CN110062712A - 用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备、具有操作设备的车辆以及用于运行操作设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备(100)。操作设备(100)包括具有至少一个触敏区域的至少一个传感器(105)以及能变形的表面(110)，其被构造成用于在变形状态(115)中连同传感器(105)一起成形出至少一个触觉操作元件(120)。触觉操作元件(120)被构造成用于响应于对触敏区域的触碰来提供用于选定变速级的选定信号。

Description

用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备、具有操作设备 的车辆以及用于运行操作设备的方法
技术领域
本发明涉及用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备、具有操作设备的车辆以及用于运行操作设备的方法。
背景技术
在车辆的自动化范围内，需要对非永久性访问的操作元件进行集成。这些操作元件应尽量直觉操作地设计。
发明内容
在此背景下，本方案根据独立权利要求提出一种改进的用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备、一种具有改进的操作设备的车辆以及一种改进的用于运行操作设备的方法。有利的实施方案由从属权利要求和下文的描述得到。
用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备包括具有触敏区域的至少一个传感器和能变形的表面，该表面被构造成用于在变形状态中连同至少一个传感器一起成形出至少一个触觉操作元件。传感器可以是触碰式传感器。触觉操作元件被构造成用于响应于触碰来提供用于选定变速级的选定信号。在此介绍的操作设备能够实现使车辆的用户或驾驶员凭触觉地仅通过触碰触敏区域来设定变速级。这为驾驶员提供了直觉且无偏差的操作可能性。在此介绍的操作设备尤其有利于可部分自动化和/或高度自动化驾驶的车辆，这是因为这些操作设备仅在变形状态中成形出用于选定变速级的操作元件，否则例如在车辆的高度自动化驾驶运行期间，在未变形状态中就在背景中保持淡化。高度自动化的驾驶运行可以是指车辆的如下运行模式，在其中，车辆至少部分地在车辆的驾驶员无互动或控制的情况下在街道或车道上行驶。据此，只有当驾驶员想要变换到手动驾驶运行时，才迫切需要操作元件，在该手动驾驶运行中，应由驾驶员例如至少部分地手动控制车辆。
当表面在变形状态中成形出具有至少一个隆起部和/或凹陷部的触觉操作元件时，则该表面能够实现对驾驶员的手指触觉引导。表面可以在变形状态中有利地成形出触觉操作元件，该触觉操作元件成形出至少一个指轨。因此，驾驶员可以便利地以手指仅遵循指轨来设定变速级。这就能够实现对变速级的特别直觉的设定。为了能够选定不同的变速级，诸如P、R、N、D、S，操作元件也可以成形出多个指轨，这些指轨可以例如沿不同的方向延伸并分别配属给不同的变速级。为了能够实现表面的三维变形，表面的材料可以至少部分地具有多边形的和/或六边形的结构。
根据一个有利实施方式，操作设备可以具有至少一个执行器，其被构造成用于使表面转变到变形状态中和/或恢复到未变形状态中。执行器可以被构造成用于与由人触碰操作设备无关地使表面变形。根据一种实施方式，执行器具有用于接收电驱控信号的接口，该接口适用于如下这样地驱控执行器，即，引起表面的变形。
根据不同实施方式，执行器可以包括至少一个磁流变弹性体和/或电磁执行器和/或气动执行器和/或机电执行器。在此介绍的执行器适用于快速且技术上简单地将表面转变到变形状态和/或未变形状态中。
当区域具有被构造成用于至少显示变速级的至少一个显示区段时，则驾驶员能够视觉上地检查待设定的变速级是否相应于期望的变速级。在此情况下，显示区段可以例如具有至少一个LCD/TFT显示器和/或OLED显示器和/或RP*聚碳酸酯膜，以便可靠地显示变速级。此外，整个触敏区域可以作为显示区域成形出，其中，例如可以仅在显示区域的显示区段中显示待设定的变速级，例如P、R、N、D、S。
表面可以至少部分地由至少一种弹性体和/或木材和/或金属和/或石材和/或合成物和/或皮料成形出。这些材料可以允许表面的三维变形。
此外有利的是，操作设备的区域的至少一个部分区域根据一种有利实施方式被构造成用于响应于触碰来产生触觉反馈。因此，在设定过程期间和/或响应于所设定的变速级来向驾驶员传达能感知的确认。触觉反馈可以例如通过至少一个静电膜和/或至少一个压电执行器来实现，它们可以被布置在部分区域中，例如布置在区域的显示区段中。
操作设备可以布置或能布置在车辆的扶手和/或手托和/或中控台和/或方向盘和/或仪表板中。在此所述的安装方位均能被驾驶员快速且直觉地够到。
为了仅当需要操作元件时才使表面处于变形状态中，有利的是，当操作设备布置在车辆中时，响应于车辆的开始运行和/或车辆的接近传感器件的接近信号来使表面转变到变形状态中。在此情形下，接近信号可以例如表示驾驶员的手接近操作设备。但接近信号也可以表示驾驶员接近车辆。
车辆具有其中一个所介绍的操作设备。在此介绍的车辆可以实现操作设备的已述的优点。
用于运行其中一个所介绍的操作设备的方法至少包括以下步骤：
读取触碰信号，该触碰信号表示碰触到触觉操作元件的触敏区域；以及
输出变速信号，该变速信号被设置成用于在使用触碰信号的情况下设定变速级。
该方法可以例如以软件或硬件或者以由软件与硬件构成的混合形式地例如在控制器中实施。此外，通过这种方法，也可以在技术上简单且具成本效益地实现操作设备的已述的优点。
附图说明
图1示出根据一个实施例的用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备的示意性的横截面图；
图2示出根据一个实施例的操作设备的示意性的横截面图；
图3示出根据一个实施例的操作设备的示意性的俯视图；
图4示出根据一个实施例的操作设备的示意性的横截面图；
图5示出根据一个实施例的操作设备的示意性的横截面图；
图6示出根据一个实施例的操作设备的示意性的俯视图；
图7示出根据一个实施例的操作设备的示意性的横截面图；
图8示出根据一个实施例的操作设备的示意性的横截面图；
图9示出根据一个实施例的操作设备的示意性的俯视图；
图10示出根据一个实施例的操作设备的示意性的横截面图；
图11示出根据一个实施例的操作设备的示意性的横截面图；
图12示出根据一个实施例的操作设备的示意性的俯视图；以及
图13示出根据一个实施例的用于选定车辆的至少一个变速级的方法的流程图表。
在下文对本方案的优选实施例的描述中，针对各图中示出并起相似作用的元件使用相同或相似的附图标记，其中，省略对这些元件的重复描述。
具体实施方式
图1示出了根据一个实施例的用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备100的示意性的横截面图。
操作设备100被构造成用于至少设定车辆的变速级。为此，操作设备100具有至少一个传感器105和能变形的表面110。根据本实施例，操作设备100具有四个传感器105，在此示出的横截面中可以看出其中两个传感器105。能变形的表面110被构造成用于在变形状态115中连同传感器105一起成形出具有至少一个触敏区域的至少一个触觉操作元件120。图1中示出了处于变形状态115中的表面110，在该状态下，根据本实施例的触觉操作元件120具有凹陷部。
根据不同实施例，一个或多个传感器105可以被集成到表面110中或布置在表面110上。表面110可以成形为能变形的层，例如膜或类似物。
根据一个实施例，给其中每个传感器105都配属有触敏区域，或者由其中每个传感器105构成触敏区域。响应于在触敏区域或其中一个触敏区域中或其上对触觉操作元件120的触碰，触觉操作元件120被构造成用于提供显示对操作设备100的操纵的选定信号。选定信号可以是电信号，该电信号可以被变速器控制器接收并可以被用于设定配属于被触碰的触碰区域的变速级。
操作设备100具有至少一个执行器130，根据该实施例具有四个执行器130，在横截面中可以看出其中两个执行器130。执行器130被构造成用于使表面110转变到变形状态115中。根据本实施例，执行器130作为具有高延展率的低电压执行器。根据本实施例，表面110由磁流变材料成形出。根据实施例，可以驱控其中每个执行器130或者可以一起地驱控执行器130，以便引起表面110的变形。为此，根据实施例，执行器130被成形出用于分别接收电驱控信号。
该方案描述了如下操作设备100，其在封闭的表面110中生成了用于选定变速级的至少一个触觉操作元件120或更多个触觉操作元件120。据此，操作设备100也可以被称为用于在封闭的表面中产生触觉操作元件120来选定车辆变速级的装置或者被称为3D自动变速器(3D-Tronic)。在此介绍的操作设备100基于以下基本原理：表面110被三维变形，并且因此产生根据本实施例呈指轨形式的操作元件120，使用者可以借助人手的受体在该操作元件上能触知地定向，以便因此能够实现对操作元件120的经引导的盲操作。在此示出的触觉操作元件120具有触敏区域，该触敏区域要么整体上作为显示区域成形出，要么如根据下述实施例地包括各个显示区段，如参见图3、6、9和12。该区域还具有变速器定位的相应的切换图形，由此使驾驶员能够实现通过手指运动来选定可能的也被称为行驶级的变速级。另外，根据本实施例的触觉操作元件120具有凹陷部和/或如图7至图12所示的隆起部作为手指的触觉引导部，该触觉引导部使使用者(又可称为驾驶员或用户)能够实现借助能触知的感知来直觉地且无偏差地进行操作。
触觉操作元件120可以借助各种技术来实施，根据本实施例，表面110具有磁流变弹性体，这种材料在磁场中变形并且在切断磁场时恢复到其初始形状。
表面110的性质可以借助能够实现三维变形的各种材料、图案和结构来实现，例如诸如弹性体的具有弹性特性的塑料和/或木材和/或金属和/或石材和/或诸如合成物的物质和/或皮料。表面110的结构可以是多边形的和/或六边形的。
触觉操作元件120可以在车辆中的不同表面110中呈现或容纳其中，例如车辆的扶手、手托、中控台、方向盘和/或仪表板中。触觉操作元件120的设立，也就是说使表面110转变到变形状态115中可以利用不同的过程启动和退出，例如利用车辆的开始运行或接近传感器件。
图2示出了根据一个实施例的操作设备100的示意性的横截面图。在此，该操作设备可以是图1中所示的操作设备100，区别在于，根据本实施例的能变形的表面110处于未变形状态200中，在该状态中，未给操作设备100的用户提供用于选定变速级的触觉操作元件。根据一个实施例，操作设备100的传感器在该状态下被去激活。根据一个实施例，传感器响应于用于使表面110转变到变形状态中的执行器130的激活来激活，并且响应于用于使表面110转变到未变形状态200中的执行器130的重新激活或执行器130的去激活来去激活。替选地，传感器的主动性可以与表面110的状态进而是与执行器130的状态无关。
图3示出了根据一个实施例的操作设备100的示意性的俯视图。在此，该操作设备可以是图1中所示的操作设备100，其中，表面110布置在变形状态115中。在图3中可以看出，表面110至少成形出触觉操作元件120，根据本实施例，该触觉操作元件在俯视图中成形出四个指轨300，它们相互布置成十字形并因此在十字的根据本实施例处于较深的中心302中相互连接。根据本实施例，在此可见的十字的底部作为触敏区域成形出。其中每个指轨300均具有背离中心302布置的自由端部，根据本实施例，自由端部分别具有显示区段305，显示区段被成形出用于显示配属于各自的指轨300的变速级P、R、N、D。根据本实施例，如图1所示的分别配属给变速级P、R、N、D中的一个变速级的传感器被分别布置在四个显示区段305的区域中。
可以借助各种技术来实施触敏区域，根据本实施例，显示区段305至少包括具有触敏传感器件的也被称触碰显示器的LCD/TFT显示器。根据替选的实施例，显示区段305包括以“嵌膜式模制电子器件”工艺来熔合成塑料构件的具有触敏传感器件的OLED显示器。根据另外的替选的实施例，显示区段305包括RP*聚碳酸酯膜，其具有集成的或附接的触敏传感器件以及位于可见的表面110背面的并将用户界面投射到可见的表面110上的投影器，又称反投影。根据一个替选的实施例，整个触敏区域作为显示区段305成形出。根据本实施例，操作元件120的触敏显示区段305借助诸如静电膜或基于压电执行器的解决方案等各种技术来配备有触觉反馈，以便因此有针对性地“可感觉到”用户界面的各个区域，诸如切换面和确认区。
图4示出了根据一个实施例的操作设备100的示意性的横截面图。在此，该操作设备可以是图2中所示的操作设备100，区别在于，操作设备100仅具有布置在表面110的中心下方的传感器105，并且执行器作为至少一个电磁执行器400成形出。根据本实施例，电磁执行器400和传感器105容纳在形状支撑件405中。
图5示出了根据一个实施例的操作设备100的示意性的横截面图。在此，该操作设备可以是图4中所示的操作设备100，区别在于，根据本实施例的表面110布置在变形状态115中。电磁执行器400拉动表面110的材料，并且因此在表面110中形成凹陷部，或者根据替选的实施例，在表面110中形成隆起部。
图6示出了根据一个实施例的操作设备100的示意性的俯视图。在此，该操作设备可以是图5中所示的操作设备100。根据本实施例，表面110以如下方式变形，即，使得除操作元件120之外还附加地成形出另外的操作元件600。根据本实施例，操作元件120为箭头形，而另外的操作元件600直地成形出。根据本实施例，箭头形的操作元件120的箭杆605横向于直的另外的操作元件600的主延伸长度布置。根据本实施例，操作元件120、600的在此可见的底部作为触敏区域成形出。根据本实施例，箭头形的操作元件120的尖部以及箭头形的操作元件120的尖部的两个侧向的端部和另外的操作元件600的端部分别具有显示区段305，显示区段被成形出用于显示分别配属的变速级P、R、N、D。根据本实施例，配属给变速级P的显示区段305被布置在另外的操作元件600的区域中，其中，配属给变速级R、N、D的显示区段305被布置在操作元件120的区域中。根据本实施例，图4中所示的传感器具有至少四个传感器元件，这些传感器元件分别配属给变速级P、R、N、D中的一个变速级。根据本实施例，传感器元件被分别布置在四个显示区段305的区域中。
图7示出了根据一个实施例的操作设备100的示意性的横截面图。在此，该操作设备可以是图4中所示的操作设备100，区别在于，执行器作为机电执行器700成形出。
图8示出根据一个实施例的操作设备100的示意性的横截面图。在此，该操作设备可以是图7中所示的操作设备100，区别在于，根据本实施例的表面110布置在变形状态115中，其中，根据本实施例的操作元件120作为触觉手指引导部成形出。根据本实施例，与图1或5不同地，在表面110转变到变形状态115中时，机电执行器700使表面110向上运动。
图9示出了根据一个实施例的操作设备100的示意性的俯视图。在此，该操作设备可以是图8中所示的操作设备100。根据本实施例，表面110以如下方式变形，即，使得操作元件120在俯视图中成形出具有四个正方形区段900的正方形。根据该实施例，正方形在此可见的底部作为触敏区域成形出。其中每个正方形区段900背离正方形的中心地并且分别面向正方形的外边缘地具有显示区段305，显示区段305被成形出用于显示正方形区段900所配属的变速级P、R、N、D。根据本实施例，如图1所示的分别配属给变速级P、R、N、D中的一个变速级的传感器被分别布置在四个显示区段305的区域中。根据本实施例，图4中所示的传感器具有至少四个传感器元件，它们分别配属于变速级P、R、N、D中的一个变速级。根据本实施例，传感器元件被分别布置在四个显示区段305的区域中。
图10示出根据一个实施例的操作设备100的示意性的横截面图。在此，该操作设备可以是参照图7所示的操作设备100，区别在于，操作设备100具有气动执行器1000来代替机电执行器。气动执行器1000具有进风装置1005和排风装置1010。
图11示出根据一个实施例的操作设备100的示意性的横截面图。在此，该操作设备可以是图10中所示的操作设备100，区别在于，根据本实施例的表面110布置在变形状态115中，其中，根据本实施例的操作元件120作为触觉指轨1100成形出。为此，表面110的中间的部分区段通过气动执行器1000向上运动地布置。气动执行器1000借助压缩空气产生触觉操作元件120。
图12示出根据一个实施例的操作设备100的示意性俯视图。在此，该操作设备可以是图11中所示的操作设备100。根据本实施例，操作元件120在俯视图中呈圆形地成形出。
根据本实施例，呈圆形的操作元件120的在此可见的面作为触敏区域成形出。在呈圆形的操作元件120的圆形边缘上彼此相邻地布置有五个显示区段305，它们分别显示了五个与显示区段305分别配属的变速级P、R、N、D、S。
根据本实施例，图4中所示的传感器具有至少五个传感器元件，这些传感器元件分别配属给变速级P、R、N、D、S中的一个变速级。根据本实施例，传感器元件被分别布置在五个显示区段305的区域中。
所述的和图中所示的实施例仅是示例性地选择的。不同的实施例可以全部或针对单个特征相互组合。一个实施例也可以由另外的实施例的特征来补充。
图13示出了根据一个实施例的用于选定车辆的至少一个变速级的方法1300的流程图表。方法1300至少包括读取步骤1305和输出步骤1310。在读取步骤1305中，读取触碰信号，该触碰信号表示对触觉操作元件的触敏区域发生触碰。在输出步骤1310中，输出变速信号，该变速信号被构造成用于在使用触碰信号的情况下来设定变速级。
在此介绍的方法步骤可以重复并以不同于所描述的顺序来实施。
如果实施例在第一特征和第二特征之间包括“和/或”作为连接词，那么这就可以如此理解，即，该实施例根据实施方式不仅具有第一特征而且也具有第二特征，并且根据另一实施方式要么只具有第一特征要么只具有第二特征。
附图标记列表
100 操作设备
105 传感器
110 表面
115 变形状态
120 操作元件
130 执行器
200 未变形状态
300 指轨
302 中心
305 显示区段
400 电磁执行器
405 形状支撑件
600 另外的操作元件
605 箭杆
700 机电执行器
900 正方形区段
1000 气动执行器
1005 进风装置
1010 排风装置
1100 指轨

Claims (13)

1.用于选定车辆的至少一个变速级的操作设备(100)，其中，所述操作设备(100)包括具有触敏区域的至少一个传感器(105)以及能变形的表面(110)，所述表面被构造成用于在变形状态(115)中连同所述至少一个传感器(105)一起成形出至少一个触觉操作元件(120)，所述至少一个触觉操作元件被构造成用于响应于对所述触敏区域的触碰来提供用于选定所述变速级的选定信号。
2.根据权利要求1所述的操作设备(100)，所述操作设备具有至少一个执行器(130)，所述至少一个执行器被构造成用于使所述表面(110)转变到所述变形状态(115)中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)，其中，所述表面(110)的材料至少部分具有多边形的和/或六边形的结构。
4.根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)，其中，所述表面(110)在所述变形状态(115)下成形出至少一个指轨(300)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)，其中，执行器(130)包括至少一个磁流变弹性体和/或电磁执行器(400)和/或气动执行器(1000)和/或机电执行器(700)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)，其中，所述传感器(105)的触敏区域具有至少一个显示区段(305)，所述至少一个显示区段被构造成用于至少显示所述变速级。
7.根据权利要求6所述的操作设备(100)，其中，所述显示区段(305)具有至少一个LCD/TFT显示器和/或OLED显示器和/或RP*聚碳酸酯膜。
8.根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)，其中，所述表面(110)至少部分由至少一种弹性体和/或木材和/或金属和/或石材和/或合成物和/或皮料成形出。
9.根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)，其中，所述传感器(105)的触敏区域的至少一个部分区段被构造成用于响应于触碰来产生触觉反馈。
10.根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)，所述操作设备布置在所述车辆的扶手和/或手托和/或中控台和/或方向盘和/或仪表板中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)，所述操作设备被构造成用于当所述操作设备(100)布置在所述车辆中时，响应于所述车辆开始运行和/或所述车辆的接近传感器件的接近信号来使所述表面(110)转变到所述变形状态(115)中。
12.具有根据前述权利要求中任一项所述的操作设备(100)的车辆。
13.用于运行根据权利要求1至11中任一项所述的操作设备(100)的方法(1300)，其中，所述方法(1300)至少包括以下步骤：
读取(1305)触碰信号，所述触碰信号表示触碰到触觉操作元件(120)的传感器(105)的触敏区域；以及
输出(1310)变速信号，所述变速信号被设置成用于在使用所述触碰信号的情况下来设定变速级。
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