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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für ein manuelles Getriebe eines Kraftfahrzeuges, bei dem die Schaltkräfte an die Bedürfnisse des Fahrers angepasst werden.
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Die Kundenakzeptanz eines Kraftfahrzeugs wird wesentlich beeinflusst durch die sichere Funktion des Schaltgetriebes und seine optimale Abstimmung auf das Gesamtkonzept des Fahrzeugs. Durch den zunehmenden Wunsch nach Komfort werden als zusätzliche Bewertungskriterien für die Qualität eines Schaltgetriebes auch die Bedienbarkeit, der Schaltkomfort und die Vermittlung eines positiven Schaltgefühls eingesetzt. Da der Fahrer nur durch das Schaltsystem den direkten Kontakt zum Getriebe erhält, ist die spürbare Qualität der Schaltung ein wichtiges Kriterium zur positiven oder negativen Beurteilung des Fahrzeugs. Dabei ist zwischen unterschiedlichen Anforderungen an das Fahrzeug und die Fahrsituation zu unterscheiden. So wird in einem sportlichen Fahrzeug eher ein kurzer Schaltweg bevorzugt, während in einer bequemen Limousine oder bei Stadtfahrten ein geringes Kraftniveau als angenehm empfunden wird. Zu hohe Schaltkräfte mindern dabei den Komfort eines Schaltgetriebes. Die aufzubringenden Schaltkräfte haben somit großen Anteil am Charakter eines Fahrzeugs mit Schaltgetriebe und somit an der Kundenakzeptanz eines Kraftfahrzeuges.
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In der Druckschrift
DE 10002952 B4 wird deshalb eine Schalteinrichtung vorgeschlagen, bei der das Schaltgefühl mittels unterschiedlicher Geometrien der Rastkontur einer Rasteinrichtung beeinflusst wird.
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Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung für ein manuelles Getriebe eines Kraftfahrzeuges anzugeben, bei dem der Bedienkomfort der Schalteinrichtung verbessert und an die jeweilige Fahrsituation angepasst wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Schalteinrichtung für ein manuelles Getriebe eines Kraftfahrzeuges angegeben, welche ein Schaltorgan, zur Übergabe eines Schaltwunsches von einem Fahrer an das Getriebe, eine gegenüber einer getriebegehäusefesten Achse drehbar und verschiebbar gelagerten Schaltwelle, zur Durchführung eines Schaltvorgangs und eine Rasteinrichtung, welche eine erste Rastkontur und ein Rastierelement aufweist und eine Kraft auf die Schaltwelle ausübt, umfasst. Dabei ist eine Vorrichtung vorgesehen, mit der die, durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübte Kraft veränderbar ist.
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Grundgedanke ist somit, dass Schaltgefühl, durch Veränderung der, durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübten Kraft und dadurch die vom Fahrer aufzubringende Schaltkraft und den Schaltweg zu variieren.
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Mit der Rasteinrichtung erfährt der Fahrer eine haptische Rückmeldung über den Verstellweg des Schalthebels. Auch übt die Rasteinrichtung eine Reaktionskraft auf die Schaltwelle aus. Infolge einer Veränderung des Kontaktbereiches der Rasteinrichtung mit der Rastkontur wird der Abstand der Rasteinrichtung von der Achse verändert. Dies korreliert mit einer Veränderung des Kraftniveaus der Rasteinrichtung und somit der, auf die Schaltwelle wirkenden Kräfte. Je nach Wirkrichtung der Reaktionskraft, wirkt diese der Handbewegung des Fahrers entgegen, was in einer Verkürzung des Schaltweges resultiert oder wirkt in Richtung der Schaltkraft, ergibt sich somit aus der Umkehr der Schaltkraftrichtung, sodass sich die Beträge der Schaltkraft und der Reaktionskraft subtrahieren und der Fahrer eine Entlastung bei der, zum Schalten aufzubringenden Kraft empfindet. Mit einer derartigen Schalteinrichtung kann das Schaltgefühl somit spürbar verändert und an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden kann. Somit kann gewährleistet werden, dass, zum Beispiel bei Stadtfahrten, der vom Fahrer zur Betätigung des Schalthebels aufzubringende Kraftaufwand gesenkt wird und nur gering und sanft ansteigt. Gleichzeitig kann die, auf die Schaltwelle ausgeübte Kraft wiederum derart eingestellt werden, dass sich bei schnellen Autobahnfahrten oder Geländefahrten ein kurzer Schaltweg ergibt.
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Das Rastierelement kann dabei ein elastisches Element sein, um auf die Schaltwelle eine elastische Rückstellkraft auszuüben. Dadurch, dass das Rastierelement eine elastische Rückstellkraft ausübt, sind die beanspruchten Teile der Rasteinrichtung ferner dahingehend vorteilhaft, dass diese weniger anfällig gegenüber Vibrationen sind. Das Rastierelement kann dabei beispielsweise als Rastierfeder ausgebildet sein.
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In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen, vom Fahrer zu betätigenden Schalter. Dem Fahrer wird es somit ermöglicht, die wirkenden Schaltkräfte selbst an die jeweilige Fahrsituation und dementsprechende Gegebenheiten anzupassen.
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Durch eine erneute Betätigung des Schalters durch den Fahrer kann die, durch die Vorrichtung vorgenommene Veränderung der, durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübten Kraft dabei wieder rückgängig gemacht werden.
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Der Schalter kann dabei derart, zum Beispiel am Armaturenbrett, angebracht sein, dass sich die Betätigung des Schalters nicht negativ auf die Fahrstabilität auswirkt.
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Dabei kann der Schalter ein Magnetschalter sein. Die Verwendung eines Magnetschalters hat den Vorteil, dass die Einstellung der, durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübten Kraft berührungslos und damit verschleißfrei über die Lebensdauer des Fahrzeugs erfolgt. Ferner kann dieser in einem, bereits im Kraftfahrzeug integrierten Stromkreis über Verkabelung und auf der Leiterplatte angeordnete Leiterbahn eingebunden sein, und somit schnell und unkompliziert in das Kraftfahrzeug integriert werden.
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Ferner können aber auch andere Schaltelemente, wie Schiebeschalter, Drehschalter oder Druckschalter verwendet werden.
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In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine zusätzliche Rastkontur, welche bei Betätigung des Schalters an die Stelle der ersten Rastkontur eingeführt wird. Dabei können die beiden Rastkonturen übereinander oder rotatorisch, um die Schaltwelle herum angeordnet sein, wobei die zusätzliche Rastkontur durch Verschieben der beiden Rastkonturen nach oben oder unten, oder durch rotieren um die Schaltwelle eingeführt werden kann.
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Auch kann die zusätzliche Rastkontur einen anderen Querschnitt als die erste Rastkontur aufweisen. Die, durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübte Kraft kann somit durch unterschiedliche Geometrien der ersten sowie der zusätzlichen Rastkontur gesteuert beziehungsweise eingestellt werden, und somit das Schaltgefühl an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden. So ergeben sich bei einem nahezu runden Profil ein konstant abfallender Schaltwiderstand, was in einem kurzen Schaltweg resultiert.
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Bei einem gebirgsähnlichen Profil kann der Schaltwiderstand wiederum exakt definiert werden, wodurch das zum Schalten notwendige Kraftniveau gesenkt wird und nur gering und sanft ansteigt.
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Auch kann die Vorrichtung einen Elektromotor umfassen, mit dem die erste Rastkontur und die zusätzliche Rastkontur verschiebbar und/oder drehbar ist. Hierdurch kann eine gezielte Beeinflussung der, auf die Schaltwelle wirkenden und bzgl. der Achse der Schaltwelle ein Moment auf die Schaltwelle ausübenden Kraft erfolgen. Ferner können die beiden Rastkonturen in fertigungstechnisch und funktionell günstiger Weise der, durch einen Elektromotor bewegt werden. Auch können die erste Rastkontur und die zusätzliche Rastkontur jeweils durch Verschieben oder Verdrehen von ihrer mittleren Kontur abweichen und derart eingerichtet werden, dass durch die entsprechende Kompression des Rastierelements von der gewünschten Schaltbewegung abhängige Widerstandskräfte erzeugt oder simuliert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Magnet, mit dem bei Betätigung des Schalters des Rastierelements spannbar ist. So kann, durch Veränderung der Kompression des Rastierelements, die durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübte Kraft variiert und somit das Schaltgefühl verändert werden. Dieses kann dabei an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden. Der Magnet kann dabei beispielsweise als Elektromagnet ausgebildet sein, welcher einen linear beweglich angeordneten Magnetkern besitzt, durch dessen Anzugsbewegung die Feder spannbar ist.
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Weiter kann die Vorrichtung auch einen Stellmotor umfassen, mit dem bei Betätigung des Schalters das Rastierelement spannbar ist. Je nach Drehrichtung des Stellmotors wird ein, mit diesem gekoppelter Hebel axial vor oder zurück bewegt und damit das Rastierelement gespannt oder entspannt.
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Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung eine Schalteinrichtung für ein manuelles Getriebe eines Kraftfahrzeuges angegeben wird, bei dem der Bedienkomfort verbessert und an die jeweilige Fahrsituation angepasst wird. So kann das Schaltgefühl verändert und der jeweiligen Fahrsituation entsprechend angepasst werden, indem die, durch eine Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübte Kraft verändert wird. Dabei kann dies vom Fahrer durch Betätigen eines Schalters nach Wunsch gesteuert werden. So kann die, durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübte Kraft derart eingestellt werden, dass sich ein geringes Kraftniveau für den Fahrer bei Betätigung des Schalthebels ergibt, was insbesondere bei Stadtfahrten als angenehm empfunden wird. Auch kann gleichzeitig ein kurzer Schaltweg realisiert werden, was insbesondere bei langen Autobahnfahrten oder Geländefahrten von Vorteil ist.
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Realisiert werden kann dies durch die bekannten Komponenten einer Rasteinrichtung. So kann die durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübte Kraft durch Einführen einer zusätzlichen Rastkontur anstelle einer ersten Rastkontur, durch Verschieben und/oder rotieren der ersten Rastkontur und der zusätzlichen Rastkontur, oder durch Spannen des Rastierelements variiert werden.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Rasteinrichtung und einer Vorrichtung zum Verändern der, durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübte Kraft, gemäß einer Ausführungsform;
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2 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht einer ersten Rastkontur und einer zusätzlichen Rastkontur, gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Rasteinrichtung 1 und einer Vorrichtung 2 zum Verändern der, durch die Rasteinrichtung 1 auf eine Schaltwelle 3 ausgeübten Kraft, gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt eine Schaltwelle 3, welche bewegbar entlang und verdrehbar um eine Achse 22 gegenüber einem Gehäuse eines Getriebes gelagert ist. Dabei symbolisiert die, mit Bezugszeichen 21 versehene strichlierte Linie das Getriebe. Weiter steht die Achse 22 der Schaltwelle 3 in dem, in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, senkrecht zur Zeichenebene. Durch die, mit Bezugszeichen 23 versehene strichlierte Linie wird ferner ein Schaltorgan in seiner Gesamtheit symbolisiert.
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Die Betätigung der Schaltwelle 3 erfolgt entsprechend einem Schaltwunsch nach Maßgabe eines Fahrers über eine mechanische Verbindung eines Handschalthebels über Stellorgane mit der Schaltwelle 3, welche beispielsweise mittels Schaltschwingen oder Schaltgabeln in Wirkverbindung mit den Getriebestufen des Getriebes steht.
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Weiter zeigt 1 eine Rasteinrichtung 1, welche eine erste Rastkontur 4 sowie ein Rastierelement 5 umfasst und einen Rastkörper 6 aufweist, über den die Rasteinrichtung 1 in Wirkverbindung mit der Schaltwelle 3 steht und Kräfte auf die Schaltwelle 3 übertragen werden können. Die Kräfte dienen insbesondere zur Simulation oder Ausbildung von Schaltkräften.
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Das Rastierelement 5 ist dabei als elastisches Element ausgebildet, beispielsweise als Rastierfeder. Dabei ist links in 1 das Rastierelement 5 in maximal komprimierten Zustand gezeigt. Rechts zeigt 1 das Rastierelement 5 in gespanntem Zustand.
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Weiter ist eine Vorrichtung 2 zu erkennen, welche an dem, der Schaltwelle 3 gegenüber liegenden Ende des Rastierelements 5 angreift und mithilfe derer die, durch die Rasteinrichtung 1 auf die Schaltwelle 3 ausgeübte Kraft verändert werden kann. Die Vorrichtung 2 ist dabei mit einem Schalter 7 gekoppelt.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um einen Magnetschalter 8.
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Ferner können aber auch andere Schaltelemente, wie Schiebeschalter, Drehschalter oder Druckschalter verwendet werden.
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Bei Betätigung des Magnetschalters wird über einen Magneten ein Impuls auf eine Nocke 9 übertragen, welche das Rastierelement 5 spannt und somit den Rastkörper 6, wie durch den, mit Bezugszeichen 24 versehenen Pfeil symbolisiert, nach vorne, in Richtung der Schaltwelle 3 drückt. Dies ist auf der linken Seite der 1 dargestellt. Die Rasteinrichtung 1 übt hier eine möglichst große Kraft auf die Schaltwelle 3 aus, welche unterstützend zu der vom Fahrer beim Schalten aufzubringenden Kraft ist, wodurch sich ein geringes Kraftniveau beim Schalten ergibt, was insbesondere bei langen Stadtfahrten als angenehm empfunden wird. Die Wirkrichtung der, durch die Rasteinrichtung auf die Schaltwelle ausgeübten Kraft wird hierbei durch den, mit Bezugszeichen 10 versehenen Pfeil symbolisiert. Wie 1 zeigt, ist die Nocke 9 ferner derart angeordnet, dass ihre Längsachse parallel zu einer Horizontalen Achse des Rastierelements 5 steht, wodurch ein minimaler Energieverbrauch gewährleistet wird.
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Bei einer erneuten Betätigung des Schalters 8 wird das Rastierelement 5 wieder entspannt, wodurch der Rastkörper 6 wieder von der Schaltwelle 3 wegbewegt wird und nicht weiter an dieser angreift. Dies ist auf der rechten Seite der 1 gezeigt.
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Die Bewegungsrichtung des Rastkörpers 6 wird hier durch den, mit Bezugszeichen 11 versehenen Pfeil symbolisiert. Der Rastkörper wird nun in die zusätzliche Rastkontur eingefügt.
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Dabei kann durch erneutes Betätigen des Schalters 7 die, durch die Vorrichtung vorgenommene Veränderung der, durch die Rasteinrichtung 1 auf die Schaltwelle ausgeübten Kraft wieder rückgängig gemacht werden und das Rastierelement 5 aus ihrem komprimierten zustand wieder in den entspannten Zustand überführt werden und umgekehrt.
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2 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht einer ersten Rastkontur 12 und einer zusätzlichen Rastkontur 13, gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Die beiden Rastkonturen 12, 13 sind dabei übereinander, entlang einer vertikalen Achse angeordnet. Der mit Bezugszeichen 14 versehene Pfeil symbolisiert dabei die vertikale Achse.
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Bei Betätigung des Schalters 7, kann nun die zusätzliche Rastkontur 13 an die Stelle der ersten Rastkontur 12 eingeführt werden. Dazu werden die erste Rastkontur und die zusätzliche Rastkontur entlang, der durch den, mit Bezugszeichen 15 versehenen Pfeil symbolisierten Verschiebungsrichtung nach oben verschoben, bis die zusätzliche Rastkontur 13 die ursprüngliche Position der ersten Rastkontur 12 einnimmt.
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Auch zeigt 2, das die erste Rastkontur 12 und die zusätzliche Rastkontur 13 einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen. Da die erste Rastkontur 12 ein annähernd rundes Profil aufweist, ergibt sich ein konstant abfallender Schaltwiderstand, wodurch sich ein kurzer Schaltweg realisieren lässt, was insbesondere bei langen Autobahnfahrten oder Geländefahrten von Vorteil ist.
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Ferner kann die Vorrichtung einen Elektromotor umfassen, mithilfe dessen die zusätzliche Rastkontur verschiebbar und/oder verdrehbar ist.
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Die zweite Rastkontur 13 weist ein gebirgsähnliches Profil auf. Dabei ist die, durch die Rasteinrichtung 1 auf die Schaltwelle 3 ausgeübte Zusatzkraft in den Minima 16, 17 der zusätzlichen Rastkontur 13 minimal. In den Maxima 18, 19, 20 der zusätzlichen Rastkontur ist der Betrag, der durch die Rasteinrichtung 1 auf die Schaltwelle 3 ausgeübten Kraft maximal. Hierdurch ergibt sich beim Schalten, ein exakt definierter Schaltwiderstand, wodurch das Kraftniveau zum Schalten gesenkt wird und nur gering und sanft ansteigt. Dies ist insbesondere bei langen Stadtfahrten von Vorteil.
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Das verschieben der beiden Rastkonturen 12, 13 kann dabei durch einen Elektromotor erfolgen.
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Auch können die erste Rastkontur 12 und die zusätzliche Rastkontur 13 ferner rotatorisch, um die Schaltwelle 3 herum angeordnet sein und durch rotieren in ihre jeweilige Position gebracht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rasteinrichtung
- 2
- Vorrichtung
- 3
- Schaltwelle
- 4
- erste Rastkontur
- 5
- Rastierelement
- 6
- Rastkörper
- 7
- Schalter
- 8
- Magnetschalter
- 9
- Nocke
- 10
- Wirkrichtung der Kraft
- 11
- Bewegungsrichtung des Rastkörpers
- 12
- erste Rastkontur
- 13
- zusätzliche Rastkontur
- 14
- vertikale Achse
- 15
- Verschiebungsrichtung
- 16, 17
- Minima
- 18, 19, 20
- Maxima
- 21
- Getriebe
- 22
- Achse
- 23
- Schaltorgan
- 24
- Bewegung des Rastkörpers bei gespanntem Rastierelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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