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CN103671866A - 集成有操纵元件的用于交通运输工具的换挡杆 - Google Patents

集成有操纵元件的用于交通运输工具的换挡杆 Download PDF

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CN103671866A
CN103671866A CN201310421539.XA CN201310421539A CN103671866A CN 103671866 A CN103671866 A CN 103671866A CN 201310421539 A CN201310421539 A CN 201310421539A CN 103671866 A CN103671866 A CN 103671866A
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Abstract

本发明涉及一种用于交通运输工具的换挡杆，其上集成有用以选择和设置交通运输工具的功能的操作元件，其中，所述换挡杆包括作为操作元件的具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段，所述换挡杆部段通过旋转接头与换挡杆杆柄可转动地连接，所述旋转接头被设计用于换挡杆手柄相对于换挡杆杆柄在至少一个转动面内的转动，并且设有传感器，用以形成根据换挡杆手柄在转动面上相对于换挡杆杆柄的角度来确定所选择功能的传感器信号。本发明还涉及一种具有所述换挡杆的汽车。

Description

集成有操纵元件的用于交通运输工具的换挡杆
技术领域
本发明涉及一种用于交通运输工具的换挡杆，其上集成有用以选择和设置交通运输工具的功能的操作元件。
背景技术
换挡杆作为变速杆用于交通运输工具中、尤其用于汽车中的手动换挡变速箱以及自动换挡变速箱。
在文献DE 10 2007 022 086 A1中描述了一种换挡杆的换挡杆手柄，所述换挡杆手柄将其第一端头部固定在换挡杆的自由端上，用以操纵汽车的变速器。在所述变速杆球头中设计了朝与第一端头部对置的第二端头部敞开的容纳部，在所述容纳部中布置了具有接触敏感输入区和/或接近敏感输入区的输入单元。由此，所述换挡杆的换挡杆球头可以发挥双重功能，亦即用于操纵汽车的变速以及用于信息输入。为了实现更为广泛的操作应用，可以在变速杆球头和/或变速杆上布置其他的操作元件、例如像键盘一样的操作元件。
在文献DE 100 25 357 A1中描述了这样一种带有模块式结构的变速杆,可以将客户个性化设计的带有操作元件的操作模块组装在标准化的换挡杆基体上，用以进行汽车功能或汽车设备的转换，其中，所述汽车组件的接头部件作为转动轴承被用于操作组件，所述转动轴承从其方面被设计为转动环。在所述转动环与换挡杆基体之间布置有引导板，所述引导板与至少一个对接件这样配合作用，从而使相应的集成在换挡杆基体上的操作元件通过换挡杆基体与开关组件之间的相对运动被操作。
在文献DE 10 2006 019 065 A1中描述了一种换挡杆，所述换挡杆具有带有手指放置面的换挡杆手柄，从而借助于检测装置根据手指在手指放置面上的位置形成输出信号。此处，这种检测装置被设计为轨迹球或触摸板的形式。
最后，在文献DE 20 2005 020 169 U1中还公开了一种用于汽车的变速杆，其中集成有可旋转支承在变速杆内的轨迹球。从而可以借助于轨迹球控制显示元件的指针。此外，借助于轨迹球还通过对其的按压实现了鼠标按键，还可以将开关元件、例如按键辅助地集成在变速杆上，在按压所述开关元件时操作与指针位置相应的功能。
在现代的汽车中被安装了越来越多的电子设备、例如舒适系统、多媒体系统、辅助驾驶系统或通信系统，其操作鉴于大量的集成功能而一直需要更多的操作元件，这些操作元件必须以使用者友好的、对驾驶者来说符合人体工程学的方式被布置，其中，通过显示器、例如资讯系统的主单元进行对这些功能的操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于交通运输工具的、集成有用以选择和设置交通运输工具的功能的操作元件的换挡杆，所述换挡杆实现了可靠且使用者友好的可能方式，让交通运输工具的驾驶人员对菜单可控设备进行操作。
根据本发明，所述技术问题通过一种用于交通运输工具的、集成有用以选择和设置交通运输工具的功能的操作元件的换挡杆解决，其中，所述换挡杆包括作为操作元件的带有换挡手柄功能的换挡杆部段，所述换挡杆部段通过旋转接头与换挡杆杆柄可转动地连接，所述旋转接头被设计用于相对于换挡杆杆柄在至少一个转动面内转动具有换档杆手柄功能的换档杆部段，并且所述换挡杆还设有传感器，用以形成根据具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段在转动面内相对于换挡杆杆柄的角位置来确定所选功能的传感器信号。
利用这种换挡杆可以对显示器、例如主单元上或汽车舒适装备上的指针实施可靠的导航，这是因为具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段可以像操纵杆一样被操作，并且与轨迹球相比具有这样的优点，即实现了更好地协调显示器上的指针移动，这是由于汽车的震动并不易于传递到使用者实施操纵杆移动的手上，而这在借助于轨迹球的操作中则不可被排除。
此外，还设计了包括本发明换挡杆的汽车。
根据本发明的有利的设计方案，设有紧固件，所述紧固件被设计为在第一位置上实现具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段相对于换挡杆杆柄的转动，或具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段在转动面内相对于换挡杆杆柄的旋转，并且在第二位置上实现了将具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段固定在相对于换挡杆杆柄事先规定的位置上。由此确保了，换挡杆杆柄和具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段即使在第二位置上彼此刚性连接，也能实现换挡杆作为变速杆的固有功能。
那么根据本发明的优选变型设计，在换挡杆杆柄上轴向移动的连接套筒作为紧固件，所述连接套筒被设计用于在第二位置将换挡杆杆柄和具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段的相邻端头部在事先规定的位置上进行包围。具有这种设计的紧固件可通过机械方式简单实现。
根据本发明的其他有利变型设计，在换挡杆杆柄上设置轴向移动的连接芯轴作为紧固件，所述紧固件被设计用于在第二位置上将换挡杆杆柄和具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段在其事先规定的位置上刚性连接。紧固件的这种实施方案从外部看不出来，并由此导致了换挡杆的视觉上美观的设计。
此外，根据本发明的有利设计方案，在具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段区域内设有操作开关，所述操作开关被设计用于在被操作的情况下发挥作用，使得紧固件从第一位置向第二位置移动。因此在交通运输工具运行时实现了，交通运输工具驾驶人员通过操作所述操作开关而以变速杆的功能对换挡杆进行使用，亦即，在操作所述操作开关时可以使用换挡杆的变速杆功能。由此确保了在换挡杆这两个功能之间的简单操作切换。当然，这在用于变速器的换挡杆中也是可行的。辅助地或可选地还可以设计为，操作开关被设计在配置有变速器的交通运输工具的联轴器区域中。
为了模拟换挡杆全部的操纵杆功能，有利的是，旋转接头被设计用于具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段在两个转动面内转动，和/或被设计用于具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段在由这两个转动面展开的面上旋转，亦即所述旋转接头具有至少两个自由度。
根据本发明的有利设计方案，所述旋转接头作为球形关节的设计导致了触觉舒适的操作感受。根据本发明的变型方案，此处，为了构成球形关节，具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段具有球形关节头，所述球形关节头被设计在换挡杆杆柄中的球形衬套所容纳。
优选地，所述球形关节头通过球形关节轴颈与具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段相连接，其中，所述换挡杆杆柄的球形衬套被设计用于对球形关节头连同球形关节头轴颈进行包围。
根据本发明的其他设计方案，所述球形关节的这种设计允许对传感器的优化安装，这是通过在包绕球形关节头轴颈的球形衬套的区域中布置至少一个压力传感器完成的。利用这种压力传感器以模拟方式检测具有换挡功能手柄功能的换挡杆部段相对于换挡杆杆柄的转动角。
为了在换挡杆的操纵功能中能以更简单、尤其更舒适的方式设置或者说激活例如在显示器上所选的功能，根据变型方案，在具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段上布置了选择操作开关。
以上设计方案和变型方案在有意义的情况下都可以任意组合。本发明的其他可行的设计方案、变型方案和实施方案还包括未明确提及的、由以上或以下结合实施例描述的本发明的特征构成的组合。特别是本领域技术人员在此处还将单一方面作为改良或完善对本发明的相应基本形式进行补充。
附图说明
以下结合由在附图中的示意图所给出的实施例对本发明进行更详尽的阐述。在附图中，
图1a至1c示出了根据本发明的实施例，换挡杆在其操纵杆功能中处于具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段的不同姿态下的示意性剖面图；
图2示出了根据图1的换挡杆的具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段的俯视示意图；
图3a至3b示出了被设计为连接套筒的紧固件的侧面示意图和俯视示意图；
图4示出了根据图1的换挡杆(其带有根据图3的紧固件)在位置I上的示意性剖面图；
图5示出了根据图4的换挡杆的示意性剖面图，其中所述具有换挡功能手柄功能的换挡杆部段相对于换挡杆杆柄借助于作为紧固件的连接套筒被固定在位置II上；
图6示出了根据图1的换挡杆的示意性剖面图，其利用作为紧固件的连接芯轴被固定在位置I上；以及
图7示出了根据图6的换挡杆的示意图，其中所述具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段相对于换挡杆杆柄借助于连接芯轴被固定在位置II上。
所附附图应当促进对本发明实施方案的其他理解。这些附图阐明了实施方案，并且被用于结合描述进行对本发明原理和方案的解释。参照附图给出了其他实施方案以及所提及的优点。这些附图的元件并不需要相互间符合比例尺地示出。
只要不作其他说明，在所述附图中相同、功能相同和发挥相同作用的元件、特征和组件都设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例，换挡杆在其操纵杆功能中处于具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段的不同姿态下的示意性剖面图。在图1a至1c中所示出的换挡杆1作为变速杆被用于交通运输工具、尤其汽车的手动换挡变速箱或自动换挡变速箱，其中，这种变速杆由汽车的驾驶人员操作。
这种换挡杆1由换挡杆杆柄4和通过球形关节3与该换挡杆杆柄4相连接的具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2组成，其中，所述具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2在换挡杆杆柄侧包括换挡杆球柄2a和连接在其上的球头2b。
所述换挡杆杆柄4的自由端头4a向控制台(未示出)突出，换挡杆杆柄4铰接在所述控制台中，从而可对与换挡杆1不同的变速器控制位置进行调整。
在换挡杆杆柄4的对置端头4b上具有球形衬套3c，用以容纳球形关节头3a来构成球形关节3。所述球形关节头3a通过球形关节头轴颈3b与换挡杆球柄2a相连接。所述换挡杆杆柄4的端头4b被设计成这样，即不仅包绕球形关节头3a，还部分包绕了球形关节头轴颈3b。利用那个球形关节3的两个自由度可以使具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2在两个面上、也就是说x-z和y-z面上相对于换挡杆杆柄4以操纵杆的方式从O-位置倾转，根据图1a，在O-位置上，换挡杆杆柄4与具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2、亦即与其换挡杆球柄2a对准。
如在图1b和1c中所示出的，为了检测在x-z面中的倾转角，设有传感器，所述传感器作为压力传感器8a和8b在换挡杆杆柄4的端头部4b被布置在球形关节头轴颈3b的高度上，从而在具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2在位于x-z面的平面内进行倾转运动时，这两个压力传感器8a和8b中的每一个都被加压。
为了也能检测具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2在位于y-z面的转动面内的倾转运动，还设有另外两个错移90°布置的压力传感器(未示出)，所述传感器与压力传感器8a和8b这样共同布置在球形衬套3c的内表面上，从而使其环状环绕球形关节头轴颈3b。
根据具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2相对于换挡杆杆柄4的倾转角，通过分别由此加压的压力传感器形成了与角度成比例的传感器信号、亦即电信号，所述传感器信号通过处理单元被转化为用于在显示单元、例如显示器上的指针的控制信号。
由此，汽车司机可以通过对具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2的操作以操纵杆方式控制在显示器上的指针，用以例如从菜单中选择特定的功能。这种被选功能的激活是借助于选择操作开关9完成的，所述选择操作开关被布置在球头2b的表面上，并且作为按键被设计为相应的“鼠标”按键。
为了换挡杆1除了其作为操纵杆的功能之外还可能使用其作为变速杆用于手动换挡变速箱或自动换挡变速箱的自身功能，必须要考虑的是，在这一功能中，具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2被保持在相对于换挡杆杆柄4事先规定的位置上、亦即在根据图1的O-位置上。对此使用了紧固件。
在第一实施方案中，根据图3a和3b的紧固件被设计为连接套筒5，根据图4，所述连接套筒在换挡杆杆柄4的端头部4b中可移动地布置在该换挡杆杆柄4上，亦即连接套筒5的内径大体上相当于换挡杆杆柄4在其端头部4b处的外径。那么如果具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2的O-位置应该被固定，则连接套筒5从根据图4的位置I沿具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2的方向移动，直至换挡杆球柄2a的端头部2c在位置II上被连接套筒5所包围，就如图5所示出的一样。在这一根据图5的位置II上，换挡杆杆柄4的端头部4b和换挡杆球柄2a的端头部2c同时被连接套筒5包围，从而将具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2相对于换挡杆杆柄4的位置固定。
在图6中示出了紧固件的另一种实施方案，根据该实施方案，连接芯轴6在换挡杆杆柄4的芯轴引导孔4c中被定中心且可移动地支承在该芯轴引导孔中。所述芯轴引导孔4c进一步延伸进具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段的球形关节头3a的芯轴容纳部3d中，从而使连接芯轴6能从根据图6的位置I向球形关节头3a的方向移动，从而使该连接芯轴在根据图7的位置上将芯轴引导孔4c与芯轴容纳部3d相连接，并由此实现具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2相对于换挡杆杆柄4在O-位置上的固定。
所述连接芯轴6在关节头侧设有锥形尖端6a，从而使该尖端6a在连接芯轴6的位置II上表面锁合地嵌入在端头侧相应形成的芯轴容纳部3d中，由此实现具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段2向其O-位置、尤其是从倾转位置向其O-位置的中心对准。
当换挡杆1是自动换挡变速箱的变速杆时，为了实施换挡变速功能，在换挡杆球柄2a向球头2b的过渡部位上设有操作开关7，在操作所述操作开关的情况下使得紧固件、亦即连接套筒5或连接芯轴6从其位置I向其位置II移动。在对所述操作开关7的操作结束后，连接套筒5或连接芯轴6又重新回到其位置I上。
在手动换挡变速箱的情况下，连接套筒5或连接芯轴6随着汽车连轴器的操作过程被功能耦合，从而使在操作联轴器时自动将连接套筒5或连接芯轴6从其位置I向其位置II移动。在联轴器的操作结束后，所述连接套筒5或连接芯轴6又重新移动回其位置I上。
尽管结合以上实施例对本发明进行了全面的描述，然而这些实施例并不能对本发明构成限制，而是以多种方式和方法对本发明进行优化。
附图标记清单
1         换挡杆
2         换挡杆部段
2a        换挡杆球柄
2b        球头
2c        换挡杆球柄2a的换挡杆杆柄侧端头部
3         旋转接头
3a        旋转接头3的球形关节头
3b        旋转接头3的球形关节头轴颈
3c        换挡杆杆柄的球形衬套
3d        芯轴容纳部
4         换挡杆杆柄
4a        换挡杆杆柄4的端头部
4b        换挡杆杆柄4的换挡杆球头侧端头部
4c        芯轴引导孔
5         紧固件，连接套筒
6         紧固件，连接芯轴
6a        连接芯轴6的尖端
7         操作开关
8a        传感器，压力传感器
8b        传感器，压力传感器
9         选择操作开关

Claims (12)

1.一种用于交通运输工具的换挡杆(1)，其上集成有用以选择和设置交通运输工具的功能的操作元件，其中，
所述换挡杆(1)包括作为操作元件的具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)，所述换挡杆部段通过旋转接头(3)与换挡杆杆柄(4)可转动地连接，
所述旋转接头(3)被设计用于具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)相对于换挡杆杆柄(4)在至少一个转动面内转动，并且
设有传感器(8a、8b)，用以形成根据具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)在转动面内相对于换挡杆杆柄(4)的角位置来确定所选功能的传感器信号。
2.根据权利要求1所述的换挡杆，
其特征在于，
设有紧固件(5、6)，所述紧固件被设计用于在第一位置(I)上实现具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)相对于换挡杆杆柄(4)的转动，或实现具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)的旋转，并且在第二位置(II)上将具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)固定在相对于换挡杆杆柄(4)的规定位置上。
3.根据权利要求2所述的换挡杆，
其特征在于，
设有作为紧固件可在换挡杆杆柄(4)上轴向移动的连接套筒(5)，所述连接套筒被设计用于在第二位置(II)上将所述换挡杆杆柄(4)和处于所述规定位置上的具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)的相邻端头部(4a；2c)进行包绕。
4.根据权利要求2所述的换挡杆，
其特征在于，
设有作为紧固件可在换挡杆杆柄(4)上轴向移动的连接芯轴(6)，所述连接芯轴被设计用于在第二位置(II)上将换挡杆杆柄(4)与处于所述规定位置上的具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)刚性连接。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的换挡杆，
其特征在于，
在具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(4)的区域内和/或在交通运输工具联轴器的区域内设有操作开关(7)，所述操作开关被设计用于在被操作的情况下发挥作用，使得紧固件(6、7)从第一位置(I)向第二位置(II)移动。
6.根据上述权利要求中任一项所述的换挡杆，
其特征在于，
所述旋转接头(3)被设计用于具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)在两个转动面内转动，和/或被设计用于具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)在由这两个转动面展开的面内旋转。
7.根据上述权利要求中任一项所述的换挡杆，
其特征在于，
所述旋转接头(3)被设计为球形关节(3)。
8.根据权利要求7所述的换挡杆，
其特征在于，
为了构成球形关节(3)，所述具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)具有球形关节头(3a)，所述球形关节头被设计在换挡杆杆柄(4)上的球形衬套(3c)所容纳。
9.根据权利要求8所述的换挡杆，
其特征在于，
所述球形关节头(3)通过球形关节头轴颈(3b)与具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)相连接，并且所述换挡杆杆柄(4)的球形衬套(3c)被设计用于对球形关节头(3a)连同球形关节头轴颈(3b)进行包围。
10.根据权利要求9所述的换挡杆，
其特征在于，
在包围球形关节头轴颈(3b)的球形衬套(3c)的区域内布置有至少一个作为传感器的压力传感器(8a、8b)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的换挡杆，
其特征在于，在具有换挡杆手柄功能的换挡杆部段(2)上布置有选择操作开关(9)，用以实施在被选择功能方面的开关功能。
12.一种汽车，其包括根据上述权利要求中任一项所述的换挡杆。
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