本公開總體上涉及用于車輛變速器的檔位變換系統(tǒng)。

背景技術：

在一些車輛中，能夠由車輛的操作者使車輛的乘客艙中的換檔桿運動，以使車輛變速器在其停車檔位和其它檔位（諸如倒車檔、空檔和前進驅動檔）之間換檔。換檔桿通過線纜被機械地聯(lián)接到變速器，該線纜將換檔水平運動傳遞到變速器換檔機構。其它車輛使用所謂的“線控換檔”系統(tǒng)，其中操作者換檔桿或換檔控制單元不被線纜物理地聯(lián)接到變速器換檔機構。而是，換檔控制單元被電氣地聯(lián)接到換檔致動器，該致動器被設置成在接收到來自換檔控制單元的操作者需要變速器檔位變換的信號時，使變速器換檔。如果車輛喪失電動力，或者向線控換檔系統(tǒng)供應電的車輛的電路喪失電動力，則也會喪失操作者經(jīng)由換檔控制單元控制變速器換檔的能力。

技術實現(xiàn)要素：

在至少一些實施方式中，檔位變換控制系統(tǒng)包括輸出機構、第一驅動構件和第二驅動構件以及動力傳動系。輸出機構可以被聯(lián)接到車輛變速器，并且第一驅動構件被聯(lián)接到輸出機構以驅動輸出機構在變速器的檔位之間變換。動力傳動系將第一驅動構件和輸出機構互連，并且包括在第一操作模式期間被驅動構件驅動的第一輸入和被聯(lián)接到第一輸入和輸出機構二者以根據(jù)驅動構件的命令驅動輸出機構的輸出部。在第二操作模式期間，第二輸入被聯(lián)接到輸出部。第二驅動構件被聯(lián)接到第二輸入部以在所述第二操作模式期間通過第二輸入部和輸出部驅動輸出機構以引起變速器檔位變換。第二驅動構件從動力傳動系橫向偏移并且軸向地定位在動力傳動系的軸向高度內。

在一些實施例中，第二驅動構件包括復位彈簧，其在第二輸入部上提供力從而試圖沿將使車輛變速器換檔到其停車檔位的方向驅動第二輸入部，該復位彈簧從環(huán)形齒輪的周邊橫向偏移并且由聯(lián)接件固定到環(huán)形齒輪。聯(lián)接件可以在復位彈簧和第二輸入之間延伸并且傳遞力。聯(lián)接件可以大致不可延伸并且在第二驅動構件和第二輸入之間傳遞力而其間沒有空動。聯(lián)接件可以具有連接到復位彈簧的第一部分和聯(lián)接到環(huán)形齒輪的第二部分，環(huán)形齒輪可以包括腔并且第二部分可以包括適于被接收在所述腔內的凸起。

可以提供固持器和用以釋放固持器的致動器，以在第一操作模式期間選擇性地保持第二輸入。動力儲存裝置可以聯(lián)接到釋放機構并且提供電動力備用儲備，其可以被用于在第二操作模式中致動釋放機構。動力儲存裝置可以包括電容器，其儲存可以向釋放機構提供的電荷，使得可以獨立于對第一驅動構件的任意動力供應或者車輛內的其它處的動力供應致動釋放件。

在至少一些實施方式中，檔位變換控制系統(tǒng)包括：包括電動馬達的第一驅動構件、被聯(lián)接到車輛變速器和第一驅動構件以由第一驅動構件驅動旋轉的輸出軸、行星齒輪組和復位彈簧。齒輪組被聯(lián)接到第一驅動構件和輸出軸，并且具有三個相互嚙合的齒輪元件，其包括環(huán)形齒輪、太陽齒輪和至少一個行星齒輪。第一齒輪元件被聯(lián)接到第一驅動構件并且由第一驅動構件驅動旋轉，并且第二齒輪元件被聯(lián)接到輸出軸以隨著輸出軸一起旋轉。復位彈簧偏離第三齒輪元件的軸線并且被聯(lián)接到第三齒輪元件以通過第三齒輪元件和第一齒輪元件驅動輸出軸。在第一操作模式中，通過當需要變速器檔位變換時引起第一驅動構件通過第二齒輪元件和第一齒輪元件使輸出軸旋轉，使變速器在停車檔位和其它檔位之間變換。在第二操作模式期間，由復位彈簧將變速器變換到停車檔，該復位彈簧通過第三齒輪元件和第一齒輪元件驅動輸出軸。

檔位變換控制系統(tǒng)在至少一些實施方式中可以包括第一驅動構件、動力傳動系、復位彈簧、固持器、釋放件、被聯(lián)接到釋放件的致動器和用于致動器的電源。第一驅動構件可以適于被聯(lián)接到變速器的輸出部以驅動輸出部在變速器的檔位之間變換。動力傳動系具有能夠繞軸線旋轉的多個齒輪，動力傳動系使第一驅動構件互連到輸出部并且由第一驅動構件驅動以在檔位變換控制系統(tǒng)的第一操作模式期間引起變速器檔位變換。復位彈簧從動力傳動系軸線徑向偏移，被聯(lián)接到動力傳動系并且軸向地定位在動力傳動系的軸向高度內。復位彈簧經(jīng)由動力傳動系選擇性地聯(lián)接到輸出部，并且動力傳動系由復位彈簧驅動以在檔位變換控制系統(tǒng)的第二操作模式期間引起變速器檔位變換。防止復位彈簧在第一操作模式期間驅動動力傳動系的固持器可以由致動器釋放，使得復位彈簧能夠在第二操作模式中驅動動力傳動系。電源被聯(lián)接到釋放件并且儲存被用于向致動器供能的電動力儲備。

附圖說明

關于附圖，將提出優(yōu)選實施方式和最佳模式的下述詳細描述，附圖中：

圖1是包括換檔系統(tǒng)致動器的變速器的部分透視圖；

圖2是以沒有外殼的方式示出的致動器的透視圖，致動器可以安裝在該外殼中；以及

圖3是致動器的分解視圖。

具體實施方式

更詳細地參考附圖，圖1-3示出包括致動器12的變速器換檔系統(tǒng)10，該致動器12由車輛的操作者控制以命令變速器14的檔位變換，例如使變速器在停車檔位、空檔位、倒車檔位和前進驅動檔位當中和之間變換。換檔系統(tǒng)10可以是所謂的“線控換檔”系統(tǒng)的一部分，其中用于檔位變換的操作者命令（例如，通過轉動旋轉換檔旋鈕或使換檔桿或其它檔位變換件15運動）被傳輸?shù)街聞悠?2的電動馬達16（例如，作為圖1中呈現(xiàn)的電信號17），并且馬達16驅動致動器12的輸出機構，諸如輸出聯(lián)接件或軸18，其被聯(lián)接到換檔機構以在變速器檔位之間變換。輸出機構可以是可以將致動器直接或間接地聯(lián)接到變速器的換檔機構的任意裝置或者部件。圖1以虛線示出致動器12的兩個位置。在一個位置中，致動器可以被直接地連接到變速器14（例如輸出部18可以被直接地鏈接到（在圖1中被標示為19）變速器的換檔機構），并且在另一位置中，致動器12的輸出18由線纜21聯(lián)接到變速器換檔機構。因此，致動器12可以方便地定位在變速器14上或遠離變速器14，并且可以被用在廣泛的應用中。

如果在車輛中或者至少在包括馬達16的車輛電氣系統(tǒng)的電路中喪失電動力，則也會喪失車輛操作者控制車輛變速器的換檔的能力。在這種情況下，會希望使變速器14變換到停車檔位，使得能夠停止車輛的任意運動并且阻止進一步運動直到恢復至致動器馬達16的電動力。

如圖1和圖2所示，致動器12可以包括外殼20，其在沒有罩以暴露內部部件的情況下在圖2中示出。致動器也可以包括主要驅動元件，其通過動力傳動系22驅動輸出軸18以使變速器14換檔。致動器可以根據(jù)需要被安裝在變速器14上，如圖1中大體示出的那樣，或者可以位于與變速器間隔分開處并且通過線纜或其它中間構件被連接到變速器的換檔機構。在至少一些實施方式中，致動器12是緊湊的或大小相對小的，并且可以被接收在由車輛駕駛員致動的換檔桿和變速器之間，在限定在變速器和鄰近的內部車輛表面之間的變速器隧道（tunnel）內，或者根據(jù)需要在其它位置處。

主要驅動元件可以是能夠響應于車輛的操作者的請求引起變速器換檔的任意裝置。動力傳動系可以是與主要驅動元件和變速器相互聯(lián)系以促進使變速器換檔的任意一個或多個裝置。在至少一種實施方式中，主要驅動元件包括電動馬達16和驅動齒輪24，在此，該驅動齒輪24被示為由馬達使其旋轉的蝸桿。在這種實施方式中，蝸桿24與動力傳動系22的第一輸入部嚙合，在該實施方式中，該第一輸入部被示為蝸輪27，該渦輪27具有與蝸桿24上的齒30嚙合的外部齒28。進一步地，在所示實施方式中，動力傳動系22包括行星齒輪組并且第一輸入部包括被聯(lián)接到蝸輪27的太陽齒輪29。因此，蝸桿24的旋轉引起蝸輪27和太陽齒輪29的旋轉。在該示例中，蝸桿24繞軸線31旋轉并且太陽齒輪29繞大致垂直于蝸桿軸線31的軸線33旋轉。

如圖3所示，太陽齒輪29包括齒35，其適于與動力傳動系22的輸出部32嚙合。在所示實施方式中，輸出部32包括與太陽齒輪29嚙合的一個或多個行星齒輪，使得太陽齒輪29的旋轉引起行星齒輪32的旋轉。行星齒輪32被承載以便圍繞被連接到承載架36的軸或銷34旋轉。行星齒輪32繞軸線37旋轉，軸線37彼此平行并且平行于太陽齒輪的旋轉軸線33。在所示實施方式中，提供四個行星齒輪32，不過可以使用任意期望數(shù)量的行星齒輪。承載架36相應地被聯(lián)接到輸出軸18以便承載架36和輸出軸18共同旋轉。在所示實施方式中，輸出軸18包括一部分39，其帶有非環(huán)形輪廓，其被接收在承載架36的形狀互補的腔41內，使得這些部件一起旋轉。承載架36和輸出軸18可以與太陽齒輪29同軸并且繞相同的軸線33旋轉。在使用中，承載架36的旋轉使行星齒輪32圍繞太陽齒輪29旋轉并且引起輸出軸18旋轉。在至少一些示例中，輸出軸18可以在輸出軸18的桿部分或徑向延伸部45中的開口43處聯(lián)接到換檔機構。當致動器位于遠離換檔機構處時，延伸部45也可以被聯(lián)接到線纜以驅動換檔機構。

如圖3中最佳地所示，行星齒輪32也與動力傳動系22的第二輸入部40嚙合。在所示實施方式中，第二輸入部包括環(huán)形齒輪40，其具有向內延伸的齒42，該齒42與行星齒輪32的互補齒44嚙合。在致動器12的正常操作或第一操作模式（其中根據(jù)車輛操作者的命令變換變速器14的檔位）期間，行星齒輪32相對于環(huán)形齒輪40繞環(huán)形齒輪40的內圓周運動，并且保持環(huán)形齒輪使得其不旋轉。在至少一種實施方式中，環(huán)形齒輪40由固持器50保持以防止旋轉。

固持器50可以是能夠禁止或阻止環(huán)形齒輪旋轉的任意裝置，并且其可以是能夠釋放的，以在第二操作模式期間選擇性地容許環(huán)形齒輪40沿第二方向旋轉。在至少一種實施方式中，當喪失至馬達16的電動力時，致動器的第二操作模式引起變速器14被變換到停車檔位。在該第二操作模式期間，固持器50被釋放（例如，固持器50施加在環(huán)形齒輪40上的力被減少或移除）使得環(huán)形齒輪40能夠旋轉，太陽齒輪29被保持在恰當位置，并且環(huán)形齒輪40沿第二方向被驅動。環(huán)形齒輪40的旋轉引起行星齒輪32的對應運動，并且環(huán)形齒輪40和行星齒輪32二者均相對太陽齒輪29旋轉。行星齒輪32的這種運動引起輸出軸18的旋轉和變速器14的換檔機構的對應運動，直到變速器被換檔到停車檔位。太陽齒輪29可以由馬達16保持在恰當位置，該馬達16在不操作時對抗或阻止蝸桿24的旋轉，其中太陽齒輪29經(jīng)由蝸輪27被聯(lián)接到該蝸桿24。當然，可以使用單獨的鎖定機構以根據(jù)需要在第二操作模式期間保持太陽齒輪29。

在所示實施方式中，固持器50包括扭力或離合器彈簧，其圍繞環(huán)形齒輪40的外部51卷繞。在至少一些實施方式中，彈簧50具有一個固定腿部52和一個活動腿部54。固定腿部52被附接到鄰近結構或以其它方式由鄰近結構保持不動，該鄰近結構能夠是支架53，其在組裝時被聯(lián)接到致動器12的外殼20或其它部分或者不涉及致動器的結構。活動腿部54可以相對于固定腿部52運動。在其正常狀態(tài)下，在沒有活動腿部54相對于固定腿部52的運動的情況下，彈簧50提供摩擦力，該摩擦力阻止或至少禁止或限制環(huán)形齒輪40沿第二方向的旋轉。然而，當使活動腿部54運動遠離固定腿部52時，彈簧50作用在環(huán)形齒輪40上的力被釋放或者至少充分地減小，以容許環(huán)形齒輪40沿第二方向旋轉。

環(huán)形齒輪40沿第二方向的旋轉通過第二驅動元件56實現(xiàn)，該第二驅動元件56可以是能夠在環(huán)形齒輪40上提供適當?shù)男D力的任意裝置。在所示實施方式中，第二驅動元件是在此被稱為復位彈簧56的彈簧。雖然能夠使用任意合適的彈簧，但是復位彈簧56在所示示例中被示為扭力彈簧。如圖2和圖3所示，復位彈簧56具有第一端部58，其能夠操作地聯(lián)接到環(huán)形齒輪40（例如通過聯(lián)接件59，將在下文更詳細地描述）以偏壓環(huán)形齒輪40，從而使其沿第二方向旋轉。復位彈簧56的第二端部60抵靠在柱或錨定件62上，其阻止彈簧旋轉并且可以被附接到另一結構（例如外殼20）。因此，當環(huán)形齒輪40由固持器50保持以防旋轉時，復位彈簧56在環(huán)形齒輪40上提供力，從而試圖使環(huán)形齒輪40沿第二方向旋轉。因此，當固持器50作用在環(huán)形齒輪40上的力被釋放時，復位彈簧56使環(huán)形齒輪40沿第二方向旋轉，這引起輸出軸18旋轉并且使變速器14返回停車檔位。

在至少一些實施方式中，復位彈簧56被定位成偏離軸線33并且可以繞軸線63卷繞，該軸線63可以平行于軸線33且徑向地偏離軸線33。在所示實施方式中，復位彈簧56被定位成從環(huán)形齒輪40的周邊51橫向偏移（例如，與其徑向間隔開）。即，復位彈簧56不與環(huán)形齒輪40徑向重疊并且代替地在環(huán)形齒輪56的周邊51的徑向外側。這可以減少動力傳動系22的整體或總的軸向高度。同樣地，馬達16和蝸桿24也可以從動力傳動系22橫向地或徑向地偏移。在至少一些實施方式中，復位彈簧56、馬達16或兩者可以被軸向地定位在蝸輪27的上表面64和環(huán)形齒輪40的下表面66之間。換言之，復位彈簧56、馬達16或兩者均可以被定位成與第一平面68和第二平面70齊平或在其之間，其中該第一平面68（在圖3中以虛線示出）緊鄰或包括蝸輪27的上表面64，該第二平面70（在圖3中也以虛線示出）緊鄰或包括環(huán)形齒輪40的下表面66。因此，致動器組件12的整體軸向尺寸可以被最小化。在一些實施方式中，軸向尺寸可以等于環(huán)形齒輪40的軸向厚度，在其它實施方式中，軸向尺寸可以等于環(huán)形齒輪40的軸向厚度加上蝸輪27從環(huán)形齒輪40軸向向上延伸的部分的軸向厚度。

在復位彈簧56從軸線33偏移的情況下，復位彈簧56的第一端部58可以經(jīng)由聯(lián)接件59被聯(lián)接到環(huán)形齒輪40。在所示實施方式中，聯(lián)接件59是剛性連桿（例如，由剛性塑料或者金屬形成），其具有由復位彈簧56的第一端部58接合的第一部分（例如，突出部72）和被聯(lián)接到環(huán)形齒輪40的第二部分（例如，突出部74）。如圖所示，環(huán)形齒輪40包括腔76并且第二突出部74被接收在腔76中。腔可以被限定在環(huán)形齒輪的徑向向外延伸的凸緣中，從而為復位彈簧56作用在環(huán)形齒輪40上的力提供更大的力臂，并且促進復位彈簧力與環(huán)形齒輪大體相切的取向（其中大體相切包括在聯(lián)接件59連接至環(huán)形齒輪40的位置處在正切的20度內的角度）。在如此設置的情況下，復位彈簧56的力通過聯(lián)接件59作用在環(huán)形齒輪40上，并且試圖使環(huán)形齒輪40沿將變速器14變換到停車檔位的方向旋轉。當然，也可以使用在復位彈簧56和環(huán)形齒輪40之間的其它連接，包括復位彈簧56的端部（例如端部58）或其它部分與環(huán)形齒輪40的直接連接。進一步地，雖然示出了剛性連桿，但是聯(lián)接件59也能夠是繩索、線纜、繩等，因為至少當大體上如連桿那樣設置時，這樣的繩索或繩將受拉并且能夠操作成在復位彈簧和環(huán)形齒輪之間傳遞力。在至少一些實施方式中，聯(lián)接件59是大致不可延伸的構件，其在復位彈簧56和環(huán)形齒輪40之間傳遞力且其間很少或沒有空動。在至少一些實施方式中，雖然由于公差，在被連接部件之間可以存在一些游隙或間隙，但是為了組裝的容易性或其它，復位彈簧和環(huán)形齒輪之間不設有故意的空動。當然，其它設置是可能的。

也如圖2和圖3所示，提供釋放機構80以釋放環(huán)形齒輪固持器50并且容許環(huán)形齒輪40旋轉。如上文所述，固持器的所示實施例是扭力彈簧50，其通過使活動腿部54沿試圖展開彈簧50的方向運動而被釋放。為了使活動腿部54運動，提供第三驅動元件82，其接合腿部54并使腿部54運動，如上文所述的那樣。在至少一個實施方式中，第三驅動元件82包括小電動馬達，其使致動器84旋轉以選擇性地接合活動腿部并使活動腿部運動。如圖所示，致動器84包括凸輪凸角86，當使致動器84旋轉時，該凸輪凸角86接合活動腿部54并使活動腿部54運動。雖然馬達82能夠直接驅動致動器84，但在所示變型中，馬達驅動蝸桿88，該蝸桿88相應地驅動致動器68的蝸輪89。馬達82可以由充電的和儲存在例如一個或多個電池、電容器或其它電源90或動力/電荷儲存裝置中的電動力驅動。因此，即使車輛中的電動力不另外地起作用，電源90中儲存的電荷也能夠被用于驅動釋放機構馬達82。

在第二操作模式已完成且車輛變速器14已經(jīng)返回停車檔位之后，可以采用第三操作模式。第三操作模式重置致動器12，使得當恢復至主要馬達的電動力時，正?；虻谝徊僮髂Ｊ侥軌蛟俅伍_始。更具體地，在恢復或第三操作模式期間，使環(huán)形齒輪40沿第一方向旋轉到其返回停車檔位（即，第二）操作模式之前所處的位置。環(huán)形齒輪40沿第一方向的這種旋轉也卷繞復位彈簧56，使得如果再次喪失至主要馬達16的電動力，能夠再次提供必要的力以便后續(xù)返回至停車的事件。

為了使環(huán)形齒輪40返回其開始位置，保持輸出軸18以防沿至少一個方向的旋轉，環(huán)形齒輪40不被鎖定，并且主要馬達16被充能以使太陽齒輪29旋轉。太陽齒輪29的旋轉引起行星齒輪32的對應旋轉，這相應地使環(huán)形齒輪40旋轉回其開始位置并因而卷繞復位彈簧56。

在第三操作模式期間，輸出軸18可以由任意合適的機構鎖定。在至少一些實施方式中，車輛變速器不能夠被變換越過停車檔位，并且因此不能夠使輸出軸18沿該方向進一步旋轉。在輸出軸18被保持在恰當位置時，在第三操作模式期間承載架36不旋轉。代替地，行星齒輪32僅圍繞其軸34旋轉。當主要馬達16被充能以驅動太陽齒輪29時，太陽齒輪29的旋轉經(jīng)由旋轉的行星齒輪32被傳送到環(huán)形齒輪40。這使環(huán)形齒輪40返回其開始位置（例如，在第二操作模式之前其所處的位置），這也卷繞復位彈簧56，如上文所述的那樣。

在環(huán)形齒輪40返回其開始位置之后，釋放機構80能夠使凸輪86運動成脫離與環(huán)形齒輪固持器50的活動腿部54的接合?；顒油炔?4朝向固定腿部52返回，并且固持器50的固持力被再次施加到環(huán)形齒輪40，以阻止或者大致禁止環(huán)形齒輪40旋轉。以此方式，致動器部件（例如馬達、動力傳動系、輸出軸、釋放機構、固持器和鎖定機構）被定位和設置成在主要馬達16的動力下根據(jù)車輛操作者的命令容許變速器14在第一操作模式中的未來換檔。

雖然本文所公開的本發(fā)明的形式構成了現(xiàn)有的優(yōu)選實施例，但是可以存在許多其它形式。本文不旨在提及本發(fā)明的所有可能等價形式或衍生物。例如，雖然動力傳動系22被示出且描述為行星齒輪組，但是其它設置也是可能的。而且，雖然第一輸入部被描述為太陽齒輪29，第二輸入部被描述為環(huán)形齒輪40并且輸出部被描述為行星齒輪32，但是能夠不同地設置齒輪使得不同齒輪限定輸入部和輸出部中的不同部件。應該理解，本文所使用的術語僅是描述性的而不是限制性的，并且可以在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下做出各種修改。