阅读说明：本技术 用于在机动车中选择行驶挡级的设备和方法 (Device and method for selecting a gear in a motor vehicle ) 是由 A·洛茨 T·施密特 于 2018-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于在机动车中选择行驶挡级的设备和方法,其具有选择相应的行驶挡级的操作元件,所述操作元件构造为能够相对于至少一个转动轴手动摆动或转动,其中,借助于作用到所述操作元件上的促动器能够对使用者产生触觉反馈,其中,设置有控制装置,所述控制装置根据所述操作元件的位置来操纵所述促动器并且产生行驶挡级控制信号,所述控制装置相对于现有技术更简单地构造并且能够以更少的开销来操控。本发明的特点在于,所述操作元件除了通过所述使用者手动操纵之外还构造为用于通过由所述控制装置操纵的促动器来进行自主切换运动。(The invention relates to a device and a method for selecting a gear stage in a motor vehicle, having an actuating element for selecting the respective gear stage, which actuating element is designed to be able to be pivoted or rotated manually relative to at least one axis of rotation, wherein a haptic feedback can be generated for a user by means of an actuator acting on the actuating element, wherein a control device is provided which actuates the actuator as a function of the position of the actuating element and generates a gear stage control signal, wherein the control device is of simpler design and can be actuated with less effort than in the prior art. The invention is characterized in that the operating element, in addition to being actuated manually by the user, is also designed for autonomous switching movements by means of an actuator actuated by the control device.)

用于在机动车中选择行驶挡级的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的设备和一种根据权利要求21的前序部分的方法，用于在机动车中选择行驶挡级。

背景技术

直至若干年前已经常见的是，在具有自动变速器的车辆中，不但所希望的变速器行驶挡级而且驻车锁止的挂入都手动地(例如通过绳索张力)从切换操纵装置传递至变速器。

线控换挡(shift-by-wire)系统的趋势已经进入当前的一代车辆中。在此，挂入行驶挡级或驻车锁止的驾驶员希望仅还在电子路径上被传递给变速器中或变速器上的促动器。所述促动器接收信号并且承担切换工作。

切换设备的进一步的方案在将来应该还能够给所谓的驾驶员工作位提供更多的个性化可能性。

由DE 10 2009 000 640 A1已知一种用于线控换挡操纵的换挡变速器的操纵装置。该操纵装置具有切换基座以及可摆动地支承在切换基座的支承位置中的选择杆。设置有促动器，用于阻挡选择杆。除阻挡功能外，该促动器还设计为用于产生机械振动或振荡。

由EP 2 318 736 B1已知一种用于换挡变速器的操纵装置，其具有操纵杆和用于求取操纵杆位置的位置传感器。此外，该操纵装置具有触觉模拟装置，用于切合实际地模拟作用在操纵杆上的反作用力。为此设置有与操纵杆连接的、可控地可调节的电流变或磁流变可调节的阻尼器以及促动器。

由EP 1 490 610 B1已知一种具有选择杆的触觉式切换设备，其中，选择杆在具有边界的图案内可动并且与位于该图案边界外的区域隔离。此外，设置有至少一个传感器，用于检测选择杆的位置并且输出该位置。促动器将力输出给选择杆。

在US 4,949,119中说明了一种用于模拟车辆中的行驶挡级变换的设备以及方法，其具有选择杆和位置传感器。

在DE 10 2005 060 933 B3中说明了一种用于机动车的选择杆，该选择杆通过第一和第二轴支承在壳体中，所述第一和第二轴在空间上彼此分离、彼此垂直地延伸并且分别能够在轴向上移动。由此，选择杆的切换运动转化为两个彼此垂直延伸的平移运动。

由DE 10 2005 001 589 B3已知一种用于车辆变速器的切换设备，该切换设备具有在切换设备壳体内围绕至少一个转动轴可摆动的选择杆，用于选择行驶挡级。在选择杆的下自由端部处，该选择杆布置在锁定设备的锁止元件上。当选择杆的位态变化与车辆部件状态的其它框架数据、如踏板机构和发动机转速不一致时，锁定总是必需的。

由DE 198 48 191 A1已知一种具有用于改变传动比的调节元件的手动变速器和一种可手动操纵的操作元件，借助于该操作元件能够将调节元件转移到配属于不同档位的位态中。为了感知传统的手动变速器设置有阻尼器组件，其具有至少一个耦接到操作元件上的阻尼装置，借助于所述阻尼装置能够调设操作元件的操作阻力。每个阻尼装置配有一个并联连接的复位装置，借助于所述复位装置能够将复位力施加到操作元件上。

由US 2006/0012584 A1、WO 2013/123375 A2、WO 2015/088630 A1和DE 10 2006007 600 B4分别已知一种用于机动车中的电式或电子器具的旋转调节器，该旋转调节器具有相对于固定的壳体部件可转动运动的调节元件。利用这种旋转调节器，可以控制例如音量、空调设备、加热装置以及镜子和/或座位窗或天窗或导航、车辆状态或网页。

由DE 10 2006 028 228 A1得知一种作为用于电开关的操纵机构的调节元件，其具有可运动的手柄和摆动器件。这种电开关应该作为用于机动车的选档开关使用。在此，执行机构可以布置在操作杆或光标开关类型的电式和/或电子开关中。

由EP 2 737 380 B1已知一种具有手柄的操作设备，该操作设备能够从静止位态中相对于轴手动地偏转。此外，设置有用于检测手柄偏转的传感装置和触觉装置，通过该触觉装置，根据手柄的偏转对该手柄施加触觉反馈。手柄与促动器固定连接，通过该促动器，所述手柄根据其偏转的运动路径可交替运动地被驱动。

在US 8,347,748 B2中说明了一种具有选择杆的选档设备。传感器用于测量选择杆的运动。此外，该设备具有与选择杆连接的电动机。

总体上，现有技术的设备具有以下缺点：它们的结构非常复杂并且需要多个部件，以便实现各个子功能。另一方面，简单构造的设备在其功能范围方面受限。

发明内容

从上述缺点出发，本发明所基于的任务是，给出一种用于选择行驶挡级的改进的设备，该设备相对于现有技术更简单地构造并且能够以更少的开销操控。

该任务利用根据权利要求1所述的用于在机动车中选择行驶挡级的设备来解决，该设备具有选择相应的行驶挡级的操作元件，所述操作元件构造为能够相对于至少一个转动轴手动摆动或转动，其中，借助于作用到操作元件上的促动器能够对使用者产生触觉反馈，其中，设置有控制装置，所述控制装置根据操作元件的位置来操纵促动器并且产生行驶挡级控制信号。本发明的特点在于，操作元件除了通过所述使用者手动操纵之外还构造为用于通过由所述控制装置操纵的促动器来进行自主切换运动。

在本发明的框架内，促动器是一种驱动元件，该驱动元件可以将控制信号转化为机械运动或可以作为制动器起作用。

根据本发明的设备具有以下优点：即使在不通过使用者触发行驶挡级变换时，例如在自主行驶运行时、在变速器自动运行时、在自动挂入驻车锁止或在换挡拨片介入时，操作元件的对于使用者可见和/或可触及到的位置对应于当前挂入的行驶挡级。在此，该设备的控制装置从车辆的另外的控制装置、例如变速器控制器或负责自动驾驶、换挡拨片或驻车锁止的控制器获得信号，该信号包含关于当前挂入的行驶挡级的信息。控制装置将关于当前挂入的行驶挡级的信息与操作元件的当前位置进行比较。在预给定的行驶挡级和操作元件的位置之间存在偏差的情况下，控制装置操纵促动器，以便将操作元件转移到预给定的、也称为切换位态的行驶挡级中。

“自主切换运动”在本发明的框架内也被理解为：在不进行切换到对应于通过使用者选择的切换位态的行驶挡级中时，操作元件从由使用者新选择的切换位态返回到对应于当前行驶挡级的切换位态中。当使用者例如在模拟的H式切换中将操作元件从用于行驶挡级“前进档3”的切换位态引导到用于行驶挡级“前进档2”的切换位态中时(虽然这种行驶挡级变换由于有危险的过转速而不能发生)，控制装置可以操控促动器，使得操作元件在使用者手动介入期间输出触觉反馈。一旦使用者通过松开而释放操作元件，则该操作元件由于之后自主实施的切换运动而激活并且定向地被引回到对应于当前行驶挡级的切换位态、在当前示例中是“前进挡2”中。

在单稳态切换模式中，例如具有单稳态选择杆作为操作元件的情况下，当传统的单稳态切换模式的触觉和在此通过促动器作用在操作元件上的复位力被模仿时，操作元件在通过使用者进行的手动偏转之后自主地返回到稳定的静止位态中。在单稳态切换模式的情况下进行自主切换运动，即，在设备的操作元件上没有使用者介入的情况下，在机动车中或在其变速器中发生行驶挡级变换，并且单稳态操作元件从其静止位态开始进行自主运动，以便发出信号表示正在进行行驶挡级变换。

根据一个有利的构型，不同的行驶挡级可以配有操作元件的不同切换阈值，用于切换到另外的行驶挡级中。

以这种方式确保，在通过使用者手动地进行行驶挡级变换时可靠地切换到另外的行驶挡级中。因此，在操作元件的与从第二行驶挡级切换到第一行驶挡级中不同的位置处进行从第一行驶挡级到第二行驶挡级的切换。因此，始终存在确定的状态，并且当操作元件处于两个相邻的、配属于不同的行驶挡级的位置之间的过渡部处时，避免了两个可选择的行驶挡级之间的所谓的瞬态振荡。

本发明例如涉及一种能够在X和/或Y方向上运动的操作元件，其例如是旋钮或游戏杆的类型，所述操作元件的力反馈能够被自由编程。操作元件的转矩或力由至少一个促动器施加。在目前的机械式方案中，力特性曲线始终遵循预给定的锁止部，与此不同地，该系统能够根据制造商或驾驶员的个性化的期望实现对切换路径和切换力的匹配。因此，利用相同的系统，通过改变参数能够呈现出单稳态的选择杆、锁止的切换或者甚至手动的H式切换。在该系统中，也可以简单地实现通常成本高的右侧驾驶变型的转换。

与此对应地，该基本思想允许设置有例如对于不同的(无论是车辆专用的还是使用者专用的)操作方案是通用的选择杆。

除了所提及的优点外，利用根据本发明的装置还提供了新的功能：例如可以根据条件改变锁止力，或者在不允许的切换状态下借助于反馈对驾驶员发出警告。此外，在自主行驶时，操作元件可以自动地跟踪档位。

在本发明的一个扩展方案中可以设置，不同的行驶挡级配有操作元件的不同切换位态，其中，相邻的切换位态的切换阈值彼此间隔开。以这种方式实现，操作元件可以从切换位态运动出来直至预确定的极限，而不导致行驶挡级的切换。当使用者例如对操作元件进行不准确或无意的输入(该使用者无意以该输入进行行驶挡级变换)时，这尤其是有利的。

在本发明的一个扩展方案中替代地可以设置，切换阈值限定围绕行驶挡级的相应切换位态延伸的行驶挡级区域，在所述行驶挡级区域内可以在不触发行驶挡级控制信号的情况下使操作元件运动并且相邻切换位态的行驶挡级区域优选地重叠。通过这种构型，一方面能够在大的行驶挡级区域的情况下同时实现各个切换位态之间的短的切换路径。因此，可以不但错误少地而且舒适地进行操作。

优选地，可以设置有至少一个位置接收器，用于确定操作元件相对于至少一个转动轴的摆动或转动位置并且用于产生相应的位置信号。位置接收器或者持久地以预给定的时间间隔或者在单独激活的情况下探测操作元件的位置，以便将该位置反馈给设备的控制装置。为此，位置接收器产生模拟或数字的位置信号，该信号进一步地被与位置接收器连接的控制装置处理。在具有多个转动轴的设备的实施方式中，位置接收器可以相对于操作元件的至少一个转动位置求取操作元件的摆动位置或转动位置。也可以考虑，位置接收器附加地探测相对于第二转动轴的位置并且将其传输给控制装置。

在本发明的一个变型中，位置接收器可以直接布置在转动轴处或转动轴上。在本发明的框架内，术语“转动轴”可以被理解为轴构件或轴，其构造为使操作元件可转动或可摆动地支承在所述设备上。然而，转动轴也可以是虚拟轴线，操作元件借助于支承部可围绕该虚拟轴线转动或摆动地被引导。通过将位置接收器直接布置在转动轴处或转动轴上，可以特别精确地确定操作元件的位置。

对此替代地，位置接收器可以布置在促动器上，以便评估由该促动器产生的运动并且基于此推导出操作元件的位置。为了使测量精度匹配于促动器，可以在促动器上设置附加的传动机构，该附加的传动机构使直接由促动器产生的运动增大传动或减小传动。例如，可以使促动器的转动运动增大传动以提高测量分辨率，从而为了位置测量的目的使由促动器产生的转动成倍增加。这尤其适合于相对测量方法，在所述相对测量方法中，测量传感器在其转动角上不被限制。在绝对测量方法中，测量传感器仅能够在有限的角度或有限的距离上移动，当应用所述绝对测量方法时，由促动器产生的运动发生减小传动。

根据本发明的一个构型，控制装置可以构造为在考虑位置接收器的位置信号的情况下不但求取操作元件的切换位态而且产生用于操作元件的运动和/或触觉反馈的控制信号。切换位态是操作元件的位置，该位置根据当前所使用的切换模式而对应于确定的行驶挡级或对应于确定的行驶挡级变换。由此可以通过如下方式简化所述设备：以少的测量技术开销能够同时实施该设备的多个功能。例如可以省去用于求取挂入的行驶挡级的单独的传感装置或用于产生触觉的专用的传感装置。

优选地，至少一个促动器可以构造为电动机、例如直流电动机。特别优选的是BLDC电动机。“BLDC”代表“无刷直流电(Brushless Direct Current)”。这种电动机的特点在于，它们具有带有永磁体的衔铁，该衔铁被固定地布置的定子线圈包围，所述定子线圈以直流电运行。为了运行电动机，需要直流电的所谓的“换向”，即在预给定的节拍下以开环控制或闭环控制的方式给定子线圈通直流电。所述节拍与衔铁在电动机内的转动位置相关以及与运动的所希望的强度或应在衔铁上产生的力相关。BLDC电动机也特别好地适用于在电动机停止时产生转矩。已经表明，该电动机类型因此特别好地适用于产生虚拟锁止部、虚拟止挡、虚拟机械阻力、虚拟引导装置和虚拟滑槽。

此外，在本发明的一个特别的构型中可以设置，促动器构造为BLDC电动机并且控制装置构造为在考虑位置接收器的位置信号的情况下产生用于BLDC电动机的换向信号。以这种方式，位置接收器的位置信号甚至能够以三倍的方式被使用，使得可以取消用于为了换向的目的而检测BLDC电动机的衔铁位置的单独的传感器。

此外，本发明可以设置，操作元件与转动轴连接。由此可以简化所述设备的结构，因为很大程度上省去了复杂的支承部。这种构型尤其适用于仅具有一个转动轴的设备、例如旋转式行驶挡级选择设备。

所述设备中的触觉反馈可以至少包括“力反馈(Force-Feedback)”，即包括产生相对于手动的使用者输入的反作用力和/或振动和/或至少一个虚拟末端止挡和/或虚拟侧向引导装置和/或虚拟滑槽引导装置和/或模拟的锁止部。以这种方式可以符合实际地模拟常规的机械切换，其中，使用者输入仅在同时满足确定的安全标准时才通过调节操作元件作用到车辆的实际行驶挡级上。后者例如可以包括用于行驶挡级变换的预确定的速度或转速区域。如果不满足一个或多个安全标准，则所述设备可以借助于触觉反馈直接向使用者反馈这种情况。例如在对于行驶挡级变换过高的转速的情况下可以通过操作元件输出振动，以便告知使用者不能进行或由于安全原因而防止所希望的行驶挡级变换。此外，通过产生虚拟末端止挡可以阻止使用者挂入到确定的切换位态，以便因此通知该使用者不进行所希望的切换。

虚拟侧向引导装置和虚拟滑槽引导装置能够使得，对使用者提供不同的切换模式、例如H式切换滑槽或单稳态操作元件，该操作元件在选择切换位态之后自主地返回到静止位态中。模拟的锁止部对使用者给出关于操作元件的实际位置的触觉反馈，使得也可以不加考虑地进行行驶挡级的所希望的选择。

在将触觉反馈转化为操作元件的振动的情况下可以设置，该振动围绕所述设备的至少一个转动轴进行。在此，在操作元件的为使用者设置的接触面上产生振动的振幅并且在此覆盖预定的弧长。优选地，该弧长处于约0.2mm至约0.5mm的范围内、尤其为约0.3mm。这种振动的振动频率优选地可以在5Hz和100Hz之间、优选地在20Hz和30Hz之间。已经证明，具有上述参数的振动能够特别容易地被人的手部感觉到，并且在此足以与其余的在运动或行驶的车辆中通常占主导的振动区分开，使得振动反馈不被或仅很少地与在车辆中出现的其它振动混淆。

优选地，操作元件或者可以构造为选择杆和/或旋钮。选择杆特别好地模拟由常规车辆已知的设备、例如换挡杆，用于选择行驶挡级，使得几乎不需要使用者重新习惯。相反地，旋钮可以特别节省空间地安放在车辆的仪表板中。

根据本发明的一个变型，操作元件可构造为选择杆，该选择杆构造为能够围绕两个转动轴摆动或转动，其中，转动轴基本上彼此垂直地延伸，优选基本上垂直地相交。以这种方式，换挡杆可以在两个空间方向上运动，从而占据多个不同的位置，使得可以模仿二维的切换模式、例如H式切换或带有独立的碰触式换挡凹槽(Tippgasse)的自动模式。

优选地，可以设置，每个转动轴分别仅配有恰好一个促动器，使得用于围绕相应的轴将力施加到操作元件上的所有功能集合到促动器上。这简化了所述设备的结构，由此该设备能够更简单地操控并且也变得更成本有利。

优选地可以设置，一个转动轴的促动器能够根据操作元件相对于另一个转动轴的位置***控和/或所述另一个转动轴的促动器能够根据操作元件相对于所述一个转动轴的位置***控。通过这种构型能够特别简单地产生虚拟横向引导装置和/或虚拟滑槽和/或虚拟锁止部。

关于上面已经说明的切换阈值可以设置，相邻的切换位态的行驶挡级区域的重叠约为一个行驶挡级区域的宽度的1/4至1/2、优选3/8。由此给出操作元件从没有行驶挡级变换时的切换位态的最大偏转相对于直至下一个切换位态的切换路径的长度之间的特别好的折衷。

在本发明的一个变型中，所述设备具有与控制装置连接的传感器、例如接触传感器，该传感器探测使用者的手动介入并且将相应的信号输出给控制装置。这允许探测关于使用者是否抓住操作元件的附加信息。在该信息的基础上，还在操作元件的目标位置和该操作元件的探测到的实际位置之间出现差异之前，就已经可以切换到手动的切换模式中。

从之前所说明的缺点出发，本发明所基于的任务也在于，给出一种用于选择行驶挡级的改进的方法，该方法相对于现有技术能够更简单地操控用于选择行驶挡级的设备。

该任务利用根据权利要求21的用于在机动车中选择行驶挡级的方法来解决。该方法利用根据前述权利要求1至20中任一项所述的设备来实施，并且其特点在于，促动器使操作元件运动到预确定的位置中。该方法具有结合权利要求1的主题所说明的优点。

在此，尤其可以设置，所述预确定的位置对应于行驶挡级或对应于行驶挡级变换、尤其对应于自动挂入或预给定的行驶挡级。

此外，该方法的特点还在于：不同的行驶挡级配有操作元件的不同切换阈值，用于切换到另外的行驶挡级中，并且一旦朝配属于该行驶挡级的切换位态的方向超过切换阈值，控制装置就触发行驶挡级变换。以这种方式确保，在通过使用者手动地进行行驶挡级变换时可靠地切换到另外的行驶挡级中。因此，在操作元件的与从第二行驶挡级切换到第一行驶挡级中不同的位置处进行从第一行驶挡级到第二行驶挡级的切换。因此，始终存在确定的状态，并且当操作元件处于两个相邻的、配属于不同的行驶挡级的位置之间的过渡部处时，避免了两个可选择的行驶挡级之间的所谓的瞬态振荡。

在该方法的扩展方案中可以设置，促动器在通过使用者手动地使操作元件运动时产生可变的复位力，该复位力作为力反馈与通过使用者引入到操作元件中的调节力相反。力反馈一方面可以发出信号向使用者表示达到了在虚拟末端止挡上的虚拟的最终位置。替代地或附加地，借助于复位力可以产生虚拟锁止部，其方式是，复位力被调制、即变得更大或更小成使得在使用者处形成触觉印象：操作元件在具有多个单稳态停止点的机械锁止部上运动。附加地或替代地，复位力可以调设成使得该复位力随着操作元件的增加的偏转也变得更强。因此，在力增大的大致线性的曲线的情况下可以模仿机械复位弹簧的功能，该复位弹簧对应于胡克定律变形。这些子功能的组合也是可能的。例如可以模仿具有大致线性增大的复位力的单稳态操作元件，该操作元件附加地与虚拟锁止部重叠。

相应地可以设置，复位力与操作元件的位置相关。在此，复位力的量值和方向都能够与位置相关地被控制或调节。在将复位弹簧模仿为虚拟复位弹簧的简单情况下，复位力随着操作元件的增大的偏转而增加。在更复杂地将锁止部感知为虚拟锁止部、将纵向引导部感知为虚拟纵向引导部或将滑槽感知为虚拟滑槽时，复位力的量值和方向与位置相关地被控制或调节成使得，尽管施加了使用者的调节力，操作元件仍保留在确定的位置上或确定的位置区域中。

附加地可以设置，促动器与操作元件的位置相关地引起操作元件围绕至少一个转动轴或围绕转动轴中的一个的振动。这能使得除了通过复位力引起的触觉反馈外，还产生附加触觉信号，通过该附加触觉信号可以通知使用者关于其车辆的确定的状态。因此，例如可能的是，使操作元件在达到转速极限或在接近不允许的切换位态时振动。在这里，例如能够以振动发出信号向使用者表示要在行驶期间挂入自动变速器的驻车锁止的不允许的尝试。

附图说明

本发明的其他目的、优点、特征和应用可能性由在后面根据附图对实施例的说明得到。在此，所说明的和/或以图像示出的所有特征可自身单独地或以任意有意义的组合形成本发明的主题，而与其在权利要求中的概括或权利要求的引用关系无关。

在此部分地示意性示出：

图1 布置在机动车的内部空间中的旋转调节器，

图2a 布置在机动车的内部空间中的选择杆，

图2b 在显示器上示出的换挡图和导航地图，

图3 具有支承部和驱动器的可围绕唯一的转动轴摆动的选择杆的细节视图，

图4 可围绕两个转动轴摆动的选择杆的细节视图，

图5 根据图4的另一细节视图，

图6 根据图4的另一细节视图，

图7 布置在促动器上的具有位置接收器的减小传动机构的细节视图，

图8 在控制装置中实现的全局调节算法的框图，

图9 H式切换形式的虚拟滑槽引导装置的示意图，

图10 虚拟滑槽引导装置的唯一换挡凹槽的示图，

图11 禁止的行驶挡级变换的尝试的示图，

图12 换挡杆的振动形式的触觉反馈的示图，和

图13 与换挡杆的位置相关的若干切换位态的图表。

相同的或作用相同的构件在下面所示的根据实施方式的附图中设有附图标记以改善可读性。

具体实施方式

图1示出用于在机动车7中选择行驶挡级的设备1。在该实施方式中，选择相应的行驶挡级的操作元件2构造为旋转调节器、尤其是旋钮4，该旋钮相对于转动轴33可转动地布置。旋钮4当前位于机动车7的中控台中，使得该旋钮可以被使用者12简单地操作。在此，转动轴33大致平行于机动车7的竖轴线定向，使得使用者12可以在坐姿中以弯曲的肘部侧向地抓住操作元件，使得可以通过简单的手部运动实现操作元件2的转动。然而，视操作方案和操作元件2在乘客室中的布置而定也可以设置成转动轴33倾斜。

根据图2a的实施方式，操作元件2作为选择杆3布置在机动车7的中控台中。选择杆3当前能够围绕转动轴5、6转动或摆动。此外，在机动车7的乘客室中还存在显示器59，该显示器可以向使用者12显示确定的、预给定的或者但能自由选择的信息。在显示器59上可以结合设备1显示换挡图61，使用者12可以从该换挡图得知，能够如何使操作元件2运动以选择确定的行驶挡级。在图2b中示出这类换挡图61的示例。在此，显示器59除换挡图61外还显示至少一个其它信息，例如车辆导航系统的导航地图60。

替代地，根据图3可以设置，选择杆3仅能够围绕唯一的转动轴6摆动。转动轴5、6可以是虚拟轴线，其中，选择杆3借助于支承部可动地被引导，使得该选择杆变得能够围绕虚拟轴线5、6摆动。如在图3或图4中可以看到的那样，这些转动轴5、6中的至少一个也可以与轴31、34重合，选择杆3围绕所述轴可摆动地支承。

操作元件2与至少一个促动器8、9机械式作用连接，所述促动器可以构造为电动机、尤其BLDC电动机19。在根据图3的当前示例中，促动器8为此与选择杆3抗扭转地连接并且借助于该促动器的构造为齿轮56的输出轴35嵌合到带齿的空心轮段57中。空心轮段57在车辆7中或者在设备1的壳体内位置固定地固定在支架58上，使得促动器8的操纵随着其齿轮56的在此进行的转动而使选择杆3随着促动器8一起围绕转动轴6摆动。促动器8、9还可以具有输出轴的电动机轴延长部35、36，用于截取电动机运动。

根据图4的设备1的实施方式，借助于两个促动器8、9引起选择杆3围绕两个转动轴5、6的摆动。在此，在促动器8、9的输出轴上分别布置有齿轮56，所述齿轮嵌合到相应配属的、带齿的空心轮段57中。该空心轮段57通过支架58与操作元件2连接。以这种方式，通过对促动器8、9的操控和通电引起操作元件2的摆动或转动运动。在根据图4的在这里所选择的实施例中，所述促动器9中的一个相对于设备1的未示出的壳体保持位置固定或者相对于机动车7保持位置固定，而另一个促动器8随着操作元件2一起摆动。

为了确定使用者12是否接触了操作元件2，可以设置有接触传感器32，该接触传感器布置在操作元件2的接触面11上。接触面11是操作元件2的一部分，使用者12例如通过其手部作用到该部分上。

在图4、图5和图6中示出，设备1具有孔42，以便借助于铆钉、销或螺栓将设备1固定在机动车7上。促动器8、9借助于保持架43与操作元件2作用连接。保持架43本身位置固定地固定在设备1的未示出的壳体上或机动车7上。在保持架43上，承载件62围绕第一转动轴5可转动地支承。为了产生承载件62围绕第一转动轴5的转动，承载件62与位置固定地固定在保持架43上的促动器9作用连接。在承载件62上固定促动器8，借助于该促动器，选择杆3可围绕转动轴6摆动。选择杆3可围绕转动轴6摆动地并且围绕转动轴5抗扭转地保持在承载件62中。因此，选择杆3能够在承载件62内围绕转动轴6摆动，却仅能够随着承载件62和促动器8一起围绕转动轴5摆动。

通过根据操作元件2的位置15借助于由位置接收器16输出的位置信号17操控促动器8、9的方式，可以将触觉反馈产生到使用者12上。控制装置14设置为用于通过促动器8、9的相应的操控来产生触觉反馈。基于关于操作元件2的位置的信息和/或来自机动车7的其它状态信息，可以通过操作元件2给使用者12输出触觉反馈。此外，根据操作元件2的由使用者12引起的位置改变，控制装置14可以产生行驶挡级控制信号25，该行驶挡级控制信号被输出给变速器或变速器控制器或行驶挡级控制器，用于触发行驶挡级变换。

此外也可能的是，借助于控制装置14不仅操纵一个或多个促动器8、9用于触觉反馈，而且基于输入到控制装置14中的行驶挡级控制信号25引起操作元件2的自主切换运动。

例如，通过被控制器14操纵的促动器8可以例如在机动车7自主行驶时使操作元件2自动地调整到由自主行驶控制装置预给定的切换位态27中。在此，切换位态27是操作元件2的预确定的位置，该位置在当前适用于操作元件2的操作模式中对应于确定的行驶挡级，例如P、R、N、D、1-8，或者在单稳态的切换模式中对应于确定的行驶挡级递增或递减，例如+1、-1、+2、-2。

例如以如下方式进行自主切换运动27：在从用于向前行驶的行驶挡级“D”切换到用于向后行驶的行驶挡级“R”中时，自主引导的车辆的操作元件2在没有使用者介入的情况下通过相应地操控一个或多个促动器8、9运动到与此对应的位态中。这允许处于机动车辆7中的使用者12能够通过操作元件2的可见或可触及的位置推导出机动车7的当前行驶状态。

一旦操作元件2的自主切换运动27由于使用者12的介入而被中断，则可以将触觉反馈直接输出给使用者12。

“自主切换运动27”在本发明的框架内也被理解为：在不进行切换到对应于另外的切换位态27的行驶挡级中时，操作元件2从另外的切换位态27返回到对应于当前行驶挡级的切换位态27中。当使用者12例如在模拟的H式切换时将操作元件2从用于行驶挡级“前进档3”的切换位态27引导到用于行驶挡级“前进档2”的切换位态27中时(虽然这种行驶挡级变换由于有危险的过转速而不能发生)，控制装置14可以操控促动器8、9，使得操作元件2在使用者手动介入期间输出触觉反馈。一旦使用者12通过松开而释放操作元件2，则该操作元件2由于自主实施的切换运动而激活并且定向地被引回到对应于当前行驶挡级的切换位态27、在当前示例中是“前进挡2”中。

在此，控制装置14将关于当前挂入的行驶挡级或者切换位态27的信息与操作元件2的当前位置15进行比较。在存在偏差的情况下，控制装置14操纵促动器8、9，以便将操作元件2转移到预给定的切换位态27中。

根据图7，位置接收器16布置在促动器8上，以便评估由该促动器产生的运动。在本发明的意义上可以考虑，这种位置接收器16也布置在另外的促动器9上。为了改进测量精度设置有减小传动机构，其中，减小传动齿轮38当前与布置在促动器9的电动机轴延长部35上的小齿轮37啮合。在减小传动齿轮38的轴上布置有传感器39，该传感器当前构造为霍尔传感器，该霍尔传感器评估与电动机轴延长部35连接的永磁体40的旋转。传感器39和减小传动机构分别被装入到壳体41中。代替霍尔传感器，传感器39也可以基于其它测量原理工作。在此，尤其也可以考虑其它的磁式测量方法、光学、声学、机械或电容式的测量方法，所述测量方法在相对或绝对测量的框架内检测电动机轴延长部35的转动。基于电动机输出轴和操作元件2之间的机械作用连接以及基本的运动学，能够在控制装置14中通过计算求取操作元件2的位置。

在使用根据绝对测量方法原理的传感器35时，可测量的转动角可以被限制为例如恰好一转。然后，存在于小齿轮37和减小传动齿轮38之间的减小传动比可以选择为使得减小传动齿轮38在操作元件2的对置的最终位态之间围绕自身转动最多一次或小于一次。

在使用根据相对增量测量方法原理的传感器35时(其中，仅对各个测量步骤进行计数)，小齿轮37和减小传动齿轮38之间的传动比也可以构造为增大传动比，以便提高测量的分辨率。

在图8中，示意性地与设备1的其它组件共同作用地示出在控制装置14中实现的全局调节算法44。如在图8中右侧所示的那样，控制装置14在所述设备内与电动机-功率电子器件54以及与位置接收器16、例如与传感器39连接。此外，在控制装置14中设置有软件和/或硬件实现的模块45，该模块将行驶挡级控制信号25发送给机动车7的上级控制器或发送给机动车的变速器或接收来自于它们的行驶挡级控制信号25。

电动机-功率电子器件54与一个或多个促动器8、9连接。在当前实施例中，两个促动器8、9实施为BLDC电动机19并且与操作元件2连接。如图2至7中所示的那样，在当前示例中构造为齿轮56和有内齿的空心轮57的传动机构55可以负责促动器运动的减小传动或增大传动。操作元件2的位置通过位置接收器16来探测，该位置接收器输出配属于该位置的位置信号17。位置信号17被输入到控制装置14中并且在那里在软件和/或硬件实现的模块53中被换算成实际位置。如通过图8中的连接线可以看到的那样，求取的实际位置被传输给模块45，以便产生行驶挡级控制信号25。

同时，实际位置53被传递给下级的调节算法47，用于控制触觉。调节算法47例如包括三个软件和/或硬件实现的模块49、50、51，所述模块用于产生用于操作元件2的复位、振动和锁止的目标值分量。

模块49产生操作元件2的位置的一个目标值分量，需要该目标值分量以引起操作元件2到预给定的位置中的复位。这例如用于感知机械复位弹簧或用于产生例如具有升高的调节力的力反馈效应。模块49也可以用于实现虚拟滑槽或纵向引导部，以便例如将选择杆3通过侧向剧烈升高的复位力保持在模拟的换挡凹槽(Schaltgasse)内。

模块50产生操作元件2的位置的一个目标值分量，需要该目标值分量以引起操作元件2的振动。这例如用于产生可感觉到的触觉反馈，用于发出信号表示未预见到的使用者动作或在车辆发动机的转速极限处的换挡建议。

模块51产生操作元件2的位置的一个目标值分量，需要该目标值分量以产生虚拟锁止部。

由模块49、50和51产生的目标值分量在软件和/或硬件实现的上级模块48中被计算为目标预定值。将该目标预定值在软件和/或硬件实现的上级模块52中与实际位置进行对比并且在考虑调节参数的情况下计算为控制信号18的形式的调节变量。因此，该借助于位置接收器16探测到的实际位置被使用多次。

在本发明的一个未示出的简单变型中，控制信号18直接被输出给电动机-功率电子器件54，以便操控促动器8、9，在所述简单变型中，促动器8、9未构造为BLDC而是构造为带有电刷的电动机。

在具有BLDC电动机19的当前示例中，电动机-功率电子器件54不直接以控制信号18而是以由此产生的换向信号20来操控。因为在BLDC电动机中布置在定子上的线圈***控用于以确定的顺序和确定的节拍操控电动机。节拍和顺序与设有永磁体的转子的转动位置直接相关。因此，为了产生换向信号20，在软件和/或硬件实现的模块46中不但参考控制信号18而且参考操作元件2的在模块53中求取的实际位置，因为后者与转子位置直接地且稳定地在运动学上相关。因此，在当前实施例中，位置接收器16的位置信号17被使用三次，即用于评估和产生行驶挡级控制信号25、用于产生触觉和用于产生换向信号20。

从图9中可以看到虚拟滑槽引导装置24。在这里选择的根据H式切换类型的实施例中，总共设置有五个切换位态27，它们位于虚拟的换挡凹槽中。这些切换位态27中的每一个都具有操作元件2的不同的切换阈值26，用于切换到另外的行驶挡级或切换位态27中。所述切换阈值26限定了围绕行驶挡级的相应切换位态27延伸的行驶挡级区域28，在所述行驶挡级区域内，操作元件2能够在不触发行驶挡级控制信号25的情况下运动。

在根据图9的当前示例中，操作元件2处于左上位态中，该左上位态在常规的H式切换中对应于切换位态63“前进档1”。对于行驶挡级变换的情况，要使操作元件2从配属于它的切换位态63“前进档1”中越过由实线示出的切换阈值26以及虚线运动出来。在超过以虚线示出的切换阈值26时，相邻的切换位态64“空档”被分配给操作元件2并且输出相应的行驶挡级控制信号25。然而，在相反的方向上，操作元件2必须朝切换位态63的方向越过以实线示出的切换阈值26运动，以便实现切换位态63的重新分配。在这方面，切换位态63和64的行驶挡级区域28重叠并且每个切换位态27具有不同的切换阈值26。

在图10中，不同的切换位态27例如以字母“P、R、N、D”表示，它们在虚拟滑槽引导装置24的唯一换挡凹槽中被引导。对于每个行驶挡级变换分别适用一个切换阈值26，其中，以实线绘出的切换阈值26适用于朝切换位态“P”的方向切换。分别以虚线绘出的切换阈值26适用于将切换位态27朝切换位态“D”的方向切换。例如在图10中绘出行驶挡级区域28的重叠。

图11示意性地示出从空档位态到倒档的禁止的行驶挡级变换的尝试。当在向前行驶时不允许发生倒档的挂入时，设备1模拟虚拟末端止挡22，该虚拟末端止挡防止使用者12达到切换位态“R”。因为操作元件2不能通过虚拟侧向引导装置23侧向地绕开，并且虚拟末端止挡22也限制了操作元件2的运动可能性，所以使用者12仅能够使操作元件2运动回到切换位态“N”中。同时，可以通过振动21形式的触觉反馈发出信号向使用者表示禁止的行驶挡级变换。

在图12中可以看到构造为选择杆3的操作元件2，该操作元件对使用者12的手部给出触觉反馈，其方式是：该反馈实施围绕转动轴5的振动运动。在此，选择杆3以人手可明显感觉到的频率围绕转动轴5摆动。所述振动频率可以在5Hz和100Hz之间、优选在20Hz和30Hz之间。在此，在操作元件2的接触面11上的振动21的振幅10覆盖预确定的弧长13，该弧长在约0.2mm至约0.5mm的范围内。振动21可以同时地或替代地也围绕转动轴6进行。

在图13中示意性地以图表示出调节力30和与其相反的复位力29的曲线，其中，在X轴上表示操作元件2的摆动角度并且在Y轴上表示由设备1施加的复位力29。图13示出用于单稳态的操作元件2的力曲线、切换位态27和切换阈值26，所述单稳态的操作元件能够从其稳定的中心位置“X”在两个方向上偏转到切换位态27。在此，到切换位态“A1”或者“B1”的偏转配有一个行驶挡级的增量或减量，而在切换位态“A2”或“B2”的情况下配有两个行驶挡级的增量或减量。施加到操作元件2上的复位力29的力曲线模拟锁止部和与操作元件2耦合的复位弹簧。复位弹簧的功能可以在可一般性地看到的具有负斜率的线性曲线上看出，通过所述负斜率，复位力在负转动角时为正并且在正转动角时为负。与此叠加的是锯齿形的力曲线，该力曲线模拟虚拟锁止部的越过。此外，该力曲线经历滞后，通过该滞后，在由使用者12手动偏转操作元件2时，复位力29遵循根据Y方向上的量值更高的曲线。在相反方向上，复位力降低并且在相应地根据Y方向上的量值更低的曲线上延伸。这负责使操作元件2更平缓地运动回到稳定的初始位态“X”中。

为了探测增量的选择，例如根据切换位态27“A1”，从静止位态“X”出发，操作元件2朝切换位态A1的方向运动并且在此在力曲线上越过第一最大值65，该第一最大值发出信号向使用者12表示即将达到切换位态27“A1”。在达到切换位态27“A1”之前不久，操作元件2在位置66处越过切换阈值26。因为操作元件2之前已被分配给切换位态27“A1”，所以该分配现在改变到切换位态27“A1”。操作元件2现在可以在行驶挡级区域28中在位置67和68与配属于这些位置的切换阈值26之间运动，而所述分配不会从A1改变到X或从A1改变到A2。然而，在位置67和68处达到切换阈值26时，在分配中发生到“X”或者A2的切换。

通过在正和负X方向上升高的复位力29以及叠加的虚拟锁止部，使用者12获得关于操作元件2的位置以及所属切换位态27的触觉反馈。

附图标记列表

1 用于机动车的行驶挡级选择设备

2 操作元件

3 选择杆

4 旋钮

5 转动轴

6 转动轴

7 机动车

8 促动器

9 促动器

10 振幅

11 接触面

12 使用者

13 弧长

14 控制装置

15 操作元件的位置

16 位置接收器

17 位置信号

18 控制信号

19 BLDC电动机

20 换向信号

21 振动

22 虚拟末端止挡

23 虚拟侧向引导装置

24 虚拟滑槽引导装置

25 行驶挡级控制信号

26 切换阈值

27 切换位态

28 行驶挡级区域

29 复位力

30 调节力

31 轴

32 接触传感器

33 转动轴

34 轴

35 电动机轴延长部

36 电动机轴延长部

37 小齿轮

38 减小传动齿轮

39 传感器(霍尔传感器)

40 永磁体

41 传感器壳体

42 孔

43 保持架

44 切换调节算法

45 模块

46 模块

47 触觉调节算法

48 模块

49 模块

50 模块

51 模块

52 模块

53 模块

54 电动机-功率电子器件

55 传动机构

56 齿轮

57 空心轮段

58 支架

59 显示器

60 导航地图

61 换挡图

62 承载件

63 切换位态“前进档1”

64 切换位态“空档”

65 最大值

66 位置

67 位置

68 位置