CN102308127B - 具有力反馈的操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别地用于线控操纵的换挡变速器的操纵装置(1)。该操纵装置(1)包括一个换挡座(3)和一个可摆动地支承在换挡座(3)的支承位置(4)中的操纵元件(5)，例如选档杆。此外，该操纵装置(1)还具有至少一个用于锁止操纵元件(5)的致动器(2)。根据本发明，操纵装置(1)的特征在于，致动器(2)除了其锁止功能外，还被设置用于产生机械的振动或摆动。因此，本发明以很少的结构上的耗费实现了操纵装置的用于操作者的触觉反馈的转换，特别是能够以灵活的触觉感知告知换挡过程或者选档杆的闭锁的操纵位置。现有的操纵装置可以在可能的情况下仅通过软件方面的修改便可升级为具有触觉反馈功能。

Description

具有力反馈的操纵装置

技术领域

本发明涉及一种用于换挡变速器，例如用于变速器或者具有线控换挡操纵装置的自动变速器的操纵装置。

背景技术

机动车辆的变速器通常是通过一个设置在驾驶员操作的区域中的操纵装置来进行换挡或控制的。通常为此使用的操纵元件有，例如设置在机动车辆的前排座位之间或者仪表板的其它区域的换档杆或档位选择杆。

为此，出于人机工程学和安全方面的原因特别要求，以相应的换挡阻力或者对操纵杆锁止的形式，使驾驶员凭触觉能够明显地感知到目前可能存在的不允许换挡的状态，或者需要进行换挡操纵的进程。只有通过这种方式才能实现触觉上可感知的换挡操纵，例如，就像驾驶员能够感知和习惯于例如通过其根据转速和车速的同步锁止装置实现的完全同步的机械变速器的换挡操纵，或通过锁止装置和换挡锁止实现的自动变速器的通常的操纵。

因此，在任何情况下都要求，在操纵变速器过程中向驾驶员提供关于变速器当前的换挡状态或运行状态或关于换挡结果的清楚的触觉反馈。

然而在换挡变速器的电子方式换挡或者线控换挡操纵中，驾驶室内的操纵杆与在发动机舱内的机动车辆变速器之间不再有机械联接。更确切的说，在“线控换挡”变速器中，换挡指令从操纵装置到机动车辆变速器的传递是通过电的或电子信号以及然后在变速器上对换挡指令的电液转换实现的。

然而在变速器致动器和操纵杆之间缺少机械连接会导致变速器状态、可能存在的变速器换挡锁止或不允许的换挡指令不再能够直接地并且令驾驶员可触知地反作用于操纵杆的状态。

因此，在采用线控换挡控制的变速器时，驾驶员不能毫无问题地借助于确定的在操纵杆上可感觉到的锁止的换挡位置识别出在当前的行驶状态下，换挡杆位置、速度级或换挡指令可能是不允许的并且因此也不应该选择。在进行线控换挡操纵时，换挡指令的实际实施情况也同样极少地由变速器反作用于操纵杆。因此，驾驶员不能凭触觉感觉到换挡操纵过程，例如，就像驾驶员习惯于利用止动装置和变速器同步锁止装置机械操纵的变速器一样。

根据所要使用的换挡变速器的状态以及根据机动车辆的其它状态因素(例如发动机转速、机动车辆速度、离合器位置等)，因此为了在线控换挡控制的变速器中实现触觉反馈，需要根据变速器的状态以主动控制的方式对操纵杆的运动进行限制、减慢或者把常用的致动力(即力反馈)引导至操纵杆。

在采用线控换挡控制的变速器的情况下，只有通过这种方式才能让驾驶员在对操纵杆操纵后通过触觉得知，其换挡愿望(例如由于当前的机动车辆速度或者由于换挡变速器当前的运行状态)是不允许的，因此被锁止。因此还避免了当前不能由线控换挡变速器转换的换挡指令也被传输到操纵杆上的情况，其中该换挡指令被变速器电子单元识别出来，并因此没有***纵装置传递到变速器上。

例如由DE102005001589B3所述，由现有技术已知，通过给操纵元件配备可电子控制的锁止致动器，能在线控的换挡变速器中实现与具有机械的力传递功能的操纵元件相应的触觉。借助于控制装置对该锁止致动器进行触发，使得当前可能不允许的换挡状态以触觉上可感知的方式被闭锁并且因此使其不能被驾驶员选择。

然而这种具有锁止致动器的操纵装置在实际可行的触觉感受的转化方面还不是最优的，因为操纵杆通过锁止致动器只能是被完全锁住或被完全释放。通过使用已知的锁止致动器不能实现一个超越于此的，能更好地符合向变速器的机械的力传递(尤其是力反馈方面)的实际可行的触觉。驾驶员在换挡杆上通过触觉只能被告知，换挡杆是可自由移动的(锁止致动器去激活)或是某些换挡位置被完全锁住(锁止致动器被激活)。

但是，通过已知的锁止致动器不能实现一个确定换挡位置的当前处于锁止状态的根据驾驶员拨动换挡杆的位移而渐变的(随着运动位移增加的)触觉感知，因为这些锁止致动器只能识别两种状态，即“操纵位置被锁止”或“操纵位置被释放”。

另一方面，由现有技术已知的具有力反馈的操纵装置的常见的不利之处的是，实现力反馈所必需的部件基本上作为附加的组件必须被安置在操纵杆的区域内或操纵装置的壳体中。这会造成产生额外的结构上的耗费并且需要单独的结构空间，随着用于现代机动车辆变速器的操纵元件越变越小，这种单独的结构空间常常无法实现。此外，已知的力反馈装置常常要求有一个自己的致动驱动器，这意味着除了额外的空间需求之外，还需要额外的能量消耗以及与此相关的放热。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，提供一种特别用于换挡变速器的电或电子线控操纵的具有操纵元件的操纵装置，通过这种操纵装置能够克服现有技术的上述缺点。在此，该操纵装置可以特别节省空间，结构简单进而可低成本地制造，并且能够可靠地和实际可行地把换挡过程或被锁止的操纵位置转变成可用触觉感知的信号。

在一种本身首先已知的方式中，根据本发明的操纵装置包括一个换挡座以及一个操纵元件，例如一个操纵杆，其中该操纵元件可围绕一个位于换挡座上的一个支承位置转动或摆动。通过本身同样已知的方法，操纵装置还具有一个致动器，该致动器的作用是，在一个或者多个换挡位置促使锁止该操纵元件。

根据本发明，该操纵装置的特征在于，除了操纵元件锁止功能之外，致动器还被设置用于产生机械的振动或摆动。

致动器可以通过这种方法产生振动或摆动，所产生的振动或摆动通过换挡座和轴承传递到操纵元件或选档杆上，由此驾驶员在操纵选档杆时可凭触觉感知。特别是，当试图使选档杆向一个目前不允许的换档位置的方向移动时，借助于由致动器产生的振动，就已经向驾驶员发出可触知的信号，告知驾驶员他正准备开始一个不允许的或者在变速器的当前工作状态下不能实施的换挡操纵。

因此，依据本发明的起决定性作用的优点在于，不需要一个额外的致动驱动装置就可以实现主动的力反馈，此外甚至还不需要对操纵装置作重大的改动。换言之，由于本发明，现有的几乎任意特点的锁止致动器都能用于发挥这种双重功能，一方面锁止操纵元件移动，另一方面产生力反馈。

由于本发明，不必主动地对现有的操纵装置进行改造(或只是最小程度地改造)，以使其具有按照本发明的前摄的力反馈。由于本发明，甚至也可以只通过软件升级就给现有的或者已经安装的没有力反馈的操纵装置配备力反馈功能。

只要致动器在适当地触发时能够产生振动或摆动，可以不用考虑致动器被如何构造和设置就可实施本发明。然而根据本发明的一个特别优选的实施方式，致动器由电磁体构成。电磁致动器的特点是节省空间、可靠、能量消耗低。根据本发明，如果这里的振动和摆动是以一种简单的方式，通过用交流电或脉动直流电触发致动器而产生，则电磁致动器是有利的。

基于这个背景，根据本发明的另一优选的实施方式规定，借助于脉冲宽度调制对致动器进行触发。

脉冲宽度调制信号可以以低的线路损耗产生，并且配电方面的热损耗也微乎其微。此外还可以实现多种信号形式和信号频率。此外还可以为脉宽度调制信号调制(aufrnodulieren)另一个低频信号，这样就可以产生独特的、在必要时各不相同的信号形式，这些信号相应地向驾驶员传递独特的、在必要时各不相同的触觉信号。例如，可以给一个目前完全锁止的换挡位置(例如，快速前进时挂倒车档)配置的振动模式与给目前虽然是允许的，但是会导致燃料消耗增加的换档位置(例如，发动机转速过高的档位)配置的振动模式是不一样的。

根据本法明的另一种实施方式，操纵装置包括至少两个致动器。没有用于锁止选档杆的致动器用于产生机械的振动或摆动。

如果致动器中的一个已经被使用(例如用于锁止操纵元件或选档杆的一个目前不允许的换挡位置)并且因此能够同时毫无问题地产生所期望的振动或摆动，则通过这种方法可以可靠地产生振动或摆动并将其传递给操纵元件。如果操纵者或驾驶员相对用力地按一个目前由一个致动器所构成的换挡闭锁装置，这特别适合。由此可能(例如是一个电磁致动器的情况下)使电磁致动器的衔铁暂时倾斜并锁住，从而目前禁止通过该致动器产生振动或摆动。因此，在这种情况下，可以使用第二个、目前没有用于锁止功能的致动器来可靠地产生振动或摆动。

附图说明

下面将借助一个只示出了一个实施例的附图对本发明进行详细的说明。唯一的附图在此处：

图1在该附图中示出了依据本发明的操纵装置的实施方式。

具体实施方式

图1示出了具有其结构方式首先本身已知的三个锁止致动器2的操纵装置1。

此外，在图1中还可以看到一个(例如，可以与车辆的车身底部连接的)换挡座3，为了便于识别在图1的示图中的操纵装置1的内部结构，该变速器的外壳的一半被去掉。一个操纵杆5通过一个球窝关节4与换挡座3连接，该操纵杆可以沿虚线表示的双箭头在行驶方向上向前或向后运动。

在换挡座3中同样地设有总共三个电磁致动器2，这些致动器能够分别与锁止延长部6相互作用，其中这些锁止延长部6与操纵杆5被构造成一体。因此，根据对三个电磁致动器2的触发，电磁致动器2的相应数量的衔铁销7被移出并且各锁止延长部6(并且因此也包括操纵杆)的运动角度相应地受到限制或被减小。因此，通过这种方法可以借助于对电磁致动器2相应地进行触发来选择性地锁定操纵杆5的确定的换档位置或换档角度范围。

但是，根据本发明可以实现对一个或者多个致动器2的额外的控制，使得或是为致动器2加载振幅和频率都适当的交流电，或是加载脉动直流电，尤其是以脉冲宽度调制(Pulsweitenmodulation)的形式。

因此利用这种方法可以在一个或者多个致动器2中产生相应的振动或摆动，而生成的振动或摆动通过操纵装置1的换挡座3以及通过球窝关节4被传递到操纵杆5上。

换句话说这意味着，所示出的操纵装置1(本身以其已知的实施方式不提供通过只锁止不允许的换档位置而产生的力反馈)实际上不经任何结构上的改动就可以转变成一个具有全面的、前摄的(proaktiv)或者可变的力反馈功能性的操纵装置。这能够以最简单的方式，必要时甚至仅以软件升级的形式实现，所述软件被用在操纵装置1的用于致动器2的触发电路中。

结果，显然通过本发明提供了一个特别地用于线控换档档位变速器的具有力反馈的操纵装置，该操纵装置能够以最小的结构花费得以实现，从而尤其是通过实现换档过程或被锁止的操纵位置的灵活的触觉感知可以决定性地改善对于操纵者或驾驶员的触觉反馈。因此可以大范围地改变换挡变速器的操纵装置(以及纯软件方面)的手感和运动特性，并且使它们与特殊的应用或用户的偏好相适应。

因此本发明还特别地在机动车辆的线控换档变速器领域的应用方面对人机工程学，操纵舒适性和费用效率的改进做出了重大贡献。

附图标记列表

1  操纵装置

2  电磁致动器

3  换挡座

4  球窝关节

5  换档杆，选档杆

6  锁止延长部

7  衔铁

Claims (5)

1.一种用于选择线控换挡变速器的档位的操纵装置(1)，所述操纵装置具有一个换挡座(3)，一个能转动地或能摆动地支承在换挡座(3)的支承位置(4)上的机械的操纵元件(5、6)，以及至少一个止挡元件(7)，该止挡元件借助于至少一个致动器(2)能在一个激活的状态和一个去激活的状态之间来回运动，在所述激活的状态下所述操纵元件(5、6)通过在所述止挡元件(7)上的止挡沿至少一个操纵方向被锁止，在所述去激活的状态下，所述操纵元件(5、6)能沿至少一个操纵方向从所述止挡元件(7)旁边运动经过，其特征在于，所述至少一个致动器(2)除了其用于所述止挡元件(7)的运动功能之外，还被设置用于产生机械的振动或摆动。

2.根据权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，所述操纵元件(5、6)是一个操纵杆。

3.根据权利要求1或2所述的操纵装置，其特征在于，所述致动器(2)由电磁体构成。

4.根据权利要求1或2所述的操纵装置，其特征在于，对所述致动器(2)的触发被构造为脉冲宽度调制信号的形式。

5.根据权利要求1或2所述的操纵装置，其特征在于，所述操纵装置(1)包括至少两个致动器(2)，其中没有被用于使所述操纵元件(5、6)锁止的致动器(2)被设置用于产生机械的振动或摆动。

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