DE10131433B4

DE10131433B4 - Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE10131433B4
Application number: DE10131433A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr.-Ing. Seekircher
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2021-06-30
Also published as: US6834563B2; DE10131433A1; US20030010145A1

Abstract

Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, welche einen Schalthebel umfasst, der entlang einer Richtung zumindest in
– eine stabile Vorwärtsfahrtstellung (D),
– eine stabile Leerlaufstellung (N) sowie
– eine stabile Rückwärtsgangstellung (R)
beweglich ist, wobei diese Stellungen (D, N, R) zur Betätigung des Kraftfahrzeuggetriebes erfassbar sind und der Schalthebel selbsttätig in die Leerlaufstellung (N) beweglich ist,
gekennzeichnet durch
einen Lenkstockschalthebel (8) als Schalthebel und eine Steuereinrichtung (20), die bewirkt,
dass der Lenkstockschalthebel (8) von der Rückwärtsgangstellung (R) in die Leerlaufstellung (N) rückschwenkt, wenn während einer Vorwärtsfahrt mit einer Geschwindigkeit über einem Schwellwert der Lenkstockschalthebel (8) von der Vorwärtsfahrtstellung (D) über die Leerlaufstellung (N) in die Rückwärtsgangstellung (R) betätigt wird, und/oder
dass der Lenkstockschalthebel (8) von der Vorwärtsfahrtstellung (D) in die Leerlaufstellung (N) rückschwenkt, wenn während einer Rückwärtsfahrt mit einer Geschwindigkeit über einem Schwellwert der Lenkstockschalthebel (8) von der Rückwärtsgangstellung (R) über die Leerlaufstellung (N)...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß Patentanspruch 1.
Aus der DE 39 24 318 A1 ist bereits eine Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, welche einen Lenkstockschalthebel umfasst, der in zwei orthogonal zueinander angeordnete Richtungen beweglich ist, wobei der Lenkstockschalthebel entlang der erste Richtung in zumindest eine Vorwärtsfahrtstellung (D) sowie eine Leerlaufstellungen (N) und entlang der zweiten Richtung in Stellungen zur aufeinanderfolgenden (sequentiellen) Gangwahl „+” „–” überführbar ist.
DE 199 57 866 A1 beschreibt einen Schalthebel eines automatischen Schaltgetriebes, der durch einen Elektromotor in eine Position D oder R gebracht wird, nachdem das Getriebe bereits einen entsprechenden Vorwärts- oder Rückwärtsgang eingelegt hat, wobei die Schaltung des Getriebes zuvor durch einen verbalen Befehl des Fahrers initiiert wurde.
Die US 6 120 412 A zeigt einen Lenkstockhebel mit einer Kulissenform zum Fixieren der Lenkstockhebelposition.
Die gattungsgemäße DE 199 20 650 A1 offenbart ein Bedienelement für ein Schaltgetriebe, welches eine Bewegung des Schalthebels in die Schaltstellung D oder R erst zulässt, wenn das Getriebe bereits einen entsprechenden Vorwärts- oder Rückwärtsgang eingelegt hat. Andernfalls wird eine Bewegung des Schalthebels nach D oder R gesperrt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst kostengünstige Schaltvorrichtung zu schaffen.
Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.
Gemäß einem Vorteil der Erfindung ist keine Sperrmechanik zur Verhinderung der Schaltung von D über N nach R bei hohen Geschwindigkeiten – beispielsweise über 3 km/h – notwendig, um Schäden im Getriebe zu verhindern und für den Fahrer eine Gleichheit zwischen Lenkstockschalthebelstellung und im Kraftfahrzeuggetriebe eingelegter Schaltstellung zu verwirklichen. Die Realisierung einer mechanischen Sperre zur Verhinderung einer Bewegung von D nach R wäre besonders zeitkritisch. Zeitkritisch in diesem Zusammenhang bedeutet, dass extrem schnell überprüft werden müsste, ob ein Geschwindigkeitsschwellwert – z. B. 3 km/h – überschritten ist. Wenn dies festgestellt wird, müsste blitzartig die Bewegung von N nach R gesperrt werden. Eine solche aufwendige und teure Sperre wird in vorteilhafter Weise durch die Erfindung umgangen.
Gemäß einem weiteren Vorteil der Erfindung ist die Fahrervorgabe als Fahrbereichswunsch erfassbar. Solche üblicherweise auch als „shift-by-wire-Systeme” bezeichneten Schaltvorrichtungen haben den Vorteil, dass in einfacher und kostengünstiger Weise Plausibilitätskontrollen zwischen Kraftfahrzeuggetriebe und Fahrervorgabe durchgeführt werden können. Somit können leicht sicherheits- und komfortorientierte Parameter in die Getriebesteuerung eingreifen. Ferner ist bei solchen „shift-by-wire-Systemen” das Getriebes im Verhältnis zum Lenkstockschalthebel frei positionierbar, was kostenmäßige Vorteile hinsichtlich des Entwicklungsaufwandes für Modellüberarbeitungen mit sich bringt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist der, dass diese die Auflagen verschiedener maßgeblicher Länder erfüllt und somit modifikationsfrei in den verschiedenen Ländern und somit in großen Stückzahlen verkaufbar ist.
Ein weiterer Vorteil ist der, dass infolge des nicht an der Mittelkonsole notwendigen Schalthebels Platz geschaffen ist. Dieser Platz kann in besonders vorteilhafter Weise für einen Halter für Getränkedosen/-flaschen genutzt werden, was insbesondere in den USA ein vom Kunden als hochwertig eingeschätzter Vorteil ist und durch den damit erhöhten Fahrzeugabsatz ebenfalls zu Kostenvorteilen führt.
Patentanspruch 2 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher in besonders vorteilhafter Weise eine haptische Rückmeldung für den Fahrzeugführer verwirklicht wird.
Patentanspruch 3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher vom Fahrzeugführer der Umstieg von bekannten Systemen erleichtert wird, da der Lenkstockschalthebel die gewohnten Stellungen P-R-N-D aufweist.
Patentanspruch 4 zeigt eine besonders kostengünstige Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die nicht zeitkritische Sperrung des Lenkstockschalthebels gegen eine Bewegung in die Parkstellung mittels einer Sperre verhindert ist. Diese Bewegung ist nicht zeitkritisch, da die Parkstellung üblicherweise eine Endstellung des Lenkstockschalthebels ist. Da somit keine Stellung nach der Parkstellung mehr durch den Lenkstockschalthebel betätigbar sein muss, kann im normalen Fahrbetrieb stets besagte Sperre ausgerückt sein, so dass eine Bewegung des Lenkstockschalthebels in die Parkstellung verhindert wird.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus weiteren Merkmalen der Unteransprüche, der Beschreibung und der Zeichnung hervor.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ausschnittsweise einen Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges mit einer Schaltvorrichtung und einer Lenksäule und
2 die Schaltvorrichtung aus 1 in einer durch die Lenksäule geschnittenen Darstellung.
1 zeigt ausschnittsweise einen Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges mit einem nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe.
Auf einem Fahrzeugsitz 1 sitzt ein nicht näher dargestellter Fahrzeugführer. Mittels eines Lenkrades 2 ist das Kraftfahrzeug lenkbar. Dieses Lenkrad 2 weist Lenkradspeichen 3, 4 auf, an denen zwei Schalter 5, 6 im Bereich einer Zwei- Drittel-Stellung angeordnet sind. Mittels dieser Schalter 5, 6 ist das Getriebe aufeinanderfolgend – d. h. sequentiell – schaltbar. Das Lenkrad 2 ist in üblicher Weise relativ zu einer Lenksäule 7 drehbar angeordnet. Auf der in Fahrtrichtung rechten Seite der Lenksäule 7 ist ein rastierbarer Lenkstockschalthebel 8 angeordnet. Dieser Lenkstockschalthebel 8 umfasst u. a. ein Trägerrohr 9 und ein Griffstück 11 und ist um eine in 2 ersichtliche Schwenkachse 12 schwenkbar angeordnet. Diese Schwenkachse 12 liegt näherungsweise parallel zur Drehachse des Lenkrades 2.
Auf einer Bogenbahn 10 des Lenkstockschalthebels 8 liegen im Uhrzeigersinn gesehen nacheinander:

– eine Parkstellung P,
– eine Rückwärtsgangstellung R,
– eine Leerlaufstellung N und
– eine Vorwärtsfahrtstellung D.

Diese Stellungen P, R, N, D sind sämtlich stabil. Dazu ist eine in 2 ersichtliche Rastiervorrichtung 13 vorgesehen. Der Lenkstockschalthebel verbleibt in der jeweiligen Stellung P, R, N oder D, sofern auf diesen keine Betätigungskraft des Fahrzeugführers oder eine Rückstellkraft eines Elektromagneten 14 einwirkt.
2 zeigt die Schaltvorrichtung in einer durch die Lenksäule 7 senkrecht zur Schwenkachse 12 des Lenkstockschalthebels 8 geschnittenen Darstellung. Dabei sind in schematischer Weise die für die Funktion der Schaltvorrichtung notwendigen Bauteile dargestellt.
Der Lenkstockschalthebel 8 stützt sich bei Betätigung über die Stellungen P und D hinaus an Anschlägen 24, 25 einer Wandung 23 der Lenksäule ab.
Die Rastiervorrichtung 13 umfasst einen Stift, der einerseits federelastisch vorgespannt an der Wandung 23 abgestützt ist und andererseits in Mulden 15, 16, 17, 18 eines bogenförmigen, konzentrisch zur Schwenkachse 12 angeordneten Schalthebelarmes 19 eingreift. Jede der Mulden 15, 16, 17, 18 korrespondiert mit einer der Stellungen P, R, N, D. Infolge verschiedener elektrischer Widerstände im Bereich der Mulden 15, 16, 17, 18 ist von einer Steuereinrichtung 20 die eingelegte Stellung P, R, N oder D ermittelbar. Dazu ist von der Steuereinrichtung 20 ein Strom an zwei Leitungen 21 und 22 anlegbar.
Die Steuereinrichtung 20 leitet die Signale an das Kraftfahrzeuggetriebe, welches eine nicht näher dargestellte Bereichswahlwelle aufweist, die mittels eines elektromotorischen Stellgliedes verdreht wird. Die mit dieser Bereichswahlwelle auswählbaren Bereiche entsprechen den Stellungen P, R, N, D des Lenkstockschalthebels 8.
Gegenüberliegend dem Schalthebelarm 19 ist ein weiterer Schalthebelarm 26 angeordnet, dem eine Sperre 27 zugehörig ist. Diese Sperre 27 umfasst ferner ein Stellglied 30 mit einer axialverschieblichen Kolbenstande 29. Solange ein kritische Geschwindigkeit von beispielsweise 8 km/h überschritten ist, bleibt das Stellglied ausgerückt, so dass sich eine Stirnfläche 28 des weiteren Schalthebelarmes 26 beim Schwenken des Lenkstockschalthebels 8 in die auf die Parkstellung P weisende Richtung an der Kolbenstange 29 abstützt. Damit ist das Einlegen der Parksperre bei Geschwindigkeiten über 8 km/h verhindert. Bei Geschwindigkeiten unter 8 km/h ist die Kolbenstange 29 eingerückt und der Lenkstockschalthebel 8 kann in die Parkstellung P verschwenkt werden. Zur Festlegung des Lenkstockschalthebels 8 steuert die Steuereinrichtung 20 das Stellglied 30 an wobei dieses ausgerückt wird, so dass die Kolbenstange 29 in eine Sacklochbohrung 31 des weiteren Schalthebelarmes 26 eingreift und den Lenkstockschalthebel 8 gegen Schwenkbewegungen sichert. Bei einem so gesicherten Lenkstockschalthebel 8 kann das Kraftfahrzeug abgestellt und ein Zündschlüssel aus dem Zündschloss entfernt werden.
Wird während der Vorwärtsfahrt mit einer Geschwindigkeit, die über einem Schwellwert von beispielsweise 3 km/h liegt, der Lenkstockschalthebel 8 von der Vorwärtsfahrtstellung D über die Leerlaufstellung N in die Rückwärtsgangstellung R betätigt, so gibt die Steuereinrichtung 20 – der die aktuelle Geschwindigkeit über einen seriellen Datenbus vorliegt – an das elektromotorische Stellglied zur Betätigung der Bereichswahlwelle das Signal zum Verdrehen der Bereichswahlwelle in die Leerlaufstellung N. Ferner wird von der Steuereinrichtung 20 eine Spule bestromt, die den Elektromagneten 14 aktiviert, dessen elektrisches Feld ein ferromagnetisches Ende 32 des Lenkstockschalthebels 8 aus der Rückwärtsgangstellung R in die Leerlaufstellung N rückschwenkt. Somit sind die Stellungen der Bereichswahlwelle am Kraftfahrzeuggetriebe und am Lenkstockschalthebel 8 gleich.
Die Steuereinrichtung 20 leitet auch dann ein Signal zum Einlegen der Leerlaufstellung N an das Kraftfahrzeuggetriebe und bestromt die besagte Spule, wenn bei Rückwärtsfahrt mit hoher Geschwindigkeit – z. B. über 3 km/h – vom Fahrzeugführer der Lenkstockschalthebel 8 von R über N nach D gerissen wird.
Das Getriebe kann sowohl als Planetenautomatikgetriebe, als auch als automatisiertes Vorgelegegetriebe, als auch als Stufenlosgetriebe ausgeführt sein.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Lenkstockschalthebel um zwei orthogonale Achsen schwenkbar. Dabei ist senkrecht zur Bogenbahn des Lenkstockschalthebels noch eine sequentielle (+–)-Schaltbahn des Lenkstockschalthebels angeordnet.
Statt mit zwangsläufiger sequentieller Schaltbarkeit können sowohl die Schalter an den Lenkradradspeichen, als auch eine sequentielle (+–)-Schaltbahn des Lenkstockschalthebels als eine Hochschaltbegrenzung ausgeführt sein. Bei einer solchen Hochschaltbegrenzung gibt der Fahrzeugführer den maximal von einem Schaltprogramm schaltbaren Gang an. D. h. das Getriebe schaltet auch im manuellen Modus den optimalen Gang; jedoch nur bis zu dem sequentiell vorgegebenen Gang.
Neben der im Ausführungsbeispiel gezeigten stabilen Stellung des Lenkstockschalthebels in der Parkstellung am Ende der Bogenbahn kann das Griffstück axialverschieblich gegenüber dem Trägerrohr sein, wobei eine Verschiebung des Griffstücks in die auf das Zentrum des Lenkrades weisende Richtung die Parksperre einlegt. Die Parkstellung kann dabei stabil oder instabil sein. D. h., das Griffstück rastet beim Drücken in Richtung auf das Lenkrad ein und wird erst bei erneutem Drücken wieder gelöst. Anstatt des Griffstücks kann zur Betätigung der Parkstellung auch ein Parkstellungsschalter am Ende des Trägerrohres angeordnet sein.
Je nach Schaltphilosophie kann an den Lenkradspeichen auch links „+” und rechts „–” angeordnet sein.

Claims

Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, welche einen Schalthebel umfasst, der entlang einer Richtung zumindest in – eine stabile Vorwärtsfahrtstellung (D), – eine stabile Leerlaufstellung (N) sowie – eine stabile Rückwärtsgangstellung (R) beweglich ist, wobei diese Stellungen (D, N, R) zur Betätigung des Kraftfahrzeuggetriebes erfassbar sind und der Schalthebel selbsttätig in die Leerlaufstellung (N) beweglich ist, gekennzeichnet durch einen Lenkstockschalthebel (8) als Schalthebel und eine Steuereinrichtung (20), die bewirkt, dass der Lenkstockschalthebel (8) von der Rückwärtsgangstellung (R) in die Leerlaufstellung (N) rückschwenkt, wenn während einer Vorwärtsfahrt mit einer Geschwindigkeit über einem Schwellwert der Lenkstockschalthebel (8) von der Vorwärtsfahrtstellung (D) über die Leerlaufstellung (N) in die Rückwärtsgangstellung (R) betätigt wird, und/oder dass der Lenkstockschalthebel (8) von der Vorwärtsfahrtstellung (D) in die Leerlaufstellung (N) rückschwenkt, wenn während einer Rückwärtsfahrt mit einer Geschwindigkeit über einem Schwellwert der Lenkstockschalthebel (8) von der Rückwärtsgangstellung (R) über die Leerlaufstellung (N) in die Vorwärtsfahrtstellung (D) gerissen wird.
Schaltvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkstockschalthebel (8) mittels einer Rastiereinrichtung (13) in der besagten stabilen Stellung (D, N oder R) gehalten ist.
Schaltvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkstockschalthebel (8) in eine Parkstellung (P) beweglich ist.
Schaltvorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Sperre (27) aufweist, mittels welcher der Lenkstockschalthebel (8) gegen eine Bewegung in die Parkstellung (P) mechanisch blockierbar ist.
Schaltvorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels besagter Sperre (27) der Lenkstockschalthebel (8) in der Parkstellung (P) festlegbar ist.