DE102013007233A1

DE102013007233A1 - Elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013007233A1
Application number: DE102013007233.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hirschfeld; Martin Deitmerg; Werner Volmer
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2033-04-27
Also published as: DE102013007233B4

Abstract

Eine elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem an seinem unteren Ende einen federbelasteten Raststößel aufweisenden Schalthebel, der mit einer zwei parallel zueinander verlaufende, erste und zweite Rastkurvenbahnen sowie eine diese beiden verbindende, in Querrichtung zu diesen verlaufende dritte Rastkurvenbahn aufweisenden Rastkontur zur Bildung einer zwei parallele Schaltgassen bildenden Schaltkulisse kooperiert, wobei der Schalthebel um eine erste, senkrecht zu den Schaltgassen verlaufende Achse sowie um eine zweite, parallel zu den Schaltgassen verlaufende Achse verschwenkbar gelagert und in den Schaltgassen in verschiedene Schaltstellungen bringbar sowie zwischen den Schaltgassen verstellbar ist, wobei durch die Rastkurvenbahnen rastende und/oder tastende Schaltstellungen des Schalthebels definiert sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel mittels eines einzigen Aktuators von einer ersten Position in einer der Schaltgassen in eine zweite Position in der dazu parallelen Schaltgasse verlagerbar ist, welche Verlagerung Verschwenkungen des Schalthebels sowohl um seine erste Achse als auch um seine zweite Achse erfordert.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem an seinem unteren Ende einen federbelasteten Raststößel aufweisenden Schalthebel, der mit einer zwei parallel zueinander verlaufende, erste und zweite Rastkurvenbahnen sowie eine diese beiden verbindende, in Querrichtung zu diesen verlaufende dritte Rastkurvenbahn aufweisenden Rastkontur zur Bildung einer zwei parallele Schaltgassen bildenden Schaltkulisse kooperiert, wobei der Schalthebel um eine erste, senkrecht zu den Schaltgassen verlaufende Achse sowie um eine zweite, parallel zu den Schaltgassen verlaufende Achse verschwenkbar gelagert und in den Schaltgassen in verschiedene Schaltstellungen bringbar sowie zwischen den Schaltgassen verstellbar ist, wobei durch die Rastkurvenbahnen rastende und/oder tastende Schaltstellungen des Schalthebels definiert sind.
Derartige Schalteinrichtungen werden bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, die mit einem automatisierten Schaltgetriebe ausgerüstet sind. Dabei wird der eigentliche Schaltvorgang elektrohydraulisch oder elektromotorisch vorgenommen, während der jeweilige Schaltwunsch des Fahrers elektrisch oder elektronisch erfasst wird. Dem Fahrer stehen bei einem solchen automatisierten Schaltgetriebe die elektrische Schalteinrichtung mit einem Schalthebel und gegebenenfalls zusätzlichen, etwa am Lenkrad angeordneten Wippschaltern zum Herauf- und Herunterschalten zur Verfügung.
Der Schalthebel einer solchen Schalteinrichtung kann multistabil oder auch monostabil ausgeführt sein, dass heißt er kann entweder in mehrere feste Positionen einstellbar sein oder er besitzt, ähnlich einem Joystick, nur eine stabile Ruheposition, in die der Schalthebel aus mehreren instabilen Stellpositionen immer wieder zurückfällt. Inzwischen haben sich insbesondere Mischformen aus diesen beiden Ansätzen etabliert, bei denen, wie auch im Fall der hier vorliegenden Erfindung, sowohl rastende, also feste Positionen, als auch tastend zu betätigende Positionen vorhanden sind.
Durch die DE 197 14 495 A1 ist eine Schalteinrichtung bekannt geworden, bei der eine solche Funktionsweise verwirklicht ist. Der Schalthebel ist bei dieser Einrichtung in einer Schaltkulisse geführt, die seine Bewegung auf die zwei parallel zueinander verlaufenden Schaltgassen begrenzt, wobei der Schalthebel zum Wechsel zwischen den beiden Schaltgassen um eine parallel zu diesen verlaufende Achse verschwenkt wird. Innerhalb einer jeweiligen Schaltgasse ist die Bewegung des Schalthebels monostabil ausgelegt, d. h. dass er nach Wegfall der Betätigungskraft jeweils wieder in seine Ruhestellung in dieser Schaltgasse zurückfällt.
Eine der Schaltgassen erfüllt dabei die Funktion der Betriebsart Schrittschaltbetrieb, die andere Schaltgasse die der Betriebsart Fahrstufenautomatik. In der Betriebsart Schrittschaltbetrieb können die einzelnen Gänge manuell durch Bewegen des Schalthebels hoch und herunter geschaltet werden. Der Schalthebel stellt sich dabei immer wieder selbsttätig in seine Ruhelage für den Schrittschaltbetrieb zurück. In der Betriebsart Fahrstufenautomatik werden durch Auslenken des Schalthebels die Fahrstufen R für Rückwärtsfahrbetrieb und die Fahrstufe D für Vorwärtsfahrbetrieb eingelegt. In der Betriebsart Fahrstufenautomatik werden auch die Neutralposition N, in der der Kraftfuß im Antriebsstrang unterbrochen ist, sowie die Parkposition P, in der zusätzlich die Parkbremse aktiviert ist, angewählt.
Die elektrische Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich gegenüber dieser vorbekannten Einrichtung dadurch aus, dass der Schalthebel mittels eines einzigen Aktuators von einer ersten Position in einer der Schaltgassen in eine zweite Position in der dazu parallelen Schaltgasse verlagerbar ist, welche Verlagerung Verschwenkungen des Schalthebels sowohl um seine erste als auch um seine zweite Achse erfordert.
Die Erfindung ermöglicht eine aktive, insbesondere motorische Verstellung des Schalthebels, was beispielsweise erforderlich sein kann um die Schalthebelstellung mit einer automatisch angewählten Fahrstufe in Einklang zu bringen. Dies kann etwa dann der Fall sein, wenn bei einer beliebigen Stellung des Schalthebels die Zündung des Fahrzeugs abgeschaltet wird, und die Getriebesteuerung daraufhin automatisch in die Parkstellung wechselt, für die jedoch eine andere Stellung des Schalthebels vorgesehen ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1 eine 3D-Ansicht einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung nebst einer Darstellung des Schaltschemas und einem Querschnitt in der Ebene des plattenförmigen Schiebers in der Ruhelage des Schalthebels in der Schaltgasse für die Betriebsart „Schrittschaltbetrieb”
2 wie 1, aber in der ersten Ruhelage des Schalthebels in der Schaltgasse für die Betriebsart „Fahrstufenautomatik”
3 wie 1 und 2, aber in der der Parkposition „P” zugeordneten zweiten Ruhelage des Schalthebels in der Schaltgasse für die Betriebsart „Fahrstufenautomatik”
Wie in 1 zu sehen, ist der Schalthebel 2 der elektrischen Schalteinrichtung an seinem unteren Ende mit einem federbelasteten Raststößel 1 versehen, der mit einer Rastkontur 6 zur Bildung einer zwei parallele Schaltgassen 3', 4' aufweisenden Schaltkulisse kooperiert. Die Rastkontur 6 weist dazu zwei parallel zueinander verlaufende, erste und zweite Rastkurvenbahnen 3, 4 sowie eine diese beiden verbindende, in Querrichtung zu diesen verlaufende dritte Rastkurvenbahn 5 auf. Der Schalthebel 2 ist in der Art einer kardanischen Lagerung sowohl um eine erste, senkrecht zu den Schaltgassen 3', 4' verlaufende Achse 7 als auch um eine zweite, parallel zu den Schaltgassen 3', 4' verlaufende Achse 8 verschwenkbar gelagert. Dadurch ist er zum Einen in den Schaltgassen 3', 4' in verschiedene Schaltstellungen bringbar sowie zum Anderen zwischen den Schaltgassen 3', 4' verstellbar. Durch die Rastkurvenbahnen 3, 4 sind rastende und/oder tastende Schaltstellungen des Schalthebels 2 definiert.
Der Schalthebel 2 ist mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten elektrischen oder elektronischen Schaltpositionserfassungseinrichtung verbunden, durch die die jeweils eingenommene Schaltposition und damit der jeweilige Schaltwunsch des Fahrers elektrisch oder elektronisch erfasst wird. Es kann sich hierbei z. B. um elektromechanische Kontakte oder auch um berührungslos arbeitende Schaltpositionserfassungseinrichtungen etwa auf der Basis von magnetfeldempfindlichen oder optischen Sensoren handeln. Der dem Schaltwunsch entsprechende eigentliche Schaltvorgang wird dann in einem automatisierten Schaltgetriebe elektrohydraulisch oder elektromotorisch vorgenommen.
Die in der Zeichnung in 1 dargestellte Position des Schalthebels 2 entspricht der in dem links dargestellten Schaltschema markierten Position 10 bzw. „M/S”, der Ruhelage in der Schaltgasse 3'. In dem Schaltschema sind sogenannte rastende Positionen, in denen der Schalthebel 2 eine Ruhelage einnimmt durch Kreise symbolisiert, tastende Positionen, aus denen der Schalthebel 2 wieder in eine benachbarte Ruhelage zurückfällt sind durch Dreiecke symbolisiert. Die aktuell durch den Schalthebel 2 eingenommene Schaltposition wird durch einen gestrichelten Kreis dargestellt. Die Schaltgasse 3' mit der Ruhelage „M/S” bzw. Position 10 entspricht der Betriebsart „Manuell” oder „Schrittschaltbetrieb”, in der die einzelnen Gänge manuell durch tastende Bewegung des Schalthebels 2 in Richtung der mit „+” bzw. „–„ bezeichneten Positionen hoch und herunter geschaltet werden können. Der Schalthebel 2 wird dabei um seine erste, senkrecht zu den Schaltgassen 3', 4' verlaufende Achse 7 verschwenkt und stellt sich danach immer wieder selbsttätig in seine Ruhelage „M/S” für den Schrittschaltbetrieb zurück.
Durch Verschwenken des Schalthebels 2 um seine zweite, parallel zu den Schaltgassen 3', 4' verlaufende Achse 8 kann dieser in die Ruhelage 11 in der Schaltgasse 4' verstellt werden. Die Schaltgasse 4' entspricht der Betriebsart „Fahrstufenautomatik”, in der durch Auslenken des Schalthebels 2 die Fahrstufen „R” für Rückwärtsfahrbetrieb und die Fahrstufe „D” für Vorwärtsfahrbetrieb eingelegt sowie die Neutralposition „N”, und die Parkposition „P” angewählt werden können. Welche Fahrstufe durch die Ruhelage 11 des Schalthebels 2 realisiert ist, und welche in durch tastende Bewegung des Schalthebels 2 entlang der Schaltgasse 4' erreicht werden können, hängt hierbei von der aktuell angewählten Fahrstufe ab. In der hier dargestellten Situation entspricht die Ruhestellung der Fahrstufe „R” für Rückwärtsfahrt. Durch Verschwenken des Schalthebels 2 nach hinten können die Fahrstufen „N” und „D” erreicht werden, durch Verschwenken des Schalthebels 2 nach vorne die Parkposition „P”.
Wie durch das Schaltschema verdeutlicht wird, ist in der Schaltgasse 4' der Fahrstufenautomatik eine zweite Ruhelage des Schalthebels 2 vorgesehen, die insbesondere der Parkposition ”P” zugeordnet sein soll. Bei abgestelltem und außer Betrieb genommenem Fahrzeug wird durch die Getriebesteuerung unabhängig von der gerade angewählten Fahrstufe automatisch in die Fahrstufe „P”, der Parkstellung gewechselt.
Wenn sich in diesem Fall, wie in 1 dargestellt, der Schalthebel 2 etwa in der Ruhelage 10 der Schaltgasse 3' befindet, so ermöglicht die erfindungsgemäße Schalteinrichtung eine aktive Verstellung des Schalthebels 2, um die Schalthebelstellung mit der automatisch angewählten Fahrstufe in Einklang zu bringen. Dazu muss der Schalthebel 2 zunächst von der Position 10 in der Schaltgasse 3' in die Position 11 in der Schaltgasse 4' und von dort weiter in die Position 12 derselben Schaltgasse 4' bewegt werden, die der Ruhelage für die Parkposition „P” entspricht.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen, ist über der Rastkontur 6 ein plattenförmiger Schieber 14 angeordnet, der parallel zu dieser verschiebbar ist. Der Schieber 14 ist mit einer Öffnung 13 versehen, durch die das mit dem Raststößel 1 versehene Ende des Schalthebels 2 hindurchragt. Im normalen Betriebszustand der Schalteinrichtung ist diese durch den Schieber 14 völlig unbeeinflusst. Wie insbesondere an dem in der Zeichnung dargestellten Querschnitt in der Ebene des plattenförmigen Schiebers 14 zu sehen ist, kann der Schalthebel 2 jede beliebige Schaltposition erreichen, ohne mit den Innenkanten 13', 13'' der Öffnung 13 des Schiebers 14 zu kollidieren.
Soll nun der Schalthebel 2 aus der in 1 dargestellten Position 10 bzw. „M/S” in der Schaltgasse 3' in die Position 12 in der Schaltgasse 4', die der Ruhelage für die Parkposition „P” entspricht, verlagert werden, so wird dazu der Schieber 14 mittels eines Aktuators 9 in einer schräg zu den Schaltgassen 3', 4' verlaufenden Richtung verschoben, wie dies durch die dick ausgezogenen Pfeile in der Zeichnung angedeutet wird. Dabei wird zunächst durch eine erste Innenkante 13' der Öffnung 13 des Schiebers 14 eine Kraft zum Verschwenken des Schalthebels 2 um seine zweite, parallel zu den Schaltgassen 3', 4' verlaufende Achse 8 auf diesen ausgeübt, die diesen in die Position 11 in der Schaltgasse 4' verlagert, wie dies in 2 zu sehen ist. Bei weiterer Verlagerung des Schiebers 14 in der gleichen Richtung wird durch eine zweite Innenkante 13'' der Öffnung 13 des Schiebers 14 eine Kraft zum Verschwenken des Schalthebels 2 um seine erste, senkrecht zu den Schaltgassen 3', 4' verlaufende Achse 7 auf diesen ausgeübt, die diesen in die Position 12 in der Schaltgasse 4' verlagert, wie dies in 3 zu sehen ist.
Der Aktuator 9 ist in dem dargestellten Beispiel durch einen Elektromotor 15 gebildet, der über ein ein Schneckenrad 16 sowie ein diesem zugeordnetes Zahnrad 17 umfassendes Getriebe einen Exzenter 18 antreibt. Durch den Exzenter 18 wird der plattenförmige Schieber 14 gegen die Kraft einer Schraubenfeder 19, die eine selbsttätige Rückstellung desselben bewirkt, verschoben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19714495 A1 [0004]

Claims

Elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem an seinem unteren Ende einen federbelasteten Raststößel (1) aufweisenden Schalthebel (2), der mit einer zwei parallel zueinander verlaufende, erste und zweite Rastkurvenbahnen (3, 4) sowie eine diese beiden verbindende, in Querrichtung zu diesen verlaufende dritte Rastkurvenbahn (5) aufweisenden Rastkontur (6) zur Bildung einer zwei parallele Schaltgassen (3', 4') bildenden Schaltkulisse kooperiert, wobei der Schalthebel (2) um eine erste, senkrecht zu den Schaltgassen (3', 4') verlaufende Achse (7) sowie um eine zweite, parallel zu den Schaltgassen (3', 4') verlaufende Achse (8) verschwenkbar gelagert und in den Schaltgassen (3', 4') in verschiedene Schaltstellungen bringbar sowie zwischen den Schaltgassen (3', 4') verstellbar ist, wobei durch die Rastkurvenbahnen (3, 4) rastende und/oder tastende Schaltstellungen des Schalthebels (2) definiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel (2) mittels eines einzigen Aktuators (9) von einer ersten Position (10) in einer der Schaltgassen (3') in eine zweite Position (12) in der dazu parallelen Schaltgasse (4') verlagerbar ist, welche Verlagerung Verschwenkungen des Schalthebels (2) sowohl um seine erste Achse (7) als auch um seine zweite Achse (8) erfordert.
Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über der Rastkontur (6) ein mit einer Öffnung (13) versehener, plattenförmiger Schieber (14) so angeordnet ist, dass durch seine Öffnung (13) das mit dem Raststößel (1) versehene Ende des Schalthebels (2) hindurchragt, und dass der Schieber (14) mittels des Aktuators (9) so verschiebbar ist, dass durch zumindest eine Innenkante (13', 13'') der Öffnung (13) des Schiebers (14) eine Kraft zum Verschwenken des Schalthebels (2) auf diesen ausübbar ist.
Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Schieber (14) so angeordnet ist, dass erste Innenkanten (13') seiner Öffnung (13) parallel und zweite Innenkanten (13'') senkrecht zu den Schaltgassen (3', 4') ausgerichtet sind, und dass die Richtung seiner Verschiebung schräg zu den Schaltgassen (3', 4') verläuft.
Elektrische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel (2) ein Gangwahlschalter ist.