DE10021461C1 - Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents

Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe

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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.
Bezugszeichenliste
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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