CN101223386A - 带有换档锁定机构的操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于工业系统、尤其是用于选择线控换档变速器的排档级的操纵装置(1)。操纵装置(1)包含锁定机构(8)以及带有至少两个档位位置的操纵元件(2)。锁定机构(8)具有至少一个由辅助能量驱动的促动器(7)，并用于减少操纵元件(2)的换档行程或者用于锁定操纵元件(2)。所述操纵装置的特征在于，促动器(7)具有至少三个不同的档位状态。本发明能够通过减少数量的促动器实现操纵杆的必需的锁定功能，并且由此实现了较少的制造费用。以这种方式可以节省结构空间、重量和成本。

Description

带有换档锁定机构的操纵装置

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于手动控制或操纵工业系统的装置。

根据本发明的操纵装置用于例如手动选择排挡级或在汽车档位变速器中进行档位预选，然而绝不仅限于此。

随着汽车类型的增多，现如今借助于电或电子信号传输进行档位预选或控制汽车变速器的变速器状态。然而这种不通过机械连接进行的以电或电子的方式对工业系统或变速器进行控制，首先不可避免的产生了一系列特殊之处。所以相对于借助已公开的机械操纵装置的操纵来说，操纵员或驾驶员通常无法得到关于可能禁止其操纵愿望的直接反馈。

为了在特定情况下避免误操纵，例如为了给汽车驾驶员以信号方式提示特定的汽车状态或故障(例如换档装置和变速器之间通讯故障)，操纵装置常常被装备有锁定系统，其在一定的边界条件存在时，不再允许操纵元件的特定运动。

所以例如由汽车领域已知的、操纵装置的所谓钥匙锁定系统，对于自动档位变速器会在位置“P”(驻车锁定)中使操纵元件或选择杆锁定。由此尤其可避免在发动机启动前选择杆被移动至某个行驶速度级中，由此在启动时汽车可能已经不希望地处于运动中。

在自动汽车变速器中，锁定机构应用的其它例子是P/N锁定，其作用是，出于安全原因只有在制动器分离时才可以从挡位位置“P”(驻车锁定)和“N”(中立)中换档出来。这也有助于在处于行驶速度级时防止汽车不受控制地开动。

在越来越经常使用的带有电或电子信号传输的操纵装置中，其在操纵元件和由此被控制的系统之间没有机械连接，或者与锁定机构例如钥匙锁定系统或P/N锁定机构没有机械连接，于是为了实现这种锁定功能经常使用电子机械的促动器。

换句话说这意味着，根据情况而定的操纵元件的锁定不再通过连杆或绳索传动装置进行，而是更多还只向操纵装置传输电或电子信号。然后这在操纵装置中被转换，并且被用于控制锁定机构的相应电促动器。这里常常使用电磁可操纵的衔铁作为促动器。

由于大量的锁定机构，尤其是在线控换档变速器(shift-by-wire)中此外还常常也根据情况而定限制换档杆的运动性，于是根据现有技术，在已公开的操纵装置中经常是必需相对复杂的锁定系统。在已有的锁定系统中，在这里大多数通过使用电磁体实现控制或锁定，电磁体总是根据电流移动衔铁。然而在这里，关于衔铁只存在两个可能的位置，其被对应于两个状态，“已通电”或“未通电”。

然而换句话说这意味着，以这种方式通过一个促动器也只提供有两个分立的锁定状态，例如“已锁定”或“未锁定”。此外还必须使用越来越复杂的锁定系统，例如被用于线控换档变速器的操纵装置中的锁定系统，还必须设置有更多数量的电磁促动器，这些促动器对其自身来说总是具有两个挡位位置。

然而这是不利的，因为很难为这么多促动器提供结构空间。此外，由于存在其中的铜线圈，这些电磁促动器具有很大的质量，这导致了不希望地增加了换档单元的重量。同样因为多个单独的促动器，也增加了换档单元的成本，这由于汽车工业系统领域内的成本压力常常不能接受的。

基于这种背景，本发明要解决的任务在于，提供一种用于控制工业系统的装置，例如提供用于以电或电子方式线控操纵换档变速器的装置，其具有锁定机构，并且可以克服现有技术的缺点。尤其是在带有尽可能少促动器的复杂锁定机构情况下，该锁定机构也完全可用，由此尤其节省了重量、结构空间和成本。

该任务通过带有权利要求1所述特征的操纵装置被解决。优选实施方式是从属权利要求的主题。

根据本发明的操纵装置首先以公开的方式装有操纵元件，其可以被移动到至少两个不同的挡位位置中。此外，操纵装置包括锁定机构，用于限制操纵元件的换档行程(Schaltweg)，或用于使操纵元件相对换档运动锁定，其中锁定机构具有至少一个促动器，该促动器带有可移动的衔铁元件。

然而根据本发明，所述操纵装置的特征在于，促动器可以具有或处于至少三个不同的排挡状态。

用其它的话来讲这意味着，用仅仅一个唯一的促动器就已经可以为操纵元件提供至少三个不同的锁定状态。

以这种方式，对于带有繁琐的换档机构或带有多个锁定状态的操纵装置，就减少了或消除了开头描述的弊端。借助具有至少三个不同排挡状态的促动器，通过仅仅一个唯一的促动器就已经可以实现例如变速器操纵单元的换档杆的多个不同的锁定状态。由此通过本发明不仅节省了构造费用，此外跟现有技术相比，还可以减少重量、结构空间和成本，尤其对于复杂的锁定需求。

在此本发明首次不依赖于锁定机构或促动器如何构造和布置而实现，只要通过锁定机构或促动器来确保操纵元件的相应自由度被可靠锁定。根据本发明，辅助能量的方式和来源也不重要。

然而根据本发明的优选实施例，促动器是电可操纵的，或者促动器是以电磁工作原理为基础的。电或者尤其是电磁可操纵的促动器是可靠的，并且允许操纵装置或变速器操纵单元相对节省空间地构造。

根据本发明其它的、同样优选实施例，促动器是线性马达。这种实施方式尤其具有如下优点，即通过使用线性马达可以利用仅仅一个唯一的促动器实现更多的不同排挡状态或锁定状态。由于线性马达的特殊性能，使得线性马达的衔铁元件可以被实用地随意定位在其线性运动范围内。所以线性马达的衔铁元件的大量不同的相对位置也可以分别在结构上配属给操纵装置的不同锁定状态。

根据本发明另一优选实施例，促动器，确切的说是促动器的衔铁元件，与可移动的锁定杆连接。因为锁定杆可以被做成使用上任意的摇杆形状，所以尽管衔铁元件的简单的线性运动，也可以以这种方式实现相对复杂的锁定机构。

在这里尤其优选的是，促动器与一个以上的可移动的锁定杆连接。换句话说这意味着，多个相互独立的、可移动的锁定杆，或者同样可移动的锁定销与同一个促动器连接，或者被同一个促动器控制。这是有利的，因为可以以这种方式实现更复杂的锁定机构。尤其以这种方式也可以同时或者相互独立地在操纵元件的不同运动方向或运动平面上实现锁定功能。

原则上本发明的实现不依赖于通过操纵装置或者操纵元件控制哪种类型的操纵装置和哪种工业系统。然而根据本发明的优选实施方式，操纵元件是汽车变速器、尤其是线控换档(shift-by-wire)汽车变速器或者自动变速器的选择杆。在汽车变速器领域内进行操纵时，本发明的应用具有特殊的优点，因为这里常常提供了多个与安全相关的锁定系统，其中该锁定系统在操纵元件的范围内，例如在汽车前座之间消耗尽可能少的构造费用。

根据本发明其它的优选实施方式，在辅助能量缺失时，锁定机构和所属的促动器处于这样的位置：在此位置中，操纵元件被闭锁或者操纵元件的运动性被最大程度地限制。换句话说这意味着，例如在操纵装置完全失效时，或者在电流故障时，实现了操纵元件的触觉上直接可感知的闭锁。

这是尤其有利的，因为以这种方式确保了在辅助能量停止时，例如在电流故障情况下操纵元件被自动闭锁。由此清楚明确的信号提示了操纵员或驾驶员：系统没有处于操纵准备就绪状态，或者当前不能通过操纵装置控制系统，因此例如无法操纵自动变速器。

根据本发明的其它实施方式，此外操纵装置包括用于机械地使锁定机构解锁的装置。这种解锁装置作为所谓的超驰功能(Override-Function)，尤其用于锁定机构的驱动器功能故障的情况。由此解锁装置借助手动地机械解锁锁定机构实现了解锁，例如锁定机构或促动器出现故障的情况下，并且在紧急运行状态时，操纵元件仍然可以操纵。

下面根据简单描述实施例的附图详细说明本发明。附图示出：

图1用于汽车变速器的操纵装置的一个实施方式的部分剖视的立体示意图；

图2相应于图1的示意图，根据图1的操纵装置处在操纵位置；

图3操纵装置的另一实施方式的示意图，其中操纵装置处在第一促动器位置；

图4相应于图3的示意图，根据图3的操纵装置处在第二促动器位置；

图5相应于图3和图4的示意图，根据图3和图4的操纵装置处在第三促动器位置；

图1以立体示意图形式示出了根据本发明的操纵装置1的实施方式。在这个实施例中涉及了用于自动汽车变速器的操纵装置1。

从图1和图2的示意图中首先明显看到构造为换档杆2的操纵元件，其借助球节3被设置在半剖面示出的操纵装置1的外壳4中。通过球节3的悬挂，换档杆2不仅可以在行驶方向上前后移动(5)，而且可以横交于行驶方向来回移动(6)，正如通过两个虚线箭头5或6所示。

在此包含有促动器7的锁定机构8的作用是，根据汽车的运行或行驶状态以及根据其它的边界条件，分别限制或释放运动自由度、各个可用于操纵的换档行程以及操纵杆2上各个可用的换档方向。其它的边界条件在这里尤其涉及制动踏板的状态(踩踏/未被踩踏)或者点火开关的状态(接通点火/断开)，但是绝不仅限于此。

根据图1和图2，操纵装置1或换档杆2的锁定机构8在这里仅仅通过一个唯一的电磁的促动器7控制。锁定机构8在这里除了促动器7和其衔铁销9外，尤其还包括横向于行驶方向可来回移动的锁定杆10以及由锁定杆10间接驱动的另一锁定元件11。可以看到，在根据图1的示意图中，衔铁销9和锁定杆10基于附图处于其左边的止挡上，而在根据图2的示意图中，衔铁销9从促动器7的本体移出，并且由此锁定杆10基于附图被向右移动。

锁定杆10具有确定的凹槽轮廓12(也见图3至图5)。在这里，凹槽轮廓12与被设置在换档杆2的底部范围内的锁定突出部13相对应匹配。根据促动器7的衔铁销9或与衔铁销9相连的锁定杆10的水平位置，由此在汽车行驶方向上(即换档杆的前后运动，见虚线箭头5)，换档杆2的运动自由度或多或少地受到限制。

与之相反，附加的锁定元件11通过锁定杆10同样也被促动器7间接驱动，该附加的锁定元件有助于锁定或者视情况而定地限制换档杆2的横交于行驶方向(虚线箭头6)的运动自由度。通过促动器7控制附加的锁定元件11，可以由此确定，换档杆2是否可以在沿着行驶方向并排的、不同的换档通道之间来回移动，或者这种来回运动是否应该根据具体情况被锁定。

由此所示出的操纵装置的决定性优点在于，在此仅仅利用一个唯一的促动器7就可以实现换档杆2在行驶方向上运动性的多级锁定，并且可以实现换档杆2在横交于行驶方向(6)上的运动性视情况而定的锁定。以这种方式可以极大的节省构造费用、结构空间和重量，以及由于同样的原因在很大程度上也节省了成本。

图3至5示出了根据本发明的带有锁定机构的操纵装置1的其它实施方式。在图3至5中示出的锁定机构1带有促动器7、衔铁销9、锁定杆10、凹槽轮廓12和锁定突出部13，该锁定机构基本上与图1和图2所示操纵装置1的相应部件一致。

在图3至5中，首先看到通过衔铁销9与锁定杆10连接的促动器7。锁定杆10还具有凹槽轮廓12，该凹槽轮廓与操纵杆2上的锁定突出部13(这里在俯视图中仅仅在横截面中可见)对应匹配。

从图3至5尤其清楚地得知，根据锁定杆10的各个位置，操纵杆2的运动性在行驶方向上或者被完全锁定(图3)，或者通过锁定杆10被部分地(图5)或完全地(图4)释放。

在所示出的实施例中，促动器7被如此构造，使得在未通电状态下，促动器处于根据图4的中间位置。这对于所示出的实施例情况是有利的，因为在电流故障或者促动器故障时，那么选择杆仍然可以在其根据图3的初始位置和其根据图4的中间位置之间来回移动。

结果可以明显看到，本发明提供了一种用于电气或电子控制工业系统、尤其是用于汽车的换档变速器的操纵装置，在其中可以用特别少的构造费用和相对低的成本来实现操纵杆的必要的锁定功能。由此在汽车中从运行和行驶安全性来说，借助根据本发明可实现的锁定功能可以可靠地防止尤其是不允许的换档顺序或变速器状态。此外，如此可以触觉上清楚地信号通知操纵员或驾驶员不允许特定的换档需求。

由此本发明对工业系统的安全性、人体工程学和可操纵性作出了重要贡献，尤其对于汽车系统和变速器领域的应用。

附图标记列表

1     操纵装置

2     换档杆，操纵杆

3     球节

4     半壳体

5     行驶方向

6     横向方向

7     促动器

8     锁定机构

9     衔铁销

10    锁定杆

11    锁定元件

12    凹槽轮廓

13    锁定突出部

Claims (9)

1.用于工业系统、尤其是用于选择线控换档变速器的排挡级的操纵装置(1)，该操纵装置(1)包含带有至少两个挡位位置的操纵元件(2)，其中操纵装置(1)具有锁定机构(8)，该锁定机构具有至少一个由辅助能量驱动的促动器(7)，用于减少操纵元件(2)的换档行程或者用于锁定操纵元件(2)，其特征在于，促动器(7)具有至少三个不同的档位状态。

2.按照权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，促动器(7)是电可操纵的。

3.按照权利要求1或2所述的操纵装置，其特征在于，促动器(7)是电磁可操纵的。

4.按照权利要求1或2所述的操纵装置，其特征在于，促动器(7)是线性马达。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的操纵装置，其特征在于，促动器(7)与可移动的锁定杆(10)连接。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的操纵装置，其特征在于，促动器(7)与多个可移动的锁定杆(10)或锁定元件(11)连接。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的操纵装置，其特征在于，操纵元件(2)是汽车变速器的选择杆。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的操纵装置，其特征在于，锁定机构(8)和促动器(7)在没有辅助能量时处于闭锁位置中。

9.按照权利要求8所述的操纵装置，其特征在于，操纵装置(1)包含机械的解锁装置，用于使锁定机构解锁。

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