DE10003796A1 - Schaltvorrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Schaltvorrichtung für ein Automatikgetriebe eines KraftfahrzeugesInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur kraftlosen Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem um einen Drehpunkt in mindestens einer Schaltgasse schwenkbar gelagerten Schalthebel, einer Detektionsvorrichtung für die Schalthebelposition und einer, vorzugsweise elektrischen, Übertragungsvorrichtung für die Schaltbefehle an das Automatikgetriebe. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Schalthebels als Kugelkopflagerung ausgebildet ist und der Schalthebel mittelbar oder unmittelbar in mindestens einer, die mindestens eine Schaltgasse bestimmende, Führungsnut geführt ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur kraftarmen oder kraftlosen
Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit
einem Gehäuse, einem um einen Drehpunkt in mindestens einer Schaltgasse
schwenkbar gelagerten Schalthebel, einer Detektionsvorrichtung für die
Schalthebelposition und einer, vorzugsweise elektrischen, Übertragungsvorrichtung für
die Schaltbefehle an das Automatikgetriebe.
Eine derartige Schaltvorrichtung ist beispielsweise aus der Patentanmeldung
DE 197 56 034 A1 der Anmelderin bekannt. Diese Patentanmeldung offenbart eine
Schaltvorrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, welche eine
kraftlose Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines
Kraftfahrzeuges ermöglicht. Diese Schaltvorrichtung verfügt über ein Gehäuse, einen
um einen Drehpunkt in mindestens einer Schaltgasse schwenkbar gelagerten
Schalthebel, eine Detektionsvorrichtung für die Schalthebelposition und eine elektrische
Übertragungsvorrichtung für die Schaltbefehle an das Automatikgetriebe.
Das Problem dieser Schaltvorrichtung liegt in dem sehr komplexen und damit teueren
Aufbau. So verfügt diese Schaltvorrichtung über aufwendig herzustellende Bauteile,
wie beispielsweise ein Kreuzstück, einen Rastierschieber, eine Rastierfeder und eine
Kulisse. Das Kreuzstück wird in zusätzlichen, meist Teflon beschichteten Lagerbuchsen
geführt. Ein Rändelbolzen wird zwecks Verbindung zwischen dem Wählhebel und dem
Kreuzstück eingepreßt. Die Lagerstelle erfordert die Einhaltung enger Toleranzen und
bedingt einen relativ hohen Montageaufwand.
Zusätzlich kommt es zu Problemen, wenn die hier relativ engen, notwendigen
Toleranzen aus wirtschaftlichen Gründen nicht eingehalten werden können, so daß hohe
Betätigungskräfte aufgrund von Reibung auftreten oder auf der anderen Seite zu einem
spürbaren Spiel führen.
Ein weiterer Nachteil ist die mangelnde Dämpfung des Schalthebels, die nur durch
hohen Aufwand realisiert werden kann. So kann beispielsweise eine Dämpfung erzeugt
werden, indem ein kostenintensives Zweikomponenten-Verfahren durch Anspritzen
einer Weichkomponente auf der Kurvatur durchgeführt wird. Weiterhin werden die
Endanschläge durch die Kontur der Kulisse vorgegeben, so daß diese auch die
gegebenenfalls entstehenden Mißbrauchskräfte aufnehmen muß, wodurch wiederum
eine sehr massive und damit teuere Ausgestaltung der Kulisse notwendig wird.
Der Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, eine vereinfachte
Schaltvorrichtung zur kraftlosen Übertragung von Schaltbefehlen an ein
Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welche sich durch
eine wesentlich geringere Bauteile-Anzahl auszeichnet und wesentlich einfacher und
damit preisgünstiger herzustellen ist.
Diese technische Problemstellung der Erfindung wird durch eine Schaltvorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Der Erfinder hat erkannt, daß bei sogenannten "Shift by Wire"-Schaltungen auf eine
Entkopplung der Schaltung zum Getriebe verzichtet werden kann und daher die
aufwendige Lagerung des Schalthebels auf eine sehr einfache Kugelkopflagerung
zurückgeführt werden kann, wobei die Kugel, die vom Schalthebel durchdrungen wird,
auch unmittelbar im Schaltgehäuse gelagert werden kann. Dadurch kann eine sehr
vereinfachte und montagefreundliche Schaltvorrichtung realisiert werden und eine
ansonsten notwendige Lagerschale kann entfallen.
Demgemäß wird vorgeschlagen, eine Schaltvorrichtung zur kraftarmen oder kraftlosen
Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit
einem Gehäuse, einem um einen Drehpunkt in mindestens einer Schaltgasse
schwenkbar gelagerten Schalthebel, einer Detektionsvorrichtung für die
Schalthebelposition und einer, vorzugsweise elektrischen, Übertragungsvorrichtung für
die Schaltbefehle an das Automatikgetriebe dahingehend weiterzuentwickeln, daß die
Lagerung des Schalthebels als Kugelkopflagerung ausgebildet ist und der Schalthebel
mittelbar oder unmittelbar in mindestens einer, die mindestens eine Schaltgasse
bestimmende und relativ zum Gehäuse ortsfesten, Führungsnut geführt ist.
Diese Ausführung einer Schaltvorrichtung verfügt über eine sehr geringe Anzahl von
Einzelteilen, die sehr einfach und preisgünstig herzustellen sind und mit Hilfe
kostengünstiger Montagemethoden sicher zu einer gut bedienbaren Schaltvorrichtung
zusammensetzbar sind.
Vorteilhaft ist es weiterhin, daß aufgrund der Kugelkopflagerung die notwendigen
Toleranzen bei der Herstellung der Schaltvorrichtung wesentlich größer ausfallen
können, als bei herkömmlichen Schaltvorrichtungen.
Durch die einfache Definition der Schaltgassen durch die relativ zum Gehäuse
ortsfesten Führungsnuten können sehr einfach unterschiedlichste Formen von
Schaltgassen ausgebildet werden. Beispielsweise können zwei, sich im rechten Winkel
kreuzende, Führungsnuten vorgesehen werden, so daß sich eine "+"- Form ergibt.
Ebenso können zwei, sich in einem stumpfen Winkel kreuzende, Führungsnuten
verwendet werden, die zu einer X-Form der Schaltgassen führen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß drei in einem Punkt endende Führungsnuten
vorgesehen sind, so daß sich eine Y-Form der Schaltgassen ergibt.
Möglich ist es auch, bei den oben aufgezeigten Schaltgassen-Formen zusätzlich eine
Führungsnut in Fahrzeugquerrichtung vorzusehen, wobei sich alle Führungsnuten in
einem Punkt schneiden, sodaß sich eine sternförmige Anordnung der Schaltgassen
realisieren läßt. Meist wird der Schnittpunkt der Führungsnuten auch die Position des
Schalthebels vorgeben, die als Neutralstellung angesehen werden kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltvorrichtung sieht dabei vor, daß die
Führungsnut unterhalb der Schwenkachse des Schalthebels, vorzugsweise in einer
unterhalb der Schwenkachse des Schalthebels eingesetzten Grundplatte des Gehäuses,
angeordnet ist. Die Grundplatte kann eine Leiterplatte mit Mitteln zur Detektion der
Schalthebelposition, wie beispielsweise Hallsensoren oder optische Sensoren,
aufweisen. Wenn die Schalthebelposition mit Hilfe von Hallsensoren detektiert wird, so
wird vorzugsweise am unteren Ende des Schalthebels ein Dauermagnet befestigt sein,
der dann mit den Hallsensoren auf der Leiterplatte wechselwirken kann.
Die erfindungsgemäße Kugelkopflagerung des Schalthebels kann aus einer unmittelbar
oder mittelbar mit dem Gehäuse verbundenen Teil-Kugelschale und einer mit dem
Schalthebel verbundenen Teil-Kugel bestehen, wobei die Teil-Kugelschale
vorzugsweise zweiteilig ausgebildet ist und wobei beispielsweise eine Hemisphäre im
Gehäuse der Schaltvorrichtung und eine zweite Hemisphäre in einem Deckel integriert
ist. Hierdurch kann der Schalthebel, der die Teil-Kugel der Kugelkopflagerung
durchdringt, in die eine Hälfte der Teil-Kugelschale eingesteckt und anschließend auf
dem Gehäuse angeklipst, festgeschweißt oder verschraubt werden, so daß sich eine
ausreichend spielfreie Lagerung des Schalthebels ergibt.
Eine zusätzliche Variante der Schaltvorrichtung sieht insbesondere bei sich rechtwinklig
kreuzenden Schaltgassen vor, daß der Schalthebel mit einem Mittel zur
Verdrehsicherung um die Längsachse des Schalthebels versehen ist. Eine solche
Verdrehsicherung kann aus mindestens einem Zapfen oder Bolzen bestehen, der an der
Teil-Kugel oder an dem Schalthebel selbst befestigt ist und in ein Langloch in der Teil-
Kugelschale eingreift, welches entsprechend der gewollten Schwenkmöglichkeit des
Schalthebels ausgebildet ist und damit unerlaubte Drehbewegungen des Schalthebels
verhindert. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, mehr als einen solchen
Bolzen als Verdrehsicherung anzubringen, vorzugsweise in symmetrischer Weise um
den Drehpunkt, so daß keine exzentrischen Kräfte auftreten.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Schaltvorrichtungbesteht ferner darin, daß je
Führungsnut mindestens ein federndes Mittel zur Rückstellung des Schalthebels aus der
Schaltposition in eine Neutralstellung vorgesehen ist.
Beispielsweise kann solch ein federndes Mittel zur Rückstellung des Schalthebels als
Spiralfeder ausgebildet werden, die in eine Führungsnut eingelagert ist und sich
einerseits gegen das Ende der Führungsnut abstützt und andererseits, vorzugsweise über
einen Schieber, auf den Schalthebel einwirken kann, sobald er in die Richtung der
jeweiligen Führungsnut ausgelenkt wird.
Hierbei besteht die Möglichkeit, je Bewegungsrichtung und/oder je Führungsnut
Spiralfedern mit unterschiedlichen Federkonstanten zu verwenden, wodurch sich
unterschiedliche Bedienkräfte am Schalthebel in Abhängigkeit von Bewegungsrichtung
und in Abhängigkeit von der Schaltgasse einstellen lassen. Zusätzlich kann zumindest
ein federndes Mittel auch mit einer progressiven Federkonstante ausgestattet werden, so
daß beispielsweise in der Nähe der Neutralstellung eine relativ leichte Auslenkung des
Schalthebels möglich ist und gegen Ende des Federwegs eine zunehmend stärkere
Rückstellkraft zum Tragen kommt. Eine einfache Umsetzung könnte beispielsweise in
einer Reihenschaltung von Federn mit unterschiedlichen Federkonstanten bestehen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig. 1: Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung;
Fig. 2: Draufsicht der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ohne
Schaltknauf;
Fig. 3: Schnitt A-A durch eine Schaltvorrichtung;
Fig. 4: Schnitt D-D durch die Grundplatte der Schaltvorrichtung;
Fig. 5: Schnitt C-C durch die Schaltvorrichtung;
Fig. 6 bis 10: Unterschiedliche Schaltgassenformen.
Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 mit
dem Gehäuse 4, einem auf der Oberseite des Gehäuses angeordneten Kugelgelenk, von
dem in der Seitenansicht lediglich das zur Verdrehsicherung dienende Langloch 6 mit
dem darin befindlichen Bolzen 5 sichtbar ist. Auf der Oberseite ist der in das Gehäuse 4
hineinragende Schalthebel 2 mit dem oben angeordneten Schaltknauf 3 zu erkennen.
Das Gehäuse selbst kann über Befestigungslaschen 7 am Fahrzeug befestigt werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Schaltvorrichtung 1 gemäß Fig. 1, jedoch
ohne den Schaltknauf 3, in der die drei randseitig am Gehäuse 4 angeordneten
Befestigungslaschen 7 zu erkennen sind, einschließlich des Deckels 11 auf dem
Gehäuse 4 und dem diesen Deckel durchdringenden Schalthebel 2. Die
Befestigungslaschen 7 dienen zur Verschraubung des Gehäuses mit dem Fahrzeug.
Die Fig. 3 zeigt in einem Schnitt A-A den detaillierten inneren Aufbau der
erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung 1 verfügt über den
Schalthebel 2, der um das Kugelgelenk, bestehend aus der Teil-Kugel 8 und den beiden
Kugelschalen-Hemisphären 9 und 10, geschwenkt werden kann. Integriert in den Teil-
Kugelkopf 8 ist ein auf zwei Seiten herausragender Bolzen 5, der in zwei Langlöcher 6
hineinragt und als Verdrehsicherung für den Schalthebel 2 wirkt.
Das untere Ende des Schalthebels 2 ragt in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden
Nuten 19.1 und 19.2, die in der nebenstehenden Fig. 4 besser erkennbar sind. In den
Nuten 19.1 und 19.2 befinden sich jeweils zwei Spiralfedern 12, die sich an ihrem einen
Ende gegen das Nuten-Ende abstützen und an ihrem anderen Ende einen Schieber 14
aufweisen und durch ihre Federwirkung den Schalthebel 2 in einer Neutralstellung
(Position 18), die den Schnittpunkt zwischen den Nuten darstellt, halten. Für eine
leichte Beweglichkeit der Schieber 14 ist eine Gleitfläche 13 in jeder Nut vorhanden,
die einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber den Schiebern aufweist.
Unterhalb der Gleitfläche 13 befindet sich eine Leiterplatte 15, die mit hier nicht näher
dargestellten Signalaufnehmern und einer Übertragungselektronik der Schaltposition an
das zu steuernde Automatikgetriebe bestückt ist. Zur Detektion der momentanen
Position des Schalthebels ist am unteren Ende des Schalthebels 2 ein Magnet 17
befestigt, der über entsprechende Hall-Sensoren auf der Leitplatte 15 abgetastet werden
kann und damit die Stellung des Schalthebels 2, beziehungsweise seine Auslenkung
innerhalb der Nuten, die die Schaltgassen bestimmen, detektiert, so daß
diese weitergeleitet und in Schaltbefehle an das Getriebe übersetzt werden kann.
Die Fig. 4 zeigt den Schnitt D-D durch die Grundplatte 4.1 mit den beiden sich
rechtwinkelig kreuzenden Nuten 19.1 und 19.2 und den darin liegenden Spiralfedern 12,
die über Schieber 14 ihre Federkraft auf den zwischen den Spiralfedern 12 liegenden
Schalthebel 2 ausüben. Erfindungsgemäß kann jede einzelne dieser Federn mit
unterschiedlichen Federkonstanten oder auch mit unterschiedlichem Verlauf der
Federkonstante, entsprechend dem Federweg, ausgestattet werden, so daß sich ein
angenehmes Schaltgefühl für den Fahrer ergibt.
In der Fig. 5 ist nochmals ein Schnitt C-C der hier beschriebenen Schaltvorrichtung
gezeigt. In dieser Schnittzeichnung ist gut zu erkennen, wie der Schalthebel 2 mit dem
daran befestigten Teil-Kugelkopf 8 von oben in die untere Hemisphäre 9 der Teil-
Kugelschale eingesteckt und anschließend die obere Hemisphäre 10 mit dem Deckel 11
auf das Gehäuse aufgesteckt und eingeklippst werden kann.
Die Montage einer solchen Schaltvorrichtung ist aufgrund ihrer Bauweise und der
einfachen mechanischen Elemente sehr preisgünstig und schnell zu bewerkstelligen,
wobei sie eine äußerst hohe Flexibilität bezüglich ihrer möglichen Schaltwege bietet. So
können auf einfache Weise durch Änderung der Nutenführung in der Grundplatte 4.1
unterschiedlichste Ausgestaltungen von Schaltgassen realisiert werden, wie sie
beispielsweise in den Fig. 6 bis 10 dargestellt sind. Entsprechend der vorgegebenen
Nutenführung muß auch die Form des Langlochs für die Verdrehsicherung angepaßt
werden, um die gewollten Schaltgassen frei zu geben.
Insgesamt wird also durch die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung eine einfache
herzustellende und zu montierende Schaltvorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei
außerdem auf sehr einfache Weise, Varianten an Schaltgassen zu realisieren sind, ohne
den gesamten Aufbau der Schaltvorrichtung ändern zu müssen.
Die in den Figuren gezeigten Maße stellen nur beispielhafte Angaben dar und schränken
keinesfalls die Offenbarung der Zeichnungen ein. Es versteht sich weiterhin, daß die
vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
1
Schaltvorrichtung
2
Schalthebel
3
Schaltknauf
4
Gehäuse
4.1
Grundplatte
5
Bolzen
6
Langloch
7
Befestigungslaschen
8
Teil-Kugel
9
untere Hemisphäre der Teil-Kugelschale
10
obere Hemisphäre der Teil-Kugelschale
11
Deckel
12
Spiralfeder
13
Gleitfläche
14
Schieber
15
Leiterplatte
16
Abschlußdeckel
17
Magnet
18
Neutralposition
19.1
Nut
19.2
Nut
Claims (19)
1. Schaltvorrichtung (1) zur kraftlosen Übertragung von Schaltbefehlen an ein
Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse (4), einem um
einen Drehpunkt in mindestens einer Schaltgasse schwenkbar gelagerten
Schalthebel (2), einer Detektionsvorrichtung für die Schalthebelposition und
einer, vorzugsweise elektrischen, Übertragungsvorrichtung für die Schaltbefehle
an das Automatikgetriebe,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Schalthebels als
Kugelkopflagerung (8, 9, 10) ausgebildet ist und der Schalthebel (2) mittelbar
oder unmittelbar in mindestens einer, die mindestens eine Schaltgasse
bestimmende, Führungsnut (19.1, 19.2) geführt ist.
2. Schaltvorrichtung (1) gemäß dem voranstehenden Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei, sich im rechten Winkel kreuzende,
Führungsnuten (19.1, 19.2) vorgesehen sind (+-Form).
3. Schaltvorrichtung (1) gemäß dem voranstehenden Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei, sich in einem stumpfen Winkel kreuzende,
Führungsnuten (19.1, 19.2) vorgesehen sind (X-Form).
4. Schaltvorrichtung (1) gemäß dem voranstehenden Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß drei in einem Punkt endende Führungsnuten
vorgesehen sind (Y-Form).
5. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 3 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Führungsnut in
Fahrzeugquerrichtung vorgesehen ist, wobei sich alle Führungsnuten in einem
Punkt schneiden.
6. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Führungsnut in Fahrtrichtung ausgerichtet ist.
7. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die mindestens eine Führungsnut (19.1, 19.2) unterhalb der
Schwenkachse des Schalthebels angeordnet ist.
8. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (19.1, 19.2) in einer unterhalb der
Schwenkachse des Schalthebels angeordneten Grundplatte (4.1) des Gehäuses
(4) angeordnet sind.
9. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Grundplatte (4.1) eine Leiterplatte (15) mit Mitteln zur Detektion der
Schalthebelposition aufweist.
10. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Leiterplatte (15) mit Detektionsmitteln für die Schalthebelposition unterhalb der
Führungsnuten angeordnet ist.
11. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Schalthebels ein Magnet (17) zur
Detektion der Schalthebelposition angebracht ist.
12. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kugelkopflagerung (8, 9, 10) des Schalthebels aus
einer unmittelbar oder mittelbar mit dem Gehäuse (4) verbundenen Teil-
Kugelschale (9, 10) und einer mit dem Schalthebel verbundenen Teil-Kugel (8)
besteht.
13. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Teil-Kugelschale (9, 10) zweiteilig ausgebildet ist, wobei eine Hemisphäre (9)
im Gehäuse integriert ist und die zweite Hemisphäre (10) in einem Deckel (11)
integriert ist.
14. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schalthebel (2) Mittel (5) zur Verdrehsicherung um
seine Längsachse aufweist.
15. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verdrehsicherung mindestens ein Bolzen (5) an der Teil-Kugel (8) ist, der in ein
Langloch (6) in der Teil-Kugelschale eingreift, welches entsprechend der
gewollten Schwenkmöglichkeit des Schalthebels (2) ausgebildet ist.
16. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß je Führungsnut mindestens ein federndes Mittel (12) zur
Rückstellung des Schalthebels (2) aus Schaltpositionen in eine Neutralstellung
(18) vorgesehen sind.
17. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
federnden Mittel (12) zur Rückstellung des Schalthebels (2) Spiralfedern sind.
18. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spiralfedern (12) je Bewegungsrichtung und/oder je Führungsnut
unterschiedliche Federkonstanten aufweisen.
19. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein federndes Mittel (12) zur Rückstellung des
Schalthebels (2) eine progressive Federkonstante aufweist.
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