CN101551007B - 带有触觉反馈的换档系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有触觉反馈的换档系统。提供用于触觉反馈系统的方法和设备。所述系统包括：具有位置的变速器指示器，所述位置适于由使用者调节；联接到所述变速器指示器的反馈装置，所述反馈装置适于响应于反馈信号产生振动；和控制系统，所述控制系统适于检测所述变速器指示器的位置并传输反馈信号给所述反馈装置。

Description

带有触觉反馈的换档系统

技术领域

在此描述的主题总体上涉及变速器换档，且更具体地涉及变速器换档器的反馈系统。

背景技术

一些车辆使用电子或电动辅助变速器换档器来请求变速器从一个操作状态到另一个操作状态的换档。通常，这种请求首先传输给控制系统，控制系统监测请求以及变速器状态和/或其它车辆操作状态。在某些情况下，不可能或不希望遵照车辆操作者通过变速器换档器启动的请求。在一个示例中，档车辆处于运动时，可能不能将车辆换档到“停车”。虽然控制系统可以确定所请求的变化(如在非限制性示例中所示的变化)是不可行的，优选地还传输给车辆操作者所请求的变换器变化没有发生。

因而，可以采用一些类型的反馈机构以提供控制系统没有执行所请求的变速器操作状态的变化的指示给操作者。这种反馈机构的希望特征包括高可能性地成功提醒操作者的特性。

发明内容

提供一种用于在车辆中使用的换档系统的设备。所述设备包括：具有位置的变速器指示器，所述位置适于由使用者调节；联接到所述变速器指示器的反馈装置，所述反馈装置适于响应于反馈信号产生振动；和控制系统，所述控制系统适于检测所述变速器指示器的位置并传输反馈信号给所述反馈装置。

提供一种用于响应变速器换档请求的方法。所述方法包括：从换档器接收传达到期望变速器状态的变化的请求的第一信号；确定对所述变化的请求是否是无效请求；在所述第一信号传达无效请求时发送第二信号给所述换档器；和响应于所述第二信号操作联接到所述换档器的触觉反馈装置。

提供该发明内容是为了以简化形式介绍构思的选择，所述构思在具体实施方式中进一步描述。该发明内容不打算识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不打算用来帮助确定要求保护的主题的范围。

附图说明

在下文将结合以下附图描述至少一个实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件，且

图1图示了变速器换档系统的实施例；

图2是图示了操作变速器换档系统的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

以下详细说明性质上仅为示范性的，且并不打算限定本发明或其应用及用途。另外，并非打算受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明确的或隐含的理论。

技术和技术方案可以在此以功能和/或逻辑块部件和各个过程步骤的方式描述。应当理解的是，这种块部件可以设置成执行特定功能的任何数量的硬件、软件、和/或固件部件实现。例如，控制系统、变速器系统、或其组合的实施例可以采用：各种集成电路部件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查询表或类似物；机械和电动机械装置和部件以及可以在一个或更多微处理器、机械开关或其它控制装置的控制下实现各种功能的类似物。此外，本领域技术人员将理解，实施例可以与任何数量的数据传输协议结合实施且在此所述的系统仅仅是一个合适的示例。

此外，在此包含的各个图中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示范性功能关系和/或物理联接。应当注意，在该主题的实施例中可以存在许多可选或附加功能关系或物理联接。

“连接/联接”-以下说明指的是被“连接”或“联接”在一起的元件或节点或特征。如在此使用的，除非另有明确声明，“连接”指的是直接结合到(或与其直接连通)其它元件/节点/特征的一个元件/节点/特征，而不必是机械地结合。类似地，除非另有明确声明，“联接”指的是直接或间接结合到(或与其直接或间接连通)其它元件/节点/特征的一个元件/节点/特征，而不必是机械地结合。因而，虽然图1所示的示意图描绘了元件的一个示范性布置，但是在所描绘主题的实施例中可以存在附加的中间元件、装置、特征、或部件。

图1图示了换档系统1的一个实施例。换档系统1可以出现在任何合适类型的车辆或交通工具中，包括但不限于汽车、船和摩托车。这种车辆可以具有电子控制的或电动辅助的变速器换档机构。所示实施例包括车辆换档组件10、控制系统40、和变速器80。车辆换档组件10可以联接到控制系统40。车辆换档组件10可以包括换档臂12。换档臂12可以联接到控制系统40。控制系统40可以联接到车辆的变速器80。变速器80可以具有能够被调节以操作车辆的多个操作状态。

换档臂12可以设置在多个位置，每个位置对应于至少一个车辆操作模式或变速器80操作状态。换档臂12可以可选地包括换档按钮14，在一些实施例中，换档按钮14可以在将换档臂12设置在一个或更多位置中之前需要按压。操纵换档臂12可以可选地包括使用车辆离合器，该实践是本领域熟知的。变速器80操作状态的变化可以响应于换档臂12的操纵而作出。

在一些实施例中，换档臂12可以占据单个位置。这种换档臂可以被操纵，以通过沿一方向触发变速器12来调节车辆的操作状态，而产生信号给控制系统40且换档臂12返回至其初始位置。操纵换档臂12的其它方法也可在不同实施例中想到，包括操纵固定换档臂12上的按钮、旋钮、或杆的操纵设备。

换档臂12可以借助于换档线20联接到控制系统40。也可以使用其它连接机构，如缆索、无线通信、机械或液压线路。

换档臂12可以包括触觉或触觉式反馈装置或系统，如振动器16。在一些实施例中，反馈系统可以包括其它部件，包括但不限于处理器元件、存储器元件、信息存储或通信元件、或控制装置。在某些实施例中，触觉反馈装置可以包括或实现为其它项，包括但不限于摇晃器、摆动机构、旋转装置、脉冲装置或静电装置。

振动器16优选地联接到变速器12，使得在振动器16被致动时，产生可由与换档臂12接触的人肢体察觉到的振动。因此，振动器16的振动强度和/或定期振动持续时间可以变化。类似地，振动器16的振动持续时间可以被改变以产生各种振动模式，包括但不限于，单次短脉冲、单次长脉冲、重复短或长脉冲、交替的短和/或长振动脉冲、或其它，这些中的任何和所有项可具有不同的强度。其它反馈装置可以具有类似的变化操作模式。在一些实施例中，振动或其它方式的不同操作模式可以表示来自于控制系统40的不同响应。

振动器16可以通过第一反馈线18联接到控制系统40。振动器16可以由控制系统40直接操作，或在一些实施例中，可以发送信号给触觉反馈装置，所述触觉反馈装置可以独立地操作振动器或其它机构。

控制系统40可以通过线18，20联接到换档组件10。控制系统40也可以通过变速器接口50联接到车辆变速器80。变速器接口50可以是适合于车辆、变速器和控制系统的任何类型。在一些额实施例中，变速器接口50可以是线、液压线路、机械或电动机械装置、电子部件，但是其它装置是可想到的。除了其它功能之外，变速器接口50在一些实施例中可以提供表示变速器80的当前操作状态的信息或信号给控制系统40。

控制系统40可以用一个或更多处理部件实施或执行，如通用目的处理器、按内容寻址的存储器、数字信号处理器、特定应用集成电路、现场可编程序的门阵列、任何合适的可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑电路、离散硬件部件、或设计成执行在此所述的功能的任何组合。处理器可以实现为微处理器、控制器、微控制器、或状态机。此外，处理器可以实施为计算装置的组合，例如数字信号处理器和微处理器的组合、多个微处理器、一个或更多微处理器与数字信号处理器内核结合、或任何其它这种配置。

在包括存储器部件的控制系统40的这些实施例中，这种存储器部件可以实现为RAM存储器、闪速存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可换式磁盘、CD-ROM、或本领域公知的任何其它形式的存储介质。存储器部件可以联接到一个或更多处理部件，使得处理部件可以在存储器部件上读写信息。在一些实施例中，存储器部件可以集成到一个或更多处理部件。例如，在一些实施例中，处理部件和存储器部件可以位于ASIC或FPGA中。

控制系统40也可以由第二反馈线38联接到第二反馈装置30。第二反馈装置30可以包括视觉反馈装置34和/或听觉反馈装置36。反馈装置34，36中的任一个或两者可以类似于触觉反馈装置16独立地操作，以不同的持续时间，按交替顺序，或其组合。类似地，虽然视觉反馈装置34的一个实施例为发光二极管或发出人视觉范围内的辐射的其它发光装置，但是其它视觉反馈装置可以是包括处理器元件、存储器元件和适于操作视觉元件的其它部件的视觉反馈组件。听觉反馈装置36也可以包括可听噪音发生器(如压电蜂鸣器或扬声器)，或可以包括适于产生可听噪音的部件组件，以及其他实施例。因此，控制系统40可以直接操作视觉或听觉反馈装置34，36，或发送信号给它们，从而允许独立操作。

控制系统40可以与车辆中的各种其它部件和传感器联接。例如，在图1所示的实施例中，车辆速度传感器44由速度传感器线45联接到控制系统40。车辆速度传感器44可以适于检测车辆速度并将包含车辆当前速度的信息或表示该信息的信号通过速度传感器线45传输给控制系统40。如上文关于第一和第二反馈线18，38、换档线20和变速器接口50讨论的那样，速度传感器线45也可以与其它连接机构配合或由其它连接机构取代。类似地，其它示范性传感器可以包括分别通过加速踏板传感器线47和制动踏板传感器线49联接到控制系统的加速踏板传感器46和制动踏板传感器48。

车辆，如具有换档系统1的车辆，通常采用一个以上的传动齿轮，以在车辆操作期间使用，包括前进档和倒档的传动齿轮的使用和设置是本领域公知的。一些车辆可以具有倒档和高达六个前进档。某些车辆可以具有手动变速器换档杆，籍此车辆操作者可以操纵变速器，以在不同可操纵状态之间进行调节或变化，每个状态使用不同的传动齿轮。在具有手动变速器的这种车辆中，换档可以通过部件的机械连接或电动机械操纵来实现。通常，提供换档杆、旋钮、把手、或棍以用于操作者操纵。

一些车辆可以具有电动或电动辅助换档。一些车辆也可以具有线驱动部件。借助于这样的变速器系统，操作者可以在车辆操纵模式(例如，“停车”、“倒档”、“空档”、“前进档”)之间或在变速器80的特定操作状态(例如，“倒档”、“一档”、“二档”、“三档”)之间或两者之间进行选择。在一些车辆中，换档臂12可以用于在车辆操纵模式以及变速器80的特定操作状态的组合(例如，“停车”、“倒档”、“空档”、“前进档”、“四档”、“三档”)之间进行选择。换档臂12可以通过其位置在物理上表示状态，或它可以调节指示器，指示器对应于变速器状态。通常，采用电动或电动辅助换档的车辆可以包括控制系统40，控制系统40从换档臂12接收表示换档臂12位置变化的信号。控制系统40可以确定变速器80的当前状态，且与其它标准结合来估计换档请求信号是有效请求还是无效请求。

有效换档请求可以是请求变速器80的操作状态从当前状态变化到导致车辆和/或变速器80可接受的、许可的、期望的和/或允许的操作状态的请求。作为非限定性示例，有效换档请求可以是表示变速器80操作状态从停车到空档、从空档到倒档、在低速时从空档到第一前进档、在合适速度时从第一前进档到第二前进档等等的变化的那些请求。

无效请求可以是请求变速器80操作状态从当前状态变化到导致车辆和/或变速器80不可接受的、不许可的、不期望的和/或不允许的操作状态的请求。一些非限定性示例可以包括表示变速器80操作状态在高速时从第五前进档到第一前进档、在高速时从第五前进档到倒档、在高速时从空档到第一前进档、在低速时从空档到第五前进档等等的变化的那些请求。决定换档请求有效性的低速和高速可以依车辆而不同，且车辆控制系统40可以基于特定请求保持可接受的速度范围。其它变速器换档请求也可能是有效或无效请求。变速器换档请求确定或选择为有效或无效的标准的全范围可以存储在控制系统40或其部件中。

在车辆乘员通过操纵换档臂12提供表示无效请求的信号给控制系统40的情况下，控制系统40优选不进行被请求的变速器80操作状态的变化。此外，优选指示乘员没有执行所请求的变化。

在操作期间，车辆操作者或其它乘员可以通过改变换档臂12的位置来指示所请求的车辆操作模式或变速器80操作状态的变化。在一些车辆中，如换档臂12未直接机械联接到变速器的车辆中，换档臂12的重新定位可以产生由换档组件10发送给控制系统40的信号。

在接收所请求的车辆操作模式的变化并响应于此时，控制系统40可以执行多种操作之一。在一些实施例中，控制系统40可以将所请求的变速器80操作状态与变速器80的当前操作状态进行比较。在一些实施例中，控制系统40还可以将来自于各个传感器的标记进行比较，如速度传感器44、加速踏板传感器46、制动踏板传感器48及其他源。

控制系统40可以通过将来自各个源的输入与信号进行比较来确定对车辆操作模式或变速器操作状态的变化的请求是有效还是无效。在确定为有效请求的情况下，控制系统40可以调节变速器80的操作状态。此外，控制系统40可以致动或发送信号给触觉、视觉或听觉反馈装置16，34，36中的任何一个或全部。致动或信号可以实现上述任何致动模式。

图2是图示使用者请求变速器操作状态的变化，控制系统确定请求的有效性，和控制系统开始一个或更多响应动作的步骤序列100的流程图。在一个实施例中，使用者可以开始102请求车辆变速器操作状态的变化。在一些实施例中，操作状态的变化也可以导致车辆操作模式的变化。作为请求开始102的一部分，信号可以发送给控制系统，控制系统可以接收104表示请求变速器操作状态的变化的信号。控制系统可以确定106变速器的当前操作状态以及关于车辆的各种特性，包括但不限于速度、加速度、和制动器接合程度。在确定106变速器状态和车辆各种特性时，控制系统可以选择108请求是有效还是无效。

为了确定请求是有效还是无效，控制系统可以获得车辆各种特性作为输入，如变速器当前状态、速度、加速度、和制动器接合程度等等。控制系统可以具有存储在至少一个部件中的编程的逻辑操作。因而，一旦已经收集包括所请求的变速器操作状态在内的各种输入，控制系统可以执行一个或更多操作。这种操作可以包括查询表和匹配状态。在一个实施例中，一个这种表可以是映射到一组变速器的许可和不允许操作状态的多个输入。控制系统然后可以将所请求的变速器操作状态与这些组可接受的、许可的、期望的和/或允许的以及不可接受的、不许可的、不期望的和/或不允许的操作状态相比较。当这种请求将导致变速器的不可接受的、不许可的、不期望的和/或不允许的操作状态时，该请求是无效的。当这种请求将导致变速器的可接受的、许可的、期望的和/或允许的操作状态时，该请求是有效的。

在请求无效的情况下，控制系统可以适于操作110联接到换档臂的触觉反馈装置或使得该触觉反馈装置被操作。触觉反馈装置可以是上述任何类型或其它类型，且可以任何期望的合适的方式操作。此外，可以同时或几乎同时操作视觉和/或听觉反馈装置，以提供附加的反馈途径。在无效变速器变化请求的情况下，控制系统可以适于不实施所请求的变化。通过操作触觉反馈机构，系统使用者可以被通知所请求的换档操作的结果。虽然也可以提供视觉和/或听觉反馈，但是这有可能使得使用者的注意力从反馈源转移，如通过视觉检查周围环境或通过相竞争的可听到的声音。然而，使用者和请求变速器状态变化的换档臂之间的物理接触的需要提供了高可能性，即提供给换档臂的触觉反馈立刻由使用者识别。因而，触觉反馈装置优选地联接到换档臂。

在请求有效的情况下，控制系统可以将变速器变化112为所请求的状态。在一些实施例中，控制系统可以可选地操作任何触觉、视觉或听觉反馈装置或使得所述装置被操作。优选地，这种操作或引起的操作可以是与由于无效变速器变化请求引起的不同的模式或序列。

虽然在前述详细说明中已经阐述至少一个示范性实施例，但是应当理解的是，存在大量的变型。也应当理解，示范性实施例仅仅是示例，且不旨在以任何方式限制本发明的范围、可应用性或构造。相反，前述具体实施方式将提供本领域技术人员实施示范性实施例的便利途径。应当理解的是，可以对元件的功能和布置进行各种变化，而不偏离由所附权利要求书及其合法等价物所阐述的本发明的范围。

Claims (13)

1.一种用于在车辆中使用的换档反馈系统，所述系统包括：

可在多个状态中操作的变速器；

换档臂，所述换档臂适于选择所述变速器的状态中的一个由此引发变速器变化，所述换档臂配置成在选择所述变速器的状态中的一个时发送请求信号给控制系统；和

反馈装置，所述反馈装置联接到所述换档臂和所述控制系统且适于响应于所述请求信号发送触觉反馈信号，所述触觉反馈信号通过与所述换档臂物理接触而可感测，如果所请求的变速器变化已经发生则所述控制系统控制所述反馈装置在所述换档臂中产生第一模式的振动脉冲，如果所请求的变速器变化没有发生则所述控制系统控制所述反馈装置在所述换档臂中产生第二模式的振动脉冲。

2.根据权利要求1所述的换档反馈系统，其中所述换档臂包括电子换档器。

3.根据权利要求1所述的换档反馈系统，其中所述反馈装置还包括听觉反馈装置，所述听觉反馈装置适于响应于请求信号发送听觉信号。

4.根据权利要求1所述的换档反馈系统，所述反馈装置还包括视觉反馈装置，所述视觉反馈装置适于响应于请求信号发送视觉信号。

5.根据权利要求4所述的换档反馈系统，所述反馈装置还包括听觉反馈装置，所述听觉反馈装置适于响应于请求信号发送听觉信号。

6.一种响应变速器换档请求的方法，用于具有换档器和联接到所述换档器的触觉反馈装置的车辆，所述方法包括：

在所述车辆的控制系统处接收来自所述换档器的传达到期望变速器状态的变化的请求的第一信号；

利用所述控制系统确定对所述变化的请求是否是无效请求；

在所述第一信号传达无效请求时发送来自所述控制系统的第二信号给所述换档器并且在所述第一信号传达有效请求时发送来自所述控制系统的第三信号给所述换档器；和

响应于所述第二信号和所述第三信号中的一个利用所述控制系统操作所述触觉反馈装置，其中，所述控制系统控制所述触觉反馈装置产生不同模式的振动脉冲，这些振动脉冲表示所述请求有效或无效。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定变化变速器状态的请求是否是无效请求的步骤还包括将变速器状态与期望变速器状态进行比较。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，确定变化变速器状态的请求是否是无效请求的步骤还包括将变速器状态与车辆当前速度、一组车辆制动器的当前状态、和车辆加速踏板的当前状态中的至少一个进行比较。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括响应于所述第二信号而产生听觉或视觉信号中的至少一个。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括在接收有效请求之后使得变速器状态变化成期望变速器状态。

11.一种触觉反馈系统，用于具有可在多个状态中操作的变速器的车辆，所述触觉反馈系统包括：

具有位置的变速器指示器，所述位置适于由使用者调节；

联接到所述变速器指示器的反馈装置，所述反馈装置适于响应于反馈信号产生第一振动和第二振动中的一个；和

控制系统，所述控制系统联接到所述反馈装置且适于检测所述变速器指示器的位置并传输所述反馈信号给所述反馈装置，其中，当所述变速器指示器的位置被调节成指示有效变速器变化请求时，所述控制系统改变所述变速器的操作状态，当所述变速器指示器的位置被调节成指示无效变速器变化请求时，所述控制系统不改变所述变速器的操作状态，

并且其中，所述第一振动指示无效变速器变化请求没有执行，所述第二振动指示有效变速器变化请求已被执行。

12.根据权利要求11所述的触觉反馈系统，其中，所述变速器指示器包括电子换档臂。

13.根据权利要求11所述的触觉反馈系统，其中，所述控制系统适于检测车辆速度。

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