移動；在所述基部和換檔件之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；主車輛電源；備用電源，其在主車輛電源故障的情況下提供電力；在所述基部和換檔件中的另一個上的電動掣爪，其中使用來自所述備用電源的電力可以起動所述電動掣爪以將所述掣爪移動到允許所述換檔件相對于所述基部移動的釋放位置。
67.如權利要求66所述的換檔裝置系統(tǒng)，其中所述換檔定位槽是所述換檔件的一部分；和所述電動掣爪被安裝到所述基部。
68.如權利要求66所述的換檔裝置系統(tǒng)，其中所述電動掣爪包括電磁線圈。
69.如權利要求66所述的換檔裝置系統(tǒng)，其中所述換檔件包括變速桿。
70.如權利要求66所述的換檔裝置系統(tǒng)，包括至少一個裝置，其構成為向控制器產(chǎn)生與所述多個檔位中選定的一個對應的信號。
71.如權利要求66所述的換檔裝置系統(tǒng)，包括所述可手動操作的釋放機構是可操作的以在所述多個檔位的每一個中釋放所述掣爪。
72.如權利要求71所述的換檔裝置系統(tǒng)，其中所述多個檔位至少包括停車檔、倒檔、空檔和前進檔檔位。
73.如權利要求66所述的換檔裝置系統(tǒng)，包括連接到所述換檔件用來控制變速器的機械聯(lián)接件。
74.如權利要求67所述的換檔裝置系統(tǒng)，其中所述基部包括停止面；和所述電動掣爪包括沿著一個軸線移動的可線性移動的輸出件和彈性連接到該輸出件的接合件，以便在所述掣爪處于接合位置中時，隨著對換檔件施加力，所述接合件與換檔定位槽和停止面接合，從而將力傳遞到基部中。
75.如權利要求66所述的換檔裝置系統(tǒng)，包括所述換檔件上的開關，其能由操作者操作以控制所述電動掣爪。
76.一種用于車輛的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，用來向多個檔位移動；在所述基部和換檔件之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；在所述基部和換檔件中的另一個上的用動力推動的掣爪，其中所述用動力推動的掣爪可移動到接合所述換檔定位槽的接合位置，以至少部分地限制所述換檔件相對于基部的移動；可操作地連接到所述動力驅動的電磁線圈的控制器，所述控制器構成為至少部分地基于由無鑰匙點火系統(tǒng)的部件收到的信號控制所述用動力推動的掣爪。
77.如權利要求76所述的換檔裝置，其中所述換檔定位槽是所述換檔件的一部分；和所述用動力推動的掣爪被安裝到所述基部。
78.如權利要求77所述的換檔裝置，其中所述用動力推動的掣爪包括電磁線圈。
79.如權利要求78所述的換檔裝置，其中所述換檔件包括變速桿。
80.如權利要求79所述的換檔裝置，其中所述多個檔位至少包括停車檔、空檔和前進檔檔位。
81.一種用于控制車輛變速器的換檔裝置，包括控制器；基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，該換檔件可朝著多個檔位移動；可與所述基部和換檔件中選定的一個接合的用動力推動的掣爪，以限制所述換檔件相對于基部的移動；可操作地連接到所述換檔件的裝置，該裝置將運行參數(shù)提供給所述控制器；其中所述換檔件不包括用于起動掣爪的輸入裝置，以便所述控制器基于所述裝置提供的至少一個運行參數(shù)控制所述用動力推動的掣爪。
82.如權利要求81所述的換檔裝置，其中所述運行參數(shù)包括車速。
83.如權利要求82所述的換檔裝置，包括換檔定位槽，其可由所述用動力推動的掣爪接合以選擇地限制換檔件相對于所述基部的移動，其中所述換檔定位槽包括第一檔位和第二檔位，和其中如果車速在預定值之上，則控制器控制所述掣爪以防止從第一檔位到第二檔位的移動。
84.如權利要求83所述的換檔裝置，其中所述第一檔位包括前進檔檔位，所述第二檔位包括停車檔檔位。
85.如權利要求84所述的換檔裝置，其中所述預定值包括車輛的前進速度。
86.如權利要求81所述的換檔裝置，其中所述用動力推動的掣爪包括可移動掣爪件；所述換檔裝置包括換檔定位槽，其具有多個可由所述可移動掣爪件接合的檔位；所述控制器至少部分地基于至少一個運行參數(shù)控制可移動掣爪件的移動距離。
87.如權利要求86所述的換檔裝置，其中所述可移動掣爪件確定一個部分縮回位置和一個完全縮回位置，和其中所述換檔定位槽確定第一、第二和第三檔位，和其中所述換檔定位槽構成為在所述掣爪件部分縮回時允許換檔件從第一檔位到第二檔位的移動，所述換檔定位槽構成為在所述掣爪件部分縮回時防止從第二檔位到第三檔位的移動，和在所述掣爪件完全縮回時允許所述換檔件從第二檔位到第三檔位的移動。
88.如權利要求87所述的換檔裝置，其中所述第一檔位包括空檔檔位；所述第二檔位包括倒檔檔位；和所述第三檔位包括停車檔檔位。
89.如權利要求88所述的換檔裝置，其中所述運行參數(shù)包括車速。
90.如權利要求89所述的換檔裝置，其中當可移動掣爪件處于停車檔檔位中時，所述控制器不將所述可移動掣爪件完全縮回，除非車速低于預定量。
91.如權利要求90所述的換檔裝置，其中當可移動件處于停車檔檔位中時，所述控制器不將所述可移動件完全縮回，除非壓下制動踏板。
92.如權利要求81所述的換檔裝置，其中所述用動力推動的掣爪包括電磁線圈。
93.如權利要求81所述的換檔裝置，其中所述運行參數(shù)包括制動踏板的下壓。
94.如權利要求81所述的換檔裝置，包括傳感器，其構成為將所述換檔件的位置和速度中的至少一個提供給控制器；和所述控制器至少部分地基于所述換檔件的位置和速度中的一個控制所述用動力推動的掣爪。
95.一種用于控制車輛變速器的換檔裝置，包括控制器；基部；可移動地安裝到所述基部的換檔件，該換檔件可朝著多個檔位移動；可與所述基部和換檔件中選定的一個接合的用動力推動的掣爪，以限制所述換檔件相對于基部的移動；所述用動力推動的掣爪包括可移動掣爪件，其確定第一、第二和第三不同位置，其中所述控制器構成為選擇地控制所述可移動掣爪件的位置和選擇地將所述掣爪件朝第一、第二和第三位置移動。
96.如權利要求95所述的換檔裝置，其中所述換檔件包括輸入裝置，其能由用戶操作以向控制器產(chǎn)生一個信號；所述控制器至少部分地基于來自輸入裝置的信號移動所述可移動掣爪件。
97.如權利要求96所述的換檔裝置，其中所述輸入裝置包括按鈕。
98.如權利要求97所述的換檔裝置，其中所述控制器基于按鈕被移動的距離控制所述可移動掣爪件。
99.如權利要求95所述的換檔裝置，其中所述控制器基于按鈕在選定時間間隔內被壓下的次數(shù)數(shù)量控制所述可移動掣爪件。
100.如權利要求95所述的換檔裝置，其中所述控制器基于按鈕被壓下的速度控制所述可移動掣爪件。
101.如權利要求95所述的換檔裝置，包括將車輛運行參數(shù)提供給所述控制器的輸入裝置；和其中所述控制器至少部分地基于車輛運行參數(shù)移動所述可移動掣爪件。
102.如權利要求101所述的換檔裝置，其中所述車輛運行參數(shù)包括車速。
103.如權利要求102所述的換檔裝置，其中所述第一位置包括縮回位置；所述第二位置包括中間位置；和所述第三位置包括伸出位置。
104.如權利要求95所述的換檔裝置，包括傳感器，其構成為將所述換檔件的位置和速度中的至少一個提供給控制器；和所述控制器至少部分地基于所述換檔件的位置和速度中的一個控制所述用動力推動的掣爪。
105.如權利要求95所述的換檔裝置，包括換檔定位槽，其可由所述用動力推動的掣爪接合以選擇地限制換檔件相對于所述基部的移動，其中所述換檔定位槽包括第一檔位和第二檔位，和其中如果車速在預定值之上，則控制器控制所述掣爪以防止從第一檔位到第二檔位的移動。
106.一種用于控制變速器的換檔裝置，包括基部；可與所述基部相關地移動的換檔件，用來朝著多個檔位移動；用動力推動的掣爪，構成為選擇地限制所述換檔件相對于基部的移動；控制器；產(chǎn)生安全信號的便攜式裝置，當該便攜式裝置位于所述控制器附近時，控制器可收到所述安全信號；和其中所述控制器至少部分地基于所述來自便攜式裝置的安全信號控制所述用動力推動的掣爪。
107.如權利要求106所述的換檔裝置，其中所述多個檔位包括停車檔檔位，所述用動力推動的掣爪選擇地將換檔件保持在停車檔檔位中，除非控制器收到所述安全信號。
108.如權利要求106所述的換檔裝置，其中所述安全信號包括控制器要求收到選定的電碼順序以便起動所述用動力推動的掣爪。
109.如權利要求106所述的換檔裝置，其中所述換檔件包括變速桿；所述用動力推動的掣爪包括電磁線圈。
110.一種用于控制變速器的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的換檔定位槽件，該換檔定位槽件確定了具有多個檔位的換檔定位槽；選擇地限制所述換檔定位槽件相對于所述基部的移動的掣爪；變速桿，其可移動地安裝到所述基部且可沿著自動換檔道移動，該自動換檔道至少具有前進檔檔位，所述變速桿還可在手動換檔道中移動，該手動換檔道具有升檔和降檔檔位；其中所述變速桿與換檔定位槽件接合，且當變速桿在所述自動換檔道中移動時使所述換檔定位槽件移動，當變速桿處于所述手動換檔道中時，所述變速桿與換檔定位槽件脫離，使得當變速桿處于手動換檔道中時變速桿不使換檔定位槽件移動。
111.如權利要求110所述的換檔裝置，包括產(chǎn)生動力的致動器，其可操作地連接到所述掣爪，且移動所述掣爪使掣爪與換檔定位槽接合或脫離。
112.如權利要求111所述的換檔裝置，其中所述換檔定位槽件可旋轉地安裝到基部，并且所述換檔定位槽包括確定停車檔、倒檔和前進檔檔位的凹口。
113.如權利要求112所述的換檔裝置，其中所述手動換檔道大體上平行于自動換檔道，一個橫向道在所述手動換檔道和自動換檔道之間延伸。
114.如權利要求113所述的換檔裝置，其中所述換檔定位槽件確定一個連接件部，當所述變速桿從所述手動換檔道移動到自動換檔道時，變速桿接合該連接件部。
115.如權利要求114所述的換檔裝置，其中所述連接件部包括大體上平行的表面部，其中所述變速桿在處于自動換檔道中時位于所述表面部之間。
116.如權利要求114所述的換檔裝置，其中所述變速桿繞著橫向軸線旋轉；和包括旋轉位置傳感器，其確定所述變速桿繞著橫向軸線的位置。
117.如權利要求116所述的換檔裝置，包括控制器，其可操作地連接到所述旋轉位置傳感器并產(chǎn)生控制變速器的信號。
118.如權利要求114所述的換檔裝置，包括連接到所述換檔定位槽件的纜索，用來機械地連接到變速器以控制變速器。
119.如權利要求118所述的換檔裝置，包括一裝置，其在所述變速桿處于手動換檔道中時產(chǎn)生與變速桿的升檔和降檔位置對應的電信號。
120.用于動力車輛的控制器，包括基部；輸入控制裝置，其能被操作者移動到多個控制位置，所述多個控制位置包括前進位置和后退位置；用動力推動的掣爪，其至少部分地基于車輛運行參數(shù)選擇地限制所述輸入控制裝置和基部之間的移動。
121.如權利要求120所述的換檔裝置，包括可操作地連接到所述輸入控制裝置的控制器，該控制器構成為至少部分地基于所述輸入控制裝置的位置向電動馬達產(chǎn)生信號。
122.一種用于控制變速器的換檔裝置，包括基部；可移動地安裝到所述基部的變速桿，其可移動到停車檔位置和至少一個其它的檔位；在所述基部和變速桿之一上的換檔定位槽，所述換檔定位槽具有多個與所述檔位對應的凹口；在所述基部和變速桿中的另一個上的用動力推動的掣爪，其中所述用動力推動的掣爪可移動到接合所述換檔定位槽的接合位置，以至少部分地限制所述變速桿相對于基部的移動；機械鑰匙鎖定筒，其選擇地鎖定以防止取出鑰匙；和機械聯(lián)接件，其可操作地使所述變速桿與鑰匙鎖定筒互相連接，并在所述變速桿不處于停車檔位置中時鎖定所述鑰匙鎖定筒以防止取出鑰匙。
123.如權利要求122所述的換檔裝置，其中所述機械聯(lián)接件包括可移動地連接到所述變速桿的凸輪件，和使所述凸輪件與機械鑰匙鎖定筒互相連接的纜索。
124.如權利要求123所述的換檔裝置，其中所述變速桿具有上端和下端，所述下端在第一樞軸可樞轉地安裝到所述基部；所述凸輪件在第二點可樞轉地安裝到所述變速桿，該第二點在變速桿的上端和下端之間。
125.如權利要求124所述的換檔裝置，其中所述凸輪件包括彎曲的凸輪面；和包括凸輪隨動件，其接合所述彎曲的凸輪面并控制所述凸輪件繞第二樞軸的旋轉。
126.如權利要求122所述的換檔裝置，包括控制器，其可操作地連接到所述鑰匙鎖定筒和所述用動力推動的掣爪，該控制器防止起動所述用動力推動的掣爪以允許移出停車檔位置，除非所述控制器確定點火裝置處于運轉位置中且制動踏板被壓下。
全文摘要
一種換檔裝置包括用動力推動的掣爪機構，該掣爪機構可選擇地接合換檔定位槽。用動力推動的掣爪機構可以包括電操作的電磁線圈等等，并可以安裝到換檔裝置的基部上或變速桿上，掣爪與安裝在變速桿和基部中的另一個上的換檔定位槽接合，可以用機械人工優(yōu)先裝置使掣爪脫離。換檔裝置包括換檔捏手上的電操作的按鈕等等，并可以使用確定變速桿位置的傳感器以控制變速器。
文檔編號G05G9/00GK1819935SQ200480001967
公開日2006年8月16日 申請日期2004年6月16日 優(yōu)先權日2003年10月13日
發(fā)明者羅伯特·A·德瓊, 丹尼斯·M·霍弗, 戴維·M·米蒂爾, 愛德華·J·布拉特科夫斯基, 埃里克·W·布賴恩特, 丹尼爾·J·費希爾, 克雷格·A·沃爾菲斯, 馬克·A·莫斯 申請人:Ghsp,Jsj股份有限公司之分公司