车辆变速器换挡装置和获知车辆变速器换挡装置中的选挡杆位置的方法与流程

本发明涉及一种用于车辆变速器的换挡装置以及用于获知车辆变速器换挡装置中的选挡杆位置的方法。

背景技术：

由jp2008006872已知一种换挡装置，其具有摄像机用于检测自动变速器的选挡杆上的位置标记。

技术实现要素：

基于此背景，本发明根据独立权利要求提供一种用于车辆变速器的换挡装置以及用于获知车辆变速器换挡装置中的选挡杆位置的方法。有利的设计方案由从属权利要求和以下描述得到。

在此介绍的途径提供一种用于车辆变速器的换挡装置，其中，换挡装置具有下列特征：

选挡杆，其用于选择车辆变速器的变速器位置，其中，选挡杆能够沿至少一个第一换挡槽和第二换挡槽运动；

与选挡杆机械联接的标记元件，其具有至少一个配属于第一换挡槽的第一标记条和配属于第二换挡槽的第二标记条；

导向装置，其构造用于如果选挡杆沿第一换挡槽运动，则标记元件沿第一标记条在检测部位处经过，如果选挡杆沿第二换挡槽运动，则标记元件沿第二标记条在检测部位处经过；和

检测装置，其布置在检测部位处并且构造用于提供代表第一标记条和/或第二标记条相对于检测部位运动的运动信号，用以获知选挡杆在第一换挡槽和/或第二换挡槽内的位置。

车辆变速器例如可以理解为自动变速器。选挡杆可以理解为杆状或棒状的用于操作换挡装置的元件。选挡杆例如可以可倾斜或可枢转地布置在换挡装置中。换挡槽可以理解为选挡杆的运动轴线。换挡装置例如可以具有卡止件，其用于将选挡杆运动到换挡槽中的预定的位置中。

标记元件可以理解为具有平坦或略微弯曲的标记表面的元件，在标记表面上可以施加两个标记条。标记条可以理解为线状或带状的标记区域。标记条例如可以由不同的单独标记的相互排列形成。

导向装置可以理解为用于引导标记元件的运动的装置。导向装置例如可以实施为板状或框架式的元件，其具有至少一个充当导轨的长孔或型材，其中，标记元件可以具有至少一个可在长孔中引导的导向体或可沿型材移动的配套型材。

检测部位可以理解为如下部位，在该部位上，检测装置和标记装置彼此对置地布置，以便能够实现通过检测装置检测标记条。检测部位例如可以由检测装置的安装位置预定。检测装置例如可以实现为光学传感器。检测装置尤其可以是电脑鼠标传感装置。

此处提出的途径涉及如下认知，即，在仅使用唯一的传感器的情况下可以检测换挡装置中的选挡杆的位置，其方法是，根据选挡杆的位置，不同的标记条在传感器处经过。通过这种简单的传感装置可以降低换挡装置的制造成本。

换挡装置可以具有分析装置，其构造用于在使用运动信号的情况下获知第一标记条的运动速度，在使用速度的情况下获知在第一标记条上经过的路径，在使用路径的情况下获知选挡杆在第一换挡槽中的位置。附加或替选地，分析装置可以构造用于在使用运动信号的情况下获知第二标记条的运动速度，在使用速度的情况下获知在第二标记条上经过的路径，在使用路径的情况下获知选挡杆在第二换挡槽中的位置。运动信号例如可以包括图像信息，其代表相应的标记条的在特定的时间内在检测部位处经过的区段，例如标记条上的标记的顺序。借助图像信息可以获知标记条在检测部位上经过的速度，并且借助速度获知标记条的在此经过的路程。通过对运动信号的这种分析，在选挡杆运动期间就已经可以获知选挡杆的运动方向。

还有利的是，第一标记条具有多个不同的标记，用于标记出选挡杆在第一换挡槽中的预定的位置。附加或替选地，第二标记条可以具有多个不同的标记，用于标记出选挡杆在第二换挡槽中的预定的位置。根据实施方式，检测装置可以构造用于在使用第一标记条上的标记或第二标记条上的标记的情况下提供运动信号。标记可以是例如正方形、矩形或圆形的几何形状。为了明确区分，这些几何形状可以朝不同的方向定向或具有不同的对比度。可以给每个标记配属选挡杆的刚好一个预定的位置。附加地，第一标记条的标记可以与第二标记条的标记区别开来。这些标记能够实现将光学传感器用作检测装置。

根据另一实施方式，第一标记条可以具有多个长度不同的间隔线用于标记出第一标记条上的这些标记之间的相应的间距。附加或替选地，第二标记条可以具有多个长度不同的间隔线用于标记出第二标记条上的这些标记之间的相应的间距。根据实施方式，检测装置可以构造用于此外在使用第一标记条上的间隔线或第二标记条上的间隔线的情况下还提供运动信号。间隔线例如可以横向于标记条的相应的主延伸方向布置。间隔线能够实现精确检测选挡杆在两个标记之间的运动。

优点还在于，第一标记条具有第一中间位置标记用于标记出选挡杆在第一换挡槽中的中间位置，附加或替选地，第二标记条具有第二中间位置标记用于标记出选挡杆在第二换挡槽中的中间位置。在此，第一标记条上的间隔线的相应的长度可以代表间隔线相对第一中间位置标记的相应的间距，第二标记条上的间隔线的相应的长度代表间隔线相对于第二中间位置标记的相应的间距。中间位置例如可以理解为选挡杆的静止或初始位置。中间位置标记可以以与标记相同或类似的方式设计。相应的标记条的间隔线的长度例如可以从相应的中间位置标记出发从间隔线至间隔线逐渐增大。由此能够实现快速且精确地校准或重新定向检测装置。

根据另一实施方式，选挡杆可以沿用于切换的切换槽在第一换挡槽和第二换挡槽之间可运动地布置。标记元件可以具有配属于切换槽的第三标记条。相应地，导向装置可以构造用于如果选挡杆沿切换槽运动，则标记元件沿第三标记条在检测部位处经过。检测装置可以构造用于提供代表第三标记条相对于检测部位运动的运动信号，用于获知选挡杆在切换槽中的位置。切换槽可以理解为与两个换挡槽不同的选挡杆运动轴线。切换槽例如可以大致垂直于第一换挡槽、第二换挡槽或两个换挡槽地取向。选挡杆例如可以借助切换槽在第一换挡槽中的中间位置和第二换挡槽中的中间位置之间运动。在此，第三标记条可以以与第一和第二标记条相同的方式具有多个长度不同的间隔线用于标记出第一和第二中间位置标记之间的间距。该实施方式能够实现检测选挡杆在第一和第二换挡槽之间的位置和运动。

根据实施方式，第三标记条可以大致垂直于第一标记条、第二标记条或这两个标记条地取向。类似于两个换挡槽，第一标记条和第二标记条例如可以大致彼此平行地布置。在此，第三标记条可以类似于切换槽地大致垂直于第一和第二标记条地布置。通过标记条的正交布置可以使用相应简单地构建的导向装置来引导标记元件。

此外，换挡装置可以设置有壳体底部部分、布置在壳体底部部分内的壳体嵌件和十字件。十字件可枢转地布置在壳体嵌件内，以便使选挡杆在第一换挡槽和第二换挡槽之间运动。选挡杆可以可枢转地布置在十字件内，以便能够沿第一换挡槽或第二换挡槽运动。此外，十字件可以与导向装置机械联接，以便在选挡杆在第一换挡槽和第二换挡槽之间运动时改变导向装置相对于检测部位的位置。通过这种模块化结构可以以较低成本安装或拆卸换挡装置。

在此，标记元件的主延伸平面可以大致平行于选挡杆的纵轴线地布置。以这种方式可以减少换挡装置的空间需求。

此处所描述的途径此外还提供一种用于获知车辆变速器的换挡装置中的选挡杆位置的方法，其中，换挡装置具有用于选择车辆变速器的变速器位置的选挡杆、与选挡杆机械联接的标记元件、导向装置和布置在检测部位上的检测装置，其中，选挡杆能够沿至少一个第一换挡槽和第二换挡槽运动，标记元件具有至少一个配属于第一换挡槽的第一标记条和配属于第二换挡槽的第二标记条，其中，方法包括以下步骤：

标记元件借助导向装置在检测部位处经过，其中，如果选挡杆沿第一换挡槽运动，则标记元件沿第一标记条经过，如果选挡杆沿第二换挡槽运动，则标记元件沿第二标记条经过；和

借助检测装置提供代表第一标记条和/或第二标记条相对于检测部位运动的运动信号，以便获知选挡杆在第一换挡槽和/或第二换挡槽中的位置。

最后，在此提出的途径设置了根据其中一个此处所描述的实施方式的换挡装置中的电脑鼠标传感装置作为检测装置的用途。电脑鼠标传感装置可以理解为光学传感装置，例如其使用于激光鼠标或光学鼠标。通过使用这种大量可用的且相应廉价的传感装置可以明显降低换挡装置的制造成本。

附图说明

结合附图示例性地进一步阐述本发明。图中：

图1示出根据本发明的实施例的换挡装置的示意图；

图2a、2b示出根据本发明的实施例的换挡装置的示意图；

图3示出根据本发明的实施例的换挡装置中的不同的选挡杆位置的示意图；

图4示出根据本发明的实施例的标记元件的示意图；

图5示出根据本发明的实施例的检测装置的示意图；和

图6示出用于获知根据本发明的实施例的换挡装置中的选挡杆位置的方法的流程图表。

在本发明的优选实施例的以下描述中，针对不同附图中所示的且作用类似的元件使用相同或类似的附图标记，其中，取消对这些元件的重复描述。

具体实施方案

图1示出根据本发明的实施例的换挡装置100的示意图。

根据该实施例，用于车辆变速器的换挡装置100具有壳体底部部分102和与该壳体底部部分102固定相连的框架式的壳体嵌件104。壳体底部部分102例如用于将换挡装置100紧固在车辆车身上。十字件106可围绕十字件轴线108转动地支承在壳体嵌件104内。十字件106具有中央十字件缺口110，用于选择车辆变速器的变速器位置的选挡杆112穿过该中央十字件缺口。选挡杆112可围绕选挡杆轴线114转动地支承在十字件缺口110内。在图1中，十字件轴线108和选挡杆轴线114例如大致彼此垂直。

通过围绕十字件轴线114的倾斜运动，选挡杆112可以在不同的换挡槽之间运动，如以下进一步描述的那样。通过围绕选挡杆轴线108的倾斜运动，选挡杆112可以在相应一个换挡槽中的预定的切换点之间运动，例如利用卡止件的帮助。

选挡杆112与作为标记元件116的滑架机械联接。标记元件116大致具有矩形并且在框架式的导向装置118中可沿移位轴线120移动地布置。移位轴线120示例性地指向与十字件轴线114相同的方向。导向装置118安装在壳体嵌件104的外表面上。在此，标记元件116以如下方式布置在导向装置118内，即，使标记元件116的主延伸平面大致平行于选挡杆112的纵轴线121地取向。导向装置118具有保持元件122，成形于十字件106上的臂124伸入其内。臂124用于将导向装置118以及进而标记元件116在选挡杆112围绕十字件轴线114运动时横向于移位轴线120地抬升或下降，如以下结合图2a详细示出的那样。

在标记元件116的远离导向装置118的标记表面126上例如施加有第一标记条128和第二标记条130，它们在此示意性地作为线条示出并且大致平行于移位轴线120地延伸。第一标记条128例如用于标记换挡装置100的第一换挡槽内的切换点，第二标记条130用于标记换挡装置的第二换挡槽内的切换点。根据换挡装置100的换挡槽的数量，标记元件116也可以具有超过两个的标记条128、130。

在标记表面126对面布置有电路板132，其承载用于检测标记条128、130的传感器电子元器件。因而，标记元件116充当用于传感器电子元器件的传感器表面。根据实施例，传感器电子元器件是电脑鼠标的传感器，如以下进一步描述的那样。电路板132实现有留空部133，臂124和保持元件122穿过该留空部。因而，臂124例如可以比十字件106和电路板132之间的间距更长地实施。

如已述那样，标记元件116在选挡杆112围绕十字件轴线114运动时横向于移位轴线120地抬升或下降。在此，标记元件116根据运动方向移动，从而要么第一标记条128要么第二标记条130位于传感器电子元器件的检测区域内。当选挡杆112定位在第一换挡槽内时，第一标记条128例如位于检测区域内，当选挡杆112定位在第二换挡槽内时，第二标记条130位于检测区域内。

在选挡杆112围绕选挡杆轴线108运动时，即，沿两个换挡槽的其中一个换挡槽运动时，标记元件116平行于移位轴线120地移动。当选挡杆112沿第一换挡槽运动时，相应地第一标记条128在检测区域上经过，当选挡杆112沿第二换挡槽运动时，第二标记条130在检测区域上经过。

传感器电子元器件构造用于检测标记条128、130相对于检测区域的对应于选挡杆112的各个换挡运动的运动。现在，通过相应分析由传感器电子元器件检测的运动可以获知选挡杆112在换挡槽内的精确位置。

根据实施方式，壳体底部部分102、壳体嵌件104、选挡杆112、十字件106、标记元件116或导向装置118可以以注塑成形法制造，以便减轻重量和节约制造成本。

根据实施例，具有图1所示结构的换挡装置100包括光学鼠标传感装置，用于自动变速器内的换挡位置识别。在此，也被称为换挡杆的选挡杆112利用卡止件和包括十字件106的壳体的辅助可在限定的换挡杆位置之间运动。

如果选挡杆112在换挡槽内运动，则在导向件118内延伸的标记表面126相对于选挡杆112的运动沿一个方向随同引导。如果选挡杆112在换挡槽之间来回切换，则导向件118的高度位置发生变化，如图2a所见。标记表面126例如可以根据图4所示的选挡杆位置在两行之间，并且在总计八个位置之间进行二维运动。

为了利用光学鼠标传感装置识别换挡杆位置，标记表面126可以例如通过对标记表面126的印花或冲压标记有明确的符号。利用这种标记的帮助可以校准系统，在低压(unterspannung)之后重新定向传感装置。

如果选挡杆112和进而标记表面126运动，则与标记表面126对置的固定安装的光学鼠标传感装置拍摄标记表面126的图片。传感装置借助所拍摄的图片分析标记表面126的运动。如果电压在此期间中断，则标记表面126的位置可以借助运动方向和标记明确确定。

为了防止污染，换挡装置可以具有清洁装置，其构造用于至少在检测区域内借助柔软的材料，例如直接在拍照之前和之后为标记表面126除尘。

图2a和2b示出根据本发明的实施例的换挡装置100的示意图。换挡装置100对应于借助图1所描述的换挡装置。图2a示出换挡装置100的后视图，由其可以看出的是，电路板132和导向装置118大致彼此平行地布置。臂124和导向装置118相叠地布置。导向装置118的在臂124下方延伸的外边缘具有朝向电路板132的方向倾斜弯折的凸起部，其穿过电路板132的留空部并充当保持元件122。

臂124和保持元件122通过形状锁合连接可运动地彼此相连。为此，保持元件122的突出于电路板132的端部成形为保持夹200。臂124的自由端部具有两个指形件202，它们形状锁合地包围保持夹200。

臂124例如差不多布置在十字件轴线和选挡杆轴线的交叉点的高度上。根据实施方式，臂124的纵轴线可以如图2a中那样大致平行于或倾斜于选挡杆轴线地取向。臂124的纵轴线例如在选挡杆112的图2所示的中间位置中大致竖直于导向装置118的主延伸平面。

如已经借助图1所描述的那样，臂124在选挡杆112围绕十字件轴线运动时根据运动方向要么抬升要么下降。相应地，导向装置118相对于电路板132以及因而相对于位于其上的传感器电子元器件的高度位置发生变化。选挡杆112和导向装置118的运动方向相使用箭头标记出。

在图2b中，换挡装置100相对于图2a转动90度，从而导向装置118和可在其内移动地引导的标记元件116以前视图示出。标记元件116沿移位轴线和选挡杆112围绕选挡杆轴线的可行运动方向用箭头标记出。

根据该实施例，导向装置118实施有u形的型材作为第一导轨204并实施有槽作为第二导轨206。导轨204、206分别平行于移位轴线延伸。在此，第一导轨204沿导向装置118的面对壳体底部部分102的外边缘延伸。第二导轨206与第一导轨204间隔开地布置。

标记元件116具有较宽的矩形区域和较窄的矩形区域。较宽的区域包括带有两个标记条128、130的标记表面126并且借助适当成形的导向体(其布置在标记元件116的与标记表面126对置的一侧上)可移动地在第二导轨206内引导。较窄的区域面对壳体底部部分102。较窄的区域的面对壳体底部部分102的外边缘可移动地在第一导轨204内引导。

较窄的区域利用在图2b中不可见的栓成形，其穿过标记元件116内的位于导轨204、206之间的长孔208，并且因而朝选挡杆112的方向指向。栓例如通过至少一个铰接件与选挡杆112机械联接。

图3示出根据本发明的实施例的换挡装置中的不同的选挡杆位置的示意图。选挡杆位置分为两组：一方面分为带有四个主槽位置302、304、306、308和主槽中间位置310的主槽300，另一方面分为带有两个副槽位置314、316和副槽中间位置318的副槽312，在此是手动槽。附加地，选挡杆可以通过切换槽320在两个中间位置310、318之间来回运动。

副槽位置314、316例如用于手动切换车辆变速器，主槽位置302、304、306、308用于选择车辆变速器的不同的自动行驶挡位，例如p、r、n或d，其中，主槽中间位置310可以代表选挡杆的稳态位置，副槽中间位置318可以代表选挡杆的单稳态位置。

图4示出根据本发明的实施例的标记元件116的示意图。标记元件116例如是借助前面的附图所描述的标记元件。图4示出标记元件116的标记表面126的俯视图。两个标记条128、130大致彼此平行地布置。第一标记条128例如配属于换挡装置的图3所示的主槽，第二标记条130配属于图3所示的副槽。在此，第一标记条128包括四个主槽标记402、404、406、408(它们分别配属于其中一个主槽位置)以及代表主槽中间位置的第一中间位置标记410。相应地，第二标记条130包括两个副槽标记414、416(它们分别配属于副槽换挡位置)以及对应于副槽中间位置的第二中间位置标记418。

根据该实施例，两个标记条128、130的标记作为彼此不同的几何形状示出，例如作为圆形、正方形或矩形。在图4中，副槽标记414例如具有主槽标记402的形状，副槽标记416具有主槽标记404的形状，第二中间位置标记418具有第一中间位置标记410的形状。在此，副槽标记414、416和第二中间位置标记418与主槽标记402、404、406、408和第一中间位置标记410不同地相应仅作为轮廓示出，从而在两个标记条128、130之间得到对比度。

两个中间位置标记410、418还形成第三标记条420的端部，其代表借助图3所描述的切换槽。第三标记条420大致竖直于两个标记条128、130，从而得到h形的布置。

三个标记条128、130、420分别具有多个长度不同的间隔线422，它们分别在每个标记条的两个标记之间彼此以均匀的间距布置。在图4中，例如在两个标记之间分别布置有四个间隔线422，例外情况是两个中间位置标记410、418，在它们之间仅存在三个间隔线422。间隔线422大致横向于其相应所属的标记条的纵轴线地延伸。

在此，在第一标记条128上的间隔线422的相应的长度对应于这些间隔线相对于第一中间位置标记410的相应的间距，在第二标记条130上的间隔线422的相应的长度对应于这些间隔线相对于第二中间位置标记418的相应的间距。在图4中，两个标记条128、130的间隔线422从相应的中间位置标记出发朝两个方向逐渐变长。第三标记条420的间隔线422从第一中间位置标记410出发逐渐变长。

三个标记条128、130、420的标记和间隔线可以在检测部位424上被检测，在该检测部位上，位于电路板上的传感器电子元器件与标记表面126对置。检测部位424例如对应于借助图1所描述的检测区域。在图4中，标记元件116以如下方式定位在导向装置内，即，使第一中间位置标记410位于检测部位424处。第一中间位置标记410在此例如位于由传感器电子元器件辐射出的光束的光程内，用以扫描标记表面126。

图5示出根据本发明的实施例的检测装置500的示意图。检测装置500例如是传感器电子元器件，如借助图1至图4所描述的那样。检测装置500包括用于发射出光束504的光源502(在此是led)、用于将光束504朝标记表面126上的检测部位424对准的led透镜506以及与标记表面126对置地布置的传感器透镜508，其用于将在检测部位424上反射的光束导入传感器510中，该传感器构造用于在使用反射光束的情况下生成代表标记表面126相对于检测部位424运动的运动信号512并发送至分析装置514。分析装置514在此示意性地在传感器510附近示出。在现实中，分析装置514可以作为与检测装置500分开的单元或作为检测装置500，例如传感器510的组件实现。分析装置514构造用于在使用运动信号512的情况下获知换挡装置中的选挡杆的位置。

根据实施例，检测装置500是电脑鼠标传感装置，其中，标记表面126在一定程度上充当鼠标垫。根据电脑鼠标传感装置的实施方式，光源502要么是发光二极管要么是激光二极管。由标记表面126反射的光由传感器透镜508集束并且导入传感器510的微摄像机516中。微摄像机516构造用于将图像信息作为运动信号512发送至分析装置514，例如数字信号处理器(dsp)，其接收灰度图像形式的图像信息。分析装置514将图像信息换算成速度并根据速度计算δx和δy值形式的运动数据，它们代表标记元件的沿至少一个检测的标记条经过的路径。借助该路径现在可以获知选挡杆的换挡位置。

微摄像机516例如具有像素为16x16至30x30的分辨率。传感器510例如平均每秒可以拍摄和分析1500个图像。

图6示出用于获知根据本发明的实施例的换挡装置中的选挡杆位置的方法600的流程图表。该方法例如可以在使用换挡装置的情况下执行，如该换挡装置借助图1至图5所描述的那样。在此，在方法步骤602中，标记元件借助导向装置在检测部位处经过。更准确地说，在步骤602中，如果选挡杆沿换挡装置的由第一标记条代表的第一换挡槽运动，则标记元件沿第一标记条在检测部位处经过，如果选挡杆沿换挡位置的由第二标记条代表的第二换挡槽运动，则其沿第二标记条在检测部位处经过。在另一方法步骤604中，借助检测装置提供运动信号，其代表第一标记条相对于检测部位的运动或第二标记条相对于检测部位的运动，或者代表不仅第一标记条而且第二标记条相对于检测部位的运动。在可选的分析步骤606中可以分析运动信号，以便例如借助前面借助图5所描述的分析装置获知选挡杆在第一换挡槽或第二换挡槽内的位置。

所描述的和附图所示的实施例仅为示例性选出的。不同的实施例可以完整或关于各个特征彼此组合。一个实施例也可以由另一实施例的特征补充。

此外，根据本发明的方法步骤可以重复实施以及以与所描述的顺序不同的顺序实施。

如果一个实施例包括第一特征和第二特征之间的“和/或”关系，则这可以解读为如下，即，该实施例根据一个实施方式不仅具有第一特征而且也具有第二特征，根据另一实施方式要么仅具有第一特征要么仅具有第二特征。

附图标记列表

100换挡装置

102壳体底部部分

104壳体嵌件

106十字件

108十字件轴线

110十字件缺口

112选挡杆

114选挡杆轴线

116标记元件

118导向装置

120移位轴线

121纵轴线

122保持元件

124臂

126标记表面

128第一标记条

130第二标记条

132电路板

133留空部

200保持夹

202指形件

204第一导轨

206第二导轨

208长孔

300主槽

302第一主槽位置

304第二主槽位置

306第三主槽位置

308第四主槽位置

310主槽中间位置

312副槽

314第一副槽位置

316第二副槽位置

318副槽中间位置

320切换槽

402第一主槽标记

404第二主槽标记

406第三主槽标记

408第四主槽标记

410第一中间位置标记

414第一副槽标记

416第二副槽标记

418第二中间位置标记

420第三标记条

422间隔线

424检测部位

500检测装置

502光源

504光束

506led透镜

508传感器透镜

510传感器

512运动信号

514分析装置

516微摄像机

600用于获知选挡杆位置的方法

602标记元件的经过

604提供运动信号

606分析运动信号