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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.
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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.
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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.
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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, das heißt, dass er nach Wegfall der Betätigungskraft jeweils wieder in seine Ruhestellung in dieser Schaltgasse zurückfällt.
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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.
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Um den Schalthebel automatisch in und zwischen den beiden Schaltgassen zu verstellen, ist es bekannt, Aktuatoren wie etwa Elektromotoren oder Magnetantriebe vorzusehen, die über eine Verstellmechanik schiebend und/oder ziehend auf den Schalthebel einwirken können.
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Sofern der Anfangs- und der Endpunkt einer Verstellbewegung nicht mit einer durch die beiden Schwenkachsen des Schalthebels vorgegebenen Richtungen zusammenfallen, ist eine Verschwenkung des Schalthebels um beide Achsen erforderlich. Hierzu werden entweder mindestens zwei Aktuatoren oder aber eine relativ komplexe Verstellmechanik benötigt. Beim Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2013 007 233 ist ein plattenförmiger Schieber vorgesehen, der mit einer Öffnung versehen ist, durch die das mit dem Raststößel versehene Ende des Schalthebels hindurchragt. Der schräg zu den Schaltgassen verschiebbare Schieber führt bei einer Bewegung den Raststößel mit sich und ermöglicht so, den Schalthebel um seine beiden Achsen zu verstellen. Zum Antrieb dieses Schiebers wird nur ein einziger Aktuator benötigt.
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Es stellte sich die Aufgabe, eine elektrische Schalteinrichtung zu schaffen, bei der der mechanische Aufwand zum Verstellen eines Schalthebels um zwei Schwenkachsen besonders gering ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, 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, indem der Aktuator den Schalthebel durch eine Verschwenkung um die zweite Achse in eine sich an die dritte Rastkurvenbahn anschließende Rückführungsbahn bewegt, welche eine Kehre mit einem ansteigenden Abschnitt und einen abfallenden Abschnitt ausbildet, und deren Verlauf in der zweiten Position endet.
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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.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zur Ausführung einer relativ komplexen Bewegung eines Schalthebels, welche den Schalthebel um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkt, nur ein einziger Aktuator benötigt wird. Der Aktuator kann dabei sehr einfach ausgeführt sein, da er den Schalthebel nur um eine der beiden Achsen verschwenkt, während die Schwenkbewegung des Schalthebels um die andere Achse durch eine spezielle Formgebung der Rastkontur an der Schaltkulisse gesteuert wird. Vorteilhafterweise erübrigt sich hierdurch auch der Einsatz einer komplexen Verstellmechanik, da der Aktuator den Schalthebel lediglich in einer Richtung verschiebt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
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1 eine 3D-Ansicht einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung,
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2 eine Draufsicht auf eine Schaltkulisse,
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3 das Schaltschema der Schalteinrichtung,
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4 eine Stellbewegung nach dem Stand der Technik,
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5 eine Stellbewegung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung,
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6 die Stellbewegung gemäß 5, dargestellt an einer Schaltkulisse,
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7 eine schematischen Darstellung eines Teils der Rastkontur der Schaltkulisse,
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8 die Rastkontur gemäß 7, dargestellt an der Schaltkulisse,
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9 bis 12 verschiedene Phasen der Stellbewegung gemäß der 5 beziehungsweise 6.
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Die 1 zeigt den Schalthebel 2 einer elektrischen Schalteinrichtung, der an seinem unteren Ende mit einem federbelasteten Raststößel 1 versehen ist. Die auf den Raststößel 1 wirkende Feder ist innerhalb des Gehäuses des Schalthebels 2 angeordnet und daher in der 1 nicht als Einzelteil erkennbar. Der Raststößel 1 kooperiert mit der Rastkontur 6 einer teilweise geschnitten dargestellten Schaltkulisse 9.
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Die 2 stellt die Schaltkulisse 9 als ein Einzelteil mit einer Draufsicht auf die Rastkontur 6 dar. Erkennbar ist, dass die Schaltkulisse 9 zwei zueinander parallele Schaltgassen 3', 4', sowie eine zu diesen senkrecht ausgerichtete Verbindungsgasse 5' ausbildet. 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.
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Der Schalthebel 2 in der 1 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 über die Verbindungsgasse 5' zwischen den Schaltgassen 3', 4' verstellbar. Durch die Rastkurvenbahnen 3, 4 sind rastende und/oder tastende Schaltstellungen des Schalthebels 2 definiert.
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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 zum Beispiel 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.
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3 verdeutlich anhand eines Schaltschemas die anwählbaren Schaltpositionen der Schalteinrichtung. So entspricht beispielsweise die in der 1 dargestellte Position des Schalthebels 2 der im 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 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.
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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”.
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Wie durch das Schaltschema verdeutlicht wird, ist in der Schaltgasse 4' der Fahrstufenautomatik eine zweite Ruhelage 12 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.
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Wenn sich in diesem Fall, wie in 1 dargestellt, der Schalthebel 2 etwa in der Ruhelage 10 der Schaltgasse 3' befindet, so soll die Schalteinrichtung eine automatische Verstellung des Schalthebels 2 vornehmen, um die Schalthebelstellung mit der angewählten Fahrstufe in Einklang zu bringen.
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Wie die 4 andeutet, muss dazu 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.
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Der Schalthebel 2 wird somit auf seinem Weg von der Position 10 zur Position 12 um beide Achsen 7, 8 verschwenkt. Ein einfach schiebend oder ziehend auf den Schalthebel 2 einwirkender Aktuator ermöglicht normalerweise nur eine Verschwenkung um eine der beiden Achsen 7, 8, so dass zum Ausführen der Bewegung zwei Aktuatoren erforderlich sind.
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Die bereits erwähnte, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2013 007 233 beschreibt eine Anordnung, bei der einziger Aktuator einen Schalthebel nacheinander um zwei Achsen verschwenkt, wozu aber eine relativ komplexe mechanische Anordnung vorgesehen ist.
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Eine mechanisch besonders einfache und kostengünstige Lösung ist in der 5 anhand des Schaltschemas und in der 6 anhand der Schaltkontur einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung skizzenhaft dargestellt. Um den Schalthebel 2 von der Ruhelage 10 in der ersten Schaltgasse 3' in die Ruhelage 12 in der zweite Schaltgasse 4' zu überführen, verschwenkt ein nicht dargestellter Aktuator den Schalthebel 2 lediglich um seine zweite Achse 8 entlang der die beiden Schaltgassen 3', 4' senkrecht verbindenden Verbindungsgasse 5', und zwar über die Ruhelage 11 in der Schaltgasse 4' hinaus.
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Hierdurch erreicht der Raststößel 1 eine sich an die dritte Rastkurvenbahn 5 anschließende Rückführungsbahn 13, welche eine halbkreis- oder u-förmige Kehre ausbildet, welche an der Ruhelage 12 endet.
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Der Verlauf des zugehörigen Teils der Rastkontur 6 ist in der 7 als Höhenlinie und in der 8 als Schnitt durch die Schaltkulisse 9 dargestellt. Wie aus der 7 hervorgeht, weist der Verlauf der Rastkontur 6 an den Schaltstellungen M/S und R Täler auf, so daß der Raststößel 1 an den Positionen 10 und 11 jeweils eine Ruhelage erreicht.
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Wird der Raststößel 1 durch den Aktuator über die Ruhelage 11 hinaus verschoben, so gleitet er einen ansteigenden Abschnitt 14 der Rückführungsbahn 13 hinauf, wobei er sich aufgrund der durch die Rückführungsbahn 13 bewirkte Zwangsführung zugleich senkrecht zur Verbindungsgasse 5' bewegt. Überschreitet der Raststößel 1 den höchsten Punkt P' der Rückführungsbahn 13, so gleitet er ohne Einwirkung des Aktuators über einen abfallenden Abschnitt 15 der Rückführungsbahn 13 bis in die Ruheposition 12.
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Die beschriebene Bewegung des Raststößels 1 und des damit verbundenen Schalthebels 2 ist in den 9 bis 12 noch einmal bildlich dargestellt. Ausgehend von der in der 8 dargestellten Stellung des Raststößels 1 in der Ruhelage 10, verschwenkt der Aktuator den Schalthebel 2 um die Achse 8, so dass der Raststößel in der 9 die Position 11 und in der 10 die Rückführungsbahn 13 erreicht. Nach Überschreiten des höchsten Punktes P' der Rückführungsbahn 13, dargestellt in der 11, gleitet der Raststößel 1 von selbst bis in die die Endposition bildende Ruhelage 12 (12).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Raststößel
- 2
- Schalthebel
- 3
- (erste) Rastkurvenbahn
- 3'
- (erste) Schaltgasse
- 4
- (zweite) Rastkurvenbahn
- 4'
- (zweite) Schaltgasse
- 5
- (dritte) Rastkurvenbahn
- 5'
- Verbindungsgasse
- 6
- Rastkontur
- 7
- (erste) Achse
- 8
- (zweite) Achse
- 9
- Schaltkulisse
- 10
- Ruhelage (erste Position)
- 11
- Ruhelage
- 12
- Ruhelage (zweite Position)
- 13
- Rückführungsbahn
- 14
- ansteigender Abschnitt
- 15
- abfallender Abschnitt
- +, –, M/S,
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- P, R, N, D
- Fahrstufen (Schaltstellungen)
- P'
- höchster Punkt (der Rückführungsbahn 13)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19714495 A1 [0004]
- DE 102013007233 [0007, 0032]
