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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
zur Auswahl von Schaltstufen eines Gangwechselgetriebes, beispielsweise
eines Automatgetriebes mit shift-by-wire-Betätigung,
gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Gangwechselgetriebe
von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise
mittels einer im Griffbereich des Fahrers angeordneten Betätigungseinrichtung gesteuert
bzw. geschaltet. Regelmäßig kommen hierzu
Betätigungselemente
wie Schalthebel oder Wählhebel
zum Einsatz, die beispielsweise zwischen den Frontsitzen oder auf
der Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
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Die
konstruktiven und ergonomischen Anforderungen an solche Betätigungseinrichtungen
für Gangwechselgetriebe
sind vielfältig.
Um beispielsweise dem Fahrer aus Gründen der Sicherheit und Ergonomie
ein realistisches Gefühl
der Getriebebetätigung
zu vermitteln, wird für
gattungsgemäße Betätigungseinrichtungen
gefordert, dass bei der Betätigung
sowohl optische wie auch klare haptische bzw. taktile Rückmeldungen über den
aktuellen Schalt- bzw. Betriebszustand des Getriebes vermittelt
werden. Insbesondere soll dabei unter möglichst allen Bedingungen eine
sichere Bedienbarkeit der Getriebe-Betätigungseinrichtung gewährleistet
sein, auch ohne auf das Betätigungselement
blicken zu müssen.
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Im
Fall der früher üblichen,
rein mechanischen Getriebebetätigung
bzw. im Fall einer mechanischen Kopplung zwischen Betätigungselement
und dem Gangwechselgetriebe – beispielsweise
mittels Seilzug oder Gestänge – stimmt
dabei die Stellung des Wählhebels
bzw. Betätigungselements
aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen Betätigungselement und Getriebe
stets mit der tatsächlichen
Getriebestellung überein.
Ebenso werden etwaige Betätigungssperren
im Getriebe durch die mechanische Übertragung ohne weiteres unmittelbar
auch bei der Betätigung
des Wählhebels
oder Betätigungselements
spürbar.
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Bei
der zunehmend eingesetzten elektrohydraulischen bzw. shift-by-wire-Betätigung von
Gangwechselgetrieben existiert jedoch zumeist keine mechanische
Kopplung mehr zwischen dem Betätigungselement
bzw. Wählhebel
in der Fahrgastzelle und dem Kraftfahrzeuggetriebe im Motorraum.
Vielmehr erfolgt die Übertragung
der Schaltbefehle von der Betätigungseinrichtung
zum Kraftfahrzeuggetriebe beim "shift-by-wire"-gesteuerten Getriebe
zumeist ausschließlich
mittels elektrischer oder elektronischer Signale und anschließender elektrohydraulischer
Umsetzung der Schaltbefehle am Getriebe.
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Dies
gilt teilweise sowohl für
moderne Schaltgetriebe, insbesondere jedoch für die aktuellen Generationen
der Getriebeautomaten, welche heute zumeist komplett servoaktuatorisch
bzw. elektrohydraulisch fernbetätigt
werden.
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Insbesondere
bei shift-by-wire-betätigten Gangwechselgetrieben
kommen mit dem Hintergrund der servo-aktuatorischen Getriebebetätigung zunehmend
sehr kompakt gestaltete Betätigungseinrichtungen
zum Einsatz, die nur noch vergleichsweise kurze Schaltwege aufweisen
und geringe Betätigungskräfte erfordern.
Dabei beschränkt
sich die haptische Rückmeldung über den
erfolgten Schaltvorgang an den Nutzer im Wesentlichen auf die Überwindung
der Rastierung des Betätigungselements.
Gerade bei derartigen kompakten Betätigungseinrichtungen jedoch,
die zudem nur noch geringe Schaltwege und Schaltkräfte erfordern,
und die nur noch eine minimale haptische Rückmeldung über den Schaltvorgang liefern,
kann es allerdings zu Fehlbedienungen kommen.
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Zudem
kann es bei den zunehmend miniaturisiert ausgeführten Betätigungseinrichtungen – dies häufig auch
aufgrund von Bauraumeinschränkungen im
Bereich der Mittelkonsole – konstruktiv äußerst aufwändig sein,
sowohl eine Automatikschaltgasse als auch noch eine Tippgasse zum
manuellen Schalten sowie die zur Visualisierung der Gangstufen und Führung des
Wählhebels
erforderliche Schaltkulisse darzustellen.
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Mit
diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Betätigungseinrichtung für die servoaktuatorische
Betätigung
eines Gangwechselgetriebes zu schaffen, mit der sich die genannten
Nachteile des Standes der Technik überwinden lassen. Insbesondere
soll die Betätigungseinrichtung
konstruktiv besonders flexibel und kompakt ausführbar sein, und dabei gleichzeitig
eine stets sichere, haptisch und ergonomisch komfortable sowie intuitive
Getriebebetätigung
erlauben.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In
für sich
genommen zunächst
einmal bekannter Weise umfasst die Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ein monostabiles Gangwahlelement zur Auswahl von Getriebeschaltstufen.
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Ein
Beispiel für
ein gattungsgemäßes, monostabil
ausgelegtes Gangwahlelement ist ein Automatik-Wählhebel, der federbelastet
nach jeder Betätigung
in die Mittelstellung zurückkehrt.
Ein monostabiles Gangwahlelement spart gegenüber einem konventionellen,
multistabilen Wählhebel
zunächst
einmal Bauraum in erheblichem Umfang, benötigt im Allgemeinen keine Schaltkulisse,
und verbleibt stets in der ergonomisch optimalen Mittelposition.
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Ferner
besitzt ein monostabiles Gangwahlelement den Vorteil, dass keine
Aktuatoreinrichtungen notwendig sind, um die Wählhebelstellung bedarfsweise
aktuatorisch wieder in Übereinstimmung
mit der tatsächlich
eingelegten Fahrstufe zu bringen.
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Letzteres
kann im Fall eines multistabilen Gangwahlelements – also beispielsweise
beim konventionellen Wählhebel – insbesondere
beim automatischen Einlegen der Parksperre mittels Auto-P notwendig
werden, damit die Wählhebelstellung auch
im Fall von Auto-P wieder mit dem Getriebezustand übereinstimmt.
Bei einem monostabilen Gangwahlelement hingegen muss bei selbsttätigen Veränderungen
des Getriebezustands lediglich die Ganganzeige am Wählhebel
oder im Armaturenbrett entsprechend nachgeführt bzw. umgestellt werden,
um Getriebezustand und Betätigungseinrichtung
wieder in Übereinstimmung
zu bringen.
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Erfindungsgemäß jedoch
zeichnet sich die Betätigungseinrichtung
dadurch aus, dass am Gangwahlelement eine Schalteinrichtung zur
Auswahl der Fahrstufen des Gangwechselgetriebes angeordnet ist.
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Mit
anderen Worten erlaubt es die Erfindung, dass die Fahrstufe des
Gangwechselgetriebes – also üblicherweise
die Auswahl zwischen den Positionen "P", "R", "N" und "D" – nicht
mehr wie beim Stand der Technik durch Bewegung des Gangwahlelements ausgewählt werden
muss, sondern dass diese Auswahl vielmehr mittels der am Gangwahlelement
angeordneten Schalteinrichtung erfolgen kann.
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Dank
der Erfindung lassen sich somit äußerst kompakte
Gangwahlelemente bzw. Wählhebel realisieren,
da zunächst
einmal die Notwendigkeit für separate
Tipp- und Automatikschaltgassen, ebenso wie die damit zumeist verbundene
raumgreifende Schaltkulisse entfallen kann.
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So
kann beispielsweise ein als Wählhebel gestaltetes
Gangwahlelement dank der Erfindung sehr kurz ausgeführt werden.
Denn mit der Automatikschaltgasse, der Schaltkulisse und der damit
verbundenen Mindesthebellänge
entfällt
zudem auch das Erfordernis, einen minimalen Schaltwinkel zwischen
den einzelnen Fahrstufenstellungen in der Automatikschaltgasse nicht
zu unterschreiten, um damit eine ausreichend differenzierbare haptische
Rückmeldung
und optische Unterscheidbarkeit in der Schaltkulisse zu gewährleisten.
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Dank
der Erfindung lässt
sich das Gangwahlelement vielmehr auf einen reinen Tipphebel bzw. monostabilen
Joystick reduzieren, jedoch ohne die üblicherweise mit einem monostabilen
Betätigungselement
verbundenen Nachteile aufzuweisen. Diese Nachteile aus dem Stand
der Technik bekannter monostabiler Betätigungselemente liegen insbesondere in
den zur Realisierung der haptischen Logik erforderlichen aufwändigen aktuatorischen
Sperreinrichtungen, sowie in dem für den Nutzer schwer verständlichen
Bedienkonzept insbesondere bezüglich des
Schaltens über
mehrere Getriebefahrstufen hinweg, da ein Bedienkonzept, bei dem
das Gangwahlelement nach der Auswahl zwischen mehreren Schaltpositionen
stets in die Mittelstellung zurückkehrt,
für den
Nutzer oft verwirrend ist.
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Dank
der Erfindung kann somit die Fahrstufe des Fahrzeuggetriebes angewählt bzw.
verändert werden,
ohne dass sich die Position des Gangwahlelements dabei dauerhaft ändert, weshalb
das Gangwahlelement bei der Erfindung im Unterschied zu einem konventionellen
multistabilen Gangwahlelement auch stets in der optimalen ergonomischen
Griffposition verbleibt. Zudem kann die konstruktive Ausführung der
am Gangwahlelement angeordneten Schalteinrichtung unabhängig von
der Auslegung des Gangwahlelements selbst erfolgen. Beispielsweise kann
das Gangwahlelement monostabil ausgelegt sein, während die am Gangwahlelement
angeordnete Schalteinrichtung multistabil ausgeführt ist.
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Ein
weiterer entscheidender Vorteil der Erfindung liegt darin, dass
vom Nutzer nicht mehr explizit eine Wahl zwischen Automatikgasse
und Tippgasse, bzw. zwischen Automatikbetrieb und Handschaltung getroffen
werden muss. Vielmehr steht die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung stets unmittelbar
sowohl zum Wechsel der Fahrstufe im Automatikbetrieb als auch – Zulässigkeit
im momentanen Getriebe- und Fahrzustand vorausgesetzt – zum manuellen
Gangwechsel mittels Tippen zur Verfügung.
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Mit
diesem Hintergrund sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor,
dass das Gangwahlelement in der Mittelstellung gesperrt ist, wenn
nicht die Getriebefahrstufe "D" eingelegt ist. Mittels
dieser beispielsweise aktuatorisch erfolgenden Sperre kann dem Nutzer
haptisch unmittelbar signalisiert werden, dass im momentanen Fahrzustand bzw.
in der momentan eingelegten Getriebefahrstufe eine Tippbetätigung des
Getriebes nicht möglich
ist. Gleichzeitig steht dem Nutzer jedoch während der normalen Fahrt mit
eingelegte Getriebefahrstufe "D" das Gangwahlelement
der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
stets unmittelbar zur Gangwahl mittels Tippen zur Verfügung, insbesondere
ohne dass das Gangwahlelement wie beim Stand der Technik zuvor in
eine separate Tippgasse bewegt werden muss.
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Die
Betätigungseinrichtung
kann dabei vorzugsweise so eingerichtet sein, dass – sobald
während
der Fahrt mit eingelegter Getriebefahrstufe "D" das
Gangwahlelement betätigt
wird – das
Getriebe in den Tippmodus wechselt. Zurück in die Getriebefahrstufe "D" sowie in den normalen Automatikbetrieb kann
sodann wieder geschaltet werden, indem die erfindungsgemäß am Gangwahlelement
angeordnete Schalteinrichtung vom Fahrer wieder auf "D" gestellt wird, beispielsweise indem
ein mit "D" bezeichneter Knopf
der Schalteinrichtung gedrückt
wird, falls die Schalteinrichtung als Tastenanordnung ausgeführt ist.
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Genauso
kann auch aus dem Tippmodus heraus – Zulässigkeit vorausgesetzt – unmittelbar eine
andere Getriebefahrstufe eingelegt werden, beispielsweise "N", "R" oder "P", ohne dass wie beim Stand der Technik
das Gangwahlelement erst aus der Tippgasse zurück in die Automatikgasse bewegt werden
muss.
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Die
Erfindung lässt
sich unabhängig
davon verwirklichen, wie das Gangwahlelement der Betätigungseinrichtung
konstruktiv ausgelegt und im Fahrzeug angeordnet ist, solange sich
am Gangwahlelement erfindungsgemäß die Schalteinrichtung
zur Fahrstufenwahl anordnen lässt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist jedoch das Gangwahlelement zur schwenkbeweglichen
Betätigung
ausgelegt. Bei einem derartigen Gangwahlelement mit schwenkbeweglicher
Betätigung
kann es sich beispielsweise um einen Joystick oder um einen Wählhebel
handeln.
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Dabei
kann der Joystick oder Wählhebel dank
der Erfindung jedoch gleichzeitig sehr kompakt und kurz ausgeführt werden,
da dank der monostabilen Auslegung nur drei Betätigungsstellungen erforderlich
sind. Gleichzeitig kann unter Einsparung von Bauraum und Hebellänge auf
eine Schaltkulisse wie auch auf separate Schaltgassen für Automatikbetrieb und
Tippmodus verzichtet werden.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung ist das Gangwahlelement zur im Wesentlichen translatorischen
Betätigung
ausgelegt. Bei dieser Ausführungsform
kann es sich beim Gangwahlelement insbesondere um ein Schiebeelement handeln.
Ein Schiebeelement kann besonders platzsparend und griffig ausgeführt werden,
wobei gleichzeitig keine ergonomisch störenden Rotationen bei der Betätigung auftreten,
wie dies beispielsweise bei einem sehr kurz ausgeführten Wählhebel
oder Joystick der Fall sein kann. Zudem ergibt sich mit einem Schiebeelement
eine weitgehend freie konstruktive und gestalterische Auslegung
und damit eine besonders große
Freiheit beim Design sowohl der Betätigungseinrichtung als auch
deren Umfeld, also beispielsweise der Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs.
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Die
Erfindung lässt
sich ferner unabhängig davon
verwirklichen, wie die Schalteinrichtung konstruktiv ausgelegt ist,
solange die Schalteinrichtung an dem jeweiligen Gangwahlelement
angeordnet werden kann. Mit diesem Hintergrund ist es gemäß einer
möglichen
Ausführungsform
der Erfindung zunächst
einmal vorgesehen, dass die am Gangwahlelement angeordnete Schalteinrichtung
definiert-multistabil ausgelegt ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
entspricht die Bedienung der Schalteinrichtung im Wesentlichen der
eines konventionellen Gangwahlelements, das mehrere stabile Rast- oder Schaltpositionen
aufweist, wobei jeder der stabilen Rast- oder Schaltpositionen eine
Fahrstufe definiert zugeordnet ist.
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Dies
ist bei einem konventionellen Automatikwählhebel, aber beispielsweise
auch bei einer Tastenbetätigung
mit mehreren benachbart angeordneten Tasten zur Auswahl der Fahrstufen
des Gangwechselgetriebes der Fall, wie dies auch bei einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen ist.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung hingegen ist das Gangwahlelement der Betätigungseinrichtung
indifferent-multistabil ausgelegt, dabei vorzugsweise als für sich genommen
unbegrenzt rotierbarer Drehknopf oder rotierbares Rändelrad
ausgebildet.
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Ein
indifferent-multistabiles Gangwahlelement – also beispielsweise ein rotationssymmetrischer
Drehknopf ohne Positionszeiger – unterscheidet
sich von einem definiert-multistabilen Gangwahlelement, also beispielsweise
von einem konventionellen Wählhebel,
oder auch von einem Drehknopf mit Positionszeiger dadurch, dass
den einzelnen Stellungen des indifferent-multistabilen Gangwahlelements
nicht von vorneherein eine definierte Schaltstellung oder Fahrstufe
zugeordnet ist.
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Ein
wichtiges Anwendungsbeispiel eines indifferent-multistabilen Gangwahlelements
ist der bereits genannte, im Wesentlichen rotationssymmetrische
Drehknopf ohne Positionszeiger. Bei einem derartigen Drehknopf als
Schalteinrichtung zur Auswahl der Fahrstufen des Gangwechselgetriebes
ist dabei zunächst
einmal keiner der Winkelstellungen des Drehknopfs eine bestimmte
Fahrstufe zugeordnet. Vielmehr ergibt sich die bei der Betätigung des
Drehknopfes um einen bestimmten Drehwinkel erreichte Fahrstufe stets
nur im Zusammenhang mit der zuvor eingelegten Fahrstufe, sowie im
Zusammenhang mit einer beim indifferent-multistabilen Gangwahlelement
erforderlichen aktiven Ganganzeige.
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Dabei
hat das indifferent-multistabile Betätigungselement – wie beispielsweise
der genannte Drehknopf – den
entscheidenden Vorteil, dass hiermit ein Gangwahlelement mit diskreten
und stabilen Schaltstufen verwirklicht werden kann, wobei jedoch im
Unterschied zum definiert-multistabilen Betätigungselement (z. B. konventioneller
Wählhebel)
eine aktuatorische Nachführung
des Gangwahlelements im Fall einer nicht durch das Gangwahlelement
ausgelösten
Veränderung
des System- bzw. Getriebezustands nicht erforderlich ist. Bei dem
genannten Drehknopf als Anwendungsbeispiel für ein indifferent-multistabiles
Betätigungselement
ist vielmehr lediglich die Anzeige des Schaltzustands (und ggf.
die Rastierung bzw. der Endanschlag) nachzuführen, um jederzeit Übereinstimmung
zwischen Getriebezustand und Schaltstellung des Gangwahlelements aufrechtzuerhalten
bzw. herzustellen.
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Mit
diesem Hintergrund ist es gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, dass die Schalteinrichtung eine aktuatorisch
verstellbare Anschlageinrichtung zur Begrenzung des Drehwinkels
des Drehknopfs aufweist.
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Auf
diese Weise kann mittels Einsatz eines zeigerlosen Drehknopfs vollständig die
Funktion und Bedienungsweise eines herkömmlichen, multistabilen Bedienelements
wie beispielsweise eines Knebelschalters oder Wählhebels nachgebildet werden, bei
dem jeder Schaltposition unveränderlich
ein definierter Betriebszustand des zu steuernden Systems zugeordnet
ist, und bei dem in beiden Dreh- bzw. Schaltrichtungen sowohl optisch
als auch mechanisch definierte Schaltendstellungen bzw. Endanschläge vorhanden
sind.
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Um
dies zu verwirklichen, wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung mittels
der aktuatorisch verstellbaren Anschlageinrichtung ein variabler Endanschlag
für den
Drehknopf in vorzugsweise beiden Drehrichtungen realisiert. Dies
bedeutet, dass der Endanschlag bzw. die beiden Endanschläge – unabhängig von
der absoluten Rotationswinkelstellung des Drehknopfs – stets
aktuatorisch so gesetzt bzw. positioniert werden können, wie
dies mit der gegenwärtigen
logischen Schaltposition des Drehknopfs bzw. mit der im Getriebe
eingelegten Fahrstufe korrespondiert.
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Beispielsweise
könnte
der Drehknopf vom Bediener zuletzt in der Schaltposition "D" belassen worden sein, wonach das Fahrzeug
verlassen wurde, weshalb das Fahrzeug per Auto-P selbsttätig die Parksperre
eingelegt habe. Dank der aktuatorisch positionierbaren Endanschläge zur Drehwinkelbegrenzung
des Drehknopfs können
die Endanschläge des
Drehknopfs in diesem Fall aktuatorisch neu so gesetzt werden, dass
sich für
den Fahrer bei der nächsten
Betätigung
des Drehknopfs der mit der eingelegten Parksperre übereinstimmende,
neue Drehwinkelbereich bis zu den Endanschlägen des Drehknopfs ergibt.
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Anstelle
die Endanschläge
zur Drehwinkelbegrenzung des Drehknopfs jeweils neu zu positionieren
bzw. zu setzen, kann jedoch auch der Drehknopf selbst – bei in
diesem Fall unveränderlichen Endanschlägen – aktuatorisch
jeweils so verdreht werden, dass die Rotationswinkelstellung des
Drehknopfs innerhalb der fixen Endanschläge wieder mit der Getriebefahrstufe übereinstimmt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist zusätzlich
zum Gangwahlelement und zusätzlich
zu der Schalteinrichtung zur Fahrstufenwahl ein Parksperren-Betätigungselement
zur Aktivierung der Parksperre vorgesehen. Dabei ist gleichzeitig
die Schalteinrichtung so eingerichtet, dass bei ihrer Betätigung – sofern
gleichzeitig die Bremse getreten ist – die Parksperre deaktiviert wird.
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Dies
bedeutet mit anderen Worten, dass das Einlegen der Parksperre somit
nur noch mittels Betätigung
des zusätzlichen
Parksperren-Betätigungselements
erfolgen kann, nicht jedoch durch Betätigung der Schalteinrichtung
am Gangwahlelement.
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Aus
diesem Grund ist zunächst
einmal ein unbeabsichtigtes Einlegen der Parksperre bei der Auswahl
der Getriebefahrstufe mittels der Schalteinrichtung am Gangwahlelement
ausgeschlossen, was insbesondere beim Rangieren und beim raschen Wechsel
zwischen Vorwärtsfahrt
und Rückwärtsfahrt ein
vorteilhaftes Komfort- und Sicherheitsmerkmal darstellt.
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Gelöst werden
kann die – mittels
des zusätzlichen
Parksperren-Betätigungselements
oder auch mittels Auto-P – eingelegte
Parksperre bei dieser Ausführungsform
der Erfindung dadurch, dass zunächst
die Bremse (zur Überwindung
der Shiftlocksperre) getreten wird, und gleichzeitig eine einmalige Betätigung der
Schalteinrichtung erfolgt. Alternativ kann das zusätzliche
Parksperren-Betätigungselement
jedoch auch so ausgelegt sein, dass sich die Parksperre mittels
des zusätzlichen
Parksperren-Betätigungselements
nicht nur einlegen, sondern auch wieder lösen lässt.
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In
jedem Fall jedoch wird der Zustand der gelösten Parksperre dem Fahrer
sodann durch Statusänderung
eines entsprechenden Parksperren-Anzeigeelements vorzugsweise im
Bereich der Betätigungseinrichtung
visualisiert.
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Zudem
kann die Parksperrenposition – bei Ausführungsformen
mit zusätzlichem
Parksperren-Betätigungselement – aus dem
Schaltschema ggf. komplett eliminiert werden, wodurch sich die Anzahl
der Positionen im Schaltschema weiter reduzieren und die erfindungsgemäß am Gangwahlelement angeordnete
Schalteinrichtung somit noch einfacher und kompakter gestalten lässt. Im
einfachsten Fall weist die Schalteinrichtung damit nur noch die
drei Schaltstellungen "R", "N" und "D" auf,
da die Fahrstufe "P" durch das zusätzliche
Parksperren-Betätigungselement
eingelegt (und je nach Ausführung auch
wieder ausgelegt) werden kann, und da ferner auch die Betriebsart "M" bzw. der Tippmodus – ebenfalls ohne Betätigung der
Schalteinrichtung – wie
weiter oben beschrieben einfach durch entsprechendes Bewegen des
Gangwahlelements aktiviert werden kann.
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Dies
bedeutet, dass die Schalteinrichtung konstruktiv sehr einfach gehalten
werden kann, und sich gleichzeitig haptisch wie optisch intuitiv
leicht verständlich
gestalten lässt,
da mittels der Schalteinrichtung somit lediglich noch zwischen "Vorwärtsfahrt", "Rückwärtsfahrt" und Leerlauf bzw. "Neutralstellung" zu wählen ist. In diesem Fall ist
es sogar denkbar, auch die Schalteinrichtung – ebenso wie das Gangwahlelement
selbst – monostabil
auszulegen, da lediglich noch die drei Schaltstellungen "R", "N" und "D" vorhanden sind, weshalb auch keine
Notwendigkeit für
das Überschalten
bzw. Überdrücken von
mehr als einer Schaltposition mehr besteht.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele
darstellender Zeichnungen näher
erläutert.
Dabei zeigt:
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1 in
schematischer isometrischer Darstellung eine Ausführungsform
einer Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 in
einer 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht eine
weitere Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung; und
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3 in
einer 1 und 2 entsprechenden Darstellung
und Ansicht eine dritte Ausführungsform
einer Betätigungseinrichtung
gemäß der Erfindung.
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In 1 ist
in schematischer isometrischer Darstellung eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung
für ein
aktuatorisch gesteuertes Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges
dargestellt.
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Diese
beispielsweise auf der Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs anordenbare
Betätigungseinrichtung
umfasst zunächst
einmal einen monostabil ausgebildeten Wählhebel 1. Da die Übertragung
der Schaltbefehle zum Getriebe auf elektronischem Weg erfolgt – weshalb
auch keine nennenswerten Betätigungskräfte aufzubringen
sind – ist
der Wählhebel 1 platzsparend
und ähnlich
wie ein Joystick gestaltet, und besitzt somit lediglich einen kurzen
Hebelarm 2.
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Auf
dem Knauf 3 des Wählhebels 1 ist
erfindungsgemäß die Schalteinrichtung 4 zur
Auswahl der Fahrstufen des Gangwechselgetriebes angeordnet. Bei
der dargestellten Ausführungsform
gemäß 1 ist
die Schalteinrichtung in Form einer Tasteneinrichtung mit einzelnen
Tasten 4 zur Anwahl der Fahrstufen "P", "R", "N" und "D" ausgebildet.
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Dies
bedeutet, dass die Fahrstufen bzw. die grundlegende Betriebsart
des Gangwechselgetriebes am Knauf 3 des Wählhebels 1 durch
entsprechenden Tastendruck gewählt
werden kann, während
der Wählhebel 1 selbst
als Tipphebel bzw. Joystick zum manuellen Herauf- oder Herunterschalten zur
Verfügung
steht. Dank der Erfindung entfällt
somit die Notwendigkeit separater Tipp- und Automatikschaltgassen
ebenso wie die in diesem Zusammenhang im Stand der Technik zumeist
erforderliche Schaltkulisse und die damit verbundene sehr viel größere Mindestlänge des
Hebelarms 2 des Wählhebels 1.
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Es
kann somit die Fahrstufe des Fahrzeuggetriebes angewählt bzw.
verändert
werden, ohne dass sich dabei die Position des Wählhebels 1 dauerhaft
verändert.
Der Wählhebel 1 bleibt
somit stets in der konstruktiv vorgesehenen, ergonomisch optimalen
Griffposition. Zudem besteht ein entscheidender Vorteil der Betätigungseinrichtung
gemäß 1 darin,
dass der Nutzer nicht mehr explizit eine Wahl zwischen Automatikbetrieb
und Tippmodus treffen und hierzu – wie beim Stand der Technik – den Wählhebel
entweder in die Automatikschaltgasse oder in die Tippgasse bewegen
muss.
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Vielmehr
steht der Wählhebel 1 (sofern
im momentanen Fahrzustand zulässig)
stets ohne Weiteres zum manuellen Gangwechsel zu Verfügung. Sprich,
befindet sich das Getriebe während
der normalen Fahrt beispielsweise in der Fahrstufe "D", so kann ohne Weiteres durch einfache
Betätigung
des Schaltknaufs 3 des Wählhebels 1 in den
manuellen Modus gewechselt und die eingelegte Gangstufe verändert werden.
Zurück
in den Automatikmodus kann sodann beispielsweise durch einfaches
Drücken
der Taste "D" am Schaltknauf 3 gewechselt
werden.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Auch hier erkennt man zunächst einen wieder in Form eines
Joysticks gehaltenen Wählhebel 1 mit
kurzem Hebelarm 2 und Betätigungsknauf 3. Im
Unterschied zu der Ausführungsform
gemäß 1 ist
bei der Ausführungsform
gemäß 2 die
Schalteinrichtung jedoch nicht als Tastenanordnung, sondern in Form
eines gerändelten
Drehgriffs 5 ausgebildet.
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Wieder
dient auch hier der Betätigungsknauf 3 des
Wählhebels 1 der
manuellen Gangwahl im Tippmodus, während der Drehgriff 5 zur
Auswahl der Fahrstufe des Gangwechselgetriebes verwendet wird. Zur
Visualisierung der momentan eingelegten Getriebefahrstufe ist der
Drehgriff 5 mit einer Fahrstufenanzeige 6 versehen.
Dabei kann die Fahrstufenanzeige 6 entweder mechanisch
oder elektronisch angesteuert bzw. ausgeführt sein. Je nach Ausführung des
Drehgriffs 5 als monostabiles, indifferent-multistabiles
oder definiert-multistabiles Betätigungselement
ist die Fahrstufenanzeige 6 dabei mit dem Drehgriff 5 gekoppelt,
oder aber wird unabhängig
von der absoluten Rotationswinkelstellung des Drehgriffs 5 angesteuert
und positioniert.
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Zur
besonders einfachen Bedienung ist bei der Betätigungseinrichtung gemäß 2 ferner
die Betätigung
der Parksperre in einen separaten Parksperren-Betätigungsknopf 7 ausgelagert.
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Dies
besitzt zunächst
einmal den Vorteil, dass die Anzahl der mittels des Drehgriffs 5 anwählbaren
Getriebefahrstufen auf diese Weise auf lediglich drei Positionen
reduziert werden kann. Am Drehgriff 5 ist somit lediglich
noch zwischen Vorwärtsfahrt "D", Rückwärtsfahrt "R" und Leerlauf "N" zu
wählen, was
sowohl die konstruktive Ausbildung des Drehgriffs 5 und
der Fahrstufenanzeige 6 vereinfacht, als auch eine unerreicht
intuitive, sichere und einfache Getriebebetätigung ermöglicht. Insbesondere ist ein versehentliches Überschalten
der gewünschten
Getriebestufe, beispielsweise das versehentliche Überschalten
des Rückwärtsgangs
beim Rangieren – mit der
Folge einer unerwünscht
eingelegten Parksperre – vollständig ausgeschlossen.
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Die
Parksperre lässt
sich bei dieser Ausführungsform
vielmehr ausschließlich
mittels Betätigung des
zusätzlichen
Parksperrenknopfs 7 einlegen, nicht jedoch durch Betätigung des
Wählhebels 3 oder durch
Betätigung
des Drehgriffs 5. Umgekehrt kann der Drehgriff 5 oder
der Wählhebel 3 jedoch
so eingerichtet sein, dass bei Betätigung des Drehgriffs 5 oder
wahlweise des Wählhebels 3 die
zuvor eingelegte Parksperre gelöst
und die Fahrstufenanzeige 6 entsprechend umgestellt wird.
Dabei ist selbstverständlich
sicherheitshalber das Bremspedal zu treten, um auf diese Weise die
Shiftlock-Sperre zu deaktivieren, durch die unbeabsichtigtes Einlegen
einer Fahrstufe und damit verbundenes unerwünschtes Anrollen des Fahrzeugs
verhindert wird.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
für einen
Getriebeautomaten eines Kraftfahrzeugs.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 3 ist das
Gangwahlelement 1 im Unterschied zu den Ausführungsformen
gemäß 2 und 3 nicht
als Wählhebel
bzw. Joystick, sondern vielmehr als Schiebeelement 1 ausgebildet.
Das Schiebeelement 1 ist dabei entlang der Pfeilrichtung 8 in
Fahrzeuglängsrichtung
vor und zurück
gegenüber
einem Sockelbereich 9 der Betätigungseinrichtung verschiebbar.
Bei der Darstellung gemäß 3 ist
das Schiebeelement 1 dabei zur Verdeutlichung momentan
aus seiner Mittelstellung ausgelenkt und befindet sich an seinem
fahrzeugbezogen hinteren Anschlag.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 3 dient das
Schiebeelement 1 – ähnlich wie
der Wählhebel gemäß den Ausführungsformen
aus 1 bzw. 2 – wieder der manuellen Anwahl
von Getriebestufen im Tippmodus der Betätigungseinrichtung.
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Zur
Auswahl des Betriebsmodus bzw. der Getriebefahrstufe des Getriebeautomaten
dient bei der Ausführungsform
gemäß 3 ein
auf dem Schiebeelement 1 angeordnetes Rändelrad 10. Bei dieser
Ausführungsform
ist dabei das Rändelrad 10 als
indifferent-multistabiles
Betätigungselement
eingerichtet, sprich das Rändelrad 10 ist
für sich
genommen zunächst
einmal unbegrenzt rotierbar, und es existiert keine festgelegte
Zuordnung zwischen einer bestimmten Absolutwinkelstellung des Rändelrads 10 und
einer der Getriebefahrstufen.
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Der
Zusammenhang zwischen einer bestimmten Drehwinkelstellung des Rändelrads 10 und einer
Getriebefahrstufe wird vielmehr durch die Steuerelektronik der Betätigungseinrichtung
in Abhängigkeit
der zuvor eingelegten Getriebefahrstufe und in Abhängigkeit
der Drehrichtung und des Relativdrehwinkels bei der Betätigung des
Rändelrads 10 festgelegt,
wobei gleichzeitig eine entsprechende Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung 11 zur
Visualisierung der eingelegten Getriebefahrstufe erfolgt.
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Mittels
des Rändelrads 10 kann
somit zwischen den einzelnen Betriebsarten bzw. Fahrstufen "P", "R", "N", "D" und "M" des Getriebeautomaten gewechselt werden,
während
das Schiebeelement 1 die Aufgabe des manuellen Gangwechsels
im Tippmodus übernimmt.
Auch bei der Ausführungsform
gemäß 3 kann
dabei während
der normalen Fahrt in Fahrstufe "D" eine Betätigung des
Schiebeelements 1 unmittelbar zum Wechsel in den Tippmodus und
zur entsprechenden Veränderung
der Anzeigeeinrichtung 11 führen, insbesondere ohne dass
hierzu eigens das Rändelrad 10 betätigt werden
muss.
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Die
Ausführungsform
gemäß 3 besitzt damit
insbesondere den Vorteil größtmöglicher
konstruktiver Freiheit bei Design, Gestaltung und Platzierung im
Kraftfahrzeug, und lässt
sich somit insbesondere in praktisch jedes Bedienkonzept und in
jede auch unkonventionelle Form beispielsweise einer Mittelkonsole
integrieren.
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Im
Ergebnis wird somit deutlich, dass mit der Erfindung eine Betätigungseinrichtung
geschaffen wird, die gegenüber
dem Stand der Technik insbesondere den Vorteil besonders großer konstruktiver Flexibilität aufweist,
beispielsweise besonders kompakt ausgeführt werden kann, wobei jedoch
gleichzeitig höchste
ergonomische Anforderungen bezüglich Bedienkomfort
und Haptik erfüllt
werden können. Insbesondere
entfällt
die beim Stand der Technik notwendige Trennung zwischen Automatikschaltgasse und
Tippgasse wie auch eine entsprechende aufwändige Schaltkulisse. Die Getriebebetätigung wird
im Automatikbetrieb, im Tippmodus und insbesondere bezüglich des
Wechsels zwischen Automatikbetrieb und Tippmodus erheblich vereinfacht.
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Die
Erfindung leistet im Ergebnis einen fundamentalen Beitrag zur Neudefinition
und Weiterentwicklung der Betätigungssysteme
für servoaktuatorisch
gesteuerte Kraftfahrzeuggetriebe.
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- 1
- Gangwahlelement,
Wählhebel,
Schiebeelement
- 2
- Wählhebelarm
- 3
- Wählhebelknauf
- 4
- Tasteneinrichtung
- 5
- Drehgriff
- 6
- Fahrstufenanzeige
- 7
- Parksperren
Taste
- 8
- Betätigungsrichtung
- 9
- Sockelbereich
- 10
- Rändelrad
- 11
- Fahrstufenanzeige