DE10021461C1 - Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt eine Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, aufweisend: DOLLAR A - einen Wählhebel (1) zur Anwahl unterschiedlicher Schaltstellungen (P, R, N, D, 3, 2, ...), der um mindestens eine Achse (2) schwenkbar in einem Gehäuse (3) gelagert ist, DOLLAR A - ein erstes Sperrglied (4) und mindestens ein weiteres Sperrglied (5) mit gleichartiger Eingriffskontur (10), mit denen die Bewegung des Wählhebels (1) in jeweils unterschiedlichen Schaltstellungen blockierbar ist, DOLLAR A - ein mit den beiden Sperrgliedern gekoppeltes Stellglied (6) zur gemeinsamen Verstellung beider Sperrglieder, sowie DOLLAR A - ein mit dem Wählhebel (1) verbundenes Sperrelement (7) mit einer annähernd komplementären Gegenkontur (11), in die in Abhängkigkeit vorgegebener Parameter in den zu blockierenden Schaltsstellungen des Wählhebels jeweils die Eingriffskontur (10) eines der Sperrglieder (4, 5) eingreift, und DOLLAR A die Sperrglieder (4, 5) um je eine Schwenkachse (8, 9) schwenkbar an dem Gehäuse (3) angebrachte Winkelhebel sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine einen um eine Achse schwenkbar in einem Gehäuse
gelagerten Schalthebel aufweisende Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei
bestimmte Schaltstellungen des Wählhebels über ein Sperrelement blockiert werden
können.
Derartige Schaltvorrichtungen werden aufgrund des mit ihnen erreichbaren Fahrkomforts
immer häufiger für Automatikgetriebe oder automatisierte Kraftfahrzeuggetriebe
eingesetzt. Fahrzeuge mit den genannten Kraftfahrzeuggetrieben unterliegen allerdings
infolge ihrer zumeist gehobenen Ausstattung häufig der Gefahr, unbefugt benutzt zu
werden. Aus diesem Grund werden verstärkte Anstrengungen unternommen, die
Kraftfahrzeuge zu sichern. Dies kann in sehr unterschiedlicher Weise geschehen.
Ein Lösungsansatz besteht darin, die Schaltvorrichtung gegen unbefugte Nutzung mittels
Wählhebelsperren zu sichern. Diese dienen somit einerseits der Fahrzeugsicherung gegen
Diebstahl oder unbefugte Benutzung und können andererseits auch zur Vermeidung von
gefahrenträchtigen Fehlbedienungen durch den Fahrzeugführer selbst zum Einsatz
kommen.
Bekannt sind Wählhebelsperren für Schaltvorrichtungen beispielsweise als "Keylock"
und/oder "Shiftlock", wobei "Keylock" bedeutet, daß der Wählhebel in der Parkstellung
"P" des Wählhebels gegen eine Bewegung gesichert ist und der Zündschlüssel für die
Inbetriebsetzung des Kraftfahrzeuges nur in dieser Parkstellung aus dem Zündschloß
herausgezogen werden kann.
"Shiftlock" bedeutet dagegen, daß der Wählhebel aus der Parkstellung "P" und aus einer
Neutralstellung "N" nur bei einer Bremsbetätigung und/oder unterhalb einer zulässigen
Grenzgeschwindigkeit bewegt werden kann, um eine Anwahlfunktion weiterer
Schaltstellungen zu erfüllen. Erreicht wird dies durch Sperrglieder, welche beispielsweise
einzeln oder in einer Folge durch programmgesteuerte Elektromagneten betätigt werden.
Die Schaltbewegung des Wählhebels ist bei derartigen Wählhebelsperren somit nur in
Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern möglich.
Aus der DE 196 01 442 C2 ist eine Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe
bekannt, in der beide Systeme "Shiftlock" und "Keylock" zum Einsatz kommen. Die
Schaltvorrichtung besteht aus einem Wählhebel zur Anwahl unterschiedlicher
Schaltstellungen (P, R, N, D, 3, 2, . . .), der um eine Achse schwenkbar in einem Gehäuse
gelagert ist. Ein erstes Sperrglied und zwei weitere Sperrglieder blockieren die Bewegung
des Wählhebels in unterschiedlichen Schaltstellungen in Abhängigkeit vorgegebener
Parameter, also beispielsweise unterhalb einer höchstzulässigen Grenzgeschwindigkeit, um
in diesem Fall eine versehentliche Anwahl der Rückwärtsfahrstufe aus einer
Vorwärtsfahrstufe zu vermeiden. Zur Betätigung der Sperrglieder wird ein als
Elektromagnet ausgeführtes Stellglied verwendet, wobei der Elektromagnet einen Anker
aufweist, der beiderseitig aus dem Gehäuse des Elektromagneten heraus bewegbar ist und
somit auf jeder Seite je ein Sperrglied bildet, das in Ausnehmungen des Wählhebels
eingreifen kann. Als Sperrelement dient dabei der Wählhebel selbst, in den die
Ausnehmungen eingebracht werden.
Das in der Schrift beschriebene redundante System einer Wählhebelsperre ist als eine
Ausführung für einen speziellen Anwendungsfall recht aufwendig ausgeführt. Ein
Nachteil dieser Lösung besteht ferner darin, dass drei Sperrglieder verwendet werden.
Es ist technische Problemstellung der vorliegenden Erfindung, eine
Schaltvorrichtung zu schaffen, die die Sperrung des Wählhebels auf einfache Weise
in wenigstens zwei Schaltstellungen ermöglicht.
Gelöst wird diese technische Problemstellung durch eine Schaltvorrichtung mit den
Merkmalen nach Patentanspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den
Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Sperrglieder als um je eine Schwenkachse
schwenkbar an dem Gehäuse angebrachte Winkelhebel auszuführen.
Diese sehr einfache Lösung ermöglicht beispielsweise die Verwendung einheitlicher
Bauteile für zahlreiche unterschiedliche Schaltungsvarianten. Die Winkelhebel sind einfach
herstellbar, können baulich identisch ausgeführt werden und sind mit geringem
Montageaufwand an dem Gehäuse zu befestigen, sodass mit der erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung insbesondere eine kostengünstige Ausführung bereitgestellt werden
kann.
Die als Winkelhebel ausgeführten Sperrglieder weisen jeweils zwei Arme auf, die einen
Öffnungswinkel (α) miteinander einschließen, der zwischen 0° und 180° betragen kann,
und in deren Verbindungsabschnitt ein Schwenklager vorhanden ist. Somit können die
Sperrglieder ebenso als gerade, also weitgehend stabförmige Bauteile ausgeführt sein, wie
auch als Winkelhebel im eigentlichen Sinne, wobei aufgrund der günstigen
Hebelverhältnisse und der optimalen Einbausituation eine Ausführung zu bevorzugen ist,
bei der der Öffnungswinkel (α) etwa 90° beträgt. Zur Lagerung der Schwenkachse dient in
an sich bekannter Weise das Schwenklager, welches auch unter Zwischenlage einer
Dämpfungsschicht in das Gehäuse eingesetzt werden kann.
Das Stellglied ist mit den Sperrgliedern gekoppelt, wobei diese Kopplung eine mittelbare
oder unmittelbare Verbindung zu den Sperrgliedern herstellt. So kann beispielsweise auch
eine Hebelmechanik vorgesehen werden, die somit eine mittelbare Anbindung des
Stellgliedes an die Sperrglieder bilden würde.
An dieser Stelle muss betont werden, dass zumindest bei einer unmittelbaren Anbindung
des Stellgliedes an die Sperrglieder die Abschnitte der Sperrglieder, die mit dem
zugehörigen Stellglied verbunden sind, bei ihrer Schwenkbewegung einen Bogen
beschreiben, während das Stellglied vorzugsweise geradlinige Bewegungen ausführt. Zum
Ausgleich der damit vorhandenen Relativbewegung sind unterschiedliche Lösungen
denkbar. So kann die Verbindung in Form eines Kugelgelenkes ausgeführt werden oder das
Stellglied beziehungsweise die Sperrglieder werden begrenzt beweglich gelagert.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Sperrglieder auf ihrer dem
Sperrelement zugewandten Seite eine erhabene Eingriffskontur auf. Diese Eingriffskontur
ist in eine als Ausnehmung ausgebildete annähernd komplementäre Gegenkontur des
Sperrelementes einrückbar.
Als Umsetzung dieses Merkmals der Erfindung könnte eine im Querschnitt rechteckige
Eingriffskontur ebenso wie eine sägezahnartige oder jede andere möglich sein, die eine
entsprechende Gegenkontur des Sperrelementes hintergreift beziehungsweise in diese
eingreift.
Um die Ein- oder Ausführbewegungen der Sperrglieder zu erleichtern, wird weiterhin
vorgeschlagen, an dem Sperrelement im Bereich der Gegenkontur Gleitflächen vorzusehen,
an denen die erhabenen Eingriffskonturen der Sperrglieder bis zu der Aufnahme in dem
Sperrelement entlang gleiten können.
Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung besteht ferner darin, dass der Wählhebel einen
bügelförmigen Abschnitt aufweist, auf dessen Außenkontur wenigstens einseitig
mindestens ein Sperrelement befestigt ist. Eine derartige Wählhebelausführung gestattet
eine weitere Erhöhung der Variantenvielfalt. So kann das Sperrelement wahlweise auf
beiden Seiten des Wählhebels an dem bügelförmigen Abschnitt vorgesehen werden, sodass
eine erfindungsgemässe Schaltvorrichtung sowohl für Rechts- als auch für
Linkslenkerfahrzeuge einsetzbar ist, ohne dass die gesamte Schaltvorrichtung geändert
werden muss. In Weiterführung dieser Grundidee sind entsprechende Vorkehrungen am
Gehäuse zur Anbringung der Sperrglieder sowie zur Befestigung des Stellgliedes
vorgesehen, sodass die einzelnen Komponenten beispielsweise mittels lösbarer
Verbindungen auf der einen oder anderen Schaltvorrichtungsseite anbringbar sind, was die
Umstellung des Montageprozesses erheblich erleichtert. In diesem Sinne sollten die
Sperrglieder auch als identische Bauteile ausgeführt sein, deren Befestigung am Gehäuse
lediglich in entgegengesetzter Richtung erfolgt.
Als Stellglied können Bauteile mit unterschiedlichen Wirkprinzipien verwendet werden, so
beispielsweise mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektrische. Eine sehr
einfache Möglichkeit wird vorliegend darin gesehen, als Stellglied einen Elektromagneten
mit einem in axialer Richtung beidseitig aus seinem Gehäuse herausgeführten, mittels einer
Feder vorgespannten Anker einzusetzen.
Im unbestromten Zustand dieses Elektromagneten ist in vorteilhafter Weise der Anker
derart einseitig ausgefahrenen, dass in der Schaltstellung "P" der Schaltvorrichtung das
Sperrglied und das Sperrelement miteinander im Eingriffstehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine räumliche Ansicht einer vereinfacht dargestellten Ausführung einer
erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht, bei der sich der Wählhebel in der Schaltstellung "P"
befindet und
Fig. 3 eine Seitenansicht, bei der sich der Wählhebel in der Schaltstellung "N"
befindet.
Die in den Figuren gezeigte vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung besteht aus einem Wählhebel 1, der um eine am besten in den
Fig. 2 und 3 erkennbare Achse 2 schwenkbar in einem Gehäuse 3 gelagert ist.
Diese Ausführung einer Schaltvorrichtung weist lediglich eine Schaltgasse auf und
wurde als Automatikschaltvorrichtung konzipiert, bei der die Signale elektronisch
erfasst und weitergeleitet werden. Zur Umsetzung von Wählhebelsperren, die
vorliegend in den Schaltstellungen "P" und "N" möglich sein sollten, sind zwei
Sperrglieder 4 und 5 um je eine Schwenkachse 8 und 9 schwenkbar an einer
Außenkontur des Gehäuses 3 befestigt. Die Schwenkachsen 8, 9 sind jeweils in
einem gummiummantelten Schwenklager 16 gelagert. Der Wählhebel 1 weist einen
bügelförmigen Abschnitt 17 auf, an dessen Außenoberfläche einseitig ein
Sperrelement 7 befestigt ist. Dieses weist eine Ausnehmung 11 auf, in die je eine an
den Sperrgliedern 4, 5 angeformte erhabene Eingriffskontur 10 einrücken kann. Das
Sperrelement 7 ist ferner mit Gleitflächen 12, 13 ausgestattet, die die Ein- oder
Ausrückbewegung der Sperrglieder 4, 5 erleichtern und diese gleichzeitig zumindest
abschnittsweise führen sollen. Die identisch ausgeführten, jedoch entgegengesetzt
zueinander am Gehäuse angebrachten Sperrglieder 4 und 5 verfügen jeweils über
zwei Arme 14, 15, die einen annähernd 90° betragenden Öffnungswinkel (α)
miteinander einschließen. An den unterhalb der Schwenkachse 8, 9 angeordneten
Armen 15 der Sperrglieder 4, 5 sind diese mit einem Stellglied 6 verbunden, das
vorliegend ein Elektromagnet ist. Dieser besteht aus einem Gehäuse 6.1, einem
beiderseits aus dem Gehäuse austretenden und axial bewegbaren Anker 6.3, der
innerhalb des Gehäuses 6.1 mittels einer in den Darstellungen nicht sichtbaren Feder
6.2 vorgespannt ist.
Eine derartige Schaltvorrichtung soll im unbestromten Zustand des Elektromagneten
6 einen einseitig ausgefahrenen und auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses
6.1 einen entsprechend eingezogenen Anker 6.3 aufweisen, sodass die in Fig. 2
gezeigte Stromlos-Sperre des Wählhebels realisiert werden kann. Wird durch den
Fahrzeugführer das Fahrzeug gestartet und damit Strom zugeführt, so wird der Anker
erst bewegt, wenn zusätzlich ein Signal für das betätigte Bremspedal anliegt. Die
Signalsteuerung und -verarbeitung erfolgt in an sich bekannter Weise über eine
zentrale Steuerungseinheit (CPU), auf die hier nicht näher eingegangen wird.
Nachdem der Elektromagnet 6 über die Ankerbewegung den Winkelhebel 5 um die
Schwenkachse 9 verschwenkt hat, ist der Wählhebel 1 freigegeben und es kann eine
Fahrstufe angewählt werden.
Die in Fahrtrichtung gesehen hinter der Schaltstellung "N" gelegene
Rückwärtsfahrstufe "R" kann dementsprechend nur angewählt werden, wenn der
Elektromagnet 6 in der Schaltstellung "N" den Anker 6.3 derart ausfährt, dass die in
der Fig. 3 gezeigte Stellung von Sperrglied 4 und Sperrelement 7 außer Eingriff
gebracht wird. Die Freigabe des Wählhebels ist an Bedingungen oder vorgegebene
Parameter knüpfbar, wie beispielsweise eine unterschrittene Grenzgeschwindigkeit
von 5 km/h. Somit können Fehlschaltungen und damit Schäden am
Kraftfahrzeuggetriebe vermieden werden.
Letztlich betätigt bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ein Stellglied 6 über
eine Kopplung gleichzeitig zwei (oder mehr) Sperrglieder 4, 5, wobei sich höchstens
ein Sperrglied 4 oder 5 mit dem am Wählhebel 1 vorhandenen Sperrelement 7 in
Eingriff befindet.
1
Wählhebel
2
Achse
3
Gehäuse
4
Erstes Sperrglied
5
Weiteres Sperrglied
6
Stellglied
6.1
Gehäuse
6.2
Feder
6.3
Anker
7
Sperrelement
8
Schwenkachse
9
Schwenkachse
10
Eingriffskontur
11
Ausnehmung
12
Gleitfläche
13
Gleitfläche
14
Arm
15
Arm
16
Schwenklager
17
Bügelförmiger Wählhebelabschnitt
Claims (8)
1. Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, aufweisend:
- - einen Wählhebel (1) zur Anwahl unterschiedlicher Schaltstellungen (P, R, N, D, 3, 2, . . .), der um mindestens eine Achse (2) schwenkbar in einem Gehäuse (3) gelagert ist,
- - ein erstes Sperrglied (4) und mindestens ein weiteres Sperrglied (5) mit gleichartiger Eingriffskontur (10), mit denen die Bewegung des Wählhebels (1) in jeweils unterschiedlichen Schaltstellungen blockierbar ist,
- - ein mit den beiden Sperrgliedern gekoppeltes Stellglied (6) zur gemeinsamen Verstellung beider Sperrglieder, sowie
- - ein mit dem Wählhebel (1) verbundenes Sperrelement (7) mit einer annähernd
komplementären Gegenkontur (11), in die in Abhängigkeit vorgegebener Parameter in
den zu blockierenden Schaltstellungen des Wählhebels jeweils die Eingriffskontur (10)
eines der Sperrglieder (4, 5) eingreift, und
die Sperrglieder (4, 5) um je eine Schwenkachse (8, 9) schwenkbar an dem Gehäuse (3) angebrachte Winkelhebel sind.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die als Winkelhebel ausgeführten Sperrglieder (4, 5) jeweils zwei Arme (14, 15)
aufweisen, die einen Öffnungswinkel (α) von etwa 90° miteinander einschließen und in
deren Verbindungsabschnitt ein Schwenklager (16) vorhanden ist.
3. Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sperrglieder (4, 5) auf ihrer dem Sperrelement (7) zugewandten Seite eine erhabene
Eingriffskontur (10) aufweisen, und die komplementäre Gegenkontur als Ausnehmung
ausgebildet ist.
4. Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sperrelement (7) im Bereich der Gegenkontur Gleitflächen (12, 13) zur
Erleichterung der Ein- bzw. Ausführbewegungen der Sperrglieder (4, 5) aufweist.
5. Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wählhebel (1) einen bügelförmigen Abschnitt (17) aufweist, auf dessen Außenkontur
wenigstens einseitig mindestens ein Sperrelement (7) befestigt ist.
6. Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sperrglieder (4, 5) baulich identisch ausgeführt sind.
7. Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellglied (6) ein Elektromagnet mit einem in axialer Richtung beidseitig aus seinem
Gehäuse (6.1) herausgeführten, mittels einer Feder (6.2) vorgespannten Anker (6.3) ist.
8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
im unbestromten Zustand des Elektromagneten (6) der Anker (6.3) derart einseitig
ausgefahrenen ist, dass in der Schaltstellung "P" der Schaltvorrichtung das Sperrglied (5)
und das Sperrelement (7) miteinander im Eingriff stehen.
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