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Die
Erfindung betrifft eine Schalteinheit für ein elektronisch geschaltetes
Getriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen in einer Schaltgasse
bewegbaren Schalthebel, über
den wenigstens eine Vorwärtsfahrstufe,
eine Rückwärtsfahrstufe,
eine Neutralstufe sowie eine Parkstufe anwählbar sind, wobei der Schalthebel
nach dem Anwählen
einer Stufe durch eine Rückstellkraft
selbsttätig
in eine rastierte Position zurückgestellt
wird.
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Seit
dem Bekanntwerden elektronisch geschalteter Getriebe (shift-by-wire-System) wurden verschiedene
Varianten von Schalteinheiten vorgeschlagen, die die Tatsache ausnutzen,
dass weniger Rastierpositionen für
den Schalthebel als bei mechanisch geschalteten Getrieben benötigt werden.
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So
ist beispielsweise ein Layout bekannt, in dem durch Bewegung des
Schalthebels eine in Längsrichtung
des Kraftfahrzeugs verlaufenden Schaltgasse mit Rastierpunkt in
der Mitte der Gasse sämtliche
Vorwärtsfahrstufen
nach oben und unten sequentiell anwählbar sind. In Anlehnung an
Layouts bei einem herkömmlichen,
mechanisch geschalteten Getriebe entkuppelt eine Bewegung des Schalthebels
in einen zweiten Rastierpunkt links der Schaltgasse das Getriebe
in die Neutralstufe, eine Bewegung des Schalthebels aus dem zweiten
Rastierpunkt zum Heck hin wählt
einen dritten Rastierpunkt und die Rückwärtsfahrstufe an.
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Damit
bei derartigen Schalteinheiten mit mehreren stabilen rastierten
Positionen sichergestellt ist, dass keine Fehlanzeige dadurch entstehen
kann, dass die jeweilige stabile rastierte Schalthebelposition nicht
plausibel zur tatsächlich
eingelegten Getriebestufe ist, wird nach dem Stand der Technik z.
B. über
Sperrmagneten oder andere Sperrglieder der Schalthebel in be stimmten
Situationen verriegelt, wenn das Getriebe dem Schalthebel nicht
folgen kann, beispielsweise im Falle eines Ausfalls des Bordnetzes
oder wenn bei ausgeschaltetem Motor der Fahrer den Schalthebel beispielsweise
zum Parken oder dergleichen bewegen möchte. Grundsätzlich ist
es auch möglich,
den Schalthebel z. B. durch einen Stellmotor aktiv zu bewegen, um
die Position des Schalthebels zur Getriebeposition auszurichten. Beide
Lösungen
sind jedoch technisch aufwändig.
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Ein
weiteres Problem bei der Auslegung des Schaltungslayouts sind auch
mitunter gegebene gesetzliche Zulassungsbestimmungen, beispielsweise in
den USA, wo vorgeschrieben ist, dass bei einem Wechsel zwischen
Vorwärts-
und Rückwärtsfahrstufe immer über eine
dazwischen angeordnete Neutralfahrstufe geschaltet werden muss,
ein unmittelbarer Übergang
von Rückwärts- zur
Vorwärtsfahrstufe
oder umgekehrt ist dort nicht zulässig.
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Aus
DE 101 49 264 A1 ist
eine Schalteinheit der einleitend beschriebenen Art bekannt, bei
der lediglich eine stabile, rastierte Grundposition vorgesehen ist,
aus der heraus der Schalthebel zum Anwählen der verschiedenen Fahrstufen
in unterschiedliche Gassen bewegt werden kann. Hierbei wird eine Rückstellkraft
aufgebaut, über
die der Schalthebel nach dem Anwählen
einer Stufe automatisch in die rastierte Grundposition zurückgestellt
wird.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine einfach konfigurierte
Schalteinheit anzugeben, die einen plausiblen, fehlersicheren Betrieb gewährleistet,
und bei der ein Wechsel von Rückwärts- auf
Vorwärtsfahrstufe
und umgekehrt stets über
die Neutralstufe möglich
ist.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einer Schalteinheit der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Schalthebel in zwei einander nachgeschalteten Positionen
rastierbar ist, wobei über
den Schalthebel aus der ersten rastierten Position heraus in einer
ersten Bewegungsrichtung gegen eine Rückstellkraft die Rückwärtsfahrstufe,
die über
einen Druckpunkt definiert ist, und unter Überwindung des Druckpunkts
die Parkstufe anwählbar
sind, während
aus der zweiten rastierten Position heraus in einer zweiten Bewegungsrichtung
die wenigstens eine Vorwärtsfahrstufe anwählbar ist,
wobei der Schalthebel nach dem Anwählen der jeweiligen Stufe über die
Rückstellkraft stets
in die jeweilige rastierte Position selbsttätig rückstellbar ist, und wobei die
Neutralstufe durch Bewegen des Schalthebels von der einen rastierten
Position in die andere rastierte Position anwählbar ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Schalteinheit sind
nur zwei rastierte Positionen vorgesehen, aus denen nur bestimmte
Stufen geschaltet werden können.
So können
aus der ersten stabil rastierten Position nur die Rückwärtsfahrstufe und
dieser folgend die Parkstufe angewählt werden. Der Schalthebel wird
hierzu gegen eine Rückstellkraft,
die über
eine geeignete Feder oder dergleichen erzeugt wird, aus der rastierten
Position herausbewegt werden. Die Federkraft ist so ausgelegt, dass
sie unabhängig
davon, ob nun die Rückfahrstufe
oder die Parkstufe angewählt
werden, der Schalthebel stets wieder in die rastierte Ausgangsposition
zurückgestellt
wird. Die jeweils gewählte
Stufe wird natürlich über entsprechende
Anzeigemittel optisch dargestellt.
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Die
Vorwärtsfahrstufe
wird aus der zweiten rastierten Position heraus angewählt, ebenfalls
gegen eine Rückstellkraft,
die den Schalthebel automatisch nach Anwählen der Fahrstufe wieder in
die rastierte Position zurückstellt.
Auch hier wird entsprechend die gewählte Fahrstufe optisch angezeigt.
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Das
heißt,
dass sich der Schalthebel stets und unabhängig von der gewählten Fahrstufe
in einer der beiden rastierten Positionen befindet. In dieser ist er
also keiner definierten Stufe zugeordnet, vielmehr erfolgt die eigentliche
Zuordnung der gewählten Fahrstufe über die
optische Anzeige. Das bedeutet wiederum, dass, wenn das Fahrzeug
beispielsweise mit gewählter
Vorwärtsfahrstufe
abgestellt wird, das Getriebe automatisch elektronisch in die Parkstufe geschaltet
werden kann, eine Änderung
der Schalthebelposition ist hierfür nicht erforderlich. Wenn
der Fahrer den Wagen erneut startet, wird ihm lediglich die nun
eingelegte Parkstufe optisch angezeigt, er kann aus dieser Parkstufe
heraus sofort durch entsprechende Schalthebelbetätigung entweder erneut eine
Vorwärtsfahrstufe
oder die Rückwärtsfahrstufe anwählen.
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Auch
ist mit dem beschriebenen Layout sichergestellt, dass ein Wechsel
zwischen Vorwärts- und
Rückwärtsfahrstufe
stets über
die Neutralstufe führt.
Denn die Vorwärts-
und Rückwärtsfahrstufe sind über die
beiden rastierten Positionen getrennt. Ein Wechsel von der einen
in die andere rastierte Position bewirkt stets das Einlegen der
Neutralstufe, so dass sichergestellt ist, dass diese zwangsläufig bei einem
Schalten von Vorwärts
auf Rückwärts und
umgekehrt zwischendurch eingelegt wird.
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Die
erfindungsgemäße Schalteinheit
ist einfach konzipiert. Es sind lediglich zwei rastierte Positionen
erforderlich. Das Layout ist auch plausibel, da in der jeweiligen
Position nur ganz bestimmte Fahrstufen anwählbar sind. Auch die Anwahl
der Neutralstufe ist plausibel, da hierfür lediglich ein Positionswechsel
des Schalthebels erforderlich ist. Nachdem sich der Schalthebel
im Betrieb immer entweder in der einen oder der anderen Position
befindet, die selbst keiner speziellen Fahrstufe zugeordnet ist,
sondern von der aus lediglich bestimmte Fahrstufen heraus anwählbar sind,
ist auch eine Fehlanzeige über
den rastierten Schalthebel wie beschrieben nicht möglich. Denn
der rastierte Schalthebel zeigt nicht die tatsächlich eingelegte Fahrstufe,
diese wird über
entsprechende Anzeigemittel optisch dargestellt.
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Insgesamt
ergibt sich ein einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Schalteinheit
ohne zusätzliche
Sperr- oder Nachführeinrichtungen,
die auch ohne weiteres gesetzlichen Zulassungsbestimmungen (insbesondere
in den USA) entspricht und die ein einfaches und intuitiv verständliches
Wählschema bzw.
Layout aufweist.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass auch die
Vorwärtsfahrstufe über einen
Druckpunkt definiert ist, und ihr eine unter Überwindung des Druckpunkts
anwählbare
weitere Fahrstufe oder ein anwählbares
Fahrprogramm folgt, wobei der Schalthebel nach dem Anwählen der
weiteren Fahrstufe oder des Fahrprogramms über die Rückstellkraft in die zugeordnete
rastierte Position selbsttätig
rückstellbar
ist. Ist die erste, unmittelbar der rastierten Position folgende
Fahrstufe beispielsweise eine „D"-Fahrstufe, so kann
als zweite, dieser nachfolgenden Fahrstufe beispielsweise eine lediglich
die ersten beiden Automatikgänge
zulassende Fahrstufe oder dergleichen angewählt werden. Ein wählbares Fahrprogramm
wäre z.
B. ein „Sportprogramm", bei dem selbstverständlich die
Vorwärtsfahrstufe
im Sinne der „D"-Fahrstufe, die beispielsweise
zuvor durchlaufen wird, zugeschaltet ist, gleichzeitig aber entsprechende
Fahrzeug- und Fahrwerkeinstellungen für einen sportlichen Fahrcharakter
eingestellt werden. Auch hier ist die erste Fahrstufe wie auch die Rückwärtsfahrstufe über einen
entsprechenden Druckpunkt definiert, den der Fahrer haptisch über den
Schalthebel fühlt.
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Das
heißt,
für ihn
ist haptisch eindeutig erkennbar, wenn er die „D"-Fahrstufe oder die „R"-Fahrstufe eingelegt hat. Um die nachfolgende Stufe
oder das nachfolgende Fahrprogramm anwählen zu können, muss der Fahrer den Druckpunkt
aktiv überdrucken,
mithin also bewusst über
den Druckpunkt schieben.
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Alternativ
hierzu kann vorgesehen sein, dass bei erneutem Anwählen der
bereits eingelegten Vorwärtsfahrstufe
ein Fahrprogramm anwählbar
ist, und bei einem weiteren Anwählen
der Vorwärtsfahrstufe erneut
in diese gewechselt wird. Hier wird also ein bestimmtes Fahrprogramm,
z. B. das bereits erwähnte
Sportprogramm, durch erneutes Anwählen oder Antippen der „D"-Fahrstufe gegen die Rückstellkraft anwählbar. Dieses
Antippen kann zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Fahrt oder im Stand
bei eingelegter „D"-Fahrstufe erfolgen, wonach der Programmwechsel
erfolgt. Die Schaltgasse wäre
hier mit Erreichen der Vorwärtsfahrstufe
wegbegrenzt.
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Um
sicherzustellen, dass die jeweilige Fahrstufe – und dies gilt insbesondere
bezüglich
die „R"-Fahrstufe – auch bewusst
eingelegt wird, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
vor, dass die zur Rückwärtsfahrstufe
oder zur wenigstens einen Vorwärtsfahrstufe
führende
Schaltgasse ausgehend von der jeweils vorgeschalteten rastierten Position
gewinkelt geführt
ist. Wenngleich die Möglichkeit
besteht, alle Stufen linear hintereinander anzuordnen, mithin also
die Schaltgasse gerade auszuführen,
sieht diese Erfindungsalternative vor, die Schaltgasse bevorzugt
im zur Rückwärtsfahrstufe führenden
Abschnitt gewinkelt auszugestalten. Der Fahrer muss damit den Schalthebel
bewusst quer und anschließend
wieder längs
in die „R"-Fahrstufenposition führen, um diese anzuwählen, so
dass ein versehentliches Einlegen vermieden wird. Entsprechendes
kann natürlich
auch bezüglich
der „D"-Fahrstufe vorgesehen
sein.
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Schließlich kann
wie bereits beschrieben eine optische Anzeige für die jeweils gewählte Fahrstufe
vorgesehen sein. Hierzu sind zweckmäßigerweise hinterleuchtete
Buchstaben oder Symbole am Fuß der
Schalteinheit vorgesehen, über
die die entsprechend gewählte
Stufe dargestellt wird. Selbstver ständlich wären auch anders gestaltete
optische Anzeigemittel denkbar. Zusätzlich kann natürlich eine Anzeige
im Kombiinstrument im Armaturenbrett erfolgen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug umfassend eine Schalteinheit
der beschriebenen Art. Zweckmäßigerweise
weist das Kraftfahrzeug ferner eine am Armaturenbrett vorgesehene
Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der gewählten und eingelegten Stufe
auf.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinheit einer ersten
Ausführungsform,
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2 eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinheit einer zweiten
Ausführungsform
ohne Ansicht des Schalthebels, und
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3 eine
Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Schalteinheit 1 umfassend
einen Schalthebel 2, der in einer Schaltgasse 3 bewegbar
ist. Über
eine nicht näher gezeigte
elektronische Erfassungseinrichtung wird der jeweilige Bewegungsweg
des Schalthebels bzw. werden die über ihn angewählten Positionen
und damit Schaltstellungen erfasst und als elektrische Signale an
eine entsprechende Steuerungseinrichtung gegeben, die dann das Getriebe
je nach Wahl der jeweiligen Stufe oder des Fahrprogramms entsprechend
steuert bzw. schaltet.
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An
der Schalteinrichtung sind entsprechende Symbole vorgesehen, die
als optische Anzeigeeinrichtung dienen und beispielsweise hinterleuchtet wer den
können.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist
die Schaltgasse linear ausgeführt.
Es sind zwei rastierte Positionen 4, 5 vorgesehen,
in denen der Schalthebel 2 rastiert, also festgehalten
wird. Im gezeigten Beispiel sei angenommen, dass er in der ersten
rastierten Position 4 positioniert ist. Ausgehend von dieser
Stellung kann der Schalthebel nun zunächst durch Bewegen nach vorne
aus der rastierten Position 4 herausbewegt und in die Position,
die durch das Symbol „R" gekennzeichnet ist,
bewegt werden. „R" kennzeichnet die
Rückwärtsfahrstufe. Diese
Position ist über
einen Druckpunkt gekennzeichnet, den der Fahrer haptisch über den
Schalthebel 2 spürt,
und er mithin also weiß,
wann er die Rückwärtsfahrstufe
korrekt eingelegt hat. Wenn der Fahrer bewusst die Rückwärtsfahrstufe
einlegen möchte,
und dies erfolgreich über
die zugeordnete Steuerungseinrichtung abgeschlossen wurde, wird das
entsprechende „R"-Symbol am Fuß der Schalteinheit 1 hinterleuchtet.
Der Fahrer kann nun den Schalthebel 2 loslassen. Eine Rückstellkraft,
die über ein
nicht näher
gezeigtes Federelement, das auf den Schalthebel 2 wirkt,
erzeugt wird, führt
diesen automatisch wieder in die rastierte Position 4 zurück. Der Schalthebel
befindet sich also in der Ausgangsposition, gleichwohl wurde aber,
wie dem Fahrer optisch angezeigt wird, die Rückfahrstufe „R" gewählt.
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Sofern
der Fahrer wünscht,
das Fahrzeug abzustellen und die Parkstufe „P" anzuwählen, muss er ausgehend von
der ersten rastierten Position 4 den Schafthebel zunächst in
die „R"-Position schieben
und den diese Position definierenden Druckpunkt überwinden, ihn also weiterzuschieben,
bis der Schalthebel 2 in der „P"-Position, die die Parkstufe definiert,
angelangt ist. Diese Position ist über den maximalen Bewegungsweg
des Schalthebels 2 definiert. Sobald die Parkstufe eingelegt
ist, wird erneut das „P"-Symbol optisch hinterleuchtet,
der Fahrer erhält
eine optische Information. Lässt
er nun den Schalthebel los, wandert dieser wiederum über die Rückstellkraft
des Federelements in die rastierte Position 4 zurück.
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Zum
Einlegen der Neutralstufe muss der Schalthebel zwischen den beiden
rastierten Positionen 4, 5 gewechselt werden.
Im angenommenen Beispiel, dass der Fahrer die Rückfahrstufe gewählt und den
Rückwärtsfahrvorgang beendet
hat, bewegt er den Schalthebel 2 aus der ersten rastierten
Position zunächst
in die zweite rastierte Position 5. Dabei erfolgt automatisch,
wie durch den Doppelpfeil und das „N"-Symbol dargestellt ist, das Einlegen
der Neutralstufe über
die zugeordnete Steuerungseinrichtung. Jedweder Wechsel zwischen
den Positionen 4 und 5 bewirkt das Einlegen der
Neutralstufe, so auch hier. Wird nun der Schalthebel aus der zweiten
rastierten Position 5 weiter nach unten bewegt, so gelangt
er in die „D"-Position, die ebenfalls über einen
Druckpunkt definiert ist und die eine Vorwärtsfahrstufe definiert. Der
Fahrer spürt
auch diesen Druckpunkt haptisch. Lässt er nun den Schalthebel
los, wird er über
die auch hier wirkende Rückstellkraft
eines Federelements zurück
in die zweite rastierte Position 5 bewegt. Mit erfolgreichem
Einlegen der „D"-Vorwärtsfahrstufe
wird auch das „D"-Symbol optisch hinterleuchtet,
so dass der Fahrer eine entsprechende Information erhält.
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Sofern
der Fahrer nicht nur wünscht,
eine Vorwärtsfahrstufe
in der „D"-Position einzulegen, sondern beispielsweise
auch ein Sportprogramm zu wählen,
das hier über
das Symbol „S" gekennzeichnet ist,
muss er den Schalthebel 2 ausgehend von der zweiten rastierten
Position 5 über
den die „D"-Position definierenden
Druckpunkt hinaus nach unten bewegen, bis er in die wegbegrenzte „S"-Position gelangt.
Die zugeordnete Elektronik erfasst nun auch diese Position des Schalthebels
und schaltet nicht nur die Vorwärtsfahrstufe
zu, die beispielsweise die automatischen Fahrstufen 1 bis 6 umfasst,
sondern stellt auch weitere Fahrparameter oder Fahrwerkparameter,
die dem Sportprogramm „S" zugeordnet sind,
ein. Auch aus der „S"-Position wird der Schalthebel automatisch
wieder in die zweite rastierte Position 5 zurückgestellt.
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Soll
beispielsweise an der Ampel oder dergleichen die Neutralstufe, also
der Leerlauf, eingelegt werden, so muss ausgehend vom beschriebenen Beispiel
der Schalthebel nun von der zweiten rastierten Position 5 in
die erste rastierte Position 4 bewegt werden, womit die
Neutralstufe „N" eingelegt wird, was
ebenfalls optisch angezeigt wird. Der Schalthebel 2 verbleibt
in dieser ersten Position 4. Soll z. B. die Parkstufe angewählt werden,
wäre der
Schalthebel 2 weiter bis in die „P"-Position zu bewegen, aus der er dann
nach Einlegen der Parkstufe wieder in die erste rastierte Position 4 zurückgestellt
wird.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Schalteinheit 1.
Auch hier sind eine Parkstufe „P", eine Rückwärtsfahrstufe „R", eine Neutralstufe „N", eine Vorwärtsfahrstufe „D" sowie ein Sportprogramm „S" anwählbar. Das
Funktionsschema ist das gleiche wie bezüglich 1 ausgeführt. Anders
ist hier jedoch der Verlauf der Schaltgasse 3. Diese ist
gewinkelt ausgeführt.
Sie weist einen ersten Abschnitt 3a auf, der in Fahrzeuglängsrichtung
verläuft
und an dessen oberem und unterem Ende die beiden rastierten Positionen 4, 5 vorgesehen
sind. Davon geht ein jeweils gewinkelter Abschnitt 3b ab,
der um 90° bevorzugt
zur Fahrerseite hin verläuft.
An diesen schließt
sich wiederum jeweils ein um 90° gewinkelter,
in Fahrzeuglängsrichtung laufender
Abschnitt 3c an, der dann zu den eigentlichen anwählbaren
Stufen führt.
Hier muss also der Fahrer zwangsweise den Schalthebel 2,
der hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellt ist, ausgehend von der jeweiligen rastierten Position 4, 5 quer
bewegen, um eine der folgenden Stufen anwählen zu können. Eine solche Querbewegung,
die wiederum in eine Längsbewegung
zum Fahrstufenanwählen
zu ändern
ist, verlangt ein bewusstes Handeln des Fahrers, so dass eine zufällige Fahrstufenanwahl
hierdurch unterbunden ist.
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Anstelle
eine gewinkelten Gassenführung zur
D-Fahrstufe könnte
diese auch geradlinig der rastierten Position 5 folgen.
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Abschließend sei
darauf hingewiesen, dass das Sportprogramm „S", also mithin die „S"-Position, lediglich optional ist. Eine
solche muss nicht vorgesehen sein.
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3 zeigt
schließlich
ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 6,
umfassend eine erfindungsgemäße Schalteinheit 1 sowie
ein Armaturenbrett 7 nebst Lenkrad 8. Am Armaturenbrett 6 sind
neben den üblichen
Geschwindigkeits- und
Drehzahlanzeigen und sonstigen Anzeigen auch Anzeigemittel 9 vorge sehen, über die
dem Fahrer die jeweils gewählte
und tatsächlich
eingelegte Fahrstufe dargestellt wird.