用于切换车辆的变速器的线控换档单元的制作方法

本发明涉及用于将车辆的变速器在r、n、d和p状态之间进行换挡的线控换档单元，包括可以以相反方向移动的单稳态选择器元件，其中换档布置被布置为使得可以通过将选择器元件从所述单稳态位置分别以第一方向和第二相反方向移动来达到变速器状态r和d，并且该线控换档单元包括用于变为变速器状态n的单独的输入元件。

传统的换档单元使用枢轴换档杆，该枢轴换挡杆可以沿着换档门枢轴转动，该换挡门包括对应于变速器状态p、r、n和d的位置。这样的传统换档单元可以在线控换档单元中被替换为包括操纵杆或旋钮的单元，该操纵杆或旋钮可以在对应于p、r、n和d的位置之间旋转。所有这些换档单元的共同点在于，在与变速器状态r和d相关联的换挡位置之间存在对应于n的中间换档位置。然而，这是相当方便的，因为变速器状态n事实上只在罕见的情况下需要，而当停车或从停车区域离开(这可能需要从d到r或从r到d的若干次变化)时，通过中间n从d换档至r或从r换挡至d是不方便的。

对于传统的换档单元，汽车工业不得不小心地遵从合法的或管制的规则，并且还存在管理prnd状态的布置的规则。这些标准或规则对于传统的电缆致动换档系统是合理的安全措施。然而，通过采用可以利用软件来保证安全换档系统性能的线控换档控制，相对于prnd布置的传统规则相对于在驾驶员和车辆之间可安全直观地操作的界面可能是反作用。可以建立考虑换档单元的性能方面的测量因子，诸如由例如第一时间用户作出的模式错误的数量、每次换档操作的瞥视次数和瞥视时间(视线离开道路的时间)等。在本发明的原因中，发明人已经通过现场调研发现旋转输入方法如用于汽车变速器系统的强大人体工学的优点一样非常直观；另一方面，由于使用期间的认知负荷，prnd布置的直接采用不是最佳的。尤其是在当用户不得不在太极端的状态(即，从d到r或从r到d)之间变化的情况下观察到。由此，考虑到应用于线控换档系统的软件控制和阶段依赖控制的优点，实际上有理由针对使驾驶员作出的操作错误最小化的最佳性能优化设计，而不是设计符合基于机械、电缆致动换档系统的内在性质的传统标准和规则的换档系统。

根据权利要求1的前序部分的线控换档单元在de102009039113a1中公开。换档单元包括选择器元件，例如可以被向前移动来改变至变速器状态r并且可以被向后移动从单稳态位置变为变速器状态d的单稳态换挡杆。此外，存在单独的输入元件，用于变为变速器状态n。在图5中公开的另一个实施例示出了包括单稳态旋钮的换档单元，其中单稳态旋钮可以从单稳态位置沿逆时针方向和顺时针方向旋转以分别达到变速器状态r和d。此外，旋钮被布置为可垂直移位，其中当旋钮被按下时旋钮作用在单独的按钮上使得可以通过按下旋钮将变速器变为变速器状态n。根据此文献的权利要求1，换档单元被布置使得仅当之前选择过变速器状态n时，从变速器状态d至变速器r的变化或从变速器状态r至变速器状态d的变化才是可能的。这意味着变速器状态r仅可以从变速器状态d通过中间变速器状态n达到，并且反之亦然。

本发明的目的是为了提供可以以简单、直观和舒适的方式操作的线控换档单元。对于节省车辆内的空间和部分具有持续的需求。由此，另外，有利的是将附加功能集成到换档单元，同时以直观的方式向用户传达如何操作线控换档单元。

该目的通过包括权利要求1的特征的线控换档单元来实现。在从属权利要求中展示了优选实施例。

根据本发明，换档单元被布置为使得，当车辆静止时，变速器状态可分别通过以第一方向移动选择器元件从d直接变为r，通过以第二相反方向移动选择器元件从r直接变为d。此外，选择器元件包括可以由驾驶员致动的按钮元件。换档单元被布置使得当变速器在d或r并且车辆静止时，致动按钮元件实现变为变速器状态p。

在优选实施例中，按钮元件是设置在选择器元件上的可垂直压下的单稳态按钮。

在替换的实施例中，通过将选择器元件作为整体布置成可垂直压下的单稳态按钮来提供按钮元件。

在另一个替换的实施例中，由在选择器元件的上表面上的触摸屏区域形成按钮元件，其中触摸屏元件通过用一根或多根手指触摸它而致动。

在优选实施例中，换档单元还被布置为使得当用于驱动车辆的发动机被关闭时，致动按钮元件是启动发动机，并且当变速器状态是p并且发动机正在运行时，致动按钮元件是关闭发动机。

在优选实施例中，选择器元件的顶面设置有显示器，并且换档单元被布置为当发动机正在运行并且变速器状态为p时显示大符号p，并且当变速器状态是r、d、或n并且车辆静止且发动机运行时显示小符号p，以指示通过压下选择器元件可以将变速器状态变为p。

在另一个优选实施例中，换档单元被布置成当变速器状态是p并且发动机正在运行时在显示器上显示以第一方向指向选择器元件旁边的符号r的第一箭头，并且显示以第二方向指向选择器元件旁边的符号d的第二箭头，以指示通过分别以第一方向和第二方向移动选择器元件，变速器状态可以变为r和d。

在优选实施例中，换档单元被布置为使得用于转换为p的按钮元件具有进一步功能以允许通过在换档单元处于p并且发动机分别处于关闭和启动状态时致动同一按钮元件来分别启动或关闭发动机。以这种方式，对于启动或停止发动机，不需要进一步的输入元件。

在优选实施例中，换档单元被布置为当发动机被关闭时在显示器上显示启动符号以指示压下选择器元件可用于启动发动机，并且当变速器状态是p并且发动机正在运行时在显示器上显示停止符号以指示压下选择器元件可用于关闭发动机。

为了在选择器元件的顶面上设置显示屏，并将显示屏用于动态地给出关于换档单元的状态的信息并且在选择器元件被操作为达到特定的换档状态的方式上具有多个优点。通过将反馈信息移至选择器元件上的显示器或者选择器元件上的未使用的空间可以被用于将可视反馈信息传达给驾驶员的目的。用这种方式，与在换档单元周围使用空间用于显示器、图标、或led的现有设备相比，可以节省选择器元件周围的空间。当然，可视反馈信息也可以在仪表板、中央显示器上被示出或可以被投影到挡风玻璃上。

在优选实施例中，选择器元件是可以从单稳态位置沿顺时针和逆时针旋转来分别在第一方向和第二相反方向执行水平移动的旋钮。

在替代实施例中，选择器元件是换档按钮，其可以从单稳态位置沿相反方向线性位移以便分别以第一方向和第二相反方向执行水平位移。

本发明允许实现若干优点。总是有节省车内的空间的期望。由此，需要去除主动按钮和控制。本发明允许将若干功能集成到先前需要若干单独的输入装置的换档单元中。

当发动机关闭时，采用自动返回到变速器的p使许多驾驶员对于他们是否真的可以离开汽车感到不安全。许多驾驶员发现，在关闭车辆之前，他们可能忘记将换挡器置于p，这使人愤怒。通过以使得用户必须通过与变为p相同的输入装置实现发动机的关闭(关闭功能)的方式设计线控输入单元，可以实现用户不得不通过对输入装置的一次致动通过p然后通过再次致动相同的输入装置来关闭发动机。以这种方式，当发动机关闭时，驾驶员直观地获得关于车辆处于p的反馈。

沿着相同的线，车辆的开启和关闭很可能在以一些方向驱动车辆或使车进入p(在关闭之前)之后。由此，开和关功能直接与换档功能相关。仍然，在现有的车中，具有单独的按钮或启动钥匙锁。

此外，旋钮线控设计示出有前景的结果。然而，一次又一次犯的错误是当驾驶员想从d到r或从r到d时在换挡模式rnd中有中间位置n。在这种顺序中中间真的不需要有n，并且此外，n很少被使用。在本发明中，选择器元件是双单稳态按钮，其允许从单稳态位置以第一移动方向在r和d之间变化，反之亦然，并且从单稳态方向以第二移动方向变为p。在优选实施例中选择器元件以第二方向的致动可以被用于启动或关闭车辆的发动机。

现在将结合附图中示出的优选实施例描述本发明，其中：

图1是根据本发明的实施例的线控换档单元的示意性平面图以及换挡模式的示意图；

图2至图10是示出当线控单元由驾驶员致动时的操作的顺序的图1中示出的实施例的线控换档单元的示意图；

图11是线控换档单元的旋钮的替代实施例的示意图；并且

图12是线控换档单元的替代实施例的显示操作的示意图。

本文提出的优选实施例的线控换挡单元包括作为选择器元件的单稳态旋钮2，和作为进一步输入元件的单稳态换档按钮4。旋钮2和换档按钮4设置在底座上，该底座可以例如固定在车辆的中央控制台上。

在示出的优选实施例中，通过将旋钮2作为整体布置成可垂直压下的单稳态按钮来提供选择器元件的按钮元件。然而，原则上选择器的按钮元件也可以是设置在选择器元件上的单独的附加元件，例如设置为旋钮2上的另一个按钮，或通过设置在旋钮上的触摸屏元件。

旋钮2的换档模式在图1中的左侧示意性示出。旋钮可以从单稳态中心位置以第一逆时针方向旋转以将变速器状态变为r，并且从单稳态中心位置以第二顺时针方向旋转以将变速器状态变为d。

如所指示的，旋钮2另外形成为单稳态按钮，其可以从单稳态状态被压下以执行变速器的换档操作或其他功能，如将在下文更详细解释的。

单稳态换档按钮4可以通过将其从单稳态位置换档至左手侧来致动以将变速器换档至状态n。

包围旋钮2和换档按钮4的换档单元的底座表面设置有符号r、d和n，这可以选择性地照亮以指示变速器的当前状态。旋钮2在其上表面还设置有显示器以显示变速器的状态或可通过旋转或按下旋钮2来执行的可用功能，如将在下文进一步解释的。

线控换档单元还包括传感器和控制电路，以用于基于旋钮2和换档按钮4上的感测到的输入操作来生成将被发送到变速器的控制信号。控制电路系统也接收关于车辆的移动状态的传感器输入，特别是车辆是否处于静止状态：如果感测到的速度低于阈值速度，车辆被假设为静止。控制电路系统被布置为仅当车辆是静止时才允许特定换档命令。对于特定换档命令(例如从p到d或r)控制电路系统还要求制动踏板被驾驶员按压。此外，控制电路系统被布置为执行符号r、d和n的照亮的控制和旋钮2上的显示的控制。用于产生线控命令的这种控制电路系统和传感器的硬件是已知的，并且在这里将不会进一步详细讨论。然而，通过调整和编程控制电路系统来实现的换档单元的功能性和它的操作方式是本发明的一部分，并且现在将在下面的优选实施例的线控换档单元的示例中描述。

在图2中示出的线控换档单元的状态中驾驶员已经进入车辆并且把钥匙放置在被感测的位置。在这种情况下车辆的发动机可以被启动，并且换档单元中的控制电路系统控制旋钮4的显示器以显示由具有在开放圆形的开放区域中延伸的直线段的开放圆形形成的启动符号，如图2中所示。这个启动符号的显示用直观清晰的方式告知驾驶员启动功能是可用的，并且可以通过压下旋钮2执行。

在通过压下旋钮2启动发动机之后，换档单元在如图3所示的状态。换档单元的控制电路系统现在导致旋钮上的显示器示出照亮的大符号p，旨在向驾驶员显示在发动机被启动之后，变速器初始处于状态p。此外，控制电路系统被布置成示出指向第一方向的第一箭头，旋钮可以以第一方向被旋转以将变速器状态变为r。第一箭头指向在旋钮左上方的旋钮旁边底座上的符号r。显示器还示出以与第一方向相反的第二方向指向底座上的旋钮右上角的符号d的第二箭头。这两个箭头的显示旨在以直观的方式告知驾驶员，可以通过分别以第一方向和第二方向旋转旋钮而变为r和d。换档单元的控制电路系统被布置为仅在传感器发信号通知制动器被按压后生成控制信号来换档为r或d。

在本示例中，驾驶员正在按压制动踏板，并且现在想要以向前方向驾驶。从图3中示出的情况开始，驾驶员出于这个目的将旋钮以顺时针方向旋转以将变速器换档为状态d，然后开始驾驶。线控换档单元的最终状态在图4中示出。由于控制电路系统确定在这个驾驶状态中通过旋转或压下旋钮没有可以执行的操作，旋钮上的显示器不示出符号。

在图5中示出的情况中，驾驶员推压制动踏板使得车辆静止(速度零或大约零)。变速器仍然在状态d，该状态由旋钮的右上角的照亮符号d表示。此外，以第一方向指向朝向符号r的第一箭头被显示，以指示通过以指示的逆时针方向旋转旋钮，换档单元可以被操作为换档为变速器状态r。此外，控制电路系统引起显示器示出大符号p，但是仅具有轮廓并且未照亮(以将其与图3中指示变速器状态p的照亮符号p区分)，并且此外，大符号p旁边的小符号p旨在表示通过按下旋钮可以切换到变速器状态p的操作。此外，换档按钮4能够被换档来变为变速器状态n。

在这种情况下，驾驶员旨在以向后的方向驾驶，并且由此以由指向r的第一箭头指示的逆时针方向旋转旋钮。换档单元的结果配置在图6中示出。旋钮的左上方的符号r被照亮以指示变速器在状态r。制动踏板仍然被按下，并且车辆静止。在这种情况下，控制电路系统控制显示器以示出具有轮廓且没有照亮的大符号p以及它旁边的小符号p以指示可以通过压下旋钮变为变速器状态p。

图7示出当驾驶员释放制动踏板并且以向后的方向驾驶时的情况。变速器的状态通过照亮在旋钮的左上方的符号r来指示。旋钮上的显示器不示出符号因为在这个情况下没有通过旋转或压下旋钮可以执行的功能。

驾驶员再次停下车辆并且保持刹车踏板被推下。结果的情况在图8中示出。符号r仍然是照亮的因为变速器仍然在变速器状态r。在旋钮的显示屏上第二箭头被示出为指向符号d，指示通过以顺时针方向旋转旋钮可以选择变速器状态d。此外，控制电路系统导致显示器只显示带有轮廓线的大符号p和在其旁边的小符号p以指示通过压下旋钮可以执行变为变速器状态p。由此，变速器可以从状态r变为状态d、p和n的任何一个。此外，应注意，在r和d之间的直接转换是可以的，这在当停车时几乎没有操纵空间可用时是有用的。

在图8中示出的情况中驾驶员现在已经将车辆定位在停车空间，变速器仍然在r并且制动踏板仍然被按压。驾驶员想要将变速器置于p中，这是通过压下用轮廓线示出大符号p和在其旁边的小符号以指示此换挡选项的旋钮完成的。

在旋钮2被压下后，控制电路系统控制显示器以示出如图9中示出的符号。照亮的第一和第二箭头分别指向符号r和d，指示变速器可以分别被换档为变速器状态r和d。大的照亮的符号p指示当前变速器状态是p。在大的照亮的p旁边的小的停止符号旨在指示可以通过压下旋钮4执行关闭发动机。当驾驶员现在想要关闭发动机时，他或她推旋钮2以压下它，这导致控制电路系统生成导致发动机停止的停止信号。在那之后，换档单元的控制电路系统控制显示器再一次示出大的启动符号，如图10中所示，指示可以通过推旋钮2执行启动发动机的功能。

本发明允许以非常紧凑的和节省空间的方式设计利用两个按钮来控制变速器并变为p、r、n和d中的任何状态的线控换档单元。在优选实施例中，为了这个目的使用单稳态旋钮2和单稳态换档按钮4。

此外，在需要从r至d和相反的频繁变化(即当在停车区域操纵时)的情况下，变速器可以对于驾驶员来说非常有效地和非常方便地被控制。当车辆处于静止时，通过旋钮的一次旋转就可以实现从r到d的变化，并且通过旋钮的一次反向旋转就可以实现从d回到r的变化。

在优选实施例中，换档单元的功能性可以如上所述的被延伸，以集成汽车的发动机的开启和关闭的功能，这可以通过上述的已经存在两个单稳态按钮实现。

在这个优选实施例中，驾驶员可以仅通过变速器状态p关闭发动机，作为由旋钮的显示器中的大的照亮的符号p指示的中间状态。由此，当发动机被关闭，驾驶员确保变速器状态是p，并且当发动机被关闭时，对于驾驶员来说不管他是否将变速器带到p都不会有愤怒。

当然，与结合图2至图10所讨论的实施例相比，存在许多替代布置。

例如在图2至图10中示出的实施例中，用于状态r和d的符号可以是在旋钮2的顶部的底座表面中的背光字母。替代地，符号r、d和n可以被显示在位于旋钮2旁边的底座表面上所示的位置处的显示屏区域上。当车辆的发动机关闭时，符号r、d和n的显示可以被完全关闭(不再可见)。

替代地，r和d的状态的视觉显示也可以被集成到旋钮2的显示器上。在这种情况下r和d符号将显示在旋钮外围的显示器上。然后如图11所示，旋钮可以由旋转的外缘或环形成。这个外环然后被布置为具有指向中心的指示器的单稳态外环。外环内的中央显示器区域可以是不可旋转的均匀圆形显示器。然后外环4可以分别朝符号r和d旋转，如果已经达到任何状态，那么将会突出显示。外环内圆形显示器可以分为显示各种状态和操作信息的不同部分8和10。外环内的中央圆形显示器可以是可按压的按钮的上表面，使得显示器作为整体可以相对于外环向下推，以提供用于转换为p的按钮元件。替代地，仅内部部分10可以被形成为可压下的推钮。

作为进一步的替代，相对于图2和图10描述的实施例可以被修改，使得显示器还可以在状态r、d和n中指示如何达到关闭功能。这个信息对当换档单元仍然在r、d或n并且制动踏板被压下时会寻找关闭按钮的初次使用(例如，租赁汽车)的用户非常有用。这可以例如通过显示已经处于图8中示出的状态的p符号旁边的关闭符号来实现。这在示出显示器的中心部分的图12中示意性示出，并且状态的转换在上文中结合图8和图9之间的转换被描述。在图12的左侧，如图8的情况被指示，即变速器仍然在r(图12中未示出)。大符号p以具有轮廓示出只为了指示通过压下旋钮可以达到状态p，但是已经在这个状态时小关闭符号在它旁边被显示，为了指示在这里也将实现关闭功能。在旋钮被压下之后，中心显示器示出如图12的右侧示出的符号，即照亮的大符号p以指示变速器在p，和在它旁边的小关闭符号。这旨在告知驾驶员可以通过再一次压下旋钮关闭发动机。