DE102005023968A1 - Schalthebelanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Schalthebelanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schalthebelanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Schalthebel zum Einstellen einer gewählten Schaltstufe des Getriebes, wobei der Schalthebel mittels einer Stelleinheit zwischen einer Nichtgebrauchsstellung des Schalthebels und einer Gebrauchsstellung desselben zum Einstellen der Schaltstufen und/oder vice versa verschiebbar gelagert ist, wobei dem Schalthebel eine Einklemmsicherungseinheit zugeordnet ist, derart, dass nach Ansteuern der Stelleinheit zur Verstellung des Schalthebels zwischen der Nichtgebrauchsstellung und der Gebrauchsstellung desselben und/oder vice versa die von der Stelleinheit erzeugte und auf den Schalthebel wirkende Stellkraft zumindest verminderbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schalthebelanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Schalthebel zum Einstellen einer gewählten Schaltstufe des Getriebes, wobei der Schalthebel mittels einer Stelleinheit zwischen einer Nichtgebrauchsstellung des Schalthebels und einer Gebrauchsstellung desselben zum Einstellen der Schaltstufen und/oder vice versa verschiebbar gelagert ist.
- Aus der
DE 197 46 438 A1 ist eine Schalthebelanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der mittels einer Stelleinheit ein Schalthebel, der zum Einstellen einer gewählten Schaltstufe des Getriebes dient, zwischen einer Nichtgebrauchsstellung und einer Gebrauchsstellung desselben verschiebbar gelagert ist. Sicherheitsmaßnahmen, die den Nutzer des Kraftfahrzeugs davor schützen, bei Bewegung des Schalthebels eine unerwünschte Verletzung infolge einer Einklemmung davonzutragen, sind nicht vorgesehen. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schalthebelanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges derart weiterzubilden, dass die Verletzungsgefahr des Nutzers bei Bewegung des Schalthebels aus einer Nichtgebrauchsstellung in eine Gebrauchsstellung und vice versa verringert wird.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass dem Schalthebel eine Einklemmsicherungseinheit zugeordnet ist, derart, dass nach Ansteuern der Stelleinheit zur Verstellung des Schalthebels zwischen der Nichtgebrauchsstellung und der Gebrauchsstellung desselben und/oder vice versa die von der Stelleinheit erzeugte und auf den Schalthebel wirkende Stellkraft zumindest verminderbar ist.
- Der besondere Vorteil des Vorsehens einer Einklemmsicherungseinheit besteht darin, dass durch Verminderung bzw. Deaktivierung der auf den Schalthebel wirkenden und von der Stelleinheit erzeugten Stellkraft die Verletzungsgefahr des Nutzers weitestgehend verringert werden kann. Die Einklemmsicherungseinheit ermöglicht, dass eine an sich vorgesehene Weiterbewegung des Schalthebels verhindert wird.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Einklemmsicherungseinheit eine Koppeleinrichtung auf, die derart auf den Schalthebel einwirkt, dass in Abhängigkeit von einer auf den Schalthebel wirkenden Betätigungskraft die Bewegung des Schalthebels gestoppt wird. Die Betätigungskraft ist die Kraft, die der Nutzer auf den Schalthebel bzw. ein den Schalthebel tragendes Basisteil während der Bewegung des Schalthebels ausübt. Die Größe der Betätigungskraft, die zu einem Stoppen der Bewegung des Schalthebels führt, kann voreinstellbar sein. Sie kann relativ niedrig ausgebildet sein, wobei lediglich ein Berühren des Schalthebels bzw. seines Basisteils zu einem Anhalten der Schalthebelbewegung führen kann. Sie kann aber auch von der Höhe des durch die Koppeleinrichtung vorgegebenen Kopplungsgrades abhängig sein und in einem Bereich zwischen Null und der Höhe der Stellkraft liegen.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Koppeleinrichtung zum einen ein mit der Stelleinheit gekoppeltes Antriebsglied auf, das ein von der Stelleinheit erzeugtes Stelldrehmoment bereitstellt. Zum anderen weist die Koppeleinrichtung ein mit dem Schalthebel gekoppeltes Abtriebsglied auf, das mit dem Antriebsglied derart gekoppelt ist, dass die vorgesehene Stellkraft auf den Schalthebel im Normalfall der Schalthebelbewegung ausgeübt wird. Das Antriebsglied und das Abtriebsglied sind derart miteinander gekoppelt, dass durch Betätigen einer die Bewegung des Schalthebels entgegengesetzt gerichteten Gegenkraft vorgegebener Höhe das Abtriebsglied in Außereingriff bringbar ist mit dem Antriebsglied. Die Höhe der Gegenkraft ist abhängig von dem Kopplungsgrad zwischen dem Antriebsglied und dem Abtriebsglied.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind das Antriebsglied und das Abtriebsglied in der Normalstellung formschlüssig miteinander verbunden, wobei der Kopplungsgrad durch die Höhe der Formschlüssigkeit bestimmt wird. Die Außereingriffsstellung zwischen dem Antriebsglied und dem Abtriebsglied wird durch eine auf den Schalthebel wirkende Gegenkraft hergestellt, die zu einem Gegendrehmoment des Abtriebsgliedes führt, das größer ist als ein vorgegebenes Schwelldrehmoment, dessen Höhe von dem Grad der Formschlüssigkeit zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsglied abhängt.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen das Antriebsglied und das Abtriebsglied auf einer zueinander gekehrten Seite eine Wellenprofilierung auf, deren Erhabenheit den Kopplungsgrad bzw. den Grad der Formschlüssigkeit bestimmt. Vorteilhaft kann hierdurch der Kopplungsgrad voreingestellt werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind das Abtriebsglied und das Antriebsglied koaxial und in einer gemeinsamen Ebene zueinander angeordnet. Die Wellenprofilierung des Abtriebsgliedes bzw. des Antriebsgliedes erstreckt sich in Umfangsrichtung entlang eines äußeren und inneren Umfangsrandes des Antriebsgliedes bzw. des Abtriebsgliedes. Auf diese Weise kann die Kopplungseinheit Platz sparend in oder an einem Gestell des Schalthebels angebracht sein.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Abtriebsglied ein mit einem fest an einem Gestell angeordneten Schalter zusammenwirkendes Betätigungselement auf, so dass bei Erreichen einer Endstellung des Schalthebels die Stelleinheit deaktiviert wird. Vorteilhaft kann hierdurch der Schalter in Abhängigkeit von der Endlage des Schalthebels aktiviert werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Schalter als Druckschalter ausgebildet, wobei in Verbindung mit einer Steuereinheit ein Ein- und Ausschalten der Stelleinheit stets nach einer 180°-Drehung des Abtriebsgliedes erfolgt.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Abtriebsglied einen Axialzapfen auf, der in einer Führungskulisse eines Basisteils des Schalthebels gelagert ist. Vorteil haft kann hierdurch die Drehbewegung des Abtriebsgliedes in eine Linearbewegung des Schalthebels umgewandelt werden.
- Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher dargestellt.
- Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schalthebelanordnung, -
2 eine Vorderansicht der Schalthebelanordnung, -
3 einen Vertikalschnitt durch die Schalthebelanordnung entlang einer Längsmittelebene eines Schalthebelgriffes, -
4 einen Vertikalschnitt durch die Schalthebelanordnung quer zum Vertikalschnitt nach3 entlang des Schalthebels und -
5 eine Ansicht eines Abtriebsgliedes der Schalthebelanordnung. - Eine Schalthebelanordnung
1 für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs besteht im Wesentlichen aus einem Schalthebel2 , der über ein Gelenk3 schwenkbar in einem Basisteil4 desselben angeordnet ist. Das Basisteil4 ist über eine Vertikalführung5 zwischen einer in den Figuren dargestellten oberen Gebrauchsstellung des Schalthebels2 und einer unteren Nichtgebrauchsstellung desselben, in der eine Ober seite eines Griffs6 des Schalthebels2 bündig zu einer Oberseite7 eines Gestells8 der Schalthebelanordnung1 angeordnet ist, verfahrbar geführt. Zu diesem Zweck ist eine Stelleinheit9 vorgesehen, die vorzugsweise als ein Elektromotor ausgebildet ist und die mit dem Basisteil4 des Schalthebels2 wirkverbunden ist. Die Stelleinheit9 ist mit einer Steuereinheit10 verbunden, die vorzugsweise als eine elektronische Steuereinheit enthaltend einen Mikrokontroller ausgebildet ist. Die Steuereinheit10 kann die Stelleinheit9 in Abhängigkeit von der Betätigung eines Zündanlassschalters ansteuern, so dass bei Inbetriebsetzen des Kraftfahrzeugs der Schalthebel2 bzw. zusammen mit dem Basisteil4 selbsttätig aus der Nichtgebrauchsstellung in die Gebrauchsstellung herausfahrbar ist. In der Gebrauchsstellung dient der Schalthebel2 zur Einstellung von Schaltstufen eines Automatikgetriebes. Das Automatikgetriebe kann in üblicherweise mehrere Schaltstufen, wie beispielsweise Parken (P), Rückwärts (R), Neutral (N) und Vorwärts (D) aufweisen. - Zur Vermeidung einer Verletzungsgefahr des Nutzers des Kraftfahrzeuges infolge der selbsttätigen Bewegung des Schalthebels
2 von der Gebrauchsstellung in die Nichtgebrauchsstellung und vice versa ist eine Einklemmsicherungseinheit11 vorgesehen, die im Wesentlichen eine Koppeleinrichtungseinheit12 enthaltend ein Antriebsglied13 und ein Abtriebsglied14 aufweist. Das Antriebsglied13 ist fest mit einer Antriebswelle15 der Stelleinheit9 verbunden, so dass an dem Antriebsglied13 im Stellzustand der Stelleinheit9 ein Stelldrehmoment anliegt. Das Abtriebsglied14 ist mit dem Basisteil4 des Schalthebels2 gekoppelt und überträgt im Stellzustand das an dem Antriebsglied13 anliegende Stelldrehmoment. - Das Abtriebsglied
14 weist einen Axialzapfen16 auf, der in einer Führungskulisse17 des Basisteils4 geführt ist. Die Führungskulisse17 ist vorzugsweise als eine horizontale Längsnut ausgebildet, deren Länge dem Außendurchmesser des Abtriebsgliedes14 entspricht, siehe2 . Durch Drehung des kreisringförmigen Antriebsgliedes14 um eine horizontale Drehachse18 wird das Basisteil4 in vertikaler Richtung von der in2 dargestellten Gebrauchsstellung in die Nichtgebrauchsstellung verfahren, in der der Zapfen um 180° nach unten verdreht worden ist. - Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Basisteil
4 der Schalthebelanordnung1 quaderförmig ausgebildet und in einer Ausnehmung des Gestells8 in vertikaler Richtung verfahrbar angeordnet. Zur Vermeidung einer Einklemmung des Nutzers des Kraftfahrzeugs während der Verfahrbewegung des Schalthebels2 (Stellzustand) ist die Koppeleinrichtung12 nach Art einer Rutschkupplung ausgebildet. Zwischen einer inneren Umfangsfläche20 des hülsenförmigen Abtriebsgliedes14 und einer äußeren Umfangsfläche21 des kreisförmigen Antriebsgliedes13 sind in Umfangsrichtung mehrere Kugeln22 gelagert. Die innere Umfangsfläche20 des Abtriebsgliedes14 und/oder die äußere Umfangsfläche21 des Antriebsgliedes13 weist eine Wellenprofilierung23 mit Tälern auf, in denen die Kugeln22 jeweils gelagert sind. Die Kugeln22 sind auf einer radial nach innen und/oder nach außen gerichteten Seite durch Federn (Spiralfedern) abgestützt. Durch Änderung der Federkraft dieser Spiralfedern kann der Kopplungsgrad zwischen dem Abtriebsglied14 und dem Antriebsglied13 beeinflusst werden. Im Stellzustand der Schalthebelanordnung1 erfolgt eine direkte Übertragung des Stelldrehmomentes von dem Antriebsglied13 auf das Abtriebsglied14 . Das Antriebsglied13 steht über die Kugeln22 in Eingriff mit dem Abtriebsglied14 . Über die Anlenkung des Abtriebsgliedes14 an das Basisteil4 kann somit eine für die Bewegung des Schalthebels2 zwischen der Nichtgebrauchsstellung und der Gebrauchsstellung und vice versa erforderliche Stellkraft ausgeübt werden. - Durch Anwenden einer zu der Stellkraft entgegengesetzt gerichteten Betätigungskraft (Gegenkraft) kann das Abtriebsglied
14 in Außereingriffstellung mit dem Antriebsglied13 gebracht werden, so dass ein Weiterbewegen des Schalthebels2 in der vorgewählten Richtung verhindert wird. Die Betätigungskraft kann durch den Nutzer selbst ausgeübt werden, indem er im Stellzustand beim Herausbewegen des Schalthebels2 aus der Ausnehmung des Gestells8 auf den Schalthebels2 bzw. das Basisteil4 drückt oder beim Hineinbewegen des Schalthebels2 in das Gestell8 an dem Schalthebel2 zieht. Zum Stoppen der Bewegung des Schalthebels2 muss die Betätigungskraft (Gegenkraft) so groß sein, dass an dem Abtriebsglied14 ein dem Stelldrehmoment entgegen gerichtetes Schwelldrehmoment überschritten wird. Die Größe des Schwelldrehmomentes ist abhängig von dem Kopplungsgrad zwischen dem Antriebsglied13 und dem Abtriebsglied14 . Bei Überschreiten des Schwelldrehmomentes durch das Gegendrehmoment erfolgt ein „Durchrutschen" des Abtriebsgliedes14 , so dass zwar das Antriebsglied13 weiter rotiert, das Abtriebsglied14 jedoch stillsteht oder sogar zurückbewegt wird. - Je tiefer die Täler der Wellenprofilierung
23 bzw. je größer der Durchmesser der Kugeln22 bzw. je größer die von den den Kugeln22 zugeordneten Federn ausgehende Federkraft ist, desto größer ist das Schwelldrehmoment und damit die erforderliche Gegenkraft zum Blockieren der Verfahrbewegung des Schalthebels2 . - Wie aus den Figuren ersichtlich ist, sind das Antriebsglied
13 und das Abtriebsglied14 koaxial zueinander und in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnet. Das Antriebsglied13 und das Abtriebsglied14 sind Platz sparend innerhalb des Gestells8 angeordnet. Der Axialzapfen16 ist auf einer der Stelleinheit9 abgewandten Seite des Abtriebsgliedes14 angeordnet, an der sich das Basisteil4 mit Spiel zu dem Abtriebsglied14 anschließt. - Zum Erkennen der oberen Stellung (Gebrauchsstellung) und unteren Stellung (Nichtgebrauchsstellung) des Schalthebels
2 ist ein Schalter24 vorgesehen, der sich in vertikaler Richtung unterhalb des Antriebsgliedes13 bzw. des Abtriebsgliedes14 erstreckt. Der Schalter24 ist als Druckschalter ausgebildet, der über eine nach oben weisende metallische oder nichtmetallische Feder verfügt, die mit einem Betätigungselement25 des Abtriebsgliedes14 zusammenwirkt. Das Betätigungselement25 des Abtriebsgliedes14 wird durch Radialerhebungen26 des Abtriebsgliedes14 gebildet, die sich in einem Winkel von 180° um die Drehachse18 des Abtriebsgliedes14 verteilt angeordnet sind und eine Druckkraft bzw. eine Druckentlastungskraft auf die Feder des Druckschalters24 ausüben. Der Radius des Abtriebsgliedes14 ist so gewählt, dass das Abtriebsglied14 während der Bewegung aus der Nichtgebrauchsstellung in die Gebrauchsstellung und vice versa eine Drehung um 180° ausführt. In den Endstellungen des Schalthebels2 erfolgt somit stets ein Schaltwechsel. Vorteilhaft ist hierdurch lediglich ein Druckschalter24 erforderlich, da das Schaltsignal und das Nichtschaltsignal des Schalters24 in der Steuereinheit10 dazu benutzt wird, den Schalthebel2 in eine obere bzw. untere Endstellung zu verbringen. Eine Gleitfläche27 und eine Ausnehmungsfläche28 des Abtriebsliedes14 , die sich jeweils kreisförmig entlang von 180° erstrecken, sind durch gegenüberliegende Radialerhebungen26 verbunden und bilden eine äußere Umfangsfläche29 des Abtriebsgliedes14 . Sie weisen beide einen konstanten Radius auf. - Wie insbesondere aus
2 ersichtlich ist, ist in der oberen Gebrauchsstellung des Schalthebels2 der Axialzapfen16 an einem oberen Totpunkt der Abtriebsscheibe14 angeordnet, so dass eine Selbsthemmung eintritt. Vorteilhaft kann somit bei Nichtbeaufschlagung der Stelleinheit9 verhindert werden, dass der Schalthebel2 durch Ausübung einer Kraft von oben aus der Gebrauchsstellung herausbewegt wird bzw. nach unten in die Ausnehmung des Gestells8 bewegt wird. - Wie oben dargestellt, ist das Abtriebsglied
14 mit dem Antriebsglied13 formschlüssig über die in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Kugeln22 verbunden. Nach einer alternativen und nicht dargestellten Ausführungsform kann das Abtriebsglied14 mit dem Antriebsglied13 auch durch andere formschlüssige Verbindungen miteinander gekoppelt sein, wie beispielsweise durch Stirnradgetriebe und dergleichen. Beispielsweise kann die Betätigungskraft, die zum Stoppen der Schalthebelbewegung führt, auch so gering sein, dass lediglich ein Berühren des Schalthebels2 bzw. des Basisteils4 die Verfahrbewegung stoppt. Hierzu ist ein Berührungssensor erforderlich, der ein Berühren des Schalthebels2 bzw. des Basisteils4 oder des Gestells8 detektiert, der Steuereinheit10 ein Signal zuführt, so dass die Steuereinheit10 ein Stoppsignal an die Stelleinheit9 überträgt, mittels dessen die Stelleinheit9 deaktivierbar ist.
Claims (10)
- Schalthebelanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Schalthebel zum Einstellen einer gewählten Schaltstufe des Getriebes, wobei der Schalthebel mittels einer Stelleinheit zwischen einer Nichtgebrauchsstellung des Schalthebels und einer Gebrauchsstellung desselben zum Einstellen der Schaltstufen und/oder vice versa verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schalthebel (
2 ) eine Einklemmsicherungseinheit (11 ) zugeordnet ist, derart, dass nach Ansteuern der Stelleinheit (9 ) zur Verstellung des Schalthebels (2 ) zwischen der Nichtgebrauchsstellung und der Gebrauchsstellung desselben und/oder vice versa die von der Stelleinheit (9 ) erzeugte und auf den Schalthebel (2 ) wirkende Stellkraft zumindest verminderbar ist. - Schalthebelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einklemmsicherungseinheit (
11 ) eine Koppeleinrichtung (12 ) aufweist, derart, dass die auf den Schalthebel (2 ) wirkende Stellkraft in Abhängigkeit von dem Ausüben einer Betätigungskraft auf den Schalthebel (2 ) durch den Nutzer verminderbar bzw. verriegelbar ist. - Schalthebelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (
12 ) ein mit der Stelleinheit (9 ) gekoppeltes und ein Stelldrehmoment übertragendes Antriebsglied (13 ) einerseits und ein mit dem Schalthebel (2 ) gekoppeltes Abtriebsglied (14 ) andererseits aufweist, wobei das Antriebsglied (13 ) mit dem Abtriebsglied (14 ) derart gekoppelt ist, dass durch Betätigen einer der Bewegung des Schalthebels (2 ) entgegengesetzten vorgegebenen Betä tigungskraft das Abtriebsglied (14 ) in Außereingriff bringbar ist mit dem Antriebsglied (13 ). - Schalthebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsglied (
14 ) und das Antriebsglied (13 ) in der Normalstellung formschlüssig miteinander verbunden sind und dass sich die Außereingriffstellung des Antriebsgliedes (13 ) und des Antriebsgliedes (14 ) bei Überschreitung des durch die Betätigungskraft ausgeübten Gegendrehmomentes über ein vorgegebenes Schwelldrehmoment eintritt. - Schalthebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied (
13 ) und/oder das Abtriebsglied (14 ) auf einer zueinander gekehrten Seite (20 ,21 ) mit einer Wellenprofilierung (23 ) versehen ist, in der eine Mehrzahl von Kugeln (22 ) gelagert sind. - Schalthebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied (
13 ) und das Abtriebsglied (14 ) koaxial zueinander und in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und dass sich die Wellenprofilierung (23 ) in Umfangsrichtung entlang eines äußeren Umfangsrandes (21 ) des Antriebsgliedes (13 ) und/oder entlang einer inneren Umfangsfläche (20 ) des Abtriebsgliedes (14 ) erstreckt. - Schalthebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsglied (
14 ) ein mit einem fest an einem Gestell (8 ) angeordneten Schalter (24 ) zusammenwirkendes Betätigungselement (25 ) aufweist, derart, dass bei Erreichen einer Endstellung des Schalthebels (2 ) die Stelleinheit (9 ) deaktiviert wird. - Schalthebelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (
24 ) als Druckschalter ausgebildet ist und dass das Abtriebsglied (14 ) an einem Umfangsrand (29 ) um 180° versetzt angeordnete Radialerhebungen (26 ) aufweist, wobei die Radialerstreckung des Abtriebsgliedes (14 ) zwischen den Radialerhebungen (26 ) konstant sind. - Schalthebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsglied (
14 ) einen Axialzapfen (16 ) aufweist, der in einer Führungskulisse (17 ) eines Basisteils (4 ) des Schalthebels (2 ) gelagert ist. - Schalthebelanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskulisse (
17 ) als eine Längsnut ausgebildet ist.
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