带经训练的档位设定点的变速箱换档器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35篇的§119(e)部分，要求由kirkypma等人于2017年5月1日提交的，名称为“带经训练的档位设定点的变速箱换档器”的美国临时专利申请第62/492,351号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

本发明涉及诸如在乘用车辆中使用的变速箱换档器，并且更具体地说，涉及带档位设定点(即，“原”位置)的线控换档变速箱换档器。

背景技术：

车辆的变速箱换档器通常使用有多个位置的换档杆来选择不同的档位，诸如驻车档位、倒档档位、空档档位和驱动档位。当用电子元件来感测杆的位置时，这些换档器通常被称为“线控换档”变速箱换档器。目前，许多线控换档产品使用磁铁和磁传感器来检测换档杆位置。目前，换档器在制造过程中被训练一次，方法为将它们置于驻车(最前)和驱动(最后)位置。在训练过程中，换档器会记住由磁传感器在这两个极端位置检测到的输出，并且换档器在驻车档和驱动档之间按比例建立倒档和空档位置。这将为换档器的寿命设置换档位置。

一个潜在的问题是，由于换档器随着时间的推移和使用而遭受磨损，在驻车档和驱动档位置感测到的输出发生漂移。在换档杆完全退出倒档之前，它们可能会发生改变，从倒档到驻车档的换档可能会感测到驻车位置。这可能会导致换档器在该杆被释放时停留在驻车档之前发出“驻车档信息”。

需要一种改进来解决这个问题，并且以最小化成本的方式实现，以不中断现有组装过程的方式实现，并且在成本、资本投资、安装效率和安全性方面提供节约/改进。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于具有变速箱和控制该变速箱的车辆电气系统的车辆的变速箱换档器装置，该变速箱换档器装置包括：换档杆，被可移动地支撑以在至少以下档位之间移动：驻车档位、倒档档位、空档档位和驱动档位；传感器，定位成感测换档杆的位置，并且生成可变输出，可变输出的值随着换档杆的档位改变成比例地变化；以及处理器，耦合到传感器，并且被配置为执行以下步骤：(a)基于来自传感器的可变输出的值确定换档杆当前位于所述档位中的哪个档位，其中处理器在制造过程中被初始训练以将可变输出的值的驻车带与驻车档位相关联，并且将可变输出的值的驱动带与驱动档位相关联，其中驻车带以经训练的驻车位置为中心，驱动带以经训练的驱动位置为中心；(b)基于驻车带和驱动带计算倒档档位的可变输出的值的倒档带和空档档位的可变输出的值的空档带；(c)监控传感器的可变输出，以确定可变输出是否具有落在驻车带、驱动带、倒档带或空档带中的一个内的值，并且生成指示与可变输出的值落在其中的驻车带、驱动带、倒档带或空档带中的一个相关联的档位的信号；(d)确定是否出现一种条件；(e)如果没有出现该条件，则重复步骤(c)和(d)；以及(f)如果出现该条件，则重新校准驻车带或驱动带，并且重复步骤(c)和(d)。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种使用处理器和换档杆来控制车辆变速箱的方法，换档杆被可移动地支撑以在驻车档位p、倒档档位r、空档档位n和驱动档位d之间移动，其中传感器可操作地连接到处理器，并且被构造为生成对应于换档杆的位置而变化的可变输出，该方法包括：(a)基于来自传感器的可变输出的值确定换档杆当前位于所述档位中的哪个档位，其中处理器在制造期间被初始训练以将可变输出的值的驻车带与驻车档位相关联，并且将可变输出的值的驱动带与驱动档位相关联；(b)基于驻车带和驱动带计算倒档档位的可变输出的值的倒档带和空档档位的可变输出的值的空档带；(c)监控传感器的可变输出，以确定可变输出是否具有落在驻车带、驱动带、倒档带或空档带中的一个内的值，并且生成指示与可变输出的值落在其中的驻车带、驱动带、倒档带或空档带中的一个相关联的档位的信号；(d)确定是否出现一种条件；(e)如果没有出现该条件，则重复步骤(c)和(d)；以及(f)如果出现该条件，则重新校准驻车带或驱动带，并且重复步骤(c)和(d)。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于具有变速箱和控制该变速箱的车辆电气系统的车辆的变速箱换档器装置，该变速箱换档器装置包括：换档杆，被可移动地支撑以在至少以下档位之间移动：驻车档位、倒档档位、空档档位和驱动档位；传感器，定位成感测换档杆的位置，并且生成可变输出，可变输出的值随着换档杆的档位改变成比例地变化；以及处理器，耦合到传感器，并且被配置为执行以下步骤：(a)基于来自传感器的可变输出的值确定换档杆当前位于所述档位中的哪个档位，其中处理器在制造期间被初始训练以将可变输出的值的驻车带与驻车档位相关联，并且将可变输出的值的驱动带与驱动档位相关联；(b)基于驻车带和驱动带计算倒档档位的可变输出的值的倒档带和空档档位的可变输出的值的空档带；(c)监控传感器的可变输出，以确定可变输出是否具有落在驻车带、驱动带、倒档带或空档带中的一个内的值，并且生成指示与可变输出的值落在其中的驻车带、驱动带、倒档带或空档带中的一个相关联的档位的信号；(d)确定传感器的可变输出的值是否落在驻车带或所述驱动带的较小中心带内；(e)如果传感器的可变输出的值落在驻车带或驱动带的较小中心带内，则确定该值是否保持在较小中心带内持续预定的时间段；(f)如果传感器的可变输出的值保持在较小的中心带内持续预定的时间段，则确定在当前点火循环期间驻车带或驱动带是否未被更新；以及(g)如果驻车带或驱动带在当前点火循环中没有被更新，则重新校准驻车带或驱动带，并且重复步骤(c)和(d)。

本领域技术人员在研究以下说明书、权利要求书和附图后，将理解和领会本发明的这些和其它方面、目的和特征。

附图说明

通过详细描述和附图，将更加全面地理解本发明，其中：

图1是根据本文所描述的实施例的变速箱换档器的示意性侧视图，其中换档杆处于驱动档位；

图2是图1中的变速箱换档器的示意性侧视图，其中换档杆处于驻车档位；

图3是示出由图1中的处理器执行的步骤的流程图；以及

图4是示出由图1中的处理器执行的步骤的变型的流程图。

具体实施方式

本文出于描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生词应与如图1中定向的设备相关。然而，应当理解，除了明确规定相反的情况之外，该设备可以采取各种可选的方位和步骤顺序。还应当理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定设备和过程仅仅是所附权利要求书中限定的发明概念的示例性实施例。因此，除非权利要求书另有明确说明，否则与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其它物理特征不应被认为是限制性的。本文描述了相同或相似的部件或方法步骤，并且在附图中以相同的附图标记示出。

图1和图2示出了变速箱换档器装置30，其包括基座31、在枢轴33处枢转的换档杆32、基于磁体38(其附接于该杆32并且可随该杆32移动)的运动来检测档位p、r、n、d的传感器34以及耦合到传感器34的处理器35。传感器34产生指示换档杆32位置的可变输出，并且可操作地连接到处理器35，处理器35又可耦合到车辆电气系统39，车辆电气系统39基于处理器35提供的档位控制车辆的变速箱40的换档，这在本领域中是众所周知的。传感器34的可变输出是与换档杆32的位置成比例变化的模拟输出，并且可以被内插以确定换档杆32的所有档位，即使在初始设置/校准期间仅使用驻车和驱动位置时也是这样。更具体地，传感器34的模拟可变输出由处理器35数字化，使得换档杆32的位置由数字表示。

提供示出的换档器装置30是为了便于本描述，但是可以想到，本发明不限于示出的特定换档器装置。在优选的布置中，为了冗余和安全，备用传感器可以邻近传感器34定位。

如本领域技术人员将理解的，本换档器装置30被配置和编程为在车辆的制造/组装过程中被初始训练和校准，以建立驻车、倒档、空档和驱动位置。具体地，在初始校准期间，当换档杆32处于驻车档位p(如图2中所示)时，从传感器34的可变输出导出的数字数值被存储为经训练的驻车位置，并且定义了驻车带，其中经训练的驻车位置处于此驻车带(或范围)的值的中心处。此后，如果传感器34的可变输出的数值落在此驻车带内，则处理器35将确定换档杆处于驻车档位，并且将直接或经由车辆电气系统39将此位置输出到变速箱40。类似地，在初始校准期间，当换档杆32处于驱动档位d(如图1所示)时，从传感器34的可变输出导出的数字数值被存储为经训练的驱动位置，并且定义了驱动带，其中经训练的驱动位置处于此驱动带(或范围)的值的中心处。此后，如果传感器34的可变输出的数值落在此驱动带内，则处理器35将确定换档杆处于驱动档位，并且将直接或经由车辆电气系统39将此位置输出到变速箱40。处理器35可以使用驻车带和驱动带，然后插入单独的空档带和倒档带，空档带和倒档带分别用于确定换档杆32何时处于空档档位或倒档档位。根据制造商的规格，带之间可能有也可能没有死区。

本换档器装置30还被配置和编程为重新校准，以便解决部件随时间的推移而出现问题性磨损和漂移的问题，这导致控制信号可能过早或延迟产生。具体而言，本发明允许在换档器处于其中任一位置时，在某些条件下更新经训练的驻车带和驱动带。这些允许经训练的驻车带和驱动带的更新的条件是：1)仅当换档杆32处于驻车带或驱动带的中心的较小带中时才允许更新；2)仅当换档器已经处于小中心带中持续最短时间长度(诸如1分钟)时才允许更新；和/或3)在每个点火循环中，每个经训练的位置(驻车和驱动)仅允许一次更新。在优选实施例中，更新是经训练的档位与当前感测的档位的平均值，该平均值被加权为偏向该训练档位。例如，可以使用以下公式更新驻车位置：

新的经训练驻车＝(7/8×旧的经训练驻车)+(1/8×当前感测的驻车)

此公式使得经训练的驻车位置从旧的经训练驻车位置沿当前感测到的驻车位置的方向移动数字表示的距离的1/8。

条件和公式中给出的每个常数仅是示例。所用的实际常数必须通过工程分析和测试来选择。本发明的成本是前期软件工程和在每个换档器上实现的少量代码。这就省去了对成本更高、精度更高的磁体的需求，也省去了对旨在提高耐用性的、成本更高的机械零件的需求。值得注意的是，机械部件听起来更“蹩脚”，并且很难达到大多数客户想要的“感觉”。

主传感器34(以及可选的重复传感器(未示出))感测换档杆32的位置，并且如图所示，直接位于枢转点33下方。然而，可以设想，其它位置和布置对于本领域技术人员来说是清楚的。由传感器34生成的可变输出与传感器34离磁体38的距离成比例。

处理器35可以是车辆电气系统39的一部分，或者可以是设置在基座31中或附近的独立处理器。

图3是示出可以由处理器35执行的档位服务例程100的步骤的示例的流程图。第一步102是使用传感器34的可变输出来测量换档杆32的位置。然后在步骤104中，处理器35确定测量的换档杆位置是否指示换档杆32处于驻车档位p或驱动档位d。这是通过确定代表可变输出的数值是落在换档器装置已最后一次针对驻车档位p或驱动档位d被校准到的驻车带的值内还是驱动带的值内来实现的。如果处理器35确定换档杆32不在驻车档位p或驱动档位d，则在步骤106中，处理器35直接或经由车辆电气系统39向变速箱40报告档位(即空档或倒档)。处理器35然后将在步骤108中结束例程100。例程100可以周期性间隔或在感测到事件时运行。

如果在步骤104中，处理器35确定换档杆32处于驻车档位p或驱动档位d，则在步骤110中，处理器35确定换档杆32是否处于对应于驻车带或驱动带的中心的位置。更具体地，处理器35确定代表可变输出的数值是否集中在换档器装置上次针对相应驻车档位p或驱动档位d已校准到的带的值内。如果换档杆32不在对应于驻车带或驱动带的中心的位置，则在步骤106中，处理器35向变速箱40报告档位。处理器35然后将在步骤108中结束例程100。

如果在步骤110中，处理器35确定换档杆32处于对应于驻车带或驱动带的中心的位置，则在步骤112中，处理器35确定换档杆32是否已经保持在此带中持续预定的时间段(例如，1分钟)。如果换档杆32没有保持在此带中持续预定的时间段，则在步骤106中，处理器35向变速箱40报告档位。处理器35然后将在步骤108中结束例程100。

如果在步骤112中，处理器35确定换档杆32保持在此带中持续预定的时间段，则在步骤114中，处理器35确定在当前点火循环中是否已经更新了经训练的档位。如果在该点火循环中已经更新，则处理器35在步骤106中向变速箱40报告档位。处理器35然后将在步骤108中结束例程100。

如果在步骤114中，处理器35确定经训练的档位在当前点火循环中没有被更新，则处理器35然后执行步骤116，在步骤116中，处理器35计算并且存储新的经训练档位。新的经训练档位可以是先前训练的档位和当前感测的档位的平均值，该平均值被重加权为偏向先前训练的档位。例如，如上所述，可以使用以下公式更新驻车位置：

新的经训练驻车＝(7/8×旧的经训练驻车)+(1/8×当前感测的驻车)

然后可以基于新的经训练驻车位置/驱动位置来更新驻车带或驱动带，然后可以基于更新的驻车/驱动带重新计算倒档带和空档带。在步骤116之后，处理器35在步骤106中向变速箱40报告档位。处理器35然后将在步骤108中结束例程100。

下面描述以上描述的和图3中所示的例程100的微小变型，并且在图4中示出为例程100'。例程100和100'的共同步骤用相同的附图标记表示。例程100和例程100'之间的区别在于图4的例程100'包括附加的步骤118和步骤120。更具体地，在步骤116中计算并且存储新的经训练档位后，处理器35在步骤118中确定新的档位是否超过初始校准训练允许的最大值。如果不超过允许的最大值，则处理器35在步骤106中向变速箱40报告档位。处理器35然后将在步骤108中结束例程100。

然而，如果在步骤118中，处理器35确定新的档位超过初始校准训练所允许的最大值，则处理器35在步骤120中向车辆电气系统39报告档位训练故障并且进入“安全”状态，由此档位不被改变。处理器35然后将在步骤108中结束例程100，而不首先向变速箱40报告档位。

本领域普通技术人员将会理解，所描述的设备和其它部件的构造不限于任何特定材料。除非本文另有描述，否则本文公开的设备的其它示例性实施例可以由多种材料形成。

尽管上述方法被描述为由处理器35执行，但是所有或部分方法可以由任何其它控制器、微处理器、微控制器、逻辑电路或经编程的门阵列单独或组合执行。

出于本公开的目的，术语“耦合(coupled)”(以其所有形式，耦合(couple/coupling/coupled)等)通常指两个部件(电气或机械部件)直接或间接地相互连接。这种连接本质上可以是固定的，本质上也可以是可移动的。可以通过两个部件(电气或机械部件)以及任何其它中间部件彼此或与两个部件一体地形成为单个整体而实现这种连接。除非另有说明，这种连接本质上可以是永久性的，或者本质上可以是可移除的或可释放的。

同样重要的是要注意，示例性实施例中所示的设备的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了本发明的几个实施例，但是阅读本公开的本领域技术人员将容易理解，可能有多种修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数值，安装布置，材料的使用，颜色，方向等的变化)，而实质上不脱离所列举的主题的新颖教导和优点。例如，被显示为一体形成的元件可以由多个部件构成，或者被显示为多个组件的元件可以一体形成，界面的操作可以颠倒或者以其它方式变化，系统的结构和/或构件或连接器或其它元件的长度或宽度可以变化，元件之间提供的调节位置的性质或数量可以变化。应当注意，系统的元件和/或组件可以由提供足够强度或耐久性的多种材料中的任何一种、以多种颜色、纹理和组合构成。因此，所有这些修改都旨在包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的精神的情况下，可以对期望的和其它示例性的实施例的设计、操作条件和布置进行其它替换、修改、改变和省略。

应当理解，所描述的过程中的任何所描述的过程或步骤可以与其它公开的过程或步骤相结合，以形成本设备范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程是为了说明的目的，并且不应被解释为限制。

还应当理解，在不脱离本设备的概念的情况下，可以对上述结构和方法进行变型和修改，并且还应当理解，这些概念旨在由所附权利要求书覆盖，除非该权利要求书以其语言另外明确说明。

以上描述仅被认为是优选实施例的描述。本领域技术人员以及制造或使用本发明的人员将想到本发明的修改。因此，应当理解，附图中示出的和上面描述的实施例仅仅是为了说明的目的，并不旨在限制本发明的范围，本发明的范围由根据专利法的原则(包括等同原则)解释的权利要求来限定。