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Die Erfindung betrifft eine Gangwahlvorrichtung zum Auswählen einer Übersetzungsstufe eines Kraftfahrzeuggetriebes und deren Bedienung. Als Gangwahlvorrichtung wird dabei ein Gerät oder System zum Wählen der Schaltstufe des Fahrzeuggetriebes verstanden, das auch zur Trennung eines Kraftflusses zwischen Motor und angetriebenen Rädern, also zur Kupplungssteuerung, und gegebenenfalls zur Drehrichtungsumkehr, also zum Einlegen eines Rückwärtsgangs, ausgestaltet und eingerichtet sein kann. Die Gangwahlvorrichtung kann beispielsweise einen Schalthebel, einen Schaltknüppel oder eine Kulissenschaltung aufweisen, oder als Shift-by-Wire-System ausgestaltet sein. Die Gangwahlvorrichtung weist eine Steuereinrichtung auf und eine Bedieneinrichtung. Als Shift-by-Wire-System wurde dabei System verstanden, bei dem nur eine elektrische Verbindung zu dem Getriebe vorliegt wobei das Getriebe eine Aktuatorkraft besitzt, um die elektrischen Signale aus dem Shift-by-Wire-System in einen Gangwechsel umzusetzen.
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Mit zunehmender Weiterentwicklung von Fahrerassistenzsystemen werden einem Benutzer des Kraftfahrzeugs jedoch nicht mehr nur einzelne Aufgaben abgenommen, wie beispielsweise ein Rückfahrwarnsystem einen Benutzer beim Rückwärtsfahren vor einem Aufprall auf einen Gegenstand warnt, sondern die Anzahl der Aufgaben und der Umfang des Fahrkomforts werden immer weiter erhöht. Moderne Kraftfahrzeuge besitzen Fahrerassistenzsysteme, die teilautonome oder teilautomatische, oder sogar vollautonome Fahrmodi zu Verfügung stellen. In einem vollautonomen Fahrmodus wird ein pilotiertes Fahren ermöglicht, d.h. der Benutzer des Kraftfahrzeugs übernimmt keine Fahraufgabe. Damit wird ihm auch die Aufgabe des Auswählens der Übersetzungsstufe abgenommen.
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Dabei gilt es jedoch, zum Beispiel eine aus Versehen durchgeführte Bedienhandlung zum Steuern des Kraftfahrzeugs von der Elektronik und der Mechanik. des Getriebes zu entkoppeln, damit zum Beispiel ein ungewolltes Anstoßen des Lenkrades oder ein unbeabsichtigtes Bewegen einer Bedieneinrichtung der Gangwahlvorrichtung nicht in den pilotierten Fahrvorgang eingreifen. Während bei einem manuellen Schaltgetriebe immer noch zusätzlich die Kupplung bedient werden muss, ist dies bei dem Benutzen eines Shift-by-Wire-Systems nicht mehr notwendig, ebenso wie bei einem Driveby-Wire-System. Diesem Problem wird allgemein vorgebeugt, in dem die Gangwahlvorrichtung in einem pilotierten Modus elektronisch entkoppelt wird. Eine solche kann automatisch bei Aktivieren eines pilotierten Fahrmodus erfolgen, wobei das Aktivieren des pilotierten Fahrmodus üblicherweise durch ein separates Bedienelement, beispielsweise einen Taster oder einen Knopf, der vorzugsweise in einem Armaturenbrett oder in einer Mittelkonsole verbaut sein kann, erfolgt.
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Eine Bedieneinrichtung einer Gangwahlvorrichtung, also ein Gerät oder eine Gerätekomponente zum Bedienen der Gangwahlvorrichtung, und ein Bedienelement zum Aktivieren oder Deaktivieren der Autopiloten-Funktion sind baulich und örtlich voneinander getrennt, also separate Gerätekomponenten.
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Wird beispielsweise das pilotierte Fahren aktiviert, bleibt das für das manüelle Fahren benötigte Bedienelement, also beispielsweise eine Shift-by-Wire-Element, unverändert in seiner Position, obwohl es nicht benötigt wird. Es können jedoch Situationen auftreten, in denen das Kraftfahrzeug den pilotierten Fahrmodus abbrechen muss, beispielsweise wenn nicht genügend Sensordaten zur Verfügung stehen um den pilotierten Fahrmodus durchzuführen. Für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs ist es dadurch unter Umständen bei beispielsweise einem plötzlichen Verlangsamen des Kraftfahrzeugs nicht sofort ersichtlich, ob der pilotierte Fahrmodus gerade abgebrochen wird. Er muss zum Beispiel auf einen Bildschirm eines Kombiinstrumentes schauen, wo bei einem Abbruch des pilotierten Fahrmodus ein entsprechender Hinweis eingeblendet werden kann.
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Die
DE 10 2007 029 594 A1 beschreibt eine Gangwahlvorrichtung, durch die ein Benutzer interaktiv eine Auswahl zwischen Fahrmodus Funktionen auswählen kann. Die Gangwahlvorrichtung weist einen Drückbereich auf, mit dessen Hilfe ein Autopilot aktiviert oder deaktiviert werden kann. Der Drückbereich leuchtet auf, sobald der Autopilot aktiviert ist.
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Die
DE 10 2015 204 591 A1 beschreibt einen Gangwahlhebel mit einer berührungssensitiven Oberfläche, also einem in den Gangwahlhebel integriertes „Touchpad“. Mit dieser berührungssensitiven Eingabefläche auf dem Gangwahlhebel kann die Gangwahlvorrichtung gesteuert werden. Die Gangwahlvorrichtung ermöglicht ebenfalls ein Einstellen eines vollautomatischen Fahrbetriebs. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass bei einem unbewussten Ablegen und Ausruhen der Hand auf den Gangwahlhebel eine Funktion unter Umständen ausgelöst werden kann.
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DE 10 2014 011 596 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein Fahrmanöver vollautomatisch oder teilautomatisch durchzuführen. Eine Steuereinrichtung ist dabei dazu ausgelegt, die Fahrerassistenzeinrichtung zu aktivieren. Das Kraftfahrzeug umfasst ferner eine erste Bedieneinrichtung zum Bedienen durch einen Fahrer und eine zweite Bedieneinrichtung. Dabei ist die zweite Bedieneinrichtung an der ersten Bedieneinrichtung angeordnet, wobei die zweite Bedieneinrichtung relativ zur ersten Bedieneinrichtung bewegbar gelagert ist.
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Ein Bediensystem für einen Kraftwagen, womit verschiedene Fahrmodi ausgewählt werden können, ist aus der
DE 10 2015 212 449 A1 bekannt, wobei dieses Bediensystem auch einen Gangwahlhebel zum Auswählen einer Schaltstufe aufweist. Ein autonomer Fahrmodus kann dabei durch Kippen des Gangwallhebels eingeschaltet werden.
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Die vorgestellten Systeme weisen üblicherweise eine Möglichkeit zur optischen Rückmeldung darüber aus, ob die Autopilotfunktion angeschaltet ist oder nicht. Hierzu muss der Fahrer auf einen Bildschirm oder auf Ganghebel schauen. Eine Fahrsicherheit könnte jedoch noch sehr viel mehr erhöht werden, wenn dieser kurze Moment des Abwendens des Blickes von dem Fahrgeschehen auf der Straße nicht notwendig wäre.
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Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ist das Erhöhen einer Fahrsicherheit beim Führen von Kraftfahrzeugen mit teilautonomen (also teilpilotierten) und/oder vollautonomen (also pilotierten) Fahrmodi.
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Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Gangwahlvorrichtung, das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die Erfindung basiert auf der Idee, eine Bedieneinrichtung zum Steuern der Gangwahlvorrichtung baulich mit einem Bedienelement zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des teilpilotierten und/oder pilotierten Fahrmodus zu kombinieren. Außerdem wird die Bedieneinrichtung in Abhängigkeit von dem Fahrmodus entlang einer Verstellachse verschoben, wobei die Verstellachse nicht auf oder innerhalb einer Schaltebene verläuft, in der die Übersetzungsstufe bei einem manuellen Fahrmodus aus gewählt wird, sondern diese Schaltebene schneidet. Mit anderen Worten ist die Bedieneinrichtung zum Auswählen der Übersetzungsstufe beweglich in der Schaltebene gelagert und wird bei einem Aktivieren des teilpilotierten oder pilotierten Fahrmodus entlang der Verstellachse verstellt, so dass der Benutzer ohne Blickkontakt sofort mit der Hand erfühlen kann, dass die Bedieneinrichtung nicht mehr in der gewohnten Schaltebene liegt und daher zum Beispiel der pilotierten Fahrmodus gerade aktiviert ist. Fühlt der Benutzer hingegen die Bedieneinrichtung auf der Schaltebene liegen, in der er die Übersetzungsstufe wie gewohnt auswählen kann, so weiß der Fahrer sofort, dass der entsprechende Fahrmodus nicht mehr aktiviert ist.
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Hierdurch wird eine optische, sondern auch eine physikalische, haptische und taktile eindeutige Wahrnehmung des Fahrmodus ermöglicht, da die Bedieneinrichtung in der auf der Verstellachse verstellten Position nicht zum Auswählen der Übersetzungsstufe benutzt werden kann. Weiterhin werden dadurch die Komponenten der Bedienung des Fahrmodus und das Auswählen der Übersetzungsstufe vorzugsweise in einer einzigen Baugruppe bereitgestellt, wodurch bei der Herstellung eines Kraftfahrzeugs ein zusätzlicher Kostenvorteil ergeben kann.
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Die erfindungsgemäße Gangwahlvorrichtung zum Auswählen einer Übersetzungsstufe eines Kraftfahrzeuggetriebes kann vorzugsweise als Shift-by-Wire-System bezeichnet werden. Die Gangwahlvorrichtung weist eine Bedieneinrichtung auf, also ein Gerät oder Bauteil zum Empfangen einer Bedienhandlung eines Benutzers und zum Erzeugen eines Bediensignals, das die empfangene Bedienhandlung beschreibt. Die Bedieneinrichtung der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung ist zum Auswählen der Übersetzungsstufe beweglich in oder auf einer Schaltebene gelagert und weist ein Bedienelement zum Ändern eines Betriebsmodus einer Fahrerassistenzfunktion, das heißt zum Ändern eines Betriebsmodus eines Fahrmodus. Als Bedienelement wird dabei ein Bauteil verstanden, das direkt die Bedienhandlung empfängt und beispielsweise als berührungssensitive Eingabefläche oder Schalter ausgestaltet sein kann. Das Ändern des Betriebsmodus der Fahrerassistenzfunktion kann vorzugsweise ein Aktivieren und/oder ein Deaktivieren der Fahrerassistenzfunktion sein, also zum Beispiel ein Aktivieren und/oder ein Deaktivieren eines teilpilotierten oder pilotierten Fahrmodus vorzugsweise eines pilotierten Fahrmodus.
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Die Gangwahlvorrichtung weist ebenfalls eine Steuereinrichtung auf, also ein Gerät oder eine Gerätekomponente zum Auswerten eines Bediensignals der Bedieneinrichtung. Die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einem Bewegen der Bedieneinrichtung in der Schaltebene ein Auswahlsignal zu erzeugen, das die ausgewählte Übersetzungsstufe beschreibt.
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Die Gangwahlvorrichtung kann beispielsweise derart in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden, dass die Schaltebene horizontal liegen kann oder in einer Schräglage, vorzugsweise wobei das Auswählen der Übersetzungsstufe durch Bewegen der Bedieneinrichtung entlang einer Kraftfahrzeuglängsachse erfolgen kann. Hierzu kann die erfindungsgemäße Gangwahlvorrichtung beispielsweise in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs verbaut werden.
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Die erfindungsgemäße Gangwahlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung zusätzlich auf einer Verstellachse, die durch die Schaltebene verläuft, beweglich gelagert ist, und dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Betriebsmodus der Fahrerassistenzfunktion in Abhängigkeit von einer durch das Bedienelement empfangenen Bedienhandlung und von einem Verstellen oder Verfahren oder Bewegen der Bedieneinrichtung entlang der Verstellachse ein Steuersignal zum Ändern des Betriebs-modus der Fahrerassistenzfunktion zu erzeugen.
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Das Verstellen der Bedieneinrichtung entlang der Verstellachse kann zum Beispiel durch die Steuereinrichtung und in Abhängigkeit von der Bedienhandlung, beispielsweise einem Drücken des Bedienelements erfolgen, oder durch zum Beispiel Drücken oder Ziehen der Bedieneinrichtung durch den Benutzer. Im letzteren Beispiel kann das Drücken oder Ziehen der Bedieneinrichtung die Bedienhandlung sein und das Ändern des Betriebsmodus kann in Abhängigkeit von der Verstellbewegung erfolgen.
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Mit anderen Worten liegt die Verstellachse nicht in der Schaltebene, sondern verläuft beispielsweise senkrecht dazu. Drückt der Benutzer der Gangwahlvorrichtung beispielsweise das Bedienelement um einen pilotierten Fahrmodus zu aktivieren, wird die Bedieneinrichtung entlang der Verstellachse verstellt und der pilotierten Fahrmodus beispielsweise aktiviert.
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Das Verstellen der Bedieneinrichtung entlang der Verstellachse, die nicht in der Schaltebene liegt, ist nicht nur eine optische, sondern auch eine physikalisch und haptisch eindeutig wahrnehmbare Rückmeldung über den gerade gestellten Betriebsmodus der Fahrerassistenzfunktion. Weiterhin ergeben sich die bereits oben genannten Vorteile. Durch die zusätzlich physikalisch, haptisch und taktil erfassbare Rückmeldung ergibt sich eine erhöhte sogenannte „Mode-Awareness“, also ein erhöhtes Bewusstsein über den gerade aktuellen Betriebsmodus, ohne dass der Benutzer seinen Blick vom Fahrgeschehen abwenden muss. Dadurch erhöht die erfindungsgemäße Gangwahlvorrichtung die Fahrsicherheit deutlich. Die Fahrsicherheit wird auch deswegen weiter erhöht, weil der Ort der Rückmeldung über den Betriebsmodus die Gangwahlvorrichtung ist und nicht zum Beispiel ein separater Bildschirm an einem Armaturenbrett oder einem Kombiinstrument. Ein unbewusstes Auflegen einer Hand auf die Gangwahlvorrichtung ist eine intuitive Bewegung und der Benutzer wird sofort automatisch, also ohne dass er bewusst auf einem Bildschirm blicken muss, über den aktuellen Betriebsmodus der Fahrerassistenzfunktion informiert.
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Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung ist diese dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung auf der Verstellachse teilweise oder vollständig in ein Gehäuse der Gangwahlvorrichtung versenkbar gelagert sein kann, und vorzugsweise die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein kann, in Abhängigkeit von der empfangenen Bedienhandlung die Bedieneinrichtung teilweise oder vollständig entlang der Verstellachse in dem Gehäuse der Gangwahlvorrichtung zu versenken. Mit anderen Worten ist die Bedieneinrichtung dazu ausgestaltet, entlang der Verstellachse teilweise oder vollständig in ein Gehäuse der Gangwahlvorrichtung versenkt zu werden. Insbesondere bei einem vollständigen Versenken der Bedieneinrichtung kann der Benutzer besonders schnell und besonders intuitiv erfassen, dass die Fahrerassistenzfunktion aktiviert ist, da eine versenkte Bedieneinrichtung nicht mehr mit der Hand verschoben oder überhaupt in die Hand genommen werden kann.
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Die Gangwahlvorrichtung kann eine Arretiereinrichtung aufweisen, also ein Bauteil oder eine Konstruktion zum Arretieren oder Festhalten der Bedieneinrichtung in einer bestimmten Position, wobei die Arretiereinrichtung die Bedieneinrichtung bei dem Bewegen entlang der Verstellachse in einer vorgegebenen Position außerhalb der Schaltebene arretiert.
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Die Bedieneinrichtung wird also beispielsweise nach dem Aktivieren der Fahrerassistenzfunktion in der versenkten Position gehalten, und kann beispielsweise erst bei einem Deaktivieren der Fahrerassistenzfunktion wieder entlang der Verstellachse in die Schaltebene hinein bewegt werden.
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Vorzugsweise kann die Bedieneinrichtung in Bezug auf eine Bewegung auf der Schaltebene monostabil gelagert sein. Mit anderen Worten kann die Bedieneinrichtung in Bezug auf die Schaltebene monostabil gelagert sein. Die Bedieneinrichtung kann also beispielsweise zum Schalten in eine andere Übersetzungsstufe in eine Richtung angetippt werden, und danach zum Beispiel durch einen Federmechanismus in eine Ruheposition zurückgeführt werden. Hierdurch wird das Verstellen oder Verfahren entlang der Verstellachse vereinfacht, denn es ist nicht mehr notwendig, für mehrere Verstellachsen an verschiedenen Stellen der Schaltebene, entlang derer die Bedieneinrichtung verstellt werden kann, zum Beispiel Konstruktionen zum Versenken und/oder mehrere elektrische Kontakte innerhalb des Gehäuses vorzusehen. Zu dem optionalen Versenken der Bedieneinrichtung bedarf es also nur einer passenden Öffnung für die Bedieneinrichtung. Mit anderen Worten wird ein besseres Verfahren oder Verstellen in beispielsweise die Autopilotenstellung ermöglicht, sowie eine einfachere Konstruktion der Gangwahlvorrichtung.
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Die Gangwahlvorrichtung kann optional eine Ausgabeeinrichtung aufweisen, also ein Gerät oder ein Bauteil zum Ausgeben eines Ausgabeinhaltes beispielsweise eines Bildsignals, eines Audiosignals und/oder eines Steuersignals zum Steuern von Leuchtmitteln. Die Ausgabeeinrichtung kann hierzu beispielsweise als Bildschirm und/oder Lautsprecher und/oder Leuchtanzeige mit beispielsweise LEDs aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebsmodus der Fahrerassistenzfunktion eines Steuersignals zum Steuern der Ausgabeeinrichtung zu erzeugen. Beispielsweise können hierzu LEDs gesteuert werden, die beispielsweise rot aufleuchten, sobald die Fahrassistenzfunktion aktiviert ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann dabei die Ausgabeeinrichtung ein Bauteil des Bedienelements sein, mit anderen Worten kann das Bedienelement die Ausgabeeinrichtung umfassen.
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Ein entsprechendes Bedienelement kann beispielsweise als Taster mit einer Leuchtanzeige ausgestaltet sein. Dadurch wird noch eine zusätzliche optische Rückmeldung ausgegeben für den Fall, dass der Benutzer beispielsweise gerade das Lenkrad festhalten kann, aber dennoch schnell über den aktuellen Betriebsmodus informiert wird.
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Das Bedienelement kann vorzugsweise an einer Oberfläche der Bedieneinrichtung angeordnet sein, vorzugsweise an einer Oberfläche, die im Sichtbereich des Benutzers liegt und eine Auflagefläche für eine Hand bildet. Damit das Bedienelement zum Ändern des Betriebsmodus der Fahrerassistenzfunktion nicht aus Versehen betätigt wird, wenn der Fahrer zum Beispiel die Hand auf die Gangwahlvorrichtung auflegt, kann die Gangwahlvorrichtung optional ein Sperrelement zum Freigeben und/oder Sperren des Bedienelements aufweisen. Eine solches Sperrelement kann beispielsweise ein schwenkbarer oder verschiebbarer, mechanischer Stift sein, der beispielsweise ein Drücken des Bedienelements verhindern kann, und der zum Beispiel durch ein Betätigen durch den Benutzer verschoben werden kann, um das Bedienelement wieder freizugeben. Alternativ kann ein solches Sperrelement beispielsweise ein elektronischer Sensor sein, der beispielsweise bei einem zweimaligen Drücken auf das Bedienelement das Bedienelement freigeben kann.
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Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, das vorzugsweise als Kraftwagen ausgestaltet sein kann, beispielsweise als Personenkraftwagen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Gangwahlvorrichtung nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auf. Es ergeben sich die bereits oben genannten Vorteile.
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Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ändern eines Betriebsmodus einer Fahrerassistenzfunktion mithilfe einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung, wobei die Steuereinrichtung der Gangwahlvorrichtung die folgenden Schritte durchführt:
- - Empfangen des Bediensignals aus dem Bedienelement, und
- - in Abhängigkeit von dem empfangenen Bediensignal Erzeugen eines weiteren Steuersignals zum Ändern des Betriebsmodus der Fahrerassistenzfunktion.
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Es ergeben sich die oben genannten Vorteile.
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Das Verstellen der Bedieneinrichtung kann eine Folge des Betätigens des Bedienelements sein. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass optional durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem empfangenen Bediensignal ein Verstellsignal erzeugt werden kann, das ein Bewegen der Bedieneinrichtung entlang der Verstellebene beschreiben kann, und dass das erzeugte Verstellsignal an eine Verstelleinrichtung der Bedieneinrichtung übertragen werden kann. Als Verstelleinrichtung wird dabei eine Konstruktion oder Gerätekomponente verstanden, die dazu ausgestaltet ist, die Bedieneinrichtung entlang der Verstellachse zu verstellen, und kann beispielsweise eine Führungsschiene und einen steuerbaren Elektromotor zum Führen der Bedieneinrichtung entlang der Führungsschiene aufweisen. Die Bedienhandlung kann dann beispielsweise ein Antippen des Bedienelements sein, das zum Beispiel als Taster der Bedieneinrichtung ausgestaltet sein kann. Durch diese Ausführungsform ist dem Benutzer die Bedienung erleichtert und die Bedieneinrichtung wird automatisch in diejenige Position gebracht, in der zum Beispiel dem Benutzer auf vorteilhafte Weise rückgemeldet wird, dass er gerade nicht selber schalten kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der beispielsweise das Bedienelement ein Gehäuse der Bedieneinrichtung sein kann, kann die Bedienhandlung beispielsweise ein manuelles Verschieben der Bedieneinrichtung durch den Benutzer entlang der Verstellachse sein, um die Fahrerassistenzfunktion zu aktivieren. Die Steuereinrichtung kann gemäß dieser Ausführungsform in Abhängigkeit von dem empfangenen Bediensignal, das das Verstellen der Bedieneinrichtung entlang der Verstellachse beschreiben kann, das weitere Steuersignal zum Ändern des Betriebsmodus erzeugen. Auch hierdurch wird eine besonders unkomplizierte und intuitive Bedienung der Gangwahlvorrichtung ermöglicht.
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Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug, die dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Die Steuervorrichtung kann vorzugsweise eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung einen Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung zu einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung in einer dreidimensionalen Ansicht,
- 2 eine weitere schematische Darstellung zu der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung in einer dreidimensionalen Ansicht,
- 3 eine weitere schematische Darstellung zu der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung in einer dreidimensionalen Ansicht,
- 4 eine weitere schematische Darstellung zu der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung in einer dreidimensionalen Ansicht und zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 5 eine weitere schematische Darstellung zu der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung in einer dreidimensionalen Ansicht und zu der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt exemplarisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gangwahlvorrichtung 10, die beispielsweise Drive-by-Wire-Gangwahlvorrichtung oder, vorzugsweise, als Shift-by-Wire-Gangwahlvorrichtung ausgestaltet sein kann. Die Gangwahlvorrichtung 10 kann dabei beispielsweise in einer Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs 12 verbaut sein, wobei das Kraftfahrzeug 12 zum Beispiel als Personenkraftwagen ausgestaltet sein kann. Der besseren Übersicht wegen ist das Kraftfahrzeug 12 nur in der 1 gezeigt, wobei die jeweilige in den Figuren 2 bis 5 dargestellte Gangwahlvorrichtung 10 jedoch auch in dem Kraftfahrzeug 12 verbaut sein kann.
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Die Gangwahlvorrichtung 10 weist eine Bedieneinrichtung 14 auf, die beispielsweise als Knauf oder, wie in der 1 dargestellt, in Form eines Würfels ausgestaltet sein kann. Vorzugsweise kann die Bedieneinrichtung 14 dabei derart gestaltet sein, dass sie zum Beispiel mit einer Hand oder mit einem Finger des Benutzers umgriffen werden kann.
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Die Bedieneinrichtung 14 hat mindestens ein Bedienelement 16, das beispielsweise als Taster, Taste oder kapazitiver Näherungssensor oder als berührungssensitive Oberfläche oder Bildschirm ausgestaltet sein kann. Im Beispiel der 1 kann das Bedienelement 16 beispielsweise als Taster ausgestaltet sein, der zum Beispiel in einer Aussparung der Bedieneinrichtung 14 angeordnet sein und eine Oberfläche aufweisen kann, die in Bezug auf ein Gehäuse der Bedieneinrichtung 14 etwas versenkt angeordnet sein kann. Mit anderen Worten kann eine Oberfläche oder eine Kante eines Gehäuses der Bedieneinrichtung 14 eine Handauflagefläche sein, und das Bedienelement 16 kann in Bezug auf diese Handauflagefläche beispielsweise einige Millimeter in das Gehäuse der Bedieneinrichtung 14 hinein versenkt sein.
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Die Gangwahlvorrichtung 10 kann optional eine Ausgabeeinrichtung 18 aufweisen, die beispielsweise als Bildschirm oder als Leuchteinrichtung mit beispielsweise LEDs ausgestaltet sein kann. Im Beispiel der 1 kann diese optionale Ausgabeeinrichtung 18 beispielsweise ein Beleuchtungssystem zum Anzeigen unterschiedlicher Schaltstufen („R“, „N“, „D“) sein und hierzu entsprechende Symbole beleuchten. Zu der Ausgabeeinrichtung 18 kann ebenfalls eine Leuchteinrichtung oder ein Bildschirm der Bedieneinrichtung 14 zum Beleuchten des Bedienelements 16 gehören, mittels dem zum Beispiel ein Symbol A oder ein Schriftzug „Autopilot“ beleuchtet oder angezeigt werden kann. Hierzu kann die Ausgabeeinrichtung 18 beispielsweise eine Oberfläche des Bedienelements 16 beleuchten, die einen beleuchtbaren Schriftzug „Autopilot“ aufweisen kann, sofern der pilotierte Fahrmodus aktiviert ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgabeeinrichtung 18 beispielsweise einen Lautsprecher zum Ausgeben von Sprachinformationen aufweisen.
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Eine Schaltebene 22, in oder auf der die Bedieneinrichtung 14 verschoben oder bewegt werden kann, um die unterschiedlichen Übersetzungsstufen R, N, D auszuwählen und damit einzustellen, ist im Beispiel der 1 beispielhaft diejenige Ebene, die von einer Oberseite des Gehäuses 20 gebildet werden kann, oder, alternativ, eine Oberfläche einer Mittelkonsole, in der die Gangwahleinrichtung verbaut sein kann. Die Bedieneinrichtung 14 kann dabei zum Auswählen der Übersetzungsstufe in der Schaltebene liegen, oder vorzugsweise auf der Schaltebene 22 aufliegen.
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Die Gangwahlvorrichtung 10 weist eine Steuereinrichtung 24 auf, die zum Beispiel als Steuerplatine oder Steuerchip ausgestaltet sein und optional eine Prozessoreinrichtung 26 aufweisen kann, wobei die Prozessoreinrichtung 26 mindestens einen Mikrochip und/oder mindestens einen Mikroprozessor aufweisen oder als Mikroprozessor und/oder Mikrochip ausgestaltet sein kann. Die Steuereinrichtung 24 kann mit jeweils einer Datenkommunikationsverbindung (ohne Bezugszeichen, in den Figuren als schwarze Verbindungslinie dargestellt) mit der Ausgabeeinrichtung 18 und Bedieneinrichtung 14 verbunden sein. Eine jeweilige Datenkommunikationsverbindung kann vorzugsweise als drahtgebundene Datenkommunikationsverbindung ausgestaltet sein, beispielsweise als Datenbus des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem CAN-Bus. Alternativ kann eine Datenkommunikationsverbindung jedoch auch als drahtlose Datenkommunikationsverbindung ausgestellt sein, beispielsweise als WLAN-Verbindung oder Bluetooth-Verbindung.
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1 zeigt ebenfalls eine Verstelleinrichtung 28, die beispielsweise einen Elektromotor und eine Schiene aufweisen kann, entlang der die Bedieneinrichtung 14 beispielsweise in das Gehäuse 20 versenkt oder aus dem Gehäuse 20 herausgefahren werden kann. Technische Alternativen zum Verstellen der Bedieneinrichtung 14, beispielsweise eine geeignete Hydraulik oder eine Zahnrad-Mechanik, sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Verstellen der Bedieneinrichtung 14 kann das Gehäuse 20 beispielsweise eine Öffnung oder einen Schacht aufweisen, der sich im Beispiel der 1 unter der Bedieneinrichtung 14 befinden kann.
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Die Gangwahlvorrichtung 10 kann optional ein Sperrelement 30 aufweisen, beispielsweise einen elektronischen Riegel oder einen mechanischen Riegel, mit dem das Bedienelement 16 freigegeben und/oder gesperrt werden kann. Ein solches Sperrelement kann beispielsweise verhindern, dass das Bedienelement 16 aus Versehen bei einem Auflegen der Hand auf die Bedieneinrichtung 14 ausgelöst wird. Zum Entriegeln kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Benutzer zweimal das Bedienelement 16 antippen muss, und bei diesem Beispiel kann das Sperrelement 30 beispielsweise einen elektronischen Schaltkreis oder Steuerchip aufweisen, in Abhängigkeit von der Bedienhandlung das Bedienelement 16 freigeben und optional beispielsweise das Bedienelement 16 automatisch sperren, falls dieses zum Beispiel für einen bestimmten Zeitraum nicht genutzt wird.
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Die Gangwahlvorrichtung 10 kann optional eine Arretiereinrichtung aufweisen (in der 1 nicht gezeigt), die bei einem optionalen Versenken der Bedieneinrichtung 14 diese in der versenkten Position und/oder die Bedieneinrichtung 14 in dem ausgefahrenen Position der 1 halten kann. Eine geeignete Mechanik und/oder Elektronik ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen die Gangwahlvorrichtung 10 beim Auswählen unterschiedlicher Übersetzungsstufen R, N, D. Dabei zeigt die 1 die Bedieneinrichtung 14 einer Ruheposition oder Ausgangsposition. Beispielsweise kann die Ausgabeeinrichtung 18 der 1 gerade durch zum Beispiel Beleuchten des Symbols N anzeigen, das gerade zum Beispiel eine neutrale Übersetzungsstufe Schaltstufe aktiviert ist. Ist die Bedieneinrichtung 14 in Bezug auf die Schaltebene 22 monostabil gelagert, kann die Bedieneinrichtung 14 diese Ruheposition nach dem Auswählen der gewünschten Schaltstufe D, R oder Übersetzungsstufe D, R einnehmen und die Information darüber, welche Übersetzungsstufe gerade aktiv ist, kann über die Ausgabeeinrichtung 18 durch Beleuchtung des entsprechenden Symbols erfolgen.
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Die 2 zeigte die Gangwahlvorrichtung 10 beim Auswählen einer anderen Übersetzungsstufe, beispielsweise einer Schaltstufe D, in der das Kraftfahrzeug geradeaus fahren kann. Die vorzugsweise monostabil gelagerte Bedieneinrichtung 14 kann dabei in Richtung des Pfeiles bewegt werden, beispielsweise durch Antippen oder Verschieben, und in Abhängigkeit von einem Bediensignal, das durch die Bedieneinrichtung 14 erzeugt und das Antippen in Pfeilrichtung beschreiben kann, kann die Steuereinrichtung 24 ein Steuersignal erzeugen (S1), das ein Aktivieren der Schaltstufe D beschreiben kann. Das Steuersignal kann dann an ein Kraftfahrzeuggetriebe (in der 2 nicht gezeigt) übertragen kann (S2).
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Dem Fachmann ist dabei eine geeignete Mechanik bekannt, beispielsweise ein Federmechanismus oder eine elektrische Steuerung zum Rückführen der Bedieneinrichtung 14 in die Ruheposition, um die monostabile Lagerung zu verwirklichen. Alternativ zu der monostabilen Lagerung in Bezug auf die Schaltebene 22 kann die Bedieneinrichtung 14 bistabil gelagert sein, wobei in jeder der Schaltstufen die Bedieneinrichtung 14 nicht in die Ausgangsposition zurückgeführt werden kann.
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Die Steuereinrichtung 24 kann beispielsweise ein Anzeigesignal erzeugen und an die Ausgabeeinrichtung 18 übertragen, woraufhin die Ausgabeeinrichtung 18 das Symbol D beleuchten kann.
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Die 2 zeigt die Gangwahlvorrichtung 10 der 1, wobei die Bedieneinrichtung 14 zum Zeitpunkt des Bewegens auf der Schaltebene liegt, wodurch optionale Öffnung 32 sichtbar werden kann, die in der 1 unter der Bedieneinrichtung 14 liegen kann.
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Die 3 zeigt die Gangwahlvorrichtung 10 der 1, wobei durch die Bedieneinrichtung 14 ein Auswählen der Schaltstufe R erfolgt, beispielhaft ein Rückwärtsgang, durch zum Beispiel Antippen oder Verschieben der Bedieneinrichtung 14 in Pfeilrichtung, und wobei die Ausgabeeinrichtung 18 beispielsweise das Symbol R in dem Gehäuse 20 beleuchten kann, um die erneute Auswahl anzuzeigen.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, um den Betriebsmodus der Fahrassistenzfunktion zu ändern. Die 4 zeigt hierzu die Verstellachse 34, die beispielsweise senkrecht zu der Schaltebene 22 verlaufen kann. Die Verstellachse 34 kann dabei vorzugsweise durch die Öffnung 32 verlaufen. Mittels der Verstelleinrichtung 28 kann die Bedieneinrichtung 14 beispielsweise nach oben gehoben oder teilweise oder vollständig in dem Gehäuse versenkt werden.
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Vorzugsweise kann die Bedieneinrichtung 14 beispielsweise einen pilotierten Fahrmodus mittels des Bedienelements 16 aktivieren. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass vor dem Aktivieren die Oberfläche oder ein Symbol A des Bedienelements 16 rot beleuchtet oder angezeigt werden kann, um den Benutzer darüber zu informieren, dass die Funktion gerade deaktiviert ist. Optional kann eine entsprechende Information zusätzlich zum Beispiel auf einem Kombiinstrument durch Anschalten einer aus der Bedieneinrichtung 14 ausgelagerten LED oder Einblenden eines Hinweisfensters angezeigt werden. Zum Aktivieren des Fahrmodus kann beispielsweise ein Drücken oder eine Kippbewegung um 90° des Bedienelements 16 vorgesehen sein, oder, falls das Bedienelement 16 ein Gehäuse oder eine Schale der Bedieneinrichtung 14 umfassen kann, durch ein Kippen oder Versenken des Gehäuses oder der Schale. Beim Erfassen einer solchen Bedienhandlung kann die Bedieneinrichtung 14 ein Bediensignal erzeugen (S3), das die Bedienhandlung beschreiben kann. Das Bediensignal kann dann über die Datenkommunikationsverbindung an die Steuereinrichtung 24 übertragen werden. Die Steuereinrichtung 24 kann im Verfahrensschritt S4 das Bediensignal empfangen und beispielsweise in Abhängigkeit von dem empfangenen Bediensignal ein Steuersignal zum Aktivieren des Betriebsmodus erzeugen (S5).
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Optional kann das Steuersignal erzeugt werden (S5), falls die Bedieneinrichtung 14 manuell von dem Benutzer entlang der Verstellachse 34 verstellt wird, also beispielsweise heruntergedrückt oder herausgezogen wird. Alternativ hierzu kann Steuereinrichtung 24 in Abhängigkeit von dem empfangenen Bediensignal ein Verstellsignal erzeugen (S6), das zum Beispiel ein Versenken der Bedieneinrichtung 14 beschreiben kann, und dieses Verstellsignal über die Datenkommunikationsverbindung an die Verstelleinrichtung 28 übertragen kann (S7). Der beispielhafte Elektromotor der Verstelleinrichtung 28 kann dann aktiv die Bedieneinrichtung 14 das Gehäuse 20 verfahren oder in ihrer Position verstellen, wie beispielhaft in der 5 gezeigt.
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Um den beispielhaften pilotierten Fahrmodus wieder zu deaktivieren, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Benutzer die Bedieneinrichtung 14 und/oder das Bedienelement 16 erneut antippen oder drücken muss, sodass beispielsweise über ein Federmechanismus der Verstelleinrichtung 28 die Bedieneinrichtung 14 wieder in die Schaltebene zurückgeführt werden kann.
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Im aktivierten Fahrmodus kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Bedienelement 16 bzw. ein Symbol A des Bedienelements 16 durch die Ausgabeeinrichtung 18 grün beleuchtet oder angezeigt werden kann. Optional kann die Ausgabeeinrichtung 18 zusätzlich einen Bildschirm aufweisen, der beispielsweise an dem Gehäuse 20 der Gangwahlvorrichtung 10 oder einem Kombiinstrument angeordnet sein kann, über den zusätzlich die aktivierte Schaltstufe oder der aktivierten Fahrmodus angezeigt werden kann. Eine solche optische Rückmeldung kann den Benutzer informieren, wenn der Benutzer beispielsweise seine Hand gerade über der versenkten Bedieneinrichtung 14 aufgelegt hat.
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Stellt die Fahrerassistenzeinrichtung, die zum Beispiel einen entsprechend programmierten Schaltkreis zum Steuern des Kraftfahrzeugsgetriebes aufweisen und zum Beispiel innerhalb oder außerhalb der Gangwahlvorrichtung 10 angeordnet sein kann, unterschiedliche Fahrmodi bereit, so kann optional vorgesehen sein, dass zum Beispiel bei einem Aktivieren eines teilautonomem Fahrmodus die Bedieneinrichtung 14 nur teilweise in das Gehäuse 20 eingefahren werden kann, in einem pilotierten Fahrmodus jedoch vollständig versenkt.
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Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele, wie durch die Erfindung zum Beispiel eine Autopilot-Funktions-Aktivierung und/oder -Deaktivierung in eine verstellbare Bedieneinrichtung 14 einer Gangwahlvorrichtung 10 integriert werden kann, beispielsweise in ein versenkbares, monostabiles Shift-by-Wire-Element.
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Vorteilhaft erzeugt das Verstellen der Bedieneinrichtung 14, beispielsweise ein Versenken eines Shift-by-Wire-Elements, in zum Beispiel einem pilotierten Fahrmodus eine optische und physikalisch eindeutige Wahrnehmung des Fahrmodus, da die Bedieneinrichtung 14 dem verstellten Zustand nicht bedient und gebraucht werden kann. Die Verlegung der Fahrerassistenzfunktionen, der beispielhaften Autopiloten-Funktion, in die Bedieneinrichtung 14 der Gangwahlvorrichtung 10 verdeutlicht zudem einen Wechsel zwischen zum Beispiel einem manuellen und einem pilotierten Fahrmodus, sowie dessen Betriebsmodus, beispielsweise eines aktiven Zustand. Eine Zusammenlegung der Komponenten in eine einzige Baugruppe bringt zusätzlich ein Kostenvorteil, beispielsweise bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zu einer technischen Umsetzung für zum Beispiel ein Fahren in einem manuellen Fahrmodus vorgesehen sein, dass zum Beispiel mit einem monostabilen Shift-by-Wire-Element als Bedieneinrichtung 14 die jeweilige Fahrstufe durch Bewegen zum Beispiel nach vorn oder hinten, also durch ein Bewegen innerhalb oder auf der Schaltebene 22, einlegen lässt. Die aktivierte Schaltstufe oder Fahrstufe D, N, R kann dabei optional nahe der Bedieneinrichtung 14 gekennzeichnet und farblich ausgeleuchtet werden.
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Ein Wechsel in die beispielhafte Autopiloten-Funktion kann zum Beispiel durch Drücken des in den Figuren zentral dargestellten Bedienelements 16, beispielsweise eines Knopfes oder einer Taste mit beispielsweise einer Aufschrift „Auto-Pilot“ innerhalb des Bedienelements 16 aktiviert werden. Dabei kann die Funktion zum Beispiel über eine Beschriftung und/oder einen leuchtenden Indikator innerhalb des beispielhaften Knopfes oder der beispielhaften Taste farblich eindeutig hervorgehoben werden. Ist die beispielhaft Autopilot-Funktion erfolgreich aktiviert worden, kann die Bedieneinrichtung 14 zum Beispiel deutlich in der Oberfläche des Gehäuses 20 versenkt werden, so in der Schaltebene 22 oder einer Oberfläche einer Fahrzeug-Mittelkonsole oder Instrumententafel, und die beispielhafte Autopilot-Funktion kann zum Beispiel grün angezeigt werden.
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Sollte es dem Kraftfahrzeug 12 zum Beispiel nicht möglich sein, den pilotierten Fahrmodus zu aktivieren oder muss zum Beispiel das pilotierte Fahren wieder in den manuellen Fahrmodus zurückgeführt werden, kann die beispielhafte Autopilot-Taste zum Beispiel rot ausgeleuchtet werden.
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Ein manuelles Beenden des pilotierten Fahrmodus kann beispielsweise durch Drücken des Bedienelements 16 ermöglicht werden, hierzu kann das Bedienelements 16 aus der beispielhaften versenkten Position zurück in die Bedienposition zur manuellen Fahrtrichtungswahl geführt werden.
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Die 1 zeigt beispielhaft ein monostabiles Shift-by-Wire-Element als Bedienelement 16 in einer beispielhaften Fahrstufe N, die 2 beim Einlegen der Fahrstufe D, die 3 beim Einlegen der Fahrstufe R. Die 4 zeigt beispielsweise ein Aktivieren einer Autopilot-Funktion durch beispielsweise Drücken einer Taste als Bedienelement 16. Die 5 zeigt beispielsweise das versenkte Bedienelement 16, also das beispielhafte Shift-by-Wire-Element, zum Beispiel bei einer aktivierten Autopilot-Funktion.
