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Die Erfindung betrifft eine Rückwärtsgangsperre für Kraftfahrzeuge mit Handschaltgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der Praxis ist es bekannt, bei manuell schaltbaren Getrieben von Kraftfahrzeugen Schalthebel vorzusehen, um einen Gang einzulegen bzw. einen Gangwechsel vorzunehmen. Hierzu sind die Schalthebel zur Auswahl einer Schaltgasse (meist in Fahrzeuglängsrichtung orientiert) in einer Wählgasse (meist in Fahrzeugquerrichtung orientiert) verfahrbar gelagert. Um zu vermeiden, dass unbeabsichtigt der Rückwärtsgang eingelegt wird, sind Rückwärtsgangsperren bekannt. Mit den bekannten Rückwärtsgangsperren wird in der Regel durch Sperren der Schaltgasse des Rückwärtsgangs oder durch teilweises Sperren der Wählachse verhindert, dass der Wählhebel versehentlich in die Schaltgasse des Rückwärtsgangs geschaltet werden kann. Die Wählgasse wird in der Regel nur dann gesperrt, wenn sich in der Schaltgasse des Rückwärtsgangs nicht gegenüberliegend auch ein Vorwärtsgang befindet. Das Sperren oder Entsperren des Rückwärtsgangs erfolgt in der Regel durch ein Niederdrücken des gesamten Schalthebels oder durch das Anheben eines im oberen Bereich des Schalthebels angeordneten Schiebeelements (meist ein Ring).
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In
DE 10 2005 062 167 B3 ist zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ein Schalthebel mit einer mechanischen Betätigungseinrichtung für eine Rückwärtsgangsperre beschrieben, die an einem Gehäuse angeordnet ist und nicht direkt auf den Schalthebel wirkt. Die Betätigungseinrichtung umfasst einen Handschalthebel mit Schaltknopf, eine Lagerkugel und einen Zugmechanismus zur Betätigung eines Seilzuges. Mit der Lagerkugel ist der Schalthebel im Gehäuse gelagert. Mit dem Zugmechanismus wird die Rückwärtsgangsperre betätigt. An der Lagerkugel ist ein Wählfinger angeordnet, der in eine Achse eines Winkelhebels ragt und mit diesem zusammenwirkt. Der Winkelhebel ist um eine Achse schwenkbar am Gehäuse angeordnet, wobei ein Hebel der Rückwärtsgangsperre um einen Bolzen im Gehäuse mittels des Seilzuges schwenkbar ist und die Bewegung des Winkelhebels oder des Wählfingers sperrt.
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Aus
DE 10 2004 031 940 B3 ist eine weitere mechanische Rückwärtsgangsperre bekannt, die eine entlang des Schalthebels verschiebbare Zugstange, eine Sperrkontur und eine mit der Sperrkontur zusammenwirkende Sperrnase umfasst, wobei die Sperrkontur und die Sperrnase im unteren Bereich des Schalthebels nahe eines Kugelgelenks angeordnet sind.
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Aus
DE 10 2006 017 158 A1 sind Getriebe mit speziellen Getriebeaktuatoren bekannt, bei denen die Rückwärtsgangsperre einen Schaltfinger umfasst, der so verfahrbar ist, dass er zum Einlegen des Rückwärtsgangs in ein Schaltmaul einer Schaltschiene eingreift. Zum Einlegen des Rückwärtsgangs soll bei diesem Getriebe die Schaltwelle des Rückwärtsganges verdreht werden.
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Die vorstehend beschriebenen Rückwärtsgangsperren haben den Nachteil, dass sie viele Bauteile umfassen und daher mit hohen Herstellungs- und Montagekosten verbunden sind und/oder dass viel Bauraum benötigt wird, insbesondere im Bereich des Schalthebels.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückwärtsgangsperre für Kraftfahrzeuge mit Handschaltgetriebe zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, wenig Bauraum benötigt und flexibel im Kraftfahrzeug verbaut werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Eine erfindungsgemäße Rückwärtsgangsperre für ein Kraftfahrzeug mit Handschaltgetriebe umfasst einen Schalthebel zur Auswahl eines Ganges durch einen Fahrer, ein von dem Fahrer bedienbares Betätigungselement sowie mindestens ein mit einer Sperrkontur zusammenwirkendes Sperrelement, wobei die relative Anordnung zwischen Sperrelement und Sperrkontur mit Hilfe des Betätigungselements variierbar ist und der Rückwärtsgang in Abhängigkeit der relativen Anordnung zwischen Sperrelement und Sperrkontur freigegeben oder gesperrt ist. Dabei umfasst das Betätigungselement einen elektrischen oder elektronischen Schalter, mittels welchem ein mittelbar oder unmittelbar auf das Sperrelement einwirkender Aktuator ansteuerbar ist. Ein großer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei einer erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre das Betätigungselement und das Sperrelement mechanisch entkoppelt werden können, da zwischen dem Schalter und dem Aktuator keine mechanische Kraftübertragung erforderlich ist. Signale können insbesondere per Signalleitung, elektrischer Leitung oder per Funk übertragen werden. Dadurch ergibt sich zum einen eine sehr große Variabilität hinsichtlich der Anordnung und des beanspruchten Bauraums. Zum anderen sinkt die Zahl der benötigten Bauteile, wodurch die Herstellungs- und Montagekosten gegenüber bekannten Rückwärtsgangsperren verringert werden können.
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Das Vorstehende gilt umso mehr, je größer der räumliche Abstand zwischen dem Schalter und dem Aktuator ist, denn dann macht sich besonders bemerkbar, dass Signale zwischen Schalter und Aktuator durch ein elektrisches Kabel, eine Signalleitung oder über eine drahtlose Übertragungstechnik übermittelbar sind.
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Grundsätzlich lässt sich eine erfindungsgemäße Rückwärtsgangsperre mit jedem bekannten Schaltertyp realisieren. Auch die Position des Schalters innerhalb des Kraftfahrzeuges kann unter Berücksichtigung des Vorstehenden frei gewählt werden. Sie ist nicht mehr auf den Bereich des Schalthebels beschränkt und kann alternativ beispielsweise auch am Lenkrad, im Bereich der Armaturentafel oder an einem Lenkstockhebel positioniert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schalter im Bereich des Schalthebels in bekannter Art und Weise so positioniert, dass der Fahrer den konzeptionellen Unterschied der Erfindung zu bekannten Rückwärtsgangsperren nicht wahrnimmt. Der Schalter wird in diesem Fall durch Bewegung des Schalthebels selbst oder durch Bewegung einer an dem Schalthebel angeordneten Hülse oder eines sonstigen Elements betätigt. Unter „Bewegung” wird in diesem Fall insbesondere ein laterales Verschieben (Herunterdrücken oder Hochziehen des Schalthebels, einer an dem Schalthebel angeordneten Hülse oder eines sonstigen Elements) oder ein Drehen des Schalthebels bzw. eines an dem Schalthebel angeordneten Elements verstanden.
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Aufgrund der vorstehend bereits erläuterten, konzeptionellen Vorteile der erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre können in einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre das Sperrelement und die Sperrkontur an einem Übertragungsglied zwischen Schalthebel und Getriebe oder im Getriebe selbst angeordnet sein. Als Übertragungsglieder sind in diesem Zusammenhang insbesondere Schaltstangen und Seilzüge zur Betätigung von Getriebegliedern, wie z. B. Zahnrädern, zu verstehen. Nur beispielhaft wird diesbezüglich auf die Möglichkeit verwiesen, ein von einem Aktuator angetriebenes Sperrelement und eine Sperrkontur so im Bereich des Seilzuges oder der Getriebestangen anzuordnen, dass im verriegelten Zustand der Rückwärtsgang nicht einlegbar ist, weil das Sperrelement mit der Sperrkontur im Eingriff steht. Darüber hinaus wird auf die Möglichkeit verwiesen, ein durch einen Aktuator angetriebenes Sperrelement im Getriebe selbst so anzuordnen, dass ein den Rückwärtsgang aktivierender Zahnradeingriff mit Hilfe des Sperrelements unterbunden wird.
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In einer anderen praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rückwärtsgangssperre ist das Sperrelement starr mit dem Schalthebel verbunden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass diese viele Gemeinsamkeiten mit Kraftfahrzeugen mit ausschließlich mechanisch betätigtem Aktuator aufweist. Sie lässt sich daher mit besonders geringem Zeitaufwand in Bestandsfahrzeuge integrieren, ohne dass Bauraum an anderen oder zusätzlichen Stellen im Kraftfahrzeug erforderlich ist. Für die Realisierung dieser Ausführungsform bei der Neuwagenherstellung muss lediglich das Montageverfahren auf die erfindungsgemäße Rückwärtsgangsperre angepasst werden. Bei Bestandsfahrzeugen können existierende Rückwärtsgangsperren einfach und kostengünstig durch erfindungsgemäße ausgetauscht werden (Umrüstung), ohne dass es dazu weiterer konstruktiver Anpassungsmaßnahmen bedarf. Durch eine entsprechende Maßnahme kann aufgrund des Wegfalls der mechanischen Aktuatorik sogar Bauraum für neue Elemente oder für andere Zwecke nutzbarer Raum geschaffen werden.
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Wenn bei einer erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre der Rückwärtsgang nur bei Betätigung des Schalters freigegeben wird (d. h. im Normalgebrauch ist der Rückwärtsgang gesperrt), entspricht dies dem den meisten Fahrern von Kraftfahrzeugen bekannten Funktionsprinzip. In diesem Fall nimmt der Fahrer bei der Benutzung einer erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre keinen Unterschied zu bekannten Rückwärtsgangsperren wahr.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre ist der Schalter ein Drehschalter, ein Schiebeschalter, ein Druckschalter und/oder ein berührungsloser Schalter. Dabei beziehen sich die Angaben Drehschalter, Schiebeschalter und Druckschalter auf die Art der Betätigung durch einen Fahrer. Drehschalter, Schiebeschalter und Druckschalter sind zum einen kostengünstig als Standardbauteile verfügbar. Zum anderen eignen sich diese besonders gut zur Nachbildung bekannter Schaltmechanismen von Rückwärtsgangsperren. Die Angabe berührungslose Schalter bezieht sich auf den inneren Aufbau des Schalters.
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Mit dieser Angabe ist gemeint, dass der Schaltvorgang innerhalb des Schalters berührungslos ausgelöst wird, beispielsweise mit Hilfe eines Magnetfeldes. Insoweit können die genannten Schaltertypen (Drehschalter, Schiebeschalter und Druckschalter) als berührungslose Schalter ausgebildet sein. Berührungslose Schalter, wie z. B. Reed-Schalter oder Schalter mit Hall-Sensoren, haben den Vorteil, dass diese keine Schaltgeräusche verursachen und kein mechanischer Verschleiß auftritt. Sie bieten daher einen hohen Komfort, und es ist mit einer langen Lebensdauer zu rechnen.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre ist zwischen dem Schalter und dem Aktuator eine elektronische Steuerung angeordnet. Dies hat insbesondere dann Vorteile, wenn die Steuerung mit mindestens einem weiteren Element verbunden ist, das mindestens einen Fahrzeugparameter bereitstellt, wobei die Betätigung des Aktuators auch in Abhängigkeit dieses mindestens einen Fahrzeugparameters erfolgt. So kann die Schaltung des Aktuators eine Fehlbedienung durch die Steuerung beispielsweise auch bei aktiviertem Betätigungselement verhindern, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet, wenn ein bestimmter Beschleunigungswert überschritten ist, wenn eine bestimmte Raddrehzahl ermittelt wird, etc. Damit kann der Schutz vor Fehlbedienung einer erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre im Vergleich zu bekannten Rückwärtsgangsperren deutlich erhöht werden.
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Eine praktische Ausführungsform und weitere Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rückwärtsgangsperre.
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1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Schalthebel 10, der Teil eines Handschaltgetriebes 14 ist. Das obere Ende des Schalthebels 10 ist fest mit einem von einem Fahrer eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bedienbaren Schaltknauf 12 verbunden. Unterhalb des Schaltknaufs 12 ist als Teil eines Betätigungselements 46 eine Schiebehülse 16 angeordnet, die ausgehend von der gezeigten Lage in Erstreckungsrichtung des Schalthebels 10 in Richtung des Pfeiles s verschiebbar ist. Sie kann vom Fahrer bedarfsweise nach oben bewegt werden, um die nachfolgend im Detail beschriebene, erfindungsgemäße Rückwärtsgangsperre 20 zu lösen. Dies erfolgt beispielsweise durch Umgreifen einer Verjüngung 18 (beispielsweise mit Zeige- und Mittelfinger) und anschließendes Ziehen der Schiebehülse 16 in Richtung des Pfeiles s.
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Das Betätigungselement 46 umfasst auch eine unterhalb der Schiebehülse 16 als elektrischer Schalter 22 ausgebildete Schalthülse 24. Diese Schalthülse 24 ist über eine elektrische Leitung 26, insbesondere eine Signalleitung, mit einer nur schematisch dargestellten Steuerung 28 verbunden. Die Steuerung 28 wiederum ist über eine weitere elektrische Leitung 30 mit einem ebenfalls nur schematisch dargestellten Aktuator 32 verbunden, der als Sperrelement 34 einen verfahrbaren Sperrbolzen 36 umfasst. In der in 1 gezeigten Ausführungsform handelt es sich um einen elektromechanischen Aktuator 32. Er ist mit ausgefahrenem Sperrbolzen 36 gezeigt. Der Sperrbolzen 36 greift im ausgefahrenen Zustand in eine komplementär ausgebildete Sperrkontur 38 eines Sperrelements 40 ein, das fest mit dem unteren Bereich des Schalthebels 10 verbunden ist.
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In der in 1 dargestellten Position ist die erfindungsgemäße Rückwärtsgangsperre 20 aktiv, d. h. der Rückwärtsgang ist gesperrt, beispielsweise weil aufgrund des Eingriffs des Sperrbolzens 36 in die Sperrkontur 38 die Schaltgasse für den Rückwärtsgang blockiert ist.
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Wird die Schiebehülse 16 um einen bestimmten Mindestverschiebeweg x in Richtung des Pfeils s nach oben verschoben, wird dies von dem elektrischen Schalter 22 erkannt und über die Leitung 26 ein entsprechendes Signal an die Steuerung 28 übermittelt. Die Steuerung 28 veranlasst daraufhin über die Leitung 30 den Aktuator 32 dazu, den Sperrbolzen 36 in Richtung des Pfeils e einzufahren. Im nicht dargestellten, eingefahrenen Zustand des Sperrbolzens 36 befindet sich dieser außerhalb der Sperrkontur 38 und gibt so den Rückwärtsgang frei.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Explizit verwiesen wird auf die optionale Möglichkeit, die Steuerung mit weiteren Elementen zu verbinden oder zu versehen, um einen oder mehrere Fahrzeugparameter bereitzustellen und die Steuerung des Aktuators 32 auch von diesen Parametern abhängig zu machen. Diese Option ist in 1 durch den gestrichelten Pfeil 42 angedeutet.
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Ebenfalls explizit verwiesen, wird auf die Möglichkeit, ein Sperrelement 34 und eine mit diesem zusammenwirkende Sperrkontur 38 im Bereich von Übertragungselementen zum Getriebe, beispielsweise im Bereich eines Schaltzugs 44 (vgl. 1), oder im Getriebe selbst (nicht dargestellt) anzuordnen. Dadurch kann der benötigte Bauraum im Bereich des Schalthebels 10 auf ein Minimum reduziert werden.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schalthebel
- 12
- Schaltknauf
- 14
- Handschaltgetriebe
- 16
- Schiebehülse
- 18
- Verjüngung
- 20
- Rückwärtsgangsperre
- 22
- Schalter
- 24
- Schalthülse
- 26
- elektrische Leitung
- 28
- Steuerung
- 30
- elektrische Leitung
- 32
- Aktuator
- 34
- Sperrelement
- 36
- Sperrbolzen
- 38
- Sperrkontur
- 40
- Sperrelement
- 42
- Pfeil
- 44
- Schaltzug
- 46
- Betätigungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005062167 B3 [0003]
- DE 102004031940 B3 [0004]
- DE 102006017158 A1 [0005]
