CN116141961A - 方向盘输入装置 - Google Patents

Abstract

一种方向盘输入装置(1)，包括邻近方向盘(2)定位的输入致动器(3)，并且包括一个或两个输入区域(31)，各输入区域可绕方向盘(2)的轴线移动，并且可由驾驶员在方向盘(1)上的一只手(7)按压，以便记录输入。跟踪输入端(5)接收跟踪数据，并且控制器(9)基于此移动输入区域(31)。跟踪数据可以包括用于确定驾驶员的手(7、8)在方向盘(2)上的位置的手跟踪数据，其中控制器(9)可操作以与驾驶员的手(7)围绕方向盘(2)的移动一致地移动输入区域(31)。

Description

方向盘输入装置

技术领域

本公开涉及一种方向盘输入装置，尤其涉及一种用于转向组件的换档装置。本公开尤其涉及用于方向盘组的汽车拨片式换档器和汽车输入装置。

背景技术

拨片式换档器在车辆中已经变得更加普遍以实现换档。典型地，升档拨片和降档拨片将设置在方向盘后面的相对侧上。通过点击拨片式换档器，驾驶员能够在保持与方向盘接触的同时使变速器升档或降档。这样，驾驶员具有更多的驾驶体验，同时由于驾驶员的手不用向下移动到变速杆，所以改变档位更安全且更快。

然而，拨片式换档器会在方向盘转动时出现问题。在升档和降档拨片安装到方向盘本身的布置中，拨片将与方向盘一起旋转。这样，当方向盘进一步转动时，存在驾驶员可能使用错误换档器的风险。相反，在升档和降档拨片在方向盘的任一侧以固定位置安装到转向柱上的布置中，拨片不总是在驾驶员的手的下方，因此当方向盘处于某些转向角时可能无法接近。

方向盘和转向柱安装的布置具有不同的利弊，并且哪个布置“更好”的确定通常取决于驾驶员偏好以及驾驶环境。通常，喜欢紧紧地抓住方向盘并且从不改变手的位置的驾驶员更喜欢更F1类型的安装在方向盘上的换档拨片。另一方面，更喜欢螺旋式驾驶方式(例如拉力或漂移)的驾驶员通常更喜欢静态拨片。同样，驾驶员偏好有时取决于车辆在哪里行驶，其中城市驾驶涉及密集转弯和密集停车位置，通常更适合于静态拨片。这给车辆制造商带来了问题，因为车辆设计决定在哪里安装拨片式换档器。这样，无论他们为特定车辆选择哪种安装选项，都可能使一些驾驶员失望。

因此，仍然需要一种改进的方向盘输入装置，特别是用于实现档位改变的方向盘输入装置。

发明内容

根据第一方面，提供了一种方向盘输入装置，包括：输入致动器，该输入致动器被定位成邻近方向盘并且包括第一输入区域，该第一输入区域能围绕该方向盘的轴线移动并且可由驾驶员在该方向盘上的第一只手操作来记录第一输入；跟踪输入端，该跟踪输入端用于接收车辆内部的跟踪数据；以及控制器，该控制器用于基于所述跟踪数据移动所述第一输入区域。

以此方式，可以提供一种方向盘输入装置，例如用于实现档位改变的换档装置，其中，一个或更多个输入端的位置可以在控制器的控制下移动。照此，该装置能够实现取决于驾驶员偏好或当前驾驶条件的灵活性。例如，在转向柱模式下，控制器可以将一个或更多个输入端静态地保持在固定位置以模仿安装在转向柱上的拨片。可替换地，在其他模式下，控制器可以根据主要环境基于跟踪信息动态地移动一个或更多个输入端。

在实施方式中，跟踪数据包括用于确定方向盘上的旋转位置的方向盘旋转数据，并且其中，控制器可操作以与方向盘的旋转一致地移动第一输入区域。这样，控制器可以被设置为方向盘模式，使得致动器模仿安装有拨片式换档器的方向盘的功能。因此，一个或更多个输入区域可以跟随方向盘的移动，使得当方向盘转动时它们保持与方向盘旋转对准。照此，在驾驶员将他们的手保持在方向盘上的位置的情况下，一个或更多个输入区域可以总是位于他们准备使用的手的下方，而与当前方向盘转向角无关。

在实施方式中，跟踪数据包括用于确定驾驶员的第一只手在方向盘上的位置的手跟踪数据，并且其中，控制器可操作以与第一只手围绕方向盘的移动一致地移动第一输入区域。以此方式，可以提供混合模式，由此一个或更多个输入区域跟踪驾驶员的手的移动。这样，无论驾驶员在哪里握住方向盘，都可以在可按压的范围内提供输入区域。因此，即使驾驶员在转动方向盘时移动他们的手的位置，换档输入仍可立即实现。

在实施方式中，输入致动器还包括第二输入区域，该第二输入区域可绕方向盘的轴线移动并且可由驾驶员在方向盘上的第二只手按压，以便记录第二输入。以此方式，可以提供两个不同输入区域用于例如致动升档和降档操作两者。在实施方式中，控制器被配置为当第一输入端和第二输入端被移动为重叠时不记录第一输入和第二输入之一。

在实施方式中，控制器可操作以移动第二输入区域与以下之一保持一致：(a)基于方向盘旋转跟踪数据的方向盘的旋转，或(b)基于手跟踪数据的第二只手围绕方向盘的移动，其中手跟踪数据进一步用于确定第二只手在方向盘上的位置。以此方式，第二输入区域可以反映第一输入区域针对驾驶员的第二只手的功能。

在实施方式中，该装置是换档装置，并且第一输入区域是用于致动换档的换档输入端。

在实施方式中，输入致动器包括用于与方向盘同轴定位的环构件，并且其中，第一输入区域可围绕该环构件周向移动。以此方式，该环构件可以安装在方向盘的后面并与方向盘保持一致，从而驾驶员的手可以接触到环构件，而与手在方向盘上的位置无关。这样，单个构件可用于记录围绕方向盘的圆周的输入。

在实施方式中，所述方向盘输入装置还包括：用于将所述环构件安装在方向盘后面的安装件，该安装件与所述环构件形成可倾斜连接件；以及倾斜检测器，用于检测所述环构件的径向倾斜方向；并且其中，所述控制器被配置成当检测到的径向倾斜方向与所述第一输入区域一致时记录第一输入。以此方式，驾驶员可通过按压环构件以将其拉向他们来记录输入，其中如果其与当前输入区域重合，则枢转方向指定有效输入。这样，即使在输入区域的位置动态移动的情况下，也可以基于倾斜方向将输入与环的意外按压区分开。此外，通过根据各个输入区域的方向在不同方向上倾斜环，可以使用单个环构件来记录不同的输入。照此，可以使用单个可倾斜构件模拟升档和降档拨片两者的功能，而不需要在转动方向盘时转动该构件。在实施方式中，应当理解，可倾斜连接件可以包括偏置机构，用于在被驾驶员按压之后将环构件偏置回到未倾斜位置。

在实施方式中，方向盘输入装置还包括设置在环构件上的指示器，用于指示第一输入区域在环构件上的当前圆周位置。这样，当一个或更多个输入区域的位置在使用中移动时，向驾驶员提供输入区域当前所处的位置的指示。在实施方式中，指示器可以提供视觉指示器，例如彩色照明区域。在实施方式中，不同颜色的照明区域可用于指示不同的指示器区域。

在实施方式中，输入致动器在其端部包括限定第一输入区域的第一拨片，并且其中，该装置还包括用于可移动地支撑第一拨片的第一安装件，以及用于旋转第一安装件以使第一拨片围绕方向盘轴线移动的转子。以此方式，提供了一种拨片，该拨片复制了常规拨片换档装置的功能，但是根据偏好和条件，拨片还可以被移动到不同的位置。

在实施方式中，第一拨片可倾斜地联接到安装件，并且其中，所述装置还包括用于检测该第一拨片的倾斜的倾斜检测器，并且其中，所述控制器被配置成在所述第一拨片倾斜时记录第一输入。这样，驾驶员可以朝向方向盘按压拨片以记录输入。由于拨片是与特定输入区域相关联的单个主体，所以驾驶员也能够精确地记录特定输入。

在实施方式中，输入致动器在其端部还包括限定第二输入区域的第二拨片，并且其中，所述装置还包括用于可移动地支撑第二拨片的第二安装件，以及用于旋转第二安装件以使第二拨片围绕方向盘轴线移动的第二转子。以此方式，可以提供两个可独立移动的拨片用于记录两个不同的输入，例如升档输入和降档输入。

在实施方式中，跟踪输入端被配置为从车辆内部的视频馈送接收手跟踪数据，以确定驾驶员的手在方向盘上的位置。以此方式，可以基于来自内部视频馈送的驾驶员的手的图像识别来控制一个或更多个输入区域的位置。

在实施方式中，跟踪输入端包括用于接收车辆内部的图像的摄像头。这样，用于图像跟踪的摄像头可以形成装置系统的一部分。

在实施方式中，摄像头可安装在方向盘的轮毂内。这样，摄像头可以安装在方向盘中，以提供驾驶员手位置的精确跟踪。在其它实施方式中，摄像头可以安装在驾驶室中的其它地方，例如安装在后视镜模块中。

根据第二方面，提供了一种包括方向盘柱的方向盘组；安装到所述方向盘柱的方向盘；以及根据上述陈述中任一项所述的输入装置。

附图说明

现在将参照附图来描述说明性实施方式，其中：

图1示出了根据第一实施方式的方向盘输入装置；

图2示出了第一实施方式的方向盘输入装置的侧视图；

图3示出了形成第一实施方式的装置的一部分的摄像头的视场的示意图；

图4示出了第一实施方式的方向盘输入装置在以混合模式操作时的示意性前视图，其中驾驶员的双手都在方向盘上；

图5示出了第一实施方式的方向盘输入装置在以混合模式操作时的示意性前视图，其中驾驶员的一只手在方向盘上；

图6示出了第一实施方式的方向盘输入装置在以混合模式操作时的示意性前视图，此时驾驶员的两只手在方向盘上靠近在一起；

图7示出了第一实施方式的方向盘输入装置在以方向盘模式操作时的示意性前视图；

图8示出了第一实施方式的方向盘输入装置在以柱模式操作时的示意性前视图；

图9示出了根据第二实施方式的方向盘输入装置；

图10示出了第二实施方式的方向盘输入装置的侧视图；

图11示出了第二实施方式的方向盘输入装置在以混合模式操作时的示意性前视图，其中驾驶员的双手都在方向盘上；

图12示出了第二实施方式的方向盘输入装置在以混合模式操作时的示意性前视图，其中驾驶员的一只手在方向盘上；

图13示出了第二实施方式的方向盘输入装置在以混合模式操作时的示意性前视图，此时驾驶员的两只手在方向盘上靠近在一起；

图14示出了第二实施方式的方向盘输入装置在以方向盘模式操作时的示意性前视图；以及

图15示出了第二实施方式的方向盘输入装置在以柱模式操作时的示意性前视图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据第一实施方式的方向盘输入装置1。装置1用作换档装置，并结合到汽车转向组中，汽车转向组包括转向柱4和绕由转向柱4限定的纵向轴线旋转的方向盘2。

装置1包括环构件3，该环构件3通过臂安装到转向柱4上，在方向盘后面。如图2所示，安装件35设置为非旋转单臂接头，其在转向柱4与环构件3之间形成可倾斜的联接。这样，环构件3可由驾驶员的手一次沿一个方向朝方向盘2拉动。安装件35内的弹簧构件(未示出)将环构件3偏压回其垂直于转向柱4的非倾斜位置。这样，一旦使用者在将环构件3压向方向盘2之后释放该环构件3，则该环构件3弹回到其非倾斜位置。

如图1所示，还围绕转向柱偏移90度设置了一组两个电位计34。如图2所示，每个电位计34通过连杆33连接到环构件3。控制器9接收来自电位计34的测量读数，并结合使用这些读数来确定使用中环构件3的倾斜方向。照此，环构件3可以用作输入致动器，用于记录驾驶员的输入以便实现升档和降档动作，如下文进一步详细描述的。

环构件3还包括形成指示器的LED阵列，该指示器用于标识由驾驶员的手致动的环3的区域。LED阵列在控制器8的控制下点亮，以标识分别与升档和降档输入相关联的围绕环圆周的两个输入区域31、32。在该实施方式中，控制器驱动每个输入区域内的LED以点亮不同的颜色。这样，这两个区域可以很容易地被标识为环3上的不同颜色区域。应当理解，在其他实施方式中，可以使用其他指示器。

在该实施方式中，装置1还设有安装在方向盘2的中心轮毂6中的摄像头6。图3示出了摄像头5的视场的示意图。如图所示，摄像头5具有宽视场，用于允许准确检测驾驶员双手在方向盘2上或方向盘2附近的角位置，以及允许区分驾驶员的左手和右手。当驾驶员握住方向盘时，摄像头产生面向驾驶员的车辆内部的视频馈送。控制器9接收该视频馈送，并且使用图像处理来跟踪驾驶员的手在方向盘上的位置以及方向盘旋转时的旋转位置。然而，应当理解，在其他实施方式中，可以使用其他传感器来生成跟踪数据。例如，可以使用安装在别处(例如在仪表板中或在后视镜单元中)的内部摄像头来提供视频馈送。同样地，在其他实施方式中，可以使用角度传感器来跟踪方向盘2的旋转位置。

在使用中，驾驶员可以通过在对应于两个输入区域31、32之一的方向上朝向方向盘4拉动环构件3来记录输入。控制器9基于组合的电位计读数34确定移动的方向。照此，驾驶员可以通过在对应于第一输入区域31的方向上按压环来实现降档操作，并且相反地可以通过在对应于第二输入区域32的方向上按压环来实现升档操作。同时，控制器9可以在不同模式下操作，以基于驾驶员偏好来改变第一输入区域31和第二输入区域32的位置，如下文所述。

关于这一点，将参照图4至图5来描述混合操作模式。在混合模式下，输入区域31、32被动态地移动以总是位于驾驶员手的后面。这是通过使用来自摄像头5的跟踪数据来跟踪驾驶员双手7、8的位置并将每只手与两个输入区域31、32之一相关联来实现的。在该实施方式中，升档区域32与驾驶员的右手8相关联，而降档区域31与驾驶员的左手7相关联(或反之亦然，取决于用户偏好)。如图4中的(a)所示，当驾驶员保持方向盘2笔直时，升档区域31和降档区域32围绕环构件3的圆周彼此相对地设置。如图4中的(b)和(c)所示，当驾驶员的手在方向盘2上移动时，升档区域31和降档区域32的相对位置可以移动得更靠近在一起。应当理解，区域31、32在环构件3自身上的绝对位置也随着方向盘2的旋转而动态地移动。

如果驾驶员将其一只手从方向盘移开，则控制器9默认地配置为在其最远的横向位置处显示与相应手相关联的输入区域。例如，在用户的左手7被移开的情况下，降档区域31可以被自动定位到最远的左手侧位置(见图5中的(a))。相反地，在用户的右手8被移开的情况下，升档区域32可以被自动地定位到最远的右手侧位置(见图5中的(b))。

图6示出了驾驶员的两只手在方向盘上移动得足够靠近使得输入区域31、32重叠的情形。在这种情况下，控制器9默认地配置为忽略在降档区域31中记录的输入。也就是说，降档区域31被升档区域有效地覆盖，从而防止降档操作，由此避免了发动机超速或无意中将车辆置于空档或倒档的风险。

参照图7描述了另选的方向盘操作模式。在该模式下，控制器9使用方向盘旋转的跟踪数据，使得输入区域31、32跟随方向盘角度。这样，该装置可以模仿安装在方向盘上的换档拨片的功能。

参照图8描述了另一另选的柱操作模式。在该模式下，控制器9将输入区域31、32保持在静态位置，分别处于相对的最远横向位置。这样，降档区域31保持在最左侧位置，升档区域32保持在最右侧位置，而与方向盘2的当前旋转位置无关。这样，装置1可以模仿安装在柱上的换档拨片的功能。

图9和图10示出了根据第二实施方式的方向盘输入装置1。该第二实施方式类似于第一实施方式，但是致动器3包括用作两个输入区域31、32的两个可移动拨片，而不是使用具有指示两个输入区域31、32的指示器的环构件来实现输入致动器。

在这方面，如图10所示，拨片31、32通过径向延伸的臂安装到转向柱4上。这样，拨片31、32的远端位于方向盘2的后面。该实施方式中的安装件35被设置为两个转子37、38。用于每个转子37、38的轴承包括啮合部分，该啮合部分由步进电机36啮合，该步进电机可以在控制器的控制下被驱动，以围绕转向柱4将每个拨片31、32单独地旋转到任何期望的角度。同时，在每个转子37、38与其相应的拨片31、32之间提供可枢转的联接，以允许拨片被驾驶员的手拉向方向盘2。每个转子内的弹簧构件(未示出)重新将拨片偏压回其垂直于转向柱4的非倾斜位置。每个转子37、38还设有倾斜检测开关34，当相应的拨片31、32被拉向方向盘2时，该开关34启动。控制器9接收由检测开关34产生的激活信号，用于记录与各个拨片31、32相关的输入。与第一实施方式不同，在第二实施方式中没有提供用于标识输入区域的指示器。然而，由于拨片31、32是实体，它们仍然可以容易地被驾驶员定位。

如图11至图15所示，第二实施方式可以实现与上述第一实施方式相同的混合操作模式、方向盘操作模式和柱操作模式(除了拨片31、32用作输入区域)，并且拨片本身在该模式下物理地移动到所需位置。

在这种连接中，例如在图11至图13所示的混合模式下，转子37、38在控制器9的控制下基于来自摄像头5的手跟踪数据旋转，使得第一拨片31和第二拨片32的位置跟随驾驶员的左手7和右手8。与上述图6所示的情形一样，在图13所示的情形中，驾驶员的两只手移动得足够靠近，使得拨片31、32重叠，对降档拨片31的输入被忽略。在该实施方式中，这是局部实现的，因为转子37、38被布置成使得当它们处于相同的角度时，降档拨片31被升档拨片32覆盖。此外，控制器9还被配置成当拨片重叠时忽略经由降档拨片31上的开关34的记录输入。这再次避免了发动机过度旋转的风险，或无意中将车辆置于空档或倒档的风险。

对于第二实施方式，图14所示的方向盘操作模式以与第一实施方式相同的方式操作，控制器9使用方向盘旋转的跟踪数据，使得拨片31、32跟随方向盘的移动。同样，在图15所示的柱操作模式下，控制器9重新简单地将拨片31、32设置在静态的最远横向位置处，而与方向盘2的旋转无关。

通过上述实施方式，由此提供了一种方向盘输入装置，其可以被设置为基于驾驶员偏好来实现不同的操作模式。该装置能以与安装在方向盘上的换档拨片和安装在转向柱上的换档拨片相同的方式操作，并且提供了一种新的混合模式，其中驾驶员的手始终在换档输入的范围内，而不管驾驶员当前在何处抓握方向盘。这样，可以更快速且安全地实现换档。

应当理解，上述实施方式仅出于说明的目的而示出了应用。实际上，实施方式可以应用于许多不同的配置，详细的实施方式对于本领域技术人员来说是易于实现的。

例如，尽管以上说明性示例是在换档输入装置的上下文中描述的，但是应当理解，这些输入可以用于其他汽车控制。

Claims (15)

1.一种方向盘输入装置，所述方向盘输入装置包括：

输入致动器，所述输入致动器邻近方向盘定位并且包括第一输入区域，所述第一输入区域能绕所述方向盘的轴线移动并且能由驾驶员在所述方向盘上的第一只手操作以记录第一输入；

跟踪输入端，所述跟踪输入端用于接收车辆内部的跟踪数据；以及

控制器，所述控制器用于基于所述跟踪数据移动所述第一输入区域。

2.根据权利要求1所述的方向盘输入装置，其中，所述跟踪数据包括用于确定所述方向盘上的旋转位置的方向盘旋转数据，并且其中，所述控制器能操作以与所述方向盘的旋转一致地移动所述第一输入区域。

3.根据权利要求1或2所述的方向盘输入装置，其中，所述跟踪数据包括用于确定所述驾驶员的第一只手在所述方向盘上的位置的手跟踪数据，并且其中，所述控制器能操作以与所述第一只手围绕所述方向盘的移动一致地移动所述第一输入区域。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘输入装置，其中，所述输入致动器还包括第二输入区域，所述第二输入区域能绕所述方向盘的所述轴线移动并且能由驾驶员在所述方向盘上的第二只手按压以接收第二输入。

5.根据权利要求4所述的方向盘输入装置，其中，所述控制器能操作以与以下中的一项一致地移动所述第二输入区域：

(a)基于所述方向盘旋转跟踪数据的所述方向盘的旋转，或者

(b)基于手跟踪数据的所述第二只手围绕所述方向盘的移动，其中，所述手跟踪数据还用于确定所述第二只手在所述方向盘上的位置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘输入装置，其中，所述装置是换档装置，并且所述第一输入区域是用于致动换档的换档输入端。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘输入装置，其中，所述输入致动器包括与所述方向盘同轴定位的环构件，并且其中，所述第一输入区域能围绕所述环构件周向移动。

8.根据权利要求7所述的方向盘输入装置，其中，所述方向盘输入装置还包括：

用于将所述环构件安装在所述方向盘后面的安装件，所述安装件与所述环构件形成可倾斜联接；以及

用于检测所述环构件的径向倾斜方向的倾斜检测器；并且

其中，所述控制器被配置成当检测到的径向倾斜方向与所述第一输入区域一致时记录第一输入。

9.根据权利要求7或8所述的方向盘输入装置，所述方向盘输入装置还包括：

设置在所述环构件上的指示器，用于指示所述第一输入区域在所述环构件上的当前圆周位置。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的方向盘输入装置，其中，所述输入致动器在其端部包括限定所述第一输入区域的第一拨片，并且

其中，所述装置还包括用于可移动地支撑所述第一拨片的第一安装件，以及用于旋转所述第一安装件以使所述第一拨片绕所述方向盘轴线移动的转子。

11.根据权利要求10所述的方向盘输入装置，其中，所述第一拨片可倾斜地联接到所述安装件，并且其中，所述装置还包括倾斜检测器，所述倾斜检测器用于检测所述第一拨片的倾斜，并且

其中，所述控制器被配置成当所述第一拨片倾斜时记录第一输入。

12.根据权利要求10或11所述的方向盘输入装置，其中，所述输入致动器在其端部还包括限定所述第二输入区域的第二拨片，并且

其中，所述装置还包括用于可移动地支撑所述第二拨片的第二安装件，以及用于旋转所述第二安装件以使所述第二拨片绕所述方向盘轴线移动的第二转子。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方向盘输入装置，其中，所述跟踪输入端被配置成从车辆内部的视频馈送接收手跟踪数据，以确定所述驾驶员的手在所述方向盘上的位置。

14.根据权利要求13所述的方向盘输入装置，其中，所述跟踪输入端包括用于接收所述车辆的内部的图像的摄像头。

15.根据权利要求14所述的方向盘输入装置，其中，所述摄像头能安装在所述方向盘的轮毂内。

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