CN103089981A - 换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种换挡装置。用于车辆挡位选择器的促动器（28）的触觉设备（20）包含彼此耦接并能从停靠位置移动到触发位置的第一元件（30）与第二元件（32），其中当促动器（28）处于脱开位置时，所述元件处于所述停靠位置，而当促动器（28）移动到所述接合位置时，所述元件处于所述触发位置。所述元件（30，32）限定了空间（40），用于在第一元件（30）与第二元件（32）之间容纳滑动件（42）。偏压构件（70）持续地相向偏压第一（30）和第二（32）元件。滑动件（42）限定了轮廓表面（58）。凸轮从动件有选择地接合轮廓表面（58）并向所述触发位置驱动第一（30）和第二（32）元件，从而对促动器（28）产生触觉反馈。

Description

换挡装置

技术领域

本发明涉及换挡装置，更具体地说，涉及与换挡装置一起使用的触觉设备。

背景技术

在本领域已经多次尝试改进车辆的挡位选择功能。在工业领域，机械换挡机构正有逐渐被放弃的趋势，尤其在汽车应用方面。机械换挡机构需要使用者/驾驶者在换挡杆或者换挡手柄上施加较大的力，以改变挡位。此外，机械机构受限于该机构安置在车辆内的位置，即安置在车辆中控台上或底板上。进一步，为了将换挡机构与车辆的变速器物理耦接，大多数机械机构需要在车辆底板上开通大孔，这样可能对车辆制造商带来密封与噪声问题

逐渐得到普及的一种解决方案是采用电子换挡系统，也被称作线控换挡。电子换挡系统克服了机械机构的许多缺点。电子系统通常更小且模块化，因此在车辆内部的放置位置更灵活，例如放置在控制盘上、放置在转向柱上、以及当然地放置在中控台内。此外，也无需与变速器直接的、物理的相连，从而消除了之前所需的大孔。

通过发明一种在进行挡位选择时向使用者/驾驶者提供触觉反馈的设备，车辆制造商试图复制机械机构换挡时的“感觉”。许多这样的触觉反馈设备被整合到与之前所用的换挡杆或换挡手柄形式类似的设备中。不幸的是，这些设备仍然体积庞大，并且仍然限制换挡装置在车辆内的安置位置。因此，在本领域，仍然存在机会来改进为使用者/驾驶者提供触觉反馈的换挡机构。

发明内容

本发明提供了一种用于选择车辆挡位并向使用者提供触觉反馈的换挡装置以及使用该装置的方法。换挡装置包含适配地设置在车辆内的壳体以及至少一个与壳体耦接的促动器。促动器可以在脱开位置与至少一个接合位置之间移动。该装置还包括触觉设备。该触觉设备包含相互耦接且可以在停靠位置与触发位置之间移动的第一元件和第二元件。所述元件限定了用来容纳滑动件的空间。所述滑动件具有轮廓表面。偏压构件持续地相向偏压第一和第二元件。凸轮从动件有选择地接合轮廓表面，并驱使第一和第二元件到所述触发位置，以通过所述促动器向使用者产生触觉反馈。

附图说明

在结合附图考虑时，通过参考以下详细说明，随着更清楚地理解本发明，将更容易理解本发明的其它优点。

图1是具有包含触觉设备的换挡装置的车辆的内部透视图；

图2是包含触觉设备的换挡装置的局部剖视透视图；

图3是阐述单次促动的促动器与多次促动的促动器的换挡装置的透视图；

图4是触觉设备的透视图；

图5是阐述处于第一位置的滑动件的触觉设备的剖视图；

图6是阐述处于第二位置的滑动件的触觉设备的剖视图；

图7是阐述处于另一个第二位置的滑动件的触觉设备的剖视图；

图8是处于第一位置的触觉设备的局部剖视图；

图9是触觉设备的局部剖视分解图；

图10是触觉设备的分解透视图；

图11是触觉设备的透视剖视端视图；

图12是处于第一位置的可选实施例的触觉设备的透视图；

图13是处于第一位置的可选实施例的触觉设备的局部剖视图；

图14是处于第一位置的可选实施例的触觉设备的剖视图；

图15是处于第二位置的可选实施例的触觉设备的透视图；

图16是处于第二位置的可选实施例的触觉设备的局部剖视图；

图17是处于第二位置的可选实施例的触觉设备的剖视图。

具体实施方式

参考这些附图，触觉设备在图2至图11中的20处进行了全面的展示，其中，相同的附图标记指示相同或者相应的部件。

触觉设备20被整合到车辆的换挡装置22中。如图1所示，通常情况下，装置22设置在车辆的中控台中，但是，装置22可以耦接到车辆内部的其它部位，诸如仪表板或者控制盘。

参考图2与图3，壳体24包含换挡装置22，并适配地耦接到车辆的内部。换挡装置22通常包含多个促动器28。使用者（图中未展示）可以通过在接合位置和脱开位置之间移动每一个促动器28为车辆选择不同的挡位。促动器28的数量取决于车辆要求的挡位选择选项的数量，并且可能在车辆彼此之间不同。在不偏离本公开的范围的情况下，可以采用任意数量的促动器28。此外，促动器28可以采用多种形式，诸如，但不限于按钮、开关、手柄、拨盘、曲肘以及杠杆等。

促动器28可以是单次促动，以使促动器28在接合位置与脱开位置之间移动。标有“R”(代表倒挡)、“N”（代表空挡）以及“A”（代表自动挡或更常见的称呼为前进挡）的促动器28是单次促动的促动器28a。作为替代方案，促动器28可以是多次促动的，以使促动器28能在除了脱开位置之外，在第一接合位置和第二接合位置之间移动。标有+/-（代表手动升挡和降挡）的促动器是多次促动的促动器28b。应该理解，在不偏离本公开的范围的情况下，多次促动的促动器28b还可以移动到额外的接合位置与脱开位置。下面将对促动器28的操作进行更为详细的讨论。

触觉设备20为促动器28提供触觉反馈。参照图4到11，触觉设备20的一个实施例包括彼此铰接地耦接的第一元件30和第二元件32。当其中一个促动器28在脱开位置与接合位置之间移动时，第一、第二元件30、32彼此相对运动。如图6与图7最清楚地显示，第一元件30可以相对于第二元件32从停靠位置移动到触发位置，而第二元件32保持基本上固定在触觉设备20内。作为替代方案，第二元件32可以相对于第一元件30旋转地移动，而第一元件30保持基本固定。在另一个可选的方案中，第一元件30和第二元件32两者彼此相对地运动，元件30、32均不保持固定。

如图9与图10最清楚地显示，第二元件32可以限定具有较长部分36和较短部分38的大致L形结构。第一元件30通常耦接到第二元件32的较短部分38。如图5与图8最清楚地显示，第一和第二元件30、32共同构成了大致U形结构，并在两者之间限定了空间40。但是，应该理解，作为个体和彼此耦接时，第一元件30与第二元件32的替代形状和结构不偏离本公开的范围。此外，应该注意，空间40的形状和尺寸随着元件30、32相对于彼此在停靠位置与触发位置之间运动而变化，如图6与图7最清楚地显示。

触觉设备20还包括设置在空间40内的滑动件42，所述滑动件42可以从第一位置移动到至少一个第二位置，并且当元件30、32如图5与8所示处于停靠位置时，滑动件42处于第一位置，当元件30、32如图6与图7所示处于触发位置时，滑动件42处于所述至少一个第二位置。滑动件42包括第一表面44及与第一表面44隔开且与其基本平行的第二表面46。第一对支腿48从第一表面44延伸，第二对支腿50从第二表面46延伸。如图2至4最清楚地显示，第一对支腿48从第二对支腿50偏移，以允许触觉设备20可以与单次促动的促动器28a或者多次促动的促动器28b一起使用。图3最清楚地描绘了触觉设备20相对于促动器28的不同取向。如图3背景所示，第一表面44面朝上，使得第一对支腿48向促动器28延伸，以便容纳单次促动的促动器28a。为了容纳多次促动的促动器28b，将触觉设备20简单地反转，使得第二表面46面朝上，且第二对支腿50向促动器28延伸，如图3前景所示。换句话说，仅仅通过改变触觉设备20相对于促动器28的取向，同一个触觉设备20可以与任一类型的促动器28a、28b一起使用。

滑动件42还包括第一侧壁52及与第一侧壁52隔开的第二侧壁54。通常，其中一个侧壁52、54限定轮廓表面58，而其中另一个侧壁52、54限定至少一个引导凹部60。轮廓表面58呈现深度和形状变化的多个峰部与谷部。在不同的实施例中，根据期望的触觉反馈，轮廓表面58可以具有不同程度的复杂度。图案的复杂度，包括谷部的深度以及峰部的高度，将协助限定由触觉设备20产生的触觉反馈，下面将会对此进行进一步阐述。

至少一个凸轮从动件62设置在轮廓表面58与其中一个元件30、32之间。当滑动件42在第一与第二位置之间移动时，凸轮从动件62跟随轮廓表面58。参考图5至图7，轮廓表面58包括具有第一深度D1的中央凹部64以及至少一个具有比第一深度D1浅的第二深度D2的外凹部66。中央凹部配置成在其中接纳凸轮从动件62并允许第一元件30保持在停靠位置。当滑动件42向第二位置移动时，凸轮从动件62进入外凹部66中，进而迫使第一元件30旋转地离开第二元件32，朝触发位置移动，如图6与图7最清楚的显示。

在引导凹部60与彼此相对的元件30、32的其中一个之间，通常设置至少一个引导从动件68。当滑动件42在第一与第二位置之间移动时，引导从动件68保持在引导凹部60内。引导从动件仅仅保持滑动件42光滑移动，并不迫使元件30、32彼此相对运动。参考图5至10，可以使用两个引导从动件68在元件30、32之间引导滑动件42。但是，可以理解，在不偏离本公开的范围的前提下，可以采用更多或者更少的引导从动件68。

偏压构件70耦接到第一元件与第二元件30、32至少其中之一，并施加偏压力，持续地相向偏压第一元件与第二元件30、32。偏压构件70可以耦接到第一元件及第二元件30、32两者。作为替代方案，偏压构件70可以与元件30、32中的一个以及壳体40耦接。偏压构件70可以是限定了大致C形结构的扭簧，如图10最清楚的显示。作为替代方案，偏压构件70可以是另一种弹簧或者其它能够相向偏压或促动第一和第二元件30、32的构件。由于元件30、32从停靠位置向触发位置移动，当促动器28接合时，必须克服偏压构件70的偏压力。

保持凸轮从动件62、引导从动件68与滑动件42以及各元件30、32对齐，可以用不同的技术完成。现在参考图8至11，凸轮从动件62与引导从动件68都包括多个齿72。多个嵌齿74从滑动件42和/或者元件30、32沿伸，并且设置在临近从动件62、68的位置。从动件62、68的齿72与嵌齿74相啮合以确保从动件62、68与滑动件42以及元件30、32对齐。作为可选方案，滑动件42的第一及第二侧壁52、54中的每一个侧壁与第一及第二元件30、32中的每一个元件限定齿道76，如图11最清楚的显示。每个从动件62、68的齿72设置在各齿道76内以保持从动件62、68与滑动件42及元件30、32对齐。在另一种可选方案中，可以将这些对齐技术一同使用。在不偏离本公开的范围的前提下，也可以采用其他的对齐技术。

回头参考图2与图3，每一个促动器28与各自的触觉设备20之间设置连杆78。具体地，连杆78将每个促动器28与滑动件42耦接，当每个促动器28分别从脱开位置向接合位置移动时，所述连杆用于将滑动件42从第一位向第二位置平移。对于单次促动的促动器28a，连杆78与滑动件42在向促动器28延伸的第一对支腿48之间耦接，对于多次促动的促动器28b，连杆与滑动件在向促动器28延伸的第二对支腿50之间相耦接。当每一个促动器28被释放时，偏压构件的偏压力迫使第一及第二元件30、32退回到停靠位置。偏压力是通过滑动件42与连杆78传递到各促动器28，因此对促动器产生触觉反馈。

换挡装置22还可以包括一个用来检测挡位选择的传感器80。通常传感器80设置在触觉设备20的下面，并与连杆78相对，如图2和图3最清楚的展示。传感器80检测滑动件42的移动并将此选择传达给控制器（未显示）。控制器根据车辆的状态决定是否允许此挡位选择。例如，当车辆在高速公路高速行驶的同时倒挡促动器接合，则控制器将超控此选择，并且不允许车辆换挡到倒挡。传感器80不受特别的限制，并且可以包含任意数目的设备。例如，传感器80可以是但不限于以下之一：微动开关、光学传感器、霍尔传感器、簧片传感器及其它能够检测滑动件42滑动和/或促动器28接合的任何适当设备。

参照图12至图16，在82处展示了触觉设备的另一个实施例。本实施例中的触觉设备82也包括相互耦接的第一元件30和第二元件32。但是，第一元件30滑动地耦接第二元件32。当促动器28分别在脱开位置与接合位置之间移动时，第一元件30在停靠位置与触发位置之间沿着第二元件32滑动。换句话说，触觉设备82的第一元件30相对于第二元件32线性移动。

偏压构件70持续地向停靠位置偏压第一元件与第二元件30、32。与上面描述的实施例相同，第一元件与第二元件30、32在其间限定了空间40。但是，在触觉设备82的该实施例中，滑动件42与促动器28可以是整体形成，因此不需要耦接滑动件42与促动器28的连杆。滑动件42可以在空间40内从第一位置移动到第二位置，当元件30、32如图12至图14所示处于停靠位置时，所述滑动件处于第一位置，而当元件30、32如图15至图17所示处于触发位置时，所述滑动件处于第二位置。滑动件42限定了轮廓表面58以及与轮廓表面58隔开的引导凹部60。

触觉设备82包含设置在第一元件30与轮廓表面58之间的凸轮从动件62。此外，触觉设备82还包括设置在第二元件32与引导凹部60之间的引导从动件68。凸轮从动件62与引导从动件68两者包含多个齿72。滑动件42限定了多个嵌齿74用来与从动件62、68所限定的齿相啮合，从而保证滑动件42在触觉设备82内对齐。当促动器28被按下，从而将滑动件42向着第二位置移动时，凸轮从动件62保持与轮廓表面58接触并驱使第一元件30离开第二元件32。当促动器被按下，偏压构件70的偏压力一定会被克服，从而向促动器28引起触觉反馈。当促动器28被释放时，第一元件30向着第二元件32返回，并进入停靠位置。

利用以上描述的换挡装置22，本发明还构思了一种由车辆使用者来切换挡位的方法。此方法包括步骤：在车辆内部提供至少其中一个促动器28。此方法可以进一步包括步骤：接合至少其中一个促动器28用以选择期望的挡位。所述方法可以进一步包括步骤：将滑动件42从第一位置移动到第二位置。此方法还可以包括步骤：驱动一对元件30、32从停靠位置到促动位置。此方法还可以包括分别给每一个促动器28创造触觉反馈。此方法还可以包括步骤：将促动器28脱开。此方法还可以包括步骤：将滑动件42返回第一位置。

已经以说明性的方式描述了本发明，并且应该理解，所使用的术语的目的是为了描述而不是为了限制本发明。根据以上教导，本发明的许多修改和变化都是可能的。在附带的权利要求书的范围内，本发明可以采用除了具体描述之外的其他方式实施。独立权利要求和从属权利要求包括单项引用从属权利要求和多项引用从属权利要求的全部组合的主题内容，在文中都明确地进行了考虑。

Claims (16)

1.一种换挡装置，包含在车辆内选择挡位的控制器，所述装置包括：

适配地设置在车辆内的壳体；

与所述壳体耦接并在所述壳体内在接合位置与脱开位置之间移动的促动器；

与所述促动器耦接的触觉设备，所述触觉设备包括：

第一元件，

与所述第一元件耦接的第二元件，所述第二元件在所述第一与第二元件之间限定了空间，当所述促动器分别在所述接合位置与所述脱开位置之间移动时，所述第一与第二元件能相对于彼此在停靠位置与触发位置之间移动，

与所述元件至少其中之一耦接并持续相向偏压所述第一与第二元件的偏压构件，

具有轮廓表面并设置在所述空间内的滑动件，所述滑动件能从第一位置移动到第二位置，其中当所述元件处于所述停靠位置时，所述滑动件处于所述第一位置，而将所述元件移动到所述触发位置时，所述滑动件处于所述第二位置，和

至少一个与所述滑动件接合并跟随所述轮廓表面的凸轮从动件，当所述滑动件向所述第二位置移动时，所述凸轮从动件有选择地接合所述第一和第二元件其中之一，使得所述元件相对于彼此移动，从而对所述促动器产生触觉反馈。

2.如权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，在所述第一与第二位置之间移动的所述滑动件改变所述空间的形状。

3.如权利要求1所述的换挡装置，还包括：将所述促动器耦接到所述滑动件的连杆，并且当所述促动器向所述接合位置移动时，所述连杆将所述滑动件向所述第二位置移动。

4.如权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述触觉设备还包括至少一个引导从动件，所述引导从动件接合所述滑动件并在所述第一和第二位置之间引导所述滑动件。

5.如权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述偏压构件相向偏压所述第一和第二元件，从而当所述促动器向所述脱开位置移动时，所述偏压构件向所述第一位置驱动所述滑动件。

6.如权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，当所述促动器向所述接合位置移动时，所述促动器在至少一个方向上驱动所述滑动件。

7.如权利要求1至6任一项所述的换挡装置，其特征在于，所述促动器以线性运动移动。

8.如权利要求1至6任一项所述的换挡装置，其特征在于，所述促动器以摇摆运动移动。

9.如权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述偏压构件是扭簧。

10.一种触觉设备，用于车辆挡位选择器的促动器，所述触觉设备包括：

第一元件；

与所述第一元件耦接的第二元件，所述第二元件在所述第一和第二元件之间限定空间，所述第一和第二元件能相对于彼此从停靠位置移动到触发位置，其中当所述促动器处于脱开位置时，所述第一和第二元件处于所述停靠位置，而当所述促动器移动到接合位置时，所述第一和第二元件处于所述触发位置；

与所述元件至少其中一个耦接并持续相向偏压所述第一和第二元件的偏压构件；

具有轮廓表面并设置在所述空间内的滑动件，所述滑动件能从第一位置移动到第二位置，其中当所述元件处于所述停靠位置时，所述滑动件处于所述第一位置，而当将所述元件移动到所述触发位置时，所述滑动件处于所述第二位置；

至少一个与所述滑动件接合并跟随所述轮廓表面的凸轮从动件，当所述滑动件向所述第二位置移动时，所述凸轮从动件有选择地接合所述第一和第二元件其中之一，以使所述元件相对于彼此移动，从而对所述促动器产生触觉反馈。

11.如权利要求10所述的触觉设备，其特征在于，在所述第一和第二位置之间移动的所述滑动件改变所述空间的形状。

12.如权利要求10所述的触觉设备，还包括至少一个接合所述滑动件并在所述第一和第二位置之间引导所述滑动件的引导从动件。

13.如权利要求10所述的触觉设备，其特征在于，所述偏压构件相向偏压所述第一和第二元件，从而向所述第一位置驱动所述滑动件。

14.如权利要求10所述的触觉设备，其特征在于，所述偏压构件是扭簧。

15.一种选择车辆挡位的方法，所述车辆具有耦接到触觉设备的促动器，所述触觉设备包含一对被相向偏压的元件并在它们之间限定空间，滑动件设置在所述空间内，所述方法包括：

在所述车辆内提供至少一个促动器；

接合所述促动器；

将所述滑动件从第一位置移动到第二位置以选择挡位；

当所述滑动件从所述第一位置向所述第二位置移动时，驱动所述一对元件彼此分离，并从停靠位置到达触发位置；和

向所述促动器产生触觉反馈。

16.如权利要求15所述的方法，还包括步骤：将所述促动器脱开，并将所述滑动件返回所述第一位置。

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