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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
für ein
Gangwechselgetriebe, beispielsweise für einen Getriebeautomaten 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 insbesondere 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 dem Fahrer bei der Gangwahl klare haptische bzw. taktile
Rückmeldungen über den
aktuellen Schalt- bzw. Betriebszustand des Getriebes vermittelt
werden. Hieraus soll der Fahrer bei der Betätigung des Wählhebels
auf den im Getriebe tatsächlich
erfolgten Schaltvorgang schließen
können.
Ebenso soll es für den
Fahrer möglich
sein, mit einem Blick oder einem Griff zum Wählhebel intuitiv den momentanen
Schaltzustand des Getriebes erfassen zu können.
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Es
ist somit wünschenswert,
dem Fahrer anhand der jeweiligen Momentanposition oder Winkelstellung
des Wählhebels
eine klare optische und haptische Rückmeldung über den aktuellen Getriebezustand
bzw. über
die tatsächlich
eingelegte Fahrstufe zu vermitteln.
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Im
Fall der klassischen, mechanischen Getriebebetätigung bzw. mechanischen Kopplung
zwischen Wählhebel
und Gangwechselgetriebe – beispielsweise
mittels Seilzug oder Gestänge – stimmt die
Wählhebelstellung
aufgrund der mechanischen Kopplung stets mit der tatsächlichen
Getriebestellung überein.
Da mechanisch betätigte
Gangwechselgetriebe für
sich genommen im Allgemeinen multistabil sind (sprich, die Getriebeschaltstellung
ist stabil in mehreren bzw. allen Positionen), ist auch der zugehörige Wählhebel
multistabil und verbleibt somit ebenso wie das Gangwechselgetriebe
stets in der jeweils vom Fahrer eingelegten Stellung bzw. Gangstufe.
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Der
Fahrer kann demzufolge einerseits von der jeweiligen Wählhebelstellung
auf den aktuellen Schaltzustand des Getriebes schließen, bzw.
anhand der Wählhebelstellung
die im Getriebe jeweils eingelegte Fahrstufe erkennen, und sich
andererseits darauf verlassen, dass die Wählhebelstellung nicht vom tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes abweicht.
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Im
Fall der zunehmend eingesetzten elektrischen Schaltbetätigung,
also bei der shift-by-wire-Betätigung von
Gangwechselgetrieben, existiert jedoch zumeist keinerlei 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 im Fall der shift-by-wire-gesteuerten
Getriebe zumeist ausschließlich
mittels elektrischer oder elektronischer Signale und mittels anschließender elektrohydraulischer
Umsetzung der Schaltbefehle im Getriebe. Dies gilt teilweise sowohl
für moderne
Schaltgetriebe, insbesondere jedoch für die aktuellen Generationen
der Getriebeautomaten, welche im Allgemeinen komplett aktuatorisch
fernbetätigt
werden.
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Im
Fall der by-wire-betätigten
Gangwechselgetriebe kann die fehlende mechanische Verbindung zwischen
der Getriebeaktuatorik und dem Wählhebel jedoch
dazu führen,
dass die Wählhebelstellung
unter bestimmten Rahmenbedingungen nicht mehr mit dem Schaltzustand
des Getriebes übereinstimmt.
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So
weisen moderne Automatgetriebe üblicherweise
eine so genannte Auto-P-Funktion auf, die dafür sorgt, dass beim Verlassen
des Fahrzeugs ggf. automatisch die Parksperre im Getriebe eingelegt wird,
um so ein Wegrollen des unbeaufsichtigten Fahrzeugs zu unterbinden,
falls der Fahrer das Einlegen der Parksperre vor dem Verlassen des
Fahrzeugs versäumt
hat. Die Auto-P-Funktion, die beispielsweise immer dann selbsttätig in Aktion
tritt, wenn der Zündschlüssel abgezogen
oder das Fahrzeug verlassen wird, sorgt mit anderen Worten für das automatische
Einlegen der Parksperre im Getriebe, und zwar unabhängig von
der tatsächlich
am Wählhebel
jeweils angewählten
Fahrstufe. Beispielsweise wird die Parksperre durch die Auto-P-Funktion des Getriebes
bzw. des Fahrzeugs auch dann selbsttätig eingelegt, wenn der Wählhebel
vom Fahrer beispielsweise in der Neutralstellung, in einer etwa
vorhandenen Tippgasse, oder in einer der Fahrstufenstellungen belassen
wurde.
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In
diesem Fall stimmt jedoch die Wählhebelstellung
zunächst
einmal nicht mehr mit dem tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes überein.
Bei der Rückkehr
zum Fahrzeug, bzw. bei einem Startversuch des Fahrzeugs würde anhand
der Wählhebelstellung
daher sowohl optisch als auch haptisch zunächst eine unzutreffende Information
an den Fahrer gegeben. Anhand der Wahrnehmung der Wählhebelstellung
müsste
der Fahrer davon ausgehen, dass sich das Getriebe beispielsweise
in der Neutralstellung oder in einer Fahrstufenstellung befindet,
während
im Getriebe hingegen tatsächlich
die Parksperre eingelegt ist. Um eine solche Fehlinformation des Fahrers
zu verhindern, müsste
somit eigens eine zusätzliche
Signaleinrichtung für
den Fahrer vorgesehen werden, die dem Fahrer für den Fall der per Auto-P eingelegten
Parksperre signalisiert, dass das Fahrzeug erst gestartet werden
kann, wenn zunächst einmal
der Wählhebel
manuell in die Parksperrenstellung und damit in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes gebracht wird.
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Im
Stand der Technik wird versucht, der dargestellten Problematik damit
zu begegnen, dass die Wählhebel
von shift-by-wire-Gangwechselgetrieben als monostabile Betätigungselemente
ausgebildet worden sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass ein
solcher monostabil ausgebildeter Wählhebel nach jeder Betätigung stets
wieder in dieselbe Mittelstellung zurückkehrt. Die Rückmeldung über den
tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes bleibt bei einem monostabilen Wählhebel
somit ausschließlich einer
separaten Anzeige beispielsweise mittels Leuchtdioden überlassen.
Hingegen entfällt
bei einem monostabilen Wählhebel
die Möglichkeit,
dem Fahrer anhand der Wählhebelstellung
optische bzw. haptische Rückmeldung über den
Schaltzustand des Getriebes zu vermitteln. Ferner ist die Realisierung der
mechanischen Schaltlogik und der notwendigen Schaltsperren – wie beispielsweise
die sog. Keylock- und Shiftlock-Sperren – bei monostabil ausgebildeten
Wählhebeln
oft aufwändig
und erfordert eine komplizierte Aktuatorik zur selektiven Sperrung
unzulässiger
Schaltbefehle in Abhängigkeit
vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, was konstruktiv aufwändig ist
und entsprechende Kosten verursacht.
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Die
bekannten, monostabil ausgebildeten Betätigungseinrichtungen haben
ferner den Nachteil, dass sich der Fahrer dabei an ein neues Bedienkonzept
mit dem stets in die Mittelstellung zurückstrebenden Hebel gewöhnen muss,
wobei sich dieses Bedienkonzept erheblich von der traditionellen
Getriebebetätigung
mit stabilen Wählhebelstellungen unterscheidet.
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Des
Weitern ist aus der
DE
199 57 886 A1 bekannt, den Schalthebel für ein Kraftfahrzeuggetriebe
in Abhängigkeit
des aktuellen Schaltzustandes aktuatorisch in die dem Schaltzustand
entsprechende Position zu bewegen.
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Mit
diesem Hintergrund ist es somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Betätigungseinrichtung
für ein
Gangwechselgetriebe zu schaffen, mit der die genannten, im Stand
der Technik vorgefundenen Nachteile überwunden werden können. Mit der
Erfindung soll ermöglicht
werden, dass auch bei shift-by-wire-gesteuerten Gangwechselgetrieben die Wählhebelstellung
stets den tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes widerspiegelt, wodurch eine zuverlässige optische
und taktile Rückmeldung über den
tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes realisiert werden soll. Insbesondere
soll verhindert werden, dass der Wählhebel im Fall der automatisch
eingelegten Parksperre ("Auto-P") irreführenderweise
in einer der Fahrstufenstellungen oder in der Tippgasse verbleibt,
während
im Getriebe hingegen tatsächlich die
Parksperre eingelegt ist.
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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 zwischen zumindest einer Fahrstufenstellung und
einer Parksperrenstellung bewegbaren Wählhebel mit stabilen Wählhebelstellungen
sowie eine Rastiereinrichtung. Dabei dient die Rastiereinrichtung
zum Halten des Wählhebels
in der jeweils eingelegten Wählhebelstellung und
umfasst ein federbelastetes Rastierelement sowie eine Rastkulisse
mit zumindest 2 Rastpositionen, wobei das Rastierelement mit dem
Wählhebel
verbunden ist.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich die Betätigungseinrichtung
jedoch dadurch aus, dass die Rastkulisse auf einer aktuatorisch
rotierbaren Kulissenwelle angeordnet ist. Dabei umfasst die Kulissenwelle
zumindest eine schraubenförmig
gewundene Rückführnut, und
das Rastierelement ist mittels Rotation der Kulissenwelle entlang
der Rückführnut aus einer
Rastierelement-Startposition in eine Rastierelement-Zielposition
verbringbar.
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Erfindungsgemäß ergibt
sich mit der drehbaren Kulissenwelle mit Rückführnut eine einfache und zuverlässige Möglichkeit
zur aktuatorischen Bewegung des Rastierelements und damit auch des
Wählhebels.
Hierdurch kann der Wählhebel – beispielsweise
aus einer der Fahrstufenpositionen – insbesondere aktuatorisch
in die Parksperrenstellung rückgeführt werden.
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Falls
somit der Fahrzeugführer
beispielsweise das manuelle Einlegen der Parksperre beim Abstellen
des Fahrzeugs versäumt
hat, so kann die Parksperre automatisch durch die Getriebesteuerung eingelegt
werden, nachdem der Zündschlüssel abgezogen
bzw. das Fahrzeug verlassen wurde. Dabei wird der Wählhebel – mittels
Einsatz der erfindungsgemäßen Kulissenwelle – aus der
zuletzt eingelegten Fahrstufenstellung selbsttätig in die Parksperrenstellung
rückgeführt, so
dass der tatsächliche
Schaltzustand des Getriebes (Parksperre) mit der Stellung des Wählhebels
("P") schlussendlich
wieder übereinstimmt.
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So
ergibt sich eine stets zutreffende optische sowie haptische Rückmeldung über den
Getriebezustand an den Fahrzeugführer,
insbesondere auch im Fall der mittels Auto-P-Funktion automatisch durch das Gangwechselgetriebe
eingelegten Parksperre. Hierdurch wird für den Fahrer nicht nur eine
potentiell irreführende
Information über
den Getriebezustand vermieden, sondern es ergibt sich auch ein Komfortgewinn.
Der Komfortgewinn besteht darin, dass der Fahrer – im Fall
der automatisch per Auto-P eingelegten Parksperre – beim Wiederantritt
der Fahrt den Wählhebel
nicht erst manuell in Übereinstimmung
mit dem Getriebezustand "Parksperre" bringen muss, um
das Fahrzeug starten zu können.
Zudem müsste der
Fahrer auf diese Notwendigkeit der Rückführung des Wählhebels mittels einer zusätzlichen
Informationsanzeige hingewiesen werden, die dank der Erfindung jedoch
ebenfalls entfallen kann.
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Die
Rückführung entlang
der Rückführnut der
Kulissenwelle kann dabei mit geringstem aktuatorischem Kraftaufwand,
mit einer vollkommen gleichförmigen
Bewegung sowie äußerst geräuscharm
erfolgen, da die Rastierkontur der Rastkulisse bei der Rückführung des
Wählhebels
nicht durchlaufen werden muss. Vielmehr verläuft die Rückführung des Wählhebel-Rastierelements entlang
der völlig glatt
ausbildbaren Rückführnut. Schließlich ist
dank der Kulissenwelle auch die konstruktive Ausbildung der Aktuatorik
zur Rückführung des
Wählhebels
mechanisch einfach, robust und besitzt nur wenige Einzelteile, wodurch
hohe Zuverlässigkeit
bei gleichzeitig geringen Kosten und niedrigem Platzbedarf erreicht
wird.
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Die
Erfindung lässt
sich zunächst
einmal unabhängig
davon verwirklichen, wie – zum
Zweck der Rückführung – die Überführung des
Rastierelements aus der Rastkulisse in die Rückführnut der Kulissenwelle konstruktiv
realisiert wird. Beispielsweise könnte hierfür eine entsprechende Aktuatorik
vorgesehen werden. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung stimmt jedoch die Startposition der Rückführnut mit
einer ersten Rastposition in der Rastkulisse und die Zielposition
der Rückführnut mit
einer weiteren Rastposition der Rastkulisse unmittelbar überein.
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Die Überführung des
Rastierelements von der Startposition in die Zielposition der Rastkulisse kann
auf diese Weise unmittelbar und lediglich durch Rotation der Kulissenwelle
eingeleitet und ausgeführt werden,
da die Start- bzw. Zielpositionen auf der Kulissenwelle bei dieser
Ausführungsform
unmittelbar mit den korrespondierenden Rastpositionen für das Rastierelement übereinstimmen.
Es ist mit anderen Worten also nicht notwendig, das Rastierelement
zunächst
aus seiner ersten Rastposition in der Rastkulisse auf geeignete
Weise in die Startposition in der Rückführnut zu bewegen und – nach der
Rückführung entlang
der Rückführnut – aus der
Zielposition wieder in die weitere Rastposition in der Rastkulisse zu
verbringen.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist
die Kulissenwelle für
mehrere unterschiedliche Rastpositionen der Rastkulisse jeweils
eine Rückführnut auf.
Dabei führen
sämtliche
Rückführnuten
der Kulissenwelle zu einer gemeinsamen Zielposition. Hierdurch ergibt
sich die Möglichkeit,
das Rastierelement bzw. den Wählhebel
aus verschiedenen oder auch aus allen Positionen in die Zielposition
rückzuführen. Beispielweise
kann so der Wählhebel
im Fall von "Auto-P" aus allen Wählhebelstellungen
aktuatorisch in die Parksperrenstellung rückgeführt werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, dass die auf der Kulissenwelle angeordnete
Rastkulisse außer
einer ersten Rastebene mit den Rastpositionen für eine Schaltgasse des Wählhebels
eine weitere Rastebene für
eine Tippgasse des Wählhebels
aufweist. Vorzugsweise befindet sich dabei die Tippgassen-Rastebene der Rastkulisse
auf einer Kulissenrampe, wobei die Kulissenrampe, der Schaltgassen-Rastebene
unmittelbar benachbart, auf der Kulissenwelle angeordnet ist.
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Hierdurch
ergibt sich der weitere entscheidende Vorteil, dass die gesamte
Rastkulisse für
einen Wählhebeln
mit Schaltgasse und Tippgasse komplett auf der Kulissenwelle angeordnet
werden kann, wodurch die Erfindung auch anwendbar wird auf Wählhebel
mit unterschiedlichen Schaltgassen, beispielsweise Wählhebel,
die unterschiedliche Schaltgassen sowohl für die automatische als auch für die manuelle
Gangwahl aufweisen. Dank der Anordnung der Tippgassen-Rastebene
auf einer neben der Schaltgassen-Rastebene angeordneten Kulissenrampe
ergibt sich eine konstruktiv einfache Realisierbarkeit der Rastiereinrichtung
für einen
Wählhebel
mit Schaltgasse und Tippgasse.
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Insbesondere
kann die Kulissenrampe bei dieser Ausführungsform so ausgeformt und
angeordnet werden, dass das Rastierelement – also beispielsweise ein federbelasteter
Rastierpin – den
Seitwärts-Schwenkbewegungen
des Wählhebels
beim Gassenwechsel einfach folgend, stets unmittelbar in die korrespondierende
Rastebene der Rastkulisse eingeschwenkt wird. Dies führt auch
im Fall von Rastkulissen mit mehr als einer Rastebene, also insbesondere
bei Wählhebeln
mit Schaltgasse und Tippgasse, zu einer mechanisch einfachen und
robusten Darstellbarkeit der Rastiereinrichtung ohne zusätzliche
komplizierte Mechanik im Bereich der Rastiereinrichtung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die mit der Tippgassen-Mittelstellung
des Wählhebels
korrespondierende Rastposition der Tippgassen-Rastebene ebenfalls
die Startposition für
eine Rückführnut der
Kulissenwelle bildet. Diese Ausführungsform
besitzt den Vorteil, dass der Wählhebel
auch dann aktuatorisch bewegt und insbesondere in die Parksperrenstellung
rückgeführt werden
kann, falls der Wählhebel
beispielsweise beim Verlassen des Fahrzeugs nicht in einer der Fahrstufenstellungen,
sondern vielmehr in der Tippgasse belassen wurde. Vorzugsweise verläuft dabei
die Rückführnut für die Wählhebelstellung "D" aus der Schaltgassen-Rastebene unmittelbar über die
Mittelposition der Tippgassen-Rastebene und mündet somit direkt in die Tippgassen-Rückführnut. Auf diese Weise wird
nur eine gemeinsame Rückführnut benötigt, die sowohl
für die Rückführung des
Wählhebels
aus der Wählhebelstellung "D" als auch für die Rückführung des Wählhebels aus der Mittelstellung
der Tippgasse zuständig ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung eine mit
der Lagerung des Rastierelements bzw. mit dem Wählhebel verbundene Rastnase,
sowie eine in die Oberfläche
der Kulissenwelle eingebrachte, zu der Rastnase formkorrespondierende
Freigabeausnehmung aufweist. Dabei fährt die Rastnase in die Freigabeausnehmung
ein, wenn der Wählhebel
aus der Wählhebelstellung "D" der Schaltgasse in die Tippgasse bewegt
wird, während die
Rastnase die Schwenkbewegung des Wählhebels in Richtung Tippgasse
durch Anlage der Rastnase an der Oberfläche der Kulissenwelle blockiert, wenn
sich der Wählhebel
nicht in der Wählhebelstellung "D" der Schaltgasse befindet.
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Hierdurch
wird ein konstruktiver Doppelnutzen der Kulissenwelle erreicht.
Denn die Kulissenwelle dient auf diese Weise einerseits wie beschrieben
zur Rückführung des
Rastierelements bzw. des Wählhebels
in die Parksperrenstellung. Andererseits erfüllt die Kulissenwelle dank
Rastnase und Freigabeausnehmung gleichzeitig den Zweck der mechanischen
Blockierung der Schwenkbewegung des Wählhebels zur Tippgasse, solange
sich der Wählhebel
nicht in der Wählhebelstellung "D" befindet, da die Rastnase in diesem
Fall an der Oberfläche
der Kulissenwelle zur Anlage kommt und damit eine Schwenkbewegung
des Wählhebels
aus der Schaltgasse in die Tippgasse blockiert ist.
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Vorzugsweise
bilden dabei Rastnase und Freigabeausnehmung aufgrund ihrer Formgebung eine
Gleitrampe. Die Gleitrampe ist dabei zum Auswurf der Rastnase aus
der Freigabeausnehmung ausgebildet, sobald die aktuatorische Rotationsbewegung
der Kulissenwelle zur Rückführung des Wählhebels
beginnt. Auf diese Weise lässt
sich dank der von Rastnase und Freigabeausnehmung gebildeten Gleitrampe
eine exakt kontrollierte aktuatorische Rückführung des Wählhebels zunächst aus
der Tippgasse in die Schaltgasse, und dann innerhalb der Schaltgasse
aus der Wählhebelstellung "D" zurück
in die Parksperrenstellung realisieren. Auch hier wird wieder eine
konstruktive Doppelnutzung erreicht, indem Rastnase und Freigabeausnehmung sowohl
zur Blockierung der Wählhebelbewegung
in die Tippgasse außerhalb
der Wählhebelstellung "N", als auch zur aktiven aktuatorischen
Rückbewegung des
Wählhebels
aus der Tippgasse in die Schaltgasse herangezogen werden.
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Vorzugsweise
weist der aktuatorische Antrieb der Kulissenwelle ein Schneckengetriebe
auf. Dank des Schneckengetriebes ergibt sich der Vorteil eines hohen Übersetzungsverhältnisses
auf kleinem Bauraum, wobei gleichzeitig Selbsthemmung ohne weitere
mechanische Hilfsmittel, und überdies
geringstmögliche
Geräuschentwicklung
der Wählhebelaktuatorik
erreicht wird.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, dass der Wählhebel
sowohl bezüglich
seiner translatorischen Schaltbewegungen als auch bezüglich seiner
rotatorischen Schwenkbewegungen auf einer einzigen Welle gelagert
ist.
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Auf
diese Weise ergibt sich eine robuste und platzsparende Darstellung
der der Lagerung sowie der gesamten Schaltkinematik des Wählhebels
mit lediglich einer Lagerwelle. Die Betätigungseinrichtung kommt hierdurch – insbesondere
in der Vertikalen – mit
minimalen Abmessungen aus. Dennoch lassen sich auch bei sehr kompakt
ausgeführten
Betätigungseinrichtungen
die für
eine sichere Bedienung und komfortable Haptik erforderlichen nicht
zu kleinen Abstände
zwischen den einzelnen Schaltpositionen des Wählhebels realisieren. Bei geeigneter Formgebung
der Lagerwelle kann bezüglich
der Schaltbewegungen des Wählhebels
in Fahrtrichtung sogar eine virtuelle Wählhebel-Schwenkachse realisiert
werden, die sich weit unterhalb des Gehäusebodens der Betätigungseinrichtung
befindet.
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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, Wählhebel und
Rastierpin in Position "D";
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2 in
einer 1 entsprechenden Darstellung Wählhebel und Kulissenwelle der
Betätigungseinrichtung
gemäß 1,
in seitlicher Ansicht;
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3 in
einer 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht Wählhebel
und Kulissenwelle gemäß 2,
während
der Rückführung in
die Parksperrenstellung;
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4 in
einer 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht Wählhebel
und Kulissenwelle gemäß 2 und 3,
Wählhebel
in der Parksperrenstellung;
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5 in
einer 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht Wählhebel
und Kulissenwelle gemäß 2 bis 4,
Wählhebel
wie in 4 in der Parksperrenstellung;
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6 in
einer 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht die Betätigungseinrichtung
gemäß 1 bis 5,
Wählhebel
wie in 4 und 5 in der Parksperrenstellung;
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7 in
einer 1 und 6 entsprechenden Darstellung
und Ansicht die Betätigungseinrichtung
gemäß 1 bis 6,
Wählhebel
in der Tippgasse; und
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8 in
einer schematischen Draufsicht die Betätigungseinrichtung gemäß 1 bis 5, Wählhebel
wie in 7 in der Tippgasse.
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1 zeigt
in schematisch ausgeführter
isometrischer Darstellung eine Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Man erkennt zunächst
einmal einen Wählhebel 1 sowie
den Sockel 2 der Betätigungseinrichtung mit
der darauf angeordneten Lagerwelle 3 für den Wählhebel 1 sowie mit
einer ebenfalls auf dem Sockel 2 angeordneten Kulissenwelle 4.
Die Kulissenwelle 4 lässt
sich mittels eines Servomotors 5 mit Schneckengetriebe 6 entlang
der Pfeilrichtung 7 um ihre Längsachse verdrehen.
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In 1 gerade
noch erkennbar ist die auf der Kulissenwelle 7 in 1 auf
Position "9:00 Uhr" befindliche Rastkulisse 8 für den Wählhebel 1,
sowie der in die Rastkulisse 8 eingreifende Rastierpin 9,
der in einer (nicht sichtbaren) mit dem Wählhebel 1 verbundenen
Führung
federbelastet am Wählhebel 1 angeordnet
ist.
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Besser
sichtbar wird die auf bzw. in der Kulissenwelle 4 vertieft
angeordnete Rastkulisse 8 in 2. Man erkennt,
dass die Kulissenwelle 4 in dieser Stellung (die der Stellung
der Kulissenwelle 4 auch in 1 entspricht)
zunächst
eine herkömmliche,
im Wesentlichen eindimensional-lineare Rastkulisse 8 für den federnden
Rastierpin 9 bereitstellt, wobei diese Rastkulisse 8 aus
einer Reihe von Rastvertiefungen und dazwischen angeordneten, entlang
der Bewegungsrichtung 11 des Rastierpins 9 wellenförmig vertieften
Führungsnuten
besteht. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Rastkulisse stellt
die Kulissenwelle 4 jedoch zusätzlich eine Anzahl von Rückführnuten
bereit, die sich ausgehend von der eindimensional-linearen Rastkulisse 8 in
die zweite und dritte Raumdimension erstrecken.
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Mittels
aktuatorischer Rotation 5, 7 der Kulissenwelle 4 wird
somit über
die Rückführnuten 8 die kontrollierte
Rückführung des
Rastierpins 9 sowie des Wählhebels 1 aus jeder
beliebigen Wählhebelstellung
in die Parksperrenstellung ermöglicht.
Wie die Rückführung des
Rastierpins 9 und des Wählhebels 1 abläuft, lässt sich
gut anhand der Darstellung in 3 erkennen.
In 3 wurde die Kulissenwelle 4 mittels des
Aktuatorantriebs 5 bereits um knapp eine halbe Umdrehung
gegenüber
der Kulissenwellenposition gemäß 1 und 2 im
Uhrzeigersinn gedreht, so dass die gerade noch erkennbare Rastkulisse 8 sich
in der Darstellung gemäß 3 bezogen
auf die Kulissenwelle 4 ungefähr auf Position "14:00 Uhr" befindet.
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Aufgrund
der Rotation 7 der Kulissenwelle 4 hat der Rastierpin 9 seine
Rastposition in der Schaltstellung "D" gemäß 1 und 2 folglich
verlassen und befindet sich in 3 bereits
in der zur Raststellung "D" gehörigen Rückführnut 10,
welche die Raststellung "D" in einer schraubenförmigen Linie entlang
der Oberfläche
der Kulissenwelle 4 mit der Raststellung "P" verbindet. Aufgrund der Rotation 7 der
Kulissenwelle 4 erfolgt somit eine geradlinige Verschiebung
des Rastierpins 9 sowie des mit dem Rastierpin 9 verbundenen
Wählhebels 1 entlang
der Pfeilrichtung 11 gemäß 3, bis der
Rastierpin 9 sowie der Wählhebel 1 die Parksperrenstellung "P" erreicht haben. Um eine sichere und
reproduzierbare Rückführung des
Rastierpins 9 in die Parksperrenstellung zu gewährleisten,
ist mit der Kulissenwelle 4 eine in den Figuren nicht dargestellte
Sensierungseinrichtung verbunden, über die sich die Rotationswinkelstellung
der Kulissenwelle 4 feststellen lässt, so dass der Aktuatorantrieb 5 nach
erfolgter Rückführung des
Rastierpins 9 zum richtigen Zeitpunkt ausgeschaltet werden
kann.
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Letzteres,
nämlich
die infolge der Rotation 7 der Kulissenwelle 4 erreichte
Parksperrenstellung "P", ist in den 4 bis 6 dargestellt.
Die Stellung der Kulissenwelle 4 in den 4 bis 6 entspricht
somit wieder der Stellung der Kulissenwelle 4 in den 1 und 2,
mit dem Unterschied, dass die Kulissenwelle 4 in den 4 bis 6 gegenüber den 1 und 2 eine
Rotation um 180° im Uhrzeigersinn
(bezogen auf die Blickrichtung auf das Schrägzahnrad des Schneckengetriebes 6)
vollzogen hat. Insbesondere in den 5 und 6 erkennt
man, dass der Rastierpin 9 als Folge dieser Rotation 7 der
Kulissenwelle 4 entlang der entsprechenden Rückführnut 10 zur
Parksperrenposition "P" rückgeführt wurde,
weshalb auch der Wählhebel 1 gemäß der Darstellung
in den 4 bis 6 nun wieder die Parksperrenstellung
einnimmt.
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Aus
den 4 bis 6 geht ferner auch die zur Tippgasse
des Wählhebels 1 gehörige weitere Rastebene 12 der
Rastkulisse 8 hervor. Die Tippgassen-Rastebene 12 ist
dabei mit der Raststellung "D" der Rastkulisse 8 über ein
kurzes Stück 13 der
zur Raststellung "D" gehörigen Rückführnut 10 verbunden.
Entlang dieses Verbindungsstücks 13 verläuft auch
der Wechsel des Rastierpins 9 zwischen der zur Schaltgasse
des Wählhebels 1 gehörigen Rastebene 8 und
der zur Tippgasse des Wählhebels 1 gehörigen Rastebene 12.
Die zur Tippgasse gehörigen
Rastebene 12 ist dabei auf einer Rampe 14 angeordnet, die
besonders deutlich auch aus 3 hervorgeht. Über die
Rampe 14 verläuft
in Fortsetzung des Verbindungsstücks 13 die zur
Raststellung "D" gehörige Rückführnut 10,
was ebenfalls besonders deutlich aus der Darstellung gemäß 3 hervorgeht.
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Dank
der auf der Rampe 14 angeordneten, zur Tippgasse des Wählhebels 1 gehörigen Rastebene 12 kann
ohne weitere Mechanik und bei Stillstand der Kulissenwelle 4 sehr
einfach zwischen Schaltgasse und Tippgasse, bzw. zwischen Schaltgassen-Rastebene 8 und
Tippgassen-Rastebene 12 gewechselt werden, indem die entsprechende
Seitwärts-Schwenkbewegung 16 des
Wählhebels 1 winkelmäßig 1 zu
1 auf den Rastierpin 9 übertragen
wird. Hierdurch wird der Rastierpin 9 aus der Schaltgassen-Rastebene 8 in
die Tippgassen-Rastebene 12 verschoben,
ebenso gilt dies für
den Rückweg
des Rastierpins 9 aus der Tippgassen-Rastebene 12 in die
Schaltgassen-Rastebene 8.
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Der
Wechsel des Rastierpins 9 zwischen den Rastebenen 8 und 12 infolge
einer Schwenkbewegung 16 des Wählhebels 1 zwischen
der Schaltgassenstellung 15 und der Tippgassenstellung 17 ist
in den 7 und 8 dargestellt. Insbesondere
in 7 erkennt man, wie die Schwenkbewegung 16 des
Wählhebels 1 unmittelbar
dazu führt,
dass der Rastierpin 9 aus der Schaltgassen-Rastebene 8 in die
Tippgassen-Rastebene 12 wechselt. Die Rückführung des Wählhebels 1 in die
Parksperrenstellung "P" kann dabei dank
der über
die Tippgassen-Rastebene 12 und über die Rampe 14 verlaufenden,
zur Raststellung "D" gehörigen Rückführspur 10 problemlos
auch dann erfolgen, wenn sich der Wählhebel 1 wie in 7 bzw. 8 in
der Tippgasse befinden sollte, vgl. Darstellung der Rampe 14 und
der über
die Rampe 14 sowie durch die Tippgassen-Rastebene 12 verlaufenden
Rückführspur 10 gemäß 3.
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Hierbei
wird die kontrollierte Rückführung des
Wählhebels 1 aus
der Tippgassenstellung 17 gemäß 7 bzw. 8 in
die Schaltgassenstellung 15 gemäß 1 bis 6 sichergestellt
durch das Zusammenwirken der Rastnase 18 mit der Freigabeausnehmung 19.
Die auch in den 1 und 6 gut erkennbare
Rastnase 18 und Freigabeausnehmung 19 wirken dergestalt
zusammen, dass – ausgehend
von der Relativposition der Rastnase 18 und der Freigabeausnehmung 19 gemäß 7 (Wählhebel 1 in
der Tippgassenstellung 17) – die Rastnase 18 unmittelbar
bei Beginn der Rotation 7 der Kulissenwelle 4 aus
dem Bereich der Freigabeausnehmung 19 verdrängt wird.
Hierdurch wird unmittelbar zu Anfang der Rotation 7 der
Kulissenwelle 4 der Wählhebel 1 aus
der Tippgassenstellung 17 in die Schaltgassenstellung 15 rückgeführt. Im
Anschluss hieran erfolgt die Rückführung des
Rastierpins 9 und damit auch des Wählhebels 1 aus der
Schaltstellung "D" in die Parksperrenstellung "P" wie zuvor anhand der 3 bis 6 dargestellt.
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Ein
weiterer Effekt der Rastnase 18 liegt darin, dass diese
eine Schaltsperre bildet, die verhindert, dass der Wählhebel 1 aus
der Schaltgassenstellung 15 in die Tippgassenstellung 17 bewegt
wird, wenn sich der Wählhebel 1 in
einer anderen Schaltstellung als in Schaltstellung "D" befindet. Diese Blockierung der Schwenkbewegung
des Wählhebels 1 in
die Tippgassenstellung 17 erfolgt dadurch, dass die Rastnase 18 beim
Versuch des Schwenkens des Wählhebels 1 aus
der Schaltgassenstellung 15 in die Tippgassenstellung 17 auf
die zylindrische Oberfläche
der Kulissenwelle 4 aufschlägt (vgl. 6),
falls sich der Wählhebel 1 nicht
in der Schaltstellung "D" befindet. Sobald
sich der Wählhebel 1 jedoch
in der Schaltstellung "D" befindet, kann die
Rastnase 18 hingegen in die Freigabeausnehmung 19 eintauchen und
die Schwenkbewegung 16 des Wählhebels 1 in die
Tippgassenstellung 17 ist somit freigegeben.
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Überdies
dient die Freigabeausnehmung 19 aufgrund ihrer besonderen,
T-förmigen
Gestalt (vgl. 4 bis 7) als zusätzliche
Kulissenführung
für den
Wählhebel 1,
wenn dieser sich in der Tippgasse befindet. Wird der Wählhebel 1 innerhalb
der Tippgasse fahrtrichtungsbezogen nach vorne oder nach hinten
bewegt, so befindet sich die Rastnase 18 innerhalb des
waagerechten Bereichs der Freigabeausnehmung 19. bei dieser
Relativstellung von Rastnase 18 und Freigabeausnehmung 19 ist
jegliche Seitwärtsbewegung 16 des
Wählhebels 1 gesperrt.
Der Wählhebel 1 kann
daher in diesem Fall nur längs
der Lagerwelle 3 zurück
in die Mittelstellung der Tippgasse verschoben werden. Erst aus
der Mittelstellung der Tippgasse heraus kann der Wählhebel 1 wieder
seitwärts 16 in
die Schaltgassenstellung 15 zurückbewegt werden.
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Im
Ergebnis wird deutlich, dass mit der Erfindung eine Betätigungseinrichtung
mit stabilen Wählhebelstellungen
geschaffen wird, die insbesondere den Vorteil aufweist, dass die Wählhebelstellung auch
bei shift-by-wire-gesteuerten Gangwechselgetrieben stets den tatsächlichen
Schaltzustand des Getriebes widerspiegelt. Hierdurch wird für den Fahrer
eine zuverlässige
optische wie auch taktile Rückmeldung über den
Schaltzustand des Getriebes ermöglicht.
Zusätzliche
Vorteile werden in Form der konstruktiv einfachen und damit zuverlässigen und robusten
Ausführung,
sowie in Form eines niedrigen aktuatorischen Energieverbrauchs bei
gleichzeitig minimaler Geräuschentwicklung
und geringem Platzverbrauch erreicht.
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Die
Erfindung leistet somit einen elementaren Beitrag zur Verbesserung
der Ergonomie, des Bedienkomforts, der Sicherheit sowie der Bauraum- und
der Kosteneffektivität
insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen im Bereich der Getriebebetätigung.
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- 1
- Wählhebel
- 2
- Sockel
- 3
- Lagerwelle
- 4
- Kulissenwelle
- 5
- Servoelektrischer
Antrieb
- 6
- Schneckengetriebe
- 7
- Drehrichtung
- 8
- Rastkulisse,
Schaltgassen-Rastebene
- 9
- Rastierelement,
Rastierpin
- 10
- Rückführnuten
- 11
- Bewegungsrichtung
- 12
- Tippgassen-Rastebene
- 13
- Verbindungsstück
- 14
- Kulissenrampe
- 15
- Schaltgassenstellung
- 16
- Schwenkbewegung
- 17
- Tippgassenstellung
- 18
- Rastnase
- 19
- Freigabeausnehmung