CN102269263A - 用于车辆的旋转编码器齿轮选择器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的旋转编码器齿轮选择器，所述齿轮选择器包括：旋转编码器，其在与所述车辆的驾驶模式对应的位置处具有棘爪，所述旋转编码器响应于所述车辆的司机对于所述旋转编码器的旋转而输出至少一个编码器信号；显示组件，其被配置来指示所述车辆的驾驶模式；以及，齿轮选择器逻辑装置，其至少部分地响应于所述编码器信号来控制所述车辆的驾驶模式和所述显示组件。旋转编码器能够在任何方向上旋转，而对于旋转没有限制。齿轮选择器逻辑装置可以限定用于从实际驾驶模式向由司机选择的目标驾驶模式改变的一个或更多个条件。

Description

用于车辆的旋转编码器齿轮选择器
相关申请
本申请要求对于在2010年5月13日提交的、题目为“用于车辆的旋转编码器齿轮选择器”的美国临时专利申请No.61/334,369的在35U.S.C.§119(e)下的优先权，其通过引用被整体包含于此以用于各种目的。
技术领域
本发明涉及用于车辆的齿轮选择设备和方法，更具体地涉及旋转编码器齿轮选择器。
背景技术
已知各种各样的用于车辆的齿轮选择器(gear selector)。齿轮选择器使得司机能够控制车辆的不同操作模式，诸如停车、倒车、空档和行驶。齿轮选择器控制传动系，并且可以控制其他车辆部件，诸如停车爪。齿轮选择器包括：传统的机械变速杆，该传统的机械变速杆机械地联结到传动系；以及，所谓的线控换档齿轮选择器。线控换档齿轮选择器在齿轮选择器机构和被控制的传动系之间使用电子控制器。齿轮选择器可以涉及沿着已知的路径将变速杆移动到不同的位置。也已知旋转齿轮选择器，其中，司机将换档旋钮旋转到不同的位置。
线控换档齿轮选择器可以降低机械复杂度，但是为了正确操作要求各种联锁。例如，齿轮选择器机构可以允许司机当车辆在正向移动时从驾驶转换到倒车。然而，这样的操作即使为无意中进行的也可能引起车辆的不期望的或不安全的操作，并且可能损坏车辆的驱动机构。
所有现有技术的用于车辆的齿轮选择器具有一个或多个缺点，包括但是不限于机械复杂度、高成本、大尺寸和缺少可靠性。因此，需要改进的用于车辆的齿轮选择器系统和方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种用于车辆的齿轮选择器设备包括：旋转编码器，其在与所述车辆的驾驶模式对应的位置处具有棘爪，所述旋转编码器响应于所述车辆的司机对于所述旋转编码器的旋转而输出至少一个编码器信号；显示组件，其被配置来指示所述车辆的驾驶模式；以及，齿轮选择器逻辑装置，其至少部分地响应于所述编码器信号来控制所述车辆的驾驶模式和所述显示组件。所述旋转编码器能够在任何方向上旋转，而对于旋转没有限制。所述齿轮选择器逻辑装置可以限定用于从实际驾驶模式改变为由所述司机选择的目标驾驶模式的一个或更多个条件。
根据本发明的第二方面，一种用于车辆的齿轮选择器组件包括：旋转编码器，其在与所述车辆的驾驶模式对应的位置处具有棘爪，所述旋转编码器响应于所述车辆的司机对于所述旋转编码器的旋转而输出至少一个编码器信号；显示组件，其被配置来指示所述车辆的驾驶模式；以及，外壳，其被配置来以规定的关系安装所述旋转编码器和所述显示组件。
根据本发明的第三方面，一种用于选择车辆的驾驶模式的方法包括：响应于由所述车辆的司机对于旋转编码器的旋转来产生至少一个编码器信号；以及，至少部分地响应于所述编码器信号来控制所述车辆的驾驶模式。
附图说明
为了更好地理解本发明，参考附图，附图通过引用被包含于此，并且在附图中：
图1是根据本发明的实施例的齿轮选择器组件的透视图；
图2是根据本发明的实施例的齿轮选择器组件和齿轮选择器逻辑装置的示意框图；
图3图示由旋转编码器输出的编码器信号的波形的示例；
图4是在图2中所示的齿轮选择器逻辑装置的框图；
图5是根据本发明的实施例的驾驶模式转换的流程图；
图6是根据本发明的实施例的驾驶模式初始化的流程图；以及
图7是根据本发明的实施例的驾驶状态检测的流程图。
具体实施方式
在图1和图2中示出了根据本发明的实施例的齿轮选择器组件10。齿轮选择器组件10包括在外壳30中安装的旋转编码器20和显示组件24。外壳30被配置来用于安装在车辆(未示出)中的适当的位置。
旋转编码器20可以是旋转开关，该旋转开关具有用于由司机操作的旋纽。当旋转该旋纽时，旋转编码器产生一个或多个电子信号。在一些实施例中，旋转编码器20产生第一和第二编码器信号，如在图3中举例示出。旋转编码器20可以在与车辆的驾驶模式对应的位置处包括若干棘爪。在一些实施例中，旋转编码器20在与停车(P)、倒车(R)、空挡(N)和驾驶(D)驾驶模式对应的位置处具有隔开22.5度的棘爪。在一些实施例中，旋转编码器20能够在顺时针和逆时针方向上旋转，而对于旋转没有限制。因此，旋转编码器20可以被旋转360度，并且如下所述控制驾驶模式。
显示组件24包括在显示面板50上安装的宝石40。宝石40对应于P、R、N和D驾驶模式的每一个。如图2中所示，驾驶模式LED(发光二极管)60位于相应的宝石40后，以照明用于所选择的驾驶模式的宝石。显示组件24还包括背光LED 70，用于照明显示面板50。
如图2中进一步所示，齿轮选择器组件10向动力传送控制模块80提供编码器信号，并且从动力传送控制模块80接收控制信号。动力传送控制模块80包括齿轮选择器逻辑装置82，齿轮选择器逻辑装置82如下所述控制齿轮选择。具体地说，动力传送控制模块80根据由齿轮选择器逻辑装置82确定的驾驶模式来控制驾驶模式LED 60，并且通常根据周围的照明条件来控制背光LED 70。
在图3中示出在司机的旋转期间由旋转编码器20输出的编码器信号的示例。在图3的实施例中，当通过与P、R、N和D驾驶模式对应的棘爪来旋转旋转编码器时，旋转编码器20输出第一编码器信号100和第二编码器信号102。如所示，信号100和102每一个在两个数字状态之间交变，一个完整的周期用于在相邻的棘爪之间的每个旋转。此外，编码器信号100和102彼此异相。用于顺时针旋转的编码器信号在图3中从左向右进展，用于逆时针旋转的编码器信号在图3中从右向左进展。可以根据两个编码器信号的相对相位确定旋转方向。齿轮选择器逻辑装置82分析第一和第二编码器信号100和102，以确定旋转的数量和方向。因此，例如，车辆当前可以位于P驾驶模式中。在顺时针方向上产生编码器信号100和102的三个周期的旋转编码器20的旋转被齿轮选择器逻辑装置82识别为向D驾驶模式的旋转。
在图4中示出齿轮选择器逻辑装置82的框图。驾驶状态检测模块200接收发动机速度和车辆速度，并且输出车辆停止状态。目标驾驶模式计算模块210接收车辆停止状态、钥匙状态、如上所述的编码器信号和制动状态，并且输出目标驾驶模式。驾驶模式转换模块220接收车辆停止状态、目标驾驶模式、制动状态和停止爪状态，并且输出实际驾驶模式、停车爪命令和钥匙联锁。齿轮选择器逻辑装置82可以被实现为编程的微处理器、定制的逻辑电路或任何其他适当的逻辑电路。
齿轮选择器逻辑装置82管理车辆的驾驶模式，如下所述。经由第一和第二编码器信号100和102来自司机的齿轮选择器输入被转换为目标驾驶模式(P、R、N和D)。取决于实际驾驶模式和车辆状态，执行从实际驾驶模式向目标驾驶模式的转换。根据实际和目标驾驶模式来设置停车爪锁定和解锁请求以及钥匙联锁。
当车辆在移动时，可能的换挡操作取决于驾驶方向。可以由驾驶状态检测模块200来在不同的钥匙状态中评估两个速度信号。电机控制模块仅在点着火状态中被供电，并且提供带有符号的发动机速度信号。在熄火状态中电子稳定控件被动力传送控制模块80供电。电子稳定控件提供无符号的车辆速度信号。对于换挡条件，当点火时可以使用发动机速度。在熄火后，车辆速度用于评估向停车条件的自动换挡。
在两个方向上经由发动机速度(来自电机控制模块的反馈)来检测车辆移动。如果发动机速度大于高阈值，则置位正向移动标记。如果发动机速度小于低阈值达到防反跳时间，则复位正向移动标记。如果发动机速度小于低阈值，则置位反向移动标记，并且如果发动机速度大于高阈值达到防反跳时间，则复位反向移动标记。当点着火时，如果复位了正向和反向移动标记，则检测到车辆停止状态。当熄火时，如果车辆速度(来自电子稳定控件的反馈)小于低阈值达到防反跳时间，则检测到车辆停止状态。
可以将实际驾驶模式定义为车辆的当前驾驶模式，并且确定车辆操作。目标驾驶模式表示从旋转编码器20读取的司机选择。实际驾驶模式基于车辆状态和目标驾驶模式而改变。目标驾驶模式计算模块210基于编码器信号和用于指示车辆的状态的其他状态信号来确定目标驾驶模式。
目标驾驶模式被初始化为“未知”。当读取到停车爪的实际状态时，目标驾驶模式被设置为实际驾驶模式的值。
如果检测到在顺时针方向上的齿轮选择器旋转(旋转编码器20从一个棘爪向下一个棘爪的移动)，则以P、R、N、D的顺序来改变目标驾驶模式，并且在旋转编码器20的每一个步长进行一次转换。对于在逆时针方向上的齿轮选择器旋转，目标驾驶模式以逆序改变。目标驾驶模式在用于顺时针旋转的驾驶模式D停止，并且在用于逆时针旋转的驾驶模式P停止。因此，在驾驶模式D之外的旋转编码器20的顺时针旋转不在驾驶模式上产生改变，并且在驾驶模式P之外的逆时针旋转不在驾驶模式上产生改变。
只要目标驾驶模式和实际驾驶模式不相等，则计数转换时间。如果目标驾驶模式改变，则将转换时间复位为0。当转换时间超过阈值时，将目标驾驶模式设置为实际驾驶模式的值。在该情况下，放弃所尝试的换挡。
当关断点火时，系统自动地将目标驾驶模式设置为驾驶模式P。
实际驾驶模式被初始化为“未知”。当读取停车爪的状态时，实际驾驶模式在锁定的停车爪的情况下被设置为P，并且在未锁定的停车爪的情况下被设置为N。
如果未检测到车辆正向移动，则允许向实际驾驶模式R中的转换。如果未检测到车辆反向移动，则允许向实际驾驶模式D中的转换。
如果下面的条件成立，则允许向驾驶模式P之外的转换：
(1)设置来自变速驱动桥的驾驶传感器信号，以及
(2)停车爪位置是“未停车”或“未停车停止”
如果下面的条件成立，则允许向驾驶模式P中的转换：
(1)设置来自变速驱动桥的停车传感器信号，以及
(2)停车爪位置是“停车”或“停车停止”
如果下面的条件成立，则设置对于停车爪的停车请求：
(1)目标驾驶模式是P，
(2)设置来自变速驱动桥的驾驶传感器信号，
(3)停车爪位置是“未停车”，
(4)检测到车辆停止状态，以及
(5)制动器被压下。
如果下面的条件成立，则设置对于停车爪的未停车请求：
(1)目标驾驶模式不是P，
(2)设置来自变速驱动桥的停车传感器信号，
(3)停车爪位置是“停车”，
(4)检测到车辆停止状态，以及
(5)制动器被压下。
根据实际驾驶模式和目标驾驶模式来激活或无效钥匙联锁电磁线圈。如果设置了钥匙联锁，则不能从车辆移除钥匙。如果目标驾驶模式不是P，则设置钥匙联锁。如果目标驾驶模式和实际驾驶模式是P，则复位钥匙联锁。
在熄火事件后，动力传送控制模块80继续使用自备电源使能继电器作为电源。当车辆停车并且已经完成了电源锁存阶段时，释放自备电源使能继电器，并且关断动力传送控制模块。动力传送控制模块保持有效，直到实际和目标驾驶模式再一次是P。
实际驾驶模式可以在车辆的仪器簇中和齿轮选择器组件10的显示组件24上被照明。如果实际驾驶模式和目标驾驶模式不相等，则在显示组件24上使用闪烁LED来照明目标驾驶模式。可以通过可调整的通断持续时间来限定闪烁周期。当改变驾驶模式时，新的LED在接通状态中以闪动周期开始。
在2010年5月13日提交的、题目为“用于车辆的旋转编码器齿轮选择器”的美国临时专利申请No.61/334,369通过引用被整体包含于此，以用于各种目的。
已经如此描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，但是应当明白，本领域内的技术人员容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进意欲是本公开的一部分，并且意欲在本发明的精神和范围内。因此，上述说明和附图仅是举例。

Claims (16)

1.一种用于车辆的齿轮选择器设备，包括：
旋转编码器，其在与所述车辆的驾驶模式对应的位置处具有棘爪，所述旋转编码器响应于所述车辆的司机对于所述旋转编码器的旋转而输出至少一个编码器信号；
显示组件，其被配置来指示所述车辆的驾驶模式；以及
齿轮选择器逻辑装置，其至少部分地响应于所述编码器信号来控制所述车辆的驾驶模式和所述显示组件。
2.根据权利要求1所述的齿轮选择器设备，其中，所述旋转编码器包括用于P、R、N和D驾驶模式的棘爪。
3.根据权利要求2所述的齿轮选择器设备，其中，所述显示组件包括用于P、R、N和D驾驶模式的指示灯。
4.根据权利要求1所述的齿轮选择器设备，其中，所述旋转编码器能够在任何一个方向上旋转，而对于旋转没有限制。
5.根据权利要求3所述的齿轮选择器设备，其中，通过对应的指示灯的稳定照明来指示实际驾驶模式，以及其中，通过对应的指示灯的闪烁照明来指示目标驾驶模式。
6.根据权利要求5所述的齿轮选择器设备，其中，如果所述目标驾驶模式变为所述实际驾驶模式，则与所述目标驾驶模式对应的所述指示灯闪烁，然后转换为稳定的照明，或如果在所述目标驾驶模式的选择后预定时间内所述目标驾驶模式未变为所述实际驾驶模式，则与所述目标驾驶模式对应的所述指示灯关断。
7.根据权利要求1所述的齿轮选择器设备，其中，所述齿轮选择器逻辑装置限定用于从实际驾驶模式向目标驾驶模式改变的至少一个条件。
8.根据权利要求1所述的齿轮选择器设备，其中，当点火钥匙关断并且所述车辆速度是0时，所述齿轮选择器逻辑装置提供用于自动变速到停车驾驶模式的控制信号。
9.根据权利要求1所述的齿轮选择器设备，其中，所述编码器信号包括至少一个交变编码器信号，所述至少一个交变编码器信号具有用于在相邻的棘爪之间的所述旋转编码器的旋转的一个周期。
10.根据权利要求1所述的齿轮选择器设备，其中，所述编码器信号包括第一和第二交变信号，所述第一和第二交变信号具有与在相邻的棘爪之间的所述旋转编码器的旋转对应的一个周期，所述第一和第二交变信号相对于彼此相移。
11.根据权利要求3所述的齿轮选择器设备，其中，所述显示组件的所述指示灯被控制在白天进行亮照明，并且在夜间进行次亮照明。
12.根据权利要求3所述的齿轮选择器设备，其中，所述显示组件的所述指示灯是可调光的。
13.根据权利要求1所述的齿轮选择器设备，还包括外壳，所述外壳被配置来安装所述旋转编码器和所述显示组件，其中，所述旋转编码器、所述显示组件和所述外壳包括齿轮选择器组件。
14.根据权利要求4所述的齿轮选择器设备，其中，所述旋转编码器限定多个能够选择的驾驶模式，以及其中，所述齿轮选择器逻辑装置被配置使得在所述能够选择的驾驶模式之外的所述旋转编码器的旋转不在驾驶模式上产生改变。
15.一种用于车辆的齿轮选择器组件，包括：
旋转编码器，其在与所述车辆的驾驶模式对应的位置处具有棘爪，所述旋转编码器响应于所述车辆的司机对于所述旋转编码器的旋转而输出至少一个编码器信号；
显示组件，其被配置来指示所述车辆的驾驶模式；以及
外壳，其被配置来以规定的关系安装所述旋转编码器和所述显示组件。
16.一种用于选择车辆的驾驶模式的方法，包括：
响应于由所述车辆的司机对于旋转编码器的旋转来产生至少一个编码器信号；以及
至少部分地响应于所述编码器信号来控制所述车辆的驾驶模式。
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