-
Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für
ein Gangwechselgetriebe, beispielsweise für ein Automatgetriebe
mit shift-by-wire-Betätigung, gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
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.
-
Die
konstruktiven und ergonomischen Anforderungen an solche Betätigungseinrichtungen
bzw. Wählhebel für Gangwechselgetriebe sind dabei
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 sowohl
optische wie auch klare haptische bzw. taktile Rückmeldungen über
den aktuellen Schalt- bzw. Betriebszustand des Getriebes vermittelt
werden.
-
In
Abhängigkeit des Zustands des zu bedienenden Gangwechselgetriebes
sowie in Abhängigkeit anderer Zustandsfaktoren am Kraftfahrzeug – Zündung
eingeschaltet, Motor läuft, Fahrzeuggeschwindigkeit etc. – ist
es beispielsweise im Allgemeinen notwendig, den Betätigungsbereich
des Wählhebels fallweise einzuschränken, damit
die Anwahl etwa momentan nicht zulässiger Schaltzustände bzw.
Fahrstufen des Gangwechselgetriebes unterbunden wird.
-
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 des Wählhebels haptisch als
auch ggf. optisch signalisiert werden.
-
Im
Fall der bisher gebräuchlichen, rein mechanischen Getriebebetätigung
bzw. bei der mechanischen Kopplung zwischen Wählhebel und
Gangwechselgetriebe – beispielsweise mittels Seilzug oder
Gestänge – stimmte die Wählhebelstellung
aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen Wählhebel und
Getriebe hingegen ohnehin stets mit dem tatsächlichen Getriebezustand überein,
und etwaige Betätigungssperren im Getriebe wurden durch
die mechanische Übertragung ohne weiteres unmittelbar auch
am Wählhebel spürbar.
-
Im
Fall der zunehmend eingesetzten elektrischen Betätigung
bzw. im Fall der shift-by-wire-Betätigung von Gangwechselgetrieben
existiert jedoch zumeist 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 im Allgemeinen ausschließlich
mittels elektrischer oder elektronischer Signale und anschließender
zumeist elektrohydraulischer Umsetzung der Schaltbefehle am Getriebe.
Dies gilt teilweise sowohl für moderne Schaltgetriebe,
insbesondere jedoch für die aktuellen Generationen der Automatgetriebe,
welche häufig komplett aktuatorisch fernbetätigt
werden.
-
Im
Fall der shift-by-wire-betätigten Gangwechselgetriebe führt
die fehlende mechanische Verbindung zwischen der Getriebeaktuatorik
und dem Wählhebel jedoch dazu, dass im Getriebe etwa – aufgrund
des aktuellen Fahrzeug- bzw. Getriebezustands – eingelegte
Schaltsperren nicht mehr auf den Zustand des Wählhebels
rückwirken können. Der Fahrer kann somit nicht
ohne weiteres anhand bestimmter am Wählhebel spürbar
blockierter Schaltstellungen oder Bewegungsbereiche erkennen, dass die
entsprechenden Fahrstufen bzw. Getriebezustände im momentanen
Fahrzustand nicht zulässig sind und somit auch nicht angewählt
werden können.
-
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 je nach Getriebezustand jedoch zumeist nur einige
der mechanisch insgesamt vorhandenen Wählhebelstellungen
jeweils für die tatsächliche Schaltbetätigung
in Frage. Andere, vom Wählhebel her gesehen mechanisch
zwar mögliche Wählhebelstellungen können bzw.
dürfen hingegen – je nach Getriebezustand – keine
Schaltbetätigung auslösen, und müssen
daher aktuatorisch gesperrt werden, um dem Fahrer am Wählhebel
eine konsistente Haptik sowie ein zuverlässiges Feedback
der Schaltbetätigung zu vermitteln.
-
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 aus seiner Mittelstellung heraus 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.
-
Wie
beispielsweise aus der
US
2006/016287 A1 oder aus der
DE 10 2005 033 510 A1 ersichtlich, ist
versucht worden, dieser Problematik damit zu begegnen, dass Wählhebel
von shift-by-wire-gesteuerten Gangwechselgetrieben mit 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 um den Wählhebel in bestimmten Fällen komplett
zu sperren.
-
Muss
dabei jedoch eine Mehrzahl unterschiedlicher Wählhebelstellungen
bzw. Wählhebel-Bewegungsbereiche in unterschiedlichen Varianten
aktuatorisch gesperrt werden, so ist hierzu entweder eine komplexe
Sperrmimik erforderlich, oder aber die verwendeten Aktuatoren müssen
mehr als zwei Stellungen einnehmen können. Letzteres ist
beispielsweise bei servomotorisch gesteuerten Aktuatoren bzw. Wählhebelsperren
der Fall. Hierbei ist jedoch für die Aktuatoren zumeist
eine zusätzliche Positionssensorik – beispielsweise
ein Wege- bzw. Winkelsensor für einen Linearsteller bzw.
für einen Servoantrieb – erforderlich. Dies hat
unerwünschte Auswirkungen aufgrund der damit verbundenen
Komplexität und Kostenerhöhung. Zusätzlich
sind servoelektrische Aktuatoren bzw. Aktuatoren mit mehr als zwei Aktuatorstellungen
oft auch nachteilig aufgrund der vergleichsweise langsamen Stellgeschwindigkeit
und aufgrund der mit den Stellbewegungen verbundenen, als störend
empfundenen Geräuschentwicklung.
-
Hingegen
ist die Alternative der direktsperrenden Elektromagnete, die insbesondere
Vorteile bezüglich Geräuschentwicklung und Sperrgeschwindigkeit
aufweisen, wiederum in Bezug auf die Variabilität für
unterschiedliche Sperrkombinationen bzw. im Hinblick auf die Realisierung
verschiedener unterschiedlicher Bewegungsbereiche für den
Wählhebel deutlich eingeschränkt. Zudem können
die einfachen, direktsperrenden Elektromagnete bzw. Solenoide im
ungünstigen Fall zum Hakeln bei der Bedienung führen
insbesondere dann, wenn etwa der Schaltzustand solcher elektromagnetischer
Aktuatoren in bestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuggetriebes
gleichzeitig mit der Betätigung des Wählhebels
geändert werden sollte.
-
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,
gleichzeitig soll eine hohe Sperrgeschwindigkeit bei geringer Geräuschentwicklung
erreicht werden, und es sollen undefinierte Betriebszustände
bzw. das Hakeln des Wählhebels zuverlässig unterbunden
werden.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
In
für sich genommen zunächst bekannter Weise umfasst
die Betätigungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung einen – innerhalb mindestens einer
Schaltgasse bewegbaren – Wählhebel mit zumindest
zwei Fahrstufenstellungen sowie eine Sperrvorrichtung. Dabei dient
die Sperrvorrichtung zur Einschränkung des Bewegungsbereichs
des Wählhebels, zur Blockierung bestimmter Fahrstufenstellungen
des Wählhebels oder auch zur kompletten Blockierung des
Wählhebels in bestimmten Wählhebelstellungen.
-
Erfindungsgemäß zeichnet
sich die Betätigungseinrichtung dadurch aus, dass die Sperrvorrichtung
zumindest zwei gehäusefest in unterschiedlichen Abständen
vom Rotationszentrum des Wählhebels angeordnete aktuatorisch
aktivierbare Sperranschläge, und zudem ein rotierbar mit
dem Wählhebel verbundenes Sperrelement aufweist. Dabei
ist das rotierbar mit dem Wählhebel verbundene Sperrelement
an den Sperranschlägen zur Anlage bringbar, wenn die Sperranschläge
aktiviert sind, wodurch der Bewegungsbereichs des Wählhebels
in Abhängigkeit der Aktivierung der Sperranschläge
eingeschränkt wird.
-
Auf
diese Weise ergibt sich eine konstruktiv einfache sowie robuste
und betriebssichere Darstellung der gewünschten variablen
Sperrvorrichtung zur Einschränkung des Bewegungsbereichs
des Wählhebels und/oder zur Blockierung des Wählhebels
in bestimmten Wählhebelstellungen, und es kann auf aufwändige
Aktuatoren mit mehr als zwei ansteuerbaren Stellungen verzichtet
werden.
-
Insbesondere
können dank des als Logikelement bzw. Getriebeelement wirkenden,
rotierbaren Sperrelements die Sperranschläge platzsparend
im Bereich des Gehäusessockels der Betätigungseinrichtung
angeordnet werden, wobei die Anzahl der sperrbaren Stellungen bzw.
der unterschiedlichen Bewegungsbereiche für den Wählhebel
die Anzahl der hierzu notwendigen Sperranschläge bzw. Aktuatoren
je nach konstruktiver Ausführung erheblich überschreiten
kann. Ferner ergibt sich eine konstruktiv besonders freie Einstellung
und Gestaltung der Hebelverhältnisse zwischen den Sperranschlägen, dem
Sperrelement und dem Wählhebel und damit auch der vom Wählhebel
zurückgelegten Wege bzw. überstrichenen Schwenkwinkelbereiche.
-
Dank
der Erfindung können die Wählhebelsperren somit
geräuscharm sowie kollisionsfrei gesetzt werden, dabei
ist eine Positionssensorik für die Sperranschläge
bzw. die Aktuatoren entbehrlich, da je Sperranschlag jeweils nur
zwei Stellungen unterschieden werden müssen.
-
Die
Erfindung lässt sich zunächst einmal unabhängig
davon verwirklichen, wie die konstruktive Gestaltung des Sperrelements
sowie dessen konstruktive Anbindung am Wählhebel erfolgt,
da sich gerade durch die Variation der Gestaltung des Sperrelements
bzw. dessen Anbindung am Wählhebel eine Vielzahl unterschiedlicher
Sperrmimiken realisieren lässt.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedoch
ist das Rotationszentrum des Sperrelements exzentrisch bezüglich des
Sperrelements angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders
große konstruktive Freiheit bezüglich der Auslegung
der einzelnen Bewegungsbereiche des Wählhebels. Denn durch
die Exzentrizität des Drehpunkts am Sperrelement kann – je
nachdem welcher der Sperranschläge aktiviert wird – eine kleinere
oder größere zulässige Winkelauslenkung des
Wählhebels freigegeben werden.
-
Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist der Drehwinkel zwischen dem Sperrelement und dem Wählhebel durch
einen Rotationsanschlag begrenzt. Dabei kann es sich beispielsweise
um einen am Sperrelement angeordneten Anschlag handeln, der wiederum
gegenüber dem Wählhebel wirksam ist. Auf diese
Weise wird ein weiterer konstruktiver Freiheitsgrad gebildet, durch
dessen Auslegung sich die Sperrlogik des Wählhebels an
die gewünschten Bewegungsbereiche bzw. die gewünschten
Anschlagswinkel des Wählhebels anpassen lässt.
-
Die
Erfindung wird zunächst einmal auch unabhängig
davon verwirklicht, welche Formgebung das Sperrelement erhält,
da der Formgebung des Sperrelements Grenzen lediglich im Hinblick
auf den einzuhaltenden, zur Verfügung stehenden Bauraum im
Sockelbereich des Wählhebels gesetzt sind.
-
Gemäß bevorzugter
Ausführungsformen der Erfindung ist das Sperrelement jedoch
als im Wesentlichen flache, bzw. als rechteckige Sperrplatte ausgebildet.
Vorzugsweise zeichnet sich die Betätigungseinrichtung dabei
durch die Anzahl von vier Sperranschlägen aus, wobei die
Sperranschläge als Sperrstifte ausgebildet sind, und wobei
die Sperrstifte in einer im Wesentlichen rechteckigen Matrix angeordnet
sind. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache, robuste und kostengünstige
Ausführung für die Betätigungseinrichtung
und gleichzeitig lassen sich die vorzugsweise rund ausgebildeten
Sperrstifte sowie die dazugehörigen Aktuatoren platzsparend
im Sockelbereich der Betätigungseinrichtung anordnen.
-
Zusätzlich
vermag die Ausführung des Sperrelements als Sperrplatte
auch störende, undefinierte Sperrzustände des
Wählhebels bzw. Hakeln bei der Betätigung – im
Fall des Bewegens des Wählhebels gleichzeitig mit einer
etwaigen Zustandsänderung der Sperrmimik – verhindern
dadurch, dass ein Einrasten der Sperranschläge am Sperrelement
aufgrund dessen plattenförmiger Ausgestaltung verhindert
wird, solange, bis der Wählhebel die vorgesehene Zielstellung
erreicht hat. Zudem sind bei dieser Ausführungsform sämtliche
Betriebszustände der Betätigungseinrichtung für
den Wählhebel von "beidseitig gesperrt" über "teilweise
gesperrt" bis "frei beweglich" mit nur vier einfachwirkenden Sperranschlägen
darstellbar.
-
Die
Erfindung wird unabhängig davon verwirklicht, wie die Betätigung
der Sperranschläge erfolgt. So ist beispielsweise eine
hydraulische oder pneumatische Betätigung der Sperranschläge
denkbar. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind die Sperranschläge jedoch durch elektromagnetische
Aktuatoren betätigt. Vorzugsweise sind die Sperranschläge
dabei jeweils unmittelbar durch die Anker der elektromagnetischen
Aktuatoren gebildet. Hierdurch wird eine konstruktiv robuste und kostensparende
Ausführung der Sperreinrichtung mit einem Minimum an Einzelbauteilen
erzielt; ferner sind so ausgeführte, unmittelbar als Sperranschläge wirkende
elektromagnetische Aktuatoren besonders zuverlässig, im
Vergleich zu Servoantrieben geräuscharm und weisen eine
prinzipbedingt hohe Sperrgeschwindigkeit auf, wodurch Hakeln des Wählhebels
bzw. nicht definierte Schaltzustände vermieden werden können.
-
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.
-
Dies
bedeutet mit anderen Worten zunächst einmal, dass der dergestalt
monostabil ausgebildete Wählhebel nach jeder Schaltbetätigung
stets wieder in dieselbe Mittelstellung zurückkehrt. Dies
kann vor allem bei der Betätigung von shift-by-wire-gesteuerten
Getrieben von Vorteil sein, da auf diese Weise insbesondere 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 lediglich die Anzeige der Getriebefahrstufe
nachgeführt bzw. jeweils aktualisiert und an den aktuellen
Getriebezustand angepasst werden.
-
Für
den Fahrer bedeutet dies jedoch, dass die Rückmeldung über
den tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes bei einem
monostabil ausgeführten Wählhebel zunächst
einmal ausschließlich einer 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.
-
Bei
aus dem Stand der Technik bekannten monostabilen Wählhebeln
aufwändig ist ferner die Realisierung der korrekten mechanischen
Schaltlogik, also die mechanische Darstellung des jeweils zulässigen
Bewegungswinkelbereichs des Wählhebels sowie ggf. die Realisierung
notwendiger Schalthebelsperren wie beispielsweise der Shiftlock-Sperre,
da hierzu zumeist eine aufwändige Aktuatorik zur selektiven
Sperrung des Wählhebels erforderlich ist.
-
Der
erfindungsgemäße Einsatz einer Sperrvorrichtung
mit Sperranschlägen und rotierbarem Sperrelement bringt
jedoch auch hier besondere Vorteile mit sich. Denn durch das Zusammenwirken
der Sperranschläge und des rotierbaren Sperrelements lässt
sich nicht nur eine variable Beschränkung des Bewegungsbereichs
des Wählhebels sowie ggf. eine Blockierung des Wählhebels
in bestimmten Wählhebelstellungen erzielen, sondern es
lässt sich auch ein bestimmter, zulässiger Bewegungsbereich
des Wählhebels variabel innerhalb des gesamten Bewegungsfensters
des Wählhebels positionieren.
-
Letzteres
ist bei einem monostabilen Wählhebel von Bedeutung insofern,
als die vom Wählhebel nach der Betätigung stets
selbsttätig wieder eingenommene Mittelstellung 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
dabei primär lediglich durch eine entsprechende variable
Anzeigevorrichtung am Wählhebel oder auf den Fahrzeugarmaturen
angezeigt.
-
Dank
des erfindungsgemäßen Einsatzes einer Sperreinrichtung
mit Sperranschlägen und rotierbarem Sperrelement kann jedoch
auch bei einem monostabilen Wählhebel das Verhalten eines
normalen, multistabilen Wählhebels mit mehreren stabilen Wählhebelpositionen
insoweit nachgebildet werden, als 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 drei Stufen nach hinten bewegen, bevor er an dem
der Parksperrenstellung gegenüberliegenden Anschlag der
Betätigungseinrichtung bzw. am gegenüberliegenden
Ende der Wählhebelkulisse anschlägt.
-
Dank
der Erfindung lässt sich dieses der intuitiven Bedienbarkeit
und Erkennbarkeit des Getriebezustands dienliche Verhalten auch
bei einem monostabilen Wählhebel konstruktiv vergleichsweise einfach
realisieren, indem durch entsprechende Ansteuerung der Sperranschläge
der aktuell zulässige Bewegungsbereich des Wählhebels
jeweils so innerhalb des gesamten konstruktiven Bewegungsfensters
des Wählhebels verschoben wird, dass entsprechende Bewegungen
des Wählhebels nur in derjenigen Richtung und nur um so
viele Schaltstufen möglich sind, wie dies logisch mit der
eingelegten Getriebefahrstufe korrespondiert.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele
darstellende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 in
schematischer Seitenansicht eine Ausführungsform einer
Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Wählhebel und einer Sperrvorrichtung;
-
2 in
einer 1 entsprechenden, vergrößerten
Darstellung und Ansicht der Sperrvorrichtung der Betätigungseinrichtung
gemäß 1, mit in Mittelstellung gesperrtem
Wählhebel;
-
3 in
einer 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht der Sperrvorrichtung
gemäß 1 und 2, mit dem
Wählhebel an einem ersten hinteren Anschlag;
-
4 in
einer 2 und 3 entsprechenden Darstellung
und Ansicht der Sperrvorrichtung gemäß 1 bis 3,
mit dem Wählhebel an einem zweiten hinteren Anschlag;
-
5 in
einer 2 bis 4 entsprechenden Darstellung
und Ansicht der Sperrvorrichtung gemäß 1 bis 4,
mit dem Wählhebel am dritten hinteren Anschlag;
-
6 in
einer 2 bis 5 entsprechenden Darstellung
und Ansicht der Sperrvorrichtung gemäß 1 bis 5,
mit dem Wählhebel an einem ersten vorderen Anschlag;
-
7 in
einer 2 bis 6 entsprechenden Darstellung
und Ansicht der Sperrvorrichtung gemäß 1 bis 6,
mit dem Wählhebel an einem zweiten vorderen Anschlag;
-
8 in
einer 2 bis 7 entsprechenden Darstellung
und Ansicht der Sperrvorrichtung gemäß 1 bis 7,
mit dem Wählhebel an einem dritten vorderen Anschlag; und
-
9 in
einer 2 bis 8 entsprechenden Darstellung
und Ansicht der Sperrvorrichtung gemäß 1 bis 8,
mit dem Wählhebel innerhalb eines Bewegungsbereichs zwischen
zweitem vorderem und erstem hinterem Anschlag.
-
1 zeigt
in schematisch ausgeführter Seitenansicht eine Ausführungsform
einer Betätigungseinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung. Man erkennt zunächst einmal einen
Wählhebel 1 mit einer Anzahl verschiedener, durch
strichlierte Linien 2 angedeuteter Wählhebelstellungen;
sowie ein lediglich höchst schematisch symbolisiertes Sockelgehäuse 3 mit
der darin angeordneten Lagerung 4 für den Wählhebel 1 sowie
mit einer ebenfalls im Sockelgehäuse 3 angeordneten
Sperrvorrichtung 5.
-
Die
Sperrvorrichtung 5 umfasst ein als rechteckige Sperrplatte 6 ausgebildetes
Sperrelement, das an einem Lagerpunkt 7 drehbar am Schaft
des Wählhebels 1 gelagert ist sowie vier als runde
Stößel 8, 9, 10, 11 ausgebildete
Sperranschläge, an denen das rotierbare Sperrelement 6 zur
Anlage bringbar ist. In 1 seien dabei alle vier Sperrstößel 8, 9, 10, 11 aktiviert
(schwarz dargestellt), was bedeutet, dass die vier Sperrstößel 8, 9, 10, 11 quer
zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bzw. quer zur Schwenkbewegungsebene
des Wählhebels 1 mittels entsprechender (in 1 nicht
dargestellter) Aktuatoren in die Ebene der Sperrplatte 6 ausgefahren
sind.
-
Dies
führt dazu, dass die Sperrplatte 6 aufgrund ihrer
Anlage an den vier Sperrstößeln 8, 9, 10, 11 sowie
aufgrund ihrer gleichzeitigen Anbindung 7 am Schaft des
Wählhebels 1 bezüglich sämtlicher Bewegungsfreiheitsgrade
fixiert ist. Aufgrund der zwischen den vier Sperrstößeln 8, 9, 10, 11 fixierten Sperrplatte 6 ist
damit auch der mit der Sperrplatte 6 verbundene Wählhebel 1 in
der dargestellten Mittelposition gesperrt. Auf diese Weise lässt
sich beispielsweise eine Shiftlock-Sperre für den Wählhebel 1 realisieren,
sprich der Wählhebel 1 lässt sich erst dann
aus einer bestimmten Wählhebelposition, beispielsweise
aus der Parksperrenstellung heraus bewegen, wenn das Bremspedal
getreten gehalten wird.
-
2 zeigt
in einer 1 entsprechenden, gegenüber 1 vergrößerten
Ausschnittsdarstellung nochmals die Sperrvorrichtung 5 der
Betätigungseinrichtung gemäß 1,
mit dem in Mittelstellung gesperrten Wählhebel 1.
Im Unterschied zu 1 ist in der Darstellung gemäß 2 auch
der Befestigungs- und Drehpunkt 7 der Sperrplatte 6 am Schaft
des Wählhebels 1 deutlicher zu erkennen. Ferner
sind in 2 auch die zur Aktivierung der Sperrstößel 8, 9, 10, 11 verwendeten
elektromagnetischen Aktuatoren 12 angedeutet, die sich
in der Darstellung gemäß 2 hinter
der Zeichenebene befinden. In 2 sind alle
vier Sperrstößel 8, 9, 10, 11 mittels
ihrer jeweiligen Aktuatoren 12 aktiviert bzw. ausgefahren,
so dass die Sperrstößel 8, 9, 10, 11 in die
Schwenkebene des Wählhebels 1 bzw. in die Ebene
der Sperrplatte 6 hineinragen, wodurch die Sperrplatte
zwischen den vier Sperrstößeln 8, 9, 10, 11 vollständig
blockiert ist. In 2 ferner erkennbar sind zwei
Endanschläge 13 zur Definition des maximalen Bewegungswinkelbereichs
des Wählhebels 1.
-
In
den 3 bis 9 sind verschiedene Zustände
der Sperrvorrichtung 5 sowie zugehörige Positionen
bzw. Freiheitsgrade des Wählhebels 1 dargestellt.
In 3 ist der zeichnungsbezogen rechte obere Sperrstößel 8 mittels
des entsprechenden Aktuators 12 aktiviert bzw. in die Ebene
der Sperrplatte 6 hinein ausgefahren, während
die anderen drei Sperrstößel 9, 10, 11 deaktiviert
bzw. eingefahren sind. Auf diese Weise wird durch die Sperrvorrichtung 5 ein
Anschlag 8 des Wählhebels 1 in der gegenüber
der Mittelstellung ersten hinteren (also zeichnungsbezogen rechten)
Betätigungsstellung gebildet. In ähnlicher Weise
bildet die Sperrvorrichtung 5 in der Darstellung gemäß 4 einen
Anschlag 9 für den Wählhebel 1 in
der zweiten hinteren Betätigungsstellung, indem der rechte
untere Sperrstößel 9 aktiviert und die
drei anderen Sperrstößel 8, 10, 11 gleichzeitig
deaktiviert werden.
-
Werden
bei der dargestellten Ausführungsform sämtliche
Sperrstößel 8, 9, 10, 11 deaktiviert,
so ergibt sich gemäß 5 freie
Beweglichkeit des Wählhebels 1 zwischen den Endanschlägen 13.
Auf diese Weise wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel
somit durch Deaktivierung aller vier Sperrstößel 8, 9, 10, 11 der
Anschlag des Betätigungshebels in der dritten hinteren
Betätigungsstellung gebildet.
-
In ähnlicher
Weise ergeben sich in der Schwenkrichtung des Wählhebels 1 fahrtrichtungsbezogen
nach vorne (also zeichnungsbezogen nach links) drei verschiedene
Anschlagspositionen. In 6 ermöglicht die Aktivierung
des zeichnungsbezogen linken oberen Sperrstößels 11 bei
gleichzeitiger Deaktivierung der anderen drei Sperrstößel 8, 9, und 11 die
Schaffung eines Anschlags in einer ersten vorderen (zeichnungsbezogen
linken) Betätigungsstellung, die Aktivierung des linken
unteren Sperrstößels 10 bei gleichzeitiger
Deaktivierung der anderen drei Sperrstößel 8, 9 und 11 gemäß 7 einen
Anschlag in einer zweiten vorderen Betätigungsstellung,
und die Deaktivierung aller vier Sperrstößel 8, 9, 10, 11 stellt
anhand der Endanschläge 13 den vordersten Anschlag
in der dritten vorderen Betätigungsstellung gemäß 8 zur
Verfügung.
-
Gut
erkennbar in den 3 bis 9 ist ferner
die Abdeckung bzw. Blockade derjenigen jeweils momentan nicht aktivierten
Sperrstößel, die sich in der Nähe des
Wählhebels 1 befinden, dadurch, dass die Sperrplatte 6 diese
Sperrstößel überdeckt und somit verhindert,
dass eine etwaige Aktivierung der überdeckten Sperrstößel
dazu führt, dass Hakeln oder nicht definierte Betriebszustände
in der Sperrvorrichtung 5 auftreten, falls durch den Fahrer
der Wählhebel 1 zufällig gleichzeitig
mit einer von Getriebesteuergerät eingeleiteten Veränderung
des Sperrzustands der Sperrvorrichtung 5 bewegt werden
sollte.
-
9 schließlich
zeigt ein Beispiel dafür, wie durch logische Kombination
mehrerer aktivierter Sperrstößel (hier Sperrstößel 8 und 10)
ein bestimmter festgelegter Bewegungsbereich 14 für
den Wählhebel 1 geschaffen werden kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
gemäß 9 ergibt sich durch die gleichzeitige
Aktivierung des zeichnungsbezogen linken unteren Sperrstößels 10 und
rechten oberen Sperrstößels 8 ein Bewegungsbereich 14 für
den Wählhebel 1 zwischen der zweiten vorderen
Betätigungsstellung (vgl. 7) und der
ersten hinteren Betätigungsstellung (vgl. 3).
-
In
den 1 bis 9 nicht eigens dargestellt ist
ein bei der Sperrvorrichtung 5 gemäß 1 bis 9 vorhandener
Rotationsanschlag für die Sperrplatte 6, der den
Drehwinkel 15 der Sperrplatte 6 gegenüber
dem Wählhebel 1 auf einen bestimmten Wert begrenzt,
um so einen definierten Bewegungswinkel 14 für
den Wählhebel 1 zu erzeugen.
-
Das
dargestellte Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 9 stellt
dabei lediglich ein einfaches und höchst schematisiertes
Beispiel für eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung
dar. Ohne weiteres ist daher verständlich, dass anhand
der zahlreichen Freiheitsgrade, die sich aus der Anordnung und logischen
Ansteuerung der Aktuatoren 12 bzw. Sperrstößel 8, 9, 10, 11,
aus der Formgebung der Sperrplatte 6 sowie aus dem Abstand
des Drehpunkts 7 der Sperrplatte 6 von der Anlenkung 4 des Wählhebels 1 wie
auch aus dem Grad der Exzentrizität des Drehpunkts 7 der
Sperrplatte 6 und dem freien Drehwinkelbereich 15 der
Sperrplatte 6 ergeben, eine nahezu beliebige Vielfalt an
Sperrmimiken bzw. Bewegungsbereichen für einen Wählhebel
abgeleitet und dargestellt werden kann.
-
Gegenüber
direktsperrenden Elektromagneten ergibt sich dabei – neben
der größeren konstruktiven Freiheit und der Vervielfachung
der Sperrpositionen bzw. Bewegungsbereiche aufgrund der Sperrplatte 6 – zudem
der Vorteil, dass nicht definierte Systemzuständen bzw.
Hakeln bei der Betätigung nahezu ausgeschlossen werden
können. Dies hängt damit zusammen, dass die Sperrplatte 6 verhindert, dass
sich zumindest diejenigen Sperrstößel, die sich jeweils
gerade in der Nähe des Wählhebels 1 bzw.
in der Nähe der Sperrplatte 6 befinden, durch
die Sperrplatte 6 an einer Aktivierung gehindert werden.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass im Fall der Betätigung
des Wählhebels 1 gleichzeitig mit einer etwaigen
Aktivierung von Sperrstößeln 8, 9, 10, 11 die Sperrstößel 8, 9, 10, 11 zunächst
einmal auf der Sperrplatte 6 abgleiten können
solange, bis der Wählhebel 1 sowie die Sperrvorrichtung 5 wieder eine
definierte Schaltposition bzw. Betriebsstellung einnehmen.
-
Im
Ergebnis wird damit 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 niedrigen Zahl an Aktuatoren
auskommt. Zusätzliche Vorteile werden in Form der konstruktiv
einfachen und damit kostensparenden und robusten Ausgestaltung sowie
in Form einer hohen Sperrgeschwindigkeit bei geringer Geräuschentwicklung
erreicht. Ferner lassen sich undefinierte Betriebszustände
bzw. ein Hakeln des Wählhebels bei gleichzeitiger Betätigung
von Wählhebel und Aktivierung der Sperrvorrichtung zuverlässig
unterbinden. Zudem lässt sich der Bewegungsbereich des
Wählhebels passend zum jeweiligen Betriebszustand des Gangwechselgetriebes
weitgehend frei variabel positionieren bzw. in seiner Größe
verändern.
-
Auf
diese Weise lässt sich mit der Erfindung auch und gerade
bei aktuellen monostabilen Betätigungseinrichtungen eine
für den Fahrer stets zuverlässige taktile Rückmeldung über
den tatsächlichen Schaltzustand und die aktuellen Betätigungsmöglichkeiten
beispielsweise eines Automatikgetriebes darstellen.
-
Dank
der hohen Zuverlässigkeit im Betrieb leistet die Erfindung
einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung des Bedienkomforts,
der Ergonomie und der Sicherheit bei Betätigungseinrichtungen
für Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere bei der Anwendung
im Bereich der Getriebeautomaten.
-
- 1
- Wählhebel
- 2
- Wählhebelstellungen
- 3
- Gehäuse
- 4
- Schwenklagerung
- 5
- Sperreinrichtung
- 6
- Sperrelement,
Sperrplatte
- 7
- Drehpunkt
- 8,
9, 10, 11
- Sperranschläge,
Sperrstifte, Sperrstößel
- 12
- Aktuator
- 13
- Endanschläge
- 14
- Bewegungsbereich
- 15
- Drehwinkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2006/016287
A1 [0011]
- - DE 102005033510 A1 [0011]