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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
für ein
Gangwechselgetriebe, beispielsweise für ein Automatgetriebe mit shift-by-wire-Betätigung,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 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 des Kraftfahrzeugs
angeordnet sind.
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Die
konstruktiven und ergonomischen Anforderungen an solche Betätigungseinrichtungen
bzw. Wählhebel
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 dem Fahrer nicht nur optische, sondern auch klare haptische
bzw. taktile Rückmeldungen über den
aktuellen Schalt- bzw. Betriebszustand des Getriebes vermittelt
werden.
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In
Abhängigkeit
des Zustands des zu bedienenden Gangwechselgetriebes sowie in Abhängigkeit
anderer Zustandsfaktoren am Kraftfahrzeug – Zündung eingeschaltet, Motor
läuft,
Fahrzeuggeschwindigkeit etc. – ist
es zur Realisierung des haptischen Feedback im Allgemeinen notwendig,
den Betätigungsbereich
des Wählhebels
je nach Getriebezustand einzuschränken, damit die Anwahl etwa
momentan nicht zulässiger
Schaltzustände
bzw. Fahrstufen des Gangwechselgetriebes unterbunden wird.
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Insbesondere
bei shift-by-wire-gesteuerten Gangwechselgetrieben – worunter
auch die meisten aktuellen Automatgetriebe fallen – wird aus
Gründen der
Ergonomie und Sicherheit dabei gefordert, dass dem Fahrer etwaige
momentan nicht zulässige Schaltzustände bzw.
Schaltoperationen in Form entsprechender Sperrungen bzw. variabel
setzbarer Bewegungsbereiche der zugehörigen Bedienpositionen des
Wählhebels
haptisch als auch ggf. optisch signalisiert werden.
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Denn
im Fall der zunehmend eingesetzten elektrischen bzw. shift-by-wire-Betätigung von
Gangwechselgetrieben existiert keine mechanische Kopplung mehr zwischen
dem Wählhebel
in der Fahrgastzelle und dem Kraftfahrzeuggetriebe im Motorraum. Vielmehr
erfolgt die Übertragung
der Schaltbefehle von der Betätigungseinrichtung
zum Kraftfahrzeuggetriebe beim ”shift-by-wire”-Getriebe
mittels elektrischer oder elektronischer Signale und anschließender zumeist
elektrohydraulischer Umsetzung der Schaltbefehle am Getriebe.
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Bei
den shift-by-wire-betätigten
Gangwechselgetrieben führt
die fehlende mechanische Verbindung zwischen der Getriebeaktuatorik
und dem Wählhebel
jedoch dazu, dass der Getriebezustand oder etwaige im Getriebe eingelegte
Schaltsperren nicht mehr direkt auf den Zustand des Wählhebels rückwirken.
Der Fahrer kann somit nicht ohne weiteres anhand bestimmter am Wählhebel
spürbar
blockierter Schaltstellungen oder Bewegungsbereiche erkennen, dass
die entsprechenden Hebelstellungen, Fahrstufen bzw. Getriebezustände im momentanen
Fahrzustand nicht zulässig
sind und somit auch nicht angewählt
werden können.
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Von
besonderer Bedeutung sind die dargestellten Zusammenhänge auch
in Bezug auf monostabile Betätigungseinrichtungen.
Der Wählhebel weist
bei einer monostabilen Betätigungseinrichtung eine
stabile (Mittel-)Stellung und zumeist mehrere nichtstabile Stellungen
auf. Dabei kommen jedoch je nach Getriebezustand zumeist nur einige
wenige der mechanisch insgesamt vorhandenen Wählhebelstellungen jeweils für die tatsächliche
Schaltbetätigung in
Frage. Andere, vom Wählhebel
her gesehen mechanisch zwar mögliche
Wählhebelstellungen
dürfen bzw.
können – je nach
Getriebezustand – hingegen keine
sinnvolle Schaltbetätigung
auslösen,
und müssen
daher aktuatorisch gesperrt werden, um dem Fahrer am Wählhebel
eine konsistente Haptik sowie ein zuverlässiges Feedback der Schaltbetätigung zu vermitteln.
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Beispielsweise
darf sich ein monostabiler Wählhebel,
sofern sich das Getriebe im Zustand ”P” wie Parksperre befindet,
nicht weiter in Fahrtrichtung nach vorne verschieben lassen, auch
wenn der monostabile Wählhebel
für sich
genommen zunächst noch
frei nach vorne beweglich wäre.
Vielmehr muss eine entsprechende Aktuatorik dafür sorgen, dass der Wählhebel
in diesem Beispielfall nur fahrtrichtungsbezogen nach hinten bewegt
werden kann.
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Wie
beispielsweise aus der
US 2006/0016287
A1 oder aus der
DE 10 2005 033 510 A1 ersichtlich, ist versucht
worden, der mit der shift-by-wire-Betätigung von Gangwechselgetrieben verbundenen
Problematik damit zu begegnen, dass Wählhebel mit diversen Aktuatoren
zur selektiven Sperrung unzulässiger
Schaltbefehle versehen worden sind. Diese Aktuatoren werden in Abhängigkeit des
Fahrzeug- bzw. Getriebezustands aktiviert, um so den ursprünglichen
Gesamtbewegungsbereich des Wählhebels
entsprechend des momentanen Fahr- oder Getriebezustands einzuschränken, oder auch
dem Wählhebel
in bestimmten Fällen
komplett zu sperren.
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Muss
dabei jedoch eine Vielzahl unterschiedlicher Wählhebelstellungen bzw. Wählhebel-Bewegungsbereiche
in unterschiedlichen Kombinationen aktuatorisch gesperrt oder der
Bewegungsbereich des Wählhebels
variabel innerhalb eines Winkelbereichs positioniert werden, so
ist hierzu im Stand der Technik häufig eine komplexe Sperrmimik und/oder
eine Vielzahl an Aktuatoren erforderlich. Dies hat unerwünschte Auswirkungen
aufgrund der damit verbundenen Komplexität und Kostenerhöhung. Auch
Probleme mit dem zur Verfügung
stehenden Bauraum im Bereich der Betätigungseinrichtung, ferner
bezüglich
des Energieverbrauchs mehrerer ggf. elektromagnetischer Aktuatoren
sowie mit der damit erzeugten Abwärme können mit einer solchen herkömmlichen
Sperraktuatorik verbunden sein.
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Direktsperrende
Elektromagneten sind in Bezug auf die Variabilität für unterschiedliche Sperrkombinationen
bzw. zur Realisierung verschiedener unterschiedlicher Bewegungsbereiche
für den
Wählhebel
deutlich eingeschränkt.
Zudem können
einfache, direktsperrende Elektromagnete im ungünstigen Fall zum Hakeln bei
der Bedienung führen
insbesondere dann, falls der Schaltzustand solcher elektromagnetischen
Aktuatoren in bestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuggetriebes
gleichzeitig mit der Betätigung
des Wählhebels
geändert
werden sollte.
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Des
Weiteren weist die
DE
10 2005 033 510 A1 eine Betätigungseinrichtung zur Auswahl
von Fahrstufen eines Gangwechselgetriebes auf, wobei eine von einem
elektromagnetischen Aktuator betätigbare
Kulisse vorgesehen ist, welche den Bewegungsbereich eines Wählhebels
einschränkt.
In der
DE 10 2004
060 232 A1 ist darüber
hinaus eine Anschlagkulisse mit Endanschlägen offenbart, wobei die Endanschläge ebenfalls
den Bewegungsbereich des zwischen den Endanschlägen bewegbaren Wählhebels
einschränken.
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Mit
diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Betätigungseinrichtung zu
schaffen, insbesondere zur elektrischen bzw. elektronischen shift-by-wire-Betätigung eines
Gangwechselgetriebes, die eine Sperrvorrichtung aufweist, und mit
der sich die genannten Nachteile des Standes der Technik überwinden
lassen. Insbesondere soll die Sperreinrichtung dabei auch im Fall
einer komplexen Sperrlogik mit einer möglichst geringen Anzahl an Aktuatoren
auskommen, und es sollen undefinierte Betriebszustände bzw.
ein Hakeln des Wählhebels zuverlässig unterbunden
werden. Ferner soll die Betätigungseinrichtung
mit einem möglichst
geringen Bauraum auskommen und einen geringen Energieverbrauch aufweisen.
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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
bekannter Weise umfasst die Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen – innerhalb
mindestens einer Schaltgasse bewegbaren – Wählhebel mit zumindest drei
Fahrstufenstellungen sowie einen Sockel und eine Sperrvorrichtung.
Dabei dient die Sperrvorrichtung zur steuerbaren Einschränkung des Bewegungsbereichs
des Wählhebels
in Abhängigkeit insbesondere
vom Schaltzustand des Getriebes oder vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich die Betätigungseinrichtung
jedoch dadurch aus, dass die Sperrvorrichtung eine mittels einer
Aktuatoreinrichtung bewegbare und rotatorisch schwenkbar mit dem Sockel
der Betätigungseinrichtung
verbundene Anschlagskulisse mit Endanschlägen aufweist, wobei ein mit
dem Wählhebel
verbundenes Anschlagelement zwischen den Endanschlägen hin
und her bewegbar und an den Endanschlägen zur Anlage bringbar ist
sowie die Schwenkachse der Anschlagskulisse mit der Schwenkachse
des Wählhebels
zusammenfällt.
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Erfindungsgemäß ergibt
sich mit der aktuatorisch bewegbaren Anschlagskulisse eine einfache Möglichkeit
zur frei variablen Positionierung des innerhalb eines Gesamtbewegungsbereichs
momentan freizuschaltenden Bewegungsbereichs für den Wählhebel. Gegenüber Sperrvorrichtungen
mit diskreten Sperrpositionen und mehreren separaten Aktuatoren – beispielsweise
Elektromagneten – ergibt sich
hierdurch insbesondere der Vorteil, dass bei einer etwaigen Betätigung des
Wählhebels
gleichzeitig mit einer Aktivierung der Sperrvorrichtung aufgrund einer
Getriebezustandsänderung
keine undefinierten Wählhebelstellungen
auftreten können,
und dass bei der Rückführung des
Wählhebels
in die neutrale Mittelstellung aufgrund der eine stufenlose Kulisse
umfassenden Sperrvorrichtung kein Hakeln wie im Fall von diskreten,
separaten elektromagnetischen Sperren auftreten kann.
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Ferner
können
auf diese Weise je nach Auslegung der Anschlagskulisse auch kleine
Winkelbewegungen realisiert werden, was bei diskret beispielsweise
mit einzelnen Magnetaktuatoren aufgebauten Sperren wegen der dabei
auftretenden Überschneidungen
zwischen den einzelnen Sperren schwer oder nicht realisierbar ist. Überdies
ist bei der Erfindung die Anzahl der verschiedenen Wählhebelpositionen
innerhalb des Bewegungsbereichs prinzipiell unbeschränkt, und
es werden für zusätzliche Wählhebelpositionen
innerhalb des Wählhebel-Bewegungsbereichs
keine zusätzlichen
Aktuatoren benötigt.
Dies ist vorteilhaft in Bezug auf Kosten, Bauraum, Wärmeentwicklung
und Energieverbrauch der Betätigungseinrichtung.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausführung ergibt
sich eine besonders kompakte und robuste Ausführung der Lagerung für die bewegliche
Anschlagskulisse. Die Lagerung der Anschlagskulisse kann somit ggf.
auf ein und derselben Lagerachse wie die Lagerung des Wählhebels
erfolgen.
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Prinzipiell
lässt sich
die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung
unabhängig
davon verwirklichen, wie die aktuatorische Bewegung der Anschlagskulisse
konstruktiv realisiert wird. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Aktuatoreinrichtung hierzu jedoch einen
Schieber mit einer Rampeneinrichtung. Ferner weist die Anschlagskulisse
gemäß dieser Ausführungsform
ein Mitnehmerelement auf, wobei das Mitnehmerelement mit der Rampeneinrichtung
in Eingriff bringbar ist dergestalt, dass eine Bewegung des Schiebers über die
Rampeneinrichtung und das Mitnehmerelement in eine entsprechende
Bewegung der Anschlagskulisse umgesetzt wird.
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Auf
diese Weise lässt
sich kostengünstig
und platzsparend im Sockelbereich der Betätigungseinrichtung die erforderliche
hohe Getriebeübersetzung zwischen
dem Aktuatorantrieb und der Bewegung der Anschlagskulisse erzielen.
Ferner kann die als Rampe und Mitnehmer gestaltete Getriebeübersetzung
zwischen Aktuatorantrieb und Anschlagskulisse dergestalt ohne weitere
Hilfsmittel selbsthemmend ausgebildet werden, weshalb keine weiteren
Sperren oder Aktuatoren zur Festlegung der Anschlagskulisse erforderlich
sind.
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Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung ist der Schieber als Linearschieber ausgebildet und
dabei vorzugsweise mit einer Linearverzahnung versehen, wobei die
Linearverzahnung mit dem Ritzel eines elektromotorischen Servoaktuators
in Eingriff bringbar ist.
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Hierdurch
ergibt sich konstruktiv eine besonders kompakte und kostengünstige Darstellung
des Schiebers sowie der gesamten Getriebeübersetzung zwischen Aktuator
und Anschlagskulisse. Der Schieber kann insbesondere einstückig mit
der Linearverzahnung ausgebildet werden, wodurch weitere Werkzeug-
und Montagekosten eingespart werden können.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass mit dem Anschlagelement des Wählhebels
eine Sperrausnehmung vorzugsweise einstückig verbunden ist, wobei die
Sperrausnehmung mit einem aktuatorisch schaltbaren Sperrvorsprung
in Eingriff bringbar ist. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich ein
konstruktiver Doppelnutzen des Anschlagelements einerseits – im Zusammenwirken
mit der Anschlagskulisse – zur
Einschränkung
und variablen Positionierung des Bewegungsbereichs für den Wählhebel,
und andererseits – im
Zusammenwirken mit dem Sperrvorsprung – zur kompletten Sperrung des
Wählhebels
in einer bestimmten Position. Auf diese Weise kann insbesondere
die Realisierung der sicherheitsrelevanten Shiftlock-Funktion in
Form einer steuerbaren Sperrung des Wählhebels für die Parksperrenposition erfolgen. Die
Sperrausnehmung kann dabei im einfachsten Fall als ein mit dem Anschlagelement
des Wählhebels
verbundener Sperrschlitz, und der Sperrvorsprung als Anker eines
elektromagnetischen Sperraktuators ausgebildet sein.
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Insbesondere
mit dem Hintergrund der variablen Positionierbarkeit eines bestimmten
Bewegungsbereichs des Wählhebels
ist es gemäß einer weiteren,
besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, dass der Wählhebel
monostabil ausgebildet ist.
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Dies
bedeutet, dass der Wählhebel
nach jeder Schaltbetätigung
federbelastet wieder in dieselbe Mittelstellung zurückkehrt.
Dies ist vor allem bei der Betätigung
von shift-by-wire-gesteuerten
Getrieben von Vorteil, da auf diese Weise auf eine motorische Nachführung des
Wählhebels
bei etwa automatisch eingelegten Getriebefahrstufen – wie beispielsweise im
Fall einer per ”Auto-P” selbsttätig eingelegten Parksperre – verzichtet
werden kann. Stattdessen muss bei derartigen monostabil ausgebildeten
Wählhebeln
primär
lediglich die Anzeige der Getriebefahrstufe nachgeführt bzw.
jeweils aktualisiert und an den aktuellen Getriebezustand angepasst
werden.
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Für den Fahrer
bedeutet dies jedoch, dass die Rückmeldung über den
tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes zunächst
einmal ausschließlich der
separaten Anzeige beispielsweise mittels Leuchtdioden oder Anzeigesymbolen überlassen
bleibt. Hingegen entfällt
bei einem monostabilen Wählhebel die
Möglichkeit,
dem Fahrer anhand der reinen Wählhebelstellung
optische bzw. haptische Rückmeldung über den
Schaltzustand des Getriebes zu vermitteln.
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Bei
aus dem Stand der Technik bekannten monostabilen Wählhebeln
aufwändig
ist ferner die Realisierung der korrekten mechanischen Schaltlogik,
also der mechanische Nachvollzug des jeweils zulässigen Bewegungswinkelbereichs
des Wählhebels.
Der erfindungsgemäße Einsatz
einer Sperrvorrichtung mit bewegbarer Anschlagskulisse bringt jedoch
auch hier Vorteile mit sich. Denn dank der variablen Positionierbarkeit
der Endanschläge
durch die bewegbare Anschlagskulisse lässt sich der jeweils zulässige Bewegungsbereich
des Wählhebels
variabel innerhalb des gesamten mechanisch zur Verfügung stehenden
Bewegungsfensters des Wählhebels
positionieren.
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Letzteres
ist bei einem monostabilen Wählhebel
von Bedeutung insofern, als die vom Wählhebel nach der Betätigung stets
selbsttätig
wieder eingenommene Mittelstellung zunächst einmal jedem beliebigen
tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes zugeordnet sein kann. Insbesondere kann
der in seiner stabilen Mittelstellung verharrende Wählhebel prinzipiell
für jede
der standardmäßigen Getriebefahrstufen ”P”, ”R”, ”N” oder ”D” stehen.
In welcher der Fahrstufen sich das Getriebe tatsächlich befindet, wird dem Fahrer
lediglich durch eine entsprechende variable Anzeigevorrichtung am
Wählhebel oder
auf den Fahrzeugarmaturen angezeigt.
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Dank
des erfindungsgemäßen Einsatzes
einer Sperreinrichtung mit variabel positionierbaren Endanschlägen einer
Anschlagskulisse kann jedoch auch bei einem monostabilen Wählhebel
das Verhalten eines üblichen
multistabilen Wählhebels
mit mehreren stabilen Wählhebelpositionen
nachgebildet werden in Bezug darauf, dass die tatsächliche
Bewegbarkeit des Wählhebels
von der im Getriebe jeweils tatsächlich
eingelegten Fahrstufe abhängt.
Ist im Getriebe beispielsweise die Parksperre eingelegt, so lässt sich
ein konventioneller Wählhebel
um keine weitere Stufe nach vorne, jedoch im allgemeinen um zwei
bis drei Stufen nach hinten bewegen, bevor er an dem der Parksperrenstellung
gegenüberliegenden
Anschlag der Betätigungseinrichtung
bzw. am gegenüberliegenden
Ende einer Wählhebelkulisse anschlägt.
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Dank
der Erfindung lässt
sich dieses der intuitiven Bedienbarkeit und haptischen Erkennbarkeit des
Getriebezustands dienliche Verhalten auch bei einem monostabilen
Wählhebel
konstruktiv vergleichsweise einfach realisieren, indem – durch
entsprechende Positionierung der Anschlagskulisse mit den Endanschlägen – der aktuell
zulässige
Bewegungsbereich des Wählhebels
jeweils so innerhalb des gesamten konstruktiven Bewegungsfensters
des Wählhebels
verschoben wird, dass Bewegungen des Wählhebels nur in derjenigen
Richtung und nur um so viele Schaltstufen möglich sind, wie dies logisch mit
der eingelegten Getriebefahrstufe korrespondiert.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele
darstellender Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 in
schematischer isometrischer Ansicht eine Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 in
einer 1 entsprechenden Darstellung Wählhebel und Sperrvorrichtung
der Betätigungseinrichtung
gemäß 1,
in rückwärtiger Ansicht;
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3 in
einer 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht nochmals
die Betätigungseinrichtung
gemäß 1,
Anschlagskulisse in der untersten Stellung;
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4 in
einer 1 und 3 entsprechenden Darstellung
und Ansicht die Betätigungseinrichtung
gemäß 3,
Linearschieber zur besseren Erkennbarkeit der Anschlagskulisse entfernt;
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5 in
einer 1 sowie 3 und 4 entsprechenden
Darstellung und Ansicht die Betätigungseinrichtung
gemäß 3 und 4,
Anschlagskulisse in der obersten Stellung; und
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6 in
einer 1 sowie 3 bis 5 entsprechenden
Darstellung und Ansicht die Betätigungseinrichtung
gemäß 1 bis 5,
Anschlagskulisse in der mittleren Stellung.
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1 zeigt
in schematisch ausgeführter
isometrischer Darstellung eine Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Man erkennt zunächst
einmal einen aus Platzgründen
nur teilweise dargestellten Wählhebel 1 sowie
den Sockel 2 der Betätigungseinrichtung
mit der darauf angeordneten Lagerung 3 für den Wählhebel 1 sowie
mit einer ebenfalls auf dem Sockel 2 angeordneten Sperrvorrichtung 4. 2 zeigt
die Betätigungseinrichtung
gemäß 1,
wobei in der Darstellung der 2 der erleichterten
Erkennbarkeit halber der Sockel 2 sowie einige darauf angeordneten
Baugruppen entfernt wurden.
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In
der Zusammenschau von 1 und 2 erkennt
man außer
dem Wählhebel 1 und
der Lagerung 3 des Wählhebels 1 insbesondere
die Anschlagskulisse 5 sowie den Linearschieber 6.
Der Linearschieber 6 weist eine gegenüber dem Sockel 2 schräg positionierte
Führungsausnehmung 7 auf, wobei
in der Führungsausnehmung 7 ein
als Stift 8 ausgebildetes Mitnehmerelement gleitend aufgenommen
ist. Der Stift 8 ist einstückig mit der Anschlagskulisse 5 verbunden.
Auf diese Weise ergibt sich eine Antriebsübersetzung zwischen dem Linearschieber 6 und
der Anschlagskulisse 5.
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Dies
ist besonders deutlich in 2 zu erkennen,
und bedeutet mit anderen Worten, dass eine Verschiebung des Linearschiebers 6 entlang
des Doppelpfeils 9 dazu führt, dass die lineare Bewegung des
Schiebers 6 über
die Führungsausnehmung 7 und
den Mitnehmerstift 8 in eine Schwenkbewegung 10 der
Anschlagskulisse 5 umgesetzt wird.
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Der
Linearschieber 6 wiederum weist neben einem prismatischen
Führungsvorsprung 11,
mit dem der Linearschieber 6 in einer formkorrespondierenden
(nicht dargestellten) Führungsnut
im Sockel 2 geführt
ist, eine einstückig
angespritzte Linearverzahnung 12 auf, in welche ein Antriebsritzel 13 eines servoelektrischen
Aktuatorantriebs 14 eingreift. Auf diese Weise ergibt sich über die
Wirkungskette Aktuatorantrieb 14, Ritzel 13, Linearverzahnung 12,
Linearschieber 6, Führungsausnehmung 7 und
Mitnehmerstift 8 der Antrieb der Schwenkbewegung 10 der Anschlagskulisse 5.
Dabei ist die Anschlagskulisse 5 zusammen mit dem Wählhebel 1 auf
einer gemeinsamen Schwenkachse 15 gelagert.
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Aus
den 1 und 2 geht ferner noch eine zusätzliche
Sperreinrichtung hervor, mit der sich der Wählhebel 1 in einer
bestimmten Position (hier in der neutralen Mittelstellung) komplett
verriegeln lässt.
Die zusätzliche
Sperreinrichtung umfasst einen elektromagnetischen Aktuator 16,
dessen Ankerstift bei entsprechender Ansteuerung des Aktuators 16 in die
mit dem Wählhebel 1 verbundene
Sperrausnehmung 17 eingreift und so den Wählhebel 1 in
der dargestellten Mittelstellung verriegelt. Die Verriegelung des
Wählhebels 1 in
der Mittelstellung dient beispielsweise der haptischen Signalisierung
an den Bediener bzw. Fahrer, dass aufgrund des Fahrzeug- oder Getriebezustands
aktuell keine Schaltbefehle ausgeführt werden können. Dies
ist (aufgrund der Shiftlock-Sperre) beispielsweise der Fall beim
Stillstand des Kraftfahrzeugs, wenn sich das Getriebe im Parksperrenzustand
befindet, und wenn gleichzeitig das Bremspedal nicht getreten ist.
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Die 3 bis 6 entsprechen
im Wesentlichen der Darstellung gemäß 1 und zeigen
somit wieder die Betätigungseinrichtung
mit Sockel 2 und Sperrvorrichtung 4. 3 stimmt
dabei nochmals mit der Darstellung gemäß 1 überein,
und zeigt insbesondere auch nochmals den Linearschieber 6.
Letzterer ist in den Darstellungen gemäß 4 bis 6 zur
besseren Erkennbarkeit des Zusammenwirkens zwischen Anschlagskulisse 5 und
Wählhebel 1 weggelassen.
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4 stimmt
bis auf den weggelassenen Linearschieber 6 mit der Darstellung
gemäß 3 bzw. 1 überein.
Im Unterschied zu 3 und 1 erkennt
man in 4 somit auch das Anschlagelement 18,
das in der kreisbogensegmentförmigen Ausnehmung 19 in
der Anschlagskulisse 5 beweglich angeordnet ist. Das Anschlagelement 18 ist
mittels des Auslegers 20 mit dem Wählhebel 1 einstückig verbunden.
Hieraus ergibt sich, dass die Positionierung der segmentförmigen Ausnehmung 19 – mittels entsprechender
Positionierung der schwenkbeweglichen Anschlagskulisse 5 über den
Aktuatorantrieb 14 und den Linearschieber 6 – relativ
zum Sockel 2 der Betätigungseinrichtung
jeweils einen bestimmten festgelegten Bewegungsbereich für den Wählhebel 1 definiert.
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In 4 befindet
sich der (hier nicht dargestellte) Linearschieber 6 an
seinem zeichnungsbezogen linken Endanschlag (vgl. 3). Über die
schräge
Führungsausnehmung 7 des
Linearschiebers 6 und über
den mit der Anschlagskulisse 5 verbundenen Mitnehmerstift 8 wird
die Anschlagskulisse 5 in diesem Fall in ihre unterste
Stellung gemäß 3 und 4 verbracht.
Dies bedeutet, dass der Wählhebel 1 in
diesem Fall lediglich fahrtrichtungsbezogen nach hinten (zeichnungsbezogen
nach links) bewegt werden kann, da die Bewegung des Wählhebels 1 fahrtrichtungsbezogen
nach vorne mittels Anschlag des Anschlagelements 18 am
oberen Ende der segmentförmigen
Ausnehmung 19 der Anschlagskulisse 5 unterbunden
ist. Die in 3 dargestellte Relativposition
von Wählhebel 1,
Anschlagskulisse 5 und Linearschieber 6 könnte somit
beispielsweise mit dem Getriebezustand ”Parksperre” verknüpft sein, bei dem der Wählhebel
nicht mehr weiter nach vorne, jedoch um zumeist mehrere Positionen
nach hinten bewegt werden kann.
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Im
Unterschied zur Darstellung der 1, 3 und 4 befindet
sich die Anschlagskulisse 5 in der Darstellung gemäß 5 in
ihrer obersten Stellung. Dies entspricht dem zeichnungsbezogen rechten
Anschlag des (hier nicht dargestellten) Linearschiebers 6.
In dieser Stellung der Anschlagskulisse 5 lässt sich
der Wählhebel 1 aus
seiner neutralen Mittelstellung lediglich um beispielsweise zwei Schaltstufen
nach vorne (zeichnungsbezogen nach rechts) bewegen, bis das Anschlagelement 18 wieder
am oberen Ende der segmentförmigen
Ausnehmung 19 der Anschlagskulisse 5 anschlägt (was
in der Darstellung gemäß 5 auch
der Fall ist).
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Bewegungen
des Wählhebels 1 nach
fahrtrichtungsbezogen hinten (zeichnungsbezogen links) sind jedoch
durch das untere Ende der segmentförmigen Ausnehmung 19 der
Anschlagskulisse 5 unterbunden. In 5 ist der
Wählhebel 1 in
der um beispielsweise zwei Schaltstufen nach vorne ausgelenkten
Stellung dargestellt. Der Stellung der Anschlagskulisse 5 gemäß 5 könnte beispielsweise der
Getriebezustand ”D” wie ”Drive” entsprechen,
in welchem sich der Wählhebel 1 im
allgemeinen nicht mehr unmittelbar weiter nach hinten, jedoch um
mehrere Schaltstufen nach vorne bewegen lässt.
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6 schließlich zeigt
die Betätigungseinrichtung
mit der Anschlagskulisse 5 in ihrer Mittelstellung. Der
Mittelstellung der Anschlagskulisse 5 entspricht auch die
Mittelstellung des (in 6 nicht dargestellten) Linearschiebers 6.
In dieser mittleren Stellung der Anschlagskulisse 5 kann
das Anschlagelement 18 und somit der mit dem Anschlagelement 18 verbundene
Wählhebel 1 um
beispielsweise jeweils eine Schaltstufe nach vorne oder nach hinten
bewegt werden. Der mittleren Stellung der Anschlagskulisse 5 könnte somit
beispielsweise der Getriebezustand ”N” wie ”Neutral” entsprechen, bei dem sich
der Wählhebel 1 typischerweise
jeweils um eine Stellung nach vorne wie nach hinten bewegen lässt.
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Auch
anhand der Figuren wird nochmals deutlich, dass dank der erfindungsgemäß ausgebildeten
Betätigungseinrichtung
etwaige undefinierte Betriebszustände der Sperrvorrichtung oder
ein Hakeln der Sperrvorrichtung (bei einer etwaigen Betätigung des
Wählhebels
gleichzeitig mit Zustandänderungen
in der Sperrvorrichtung) zuverlässig
unterbunden wird.
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So
könnte
beispielsweise – bei
einer zweimal schnell hintereinander erfolgenden Betätigung des Wählhebels
bis zu einem der Endanschläge – der entsprechende
Schaltbefehl im Getriebe noch nicht ausgeführt und die Sperrvorrichtung
der Betätigungseinrichtung
noch nicht dementsprechend umgestellt worden sein, weshalb bei der
zweiten der beiden Betätigungen
eine – infolge
der ersten Betätigung – eigentlich
bereits unzulässige
Wählhebelstellung
erreicht würde.
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Bei
einer Realisierung der Sperrvorrichtung gemäß dem Stand der Technik mittels
diverser diskreter Sperraktuatoren könnte dies dazu führen, dass der
Wählhebel
in einer solchen unzulässigen
Wählhebelstellung
undefiniert verbleibt und nicht in die Mittelstellung zurückkehrt,
oder aber dass beim Rückführen des
Wählhebels
in die Mittelstellung ein Hakeln beim Überfahren der dann bereits
gesetzten Sperren auftritt.
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Die
stufenlose Bewegbarkeit der Anschlagskulisse gemäß der vorliegenden Erfindung
hingegen führt
dazu, dass die zweite, eigentlich unzulässige Betätigung des Wählhebels
zwar auch noch erfolgen kann, dass aber anschließend keine undefinierte Wählhebelstellung
außerhalb
der Mittelstellung auftreten kann, und dass bei der Rückführung des
Wählhebels
in die Mittelstellung überdies
ein Hakeln ausgeschlossen ist, da keine diskreten Sperrpositionen existieren.
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Im
Ergebnis wird somit deutlich, dass mit der Erfindung eine Betätigungseinrichtung
mit einer Sperrvorrichtung geschaffen wird, die gegenüber dem
Stand der Technik insbesondere den Vorteil aufweist, dass sie auch
im Fall komplexer Sperraufgaben mit einer minimalen Zahl an Aktuatoren
auskommt. Zusätzliche
Vorteile werden in Form der konstruktiv einfachen und damit kostensparenden
und robusten Gestaltung sowie in Form eines niedrigen Energieverbrauchs
erreicht. Ferner lassen sich undefinierte Betriebszustände bzw.
ein Hakeln des Wählhebels
bei etwaiger gleichzeitiger Betätigung
von Wählhebel
und Aktivierung der Sperrvorrichtung zuverlässig unterbinden. Schließlich lässt sich
der Bewegungsbereich des Wählhebels
passend zum jeweiligen Betriebszustands des Gangwechselgetriebes
weitgehend frei variabel positionieren, und es können prinzipiell beliebig viele
Wählhebelstellungen vorgesehen
werden, ohne dass Platzprobleme oder Überschneidung diskreter Sperren
auftreten könnten.
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Auf
diese Weise lässt
sich mit der Erfindung – insbesondere
im Fall der monostabilen Betätigungseinrichtungen – eine für den Fahrer
zuverlässige
taktile Rückmeldung über den
tatsächlichen Schaltzustand
und über
die aktuellen Betätigungsmöglichkeiten
beispielsweise bei einem Getriebeautomaten darstellen. Dank der
Zuverlässigkeit
und des robusten Aufbaus leistet die Erfindung somit einen wichtigen
Beitrag zur Verbesserung der Ergonomie, der Kosteneffektivität und der
Sicherheit bei Betätigungseinrichtungen
für Kraftfahrzeuggetriebe.
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- 1
- Wählhebel
- 2
- Sockel
- 3
- Schwenklagerung
- 4
- Sperrvorrichtung
- 5
- Anschlagskulisse
- 6
- Linearschieber
- 7
- Führungsausnehmung
- 8
- Mitnehmerstift
- 9
- Bewegungsrichtung
- 10
- Schwenkrichtung
- 11
- Führungsvorsprung
- 12
- Linearverzahnung
- 13
- Antriebsritzel
- 14
- Aktuatorantrieb
- 15
- Schwenkachse
- 16
- Sperraktuator
- 17
- Sperrausnehmung
- 18
- Anschlagelement
- 19
- segmentförmige Ausnehmung,
Endanschläge
- 20
- Ausleger