DE102016119842B3

DE102016119842B3 - Betriebsarten-Wähleinrichtung für ein Fahrzeuggetriebe mit Schlittenmechanik

Info

Publication number: DE102016119842B3
Application number: DE102016119842.0A
Authority: DE
Inventors: Harald Schelbert; Maximilian Türpitz; Matthias Blum
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: US20180106362A1; CN107956864A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) für ein Fahrzeuggetriebe, aufweisend ein Führungsteil (5), einen Schlitten (4), ein Gehäuse (6) und eine an dem Schlitten (4) befestigte Handhabe (3), wobei der Schlitten (4) von der Handhabe (3) längs einer Führungsbahn (13) des Führungsteils (5), jeweils in gleicher Stellrichtung wie die Handhabe (3) in vorbestimmte Längspositionen bewegbar ist, wobei das Führungsteil (5) um eine zur Stellrichtung senkrechten Schwenkrichtung an dem Gehäuse (6) schwenkbar gelagert ist, so dass die Handhabe (3) in vorbestimmte Schwenkpositionen bewegbar ist, wobei die vorbestimmten Schwenkpositionen und Längspositionen der Handhabe (3) einer vorbestimmten Betriebsart des Fahrzeuggetriebes entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betriebsarten-Wähleinrichtung für ein Fahrzeuggetriebe, insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe mit einer variablen, durch eine Steuereinrichtung einstellbaren Übersetzung. Bekannte Betriebsarten-Wähleinrichtungen, auch Gangwahlhebel genannt, weisen einen Hebel mit daran befestigter Handhabe auf, der durch ein kardanisches Kreuzgelenk oder ein Kugelgelenk an einem Gehäuse gelagert ist. Derartige Betriebsarten-Wähleinrichtungen weisen einen vergleichsweise voluminösen Aufbau auf und weisen den Nachteil auf, dass ein den Bewegungsrichtungen entsprechende unterschiedliche haptische Rückmeldung bei diesen Lagerungen nur schwierig zu realisieren ist.
Die DE 10 2007 058 922 B3 , DE 10 2010 028 624 A1 , DE 10 2011 054 504 A1 und die DE 10 2015 109 104 A1 offenbaren Betriebsarten-Wähleinrichtungen mit längs einer Führungsbahn bewegbarem Schlitten. Ein schwenkbewegliches Führungsteil ist nicht offenbart.
Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung, bei der eine Betriebsarten-Wähleinrichtung bereitgestellt wird, die eine hohe Integrationsdichte aufweist, insbesondere deren haptische Rückmeldung bezüglich der verschiedenen Betätigungsrichtungen vereinfacht individualisiert bzw. durch konstruktive Maßnahmen leicht spezifiziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Betriebsarten-Wähleinrichtungen gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des Verwendungsanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft eine Betriebsarten-Wähleinrichtung für ein Fahrzeuggetriebe, beispielsweise zur Einstellung der Fahrstufen eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs. Bevorzugt handelt es sich um ein Fahrzeuggetriebe mit einer elektromechanischen Einrichtung zur Einstellung der Getriebestufen des Fahrzeuggetriebes. Die Betriebsarten-Wähleinrichtung weist ein Führungsteil, einen Schlitten, ein Gehäuse und eine an dem Schlitten befestigte Handhabe auf. Der Schlitten ist erfindungsgemäß bei händischer Betätigung von der Handhabe längs wenigstens einer Führungsbahn des Führungsteils, jeweils in gleicher Stellrichtung wie die Handhabe in vorbestimmte Längspositionen bewegbar. Erfindungsgemäß ist ferner das Führungsteil in eine zur Stellrichtung senkrechten Schwenkrichtung, oder anders ausgedrückt um eine zur Stellrichtung parallele Schenkachse, an dem Gehäuse schwenkbar gelagert, so dass die Handhabe in vorbestimmte Schwenkpositionen bewegbar ist, wobei die vorbestimmten Schwenkpositionen und Längspositionen der Handhabe einer vorbestimmten Betriebsart des Fahrzeuggetriebes entsprechen. Durch die erfindungsgemäß unterschiedliche Auslegung der Mechaniken, einerseits durch die für die Verstellung in Stellrichtung vorgesehene Schlittenmechanik und andererseits durch die für die Verschwenkung in Schwenkrichtung vorgesehene Schwenkmechanik, ist ein von der Richtung der beiden Betätigungsrichtungen abhängiges und dabei unterschiedliches haptisches Feedback leicht zu realisieren. Dazu weist eine solche Auslegung gegenüber herkömmlichen Gelenken ein vergleichsweise geringes Bauvolumen auf.
Die verschiedenen, vorgegebenen Stellungen der Handhabe, aus Kombination einer vorgegebenen Schwenkposition und einer Längsposition, werden beispielsweise durch elektrische oder elektromechanische Detektionsmittel, insbesondere durch berührungslos detektierende Detektionsmittel, wie optische oder magnetische Detektionsmittel detektiert.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Führungsbahn geradlinig ausgestaltet, bevorzugt ist die Führungsbahn stetig gekrümmt. Beispielsweise ist die Führungsbahn weg von der Handhabe gekrümmt. Beispielsweise überfährt der die Krümmung beschreibende Krümmungsradius ein Flächensegment und die Handhabe ist außerhalb dieses Flächensegments angeordnet. Durch die stetige Krümmung lässt sich eine Bewegung der Handhabe vorgeben, die beispielsweise besser an die Sitzposition des Bedieners und die relative Anordnung von Bediener und Handhabe angepasst ist. Beispielsweise ist die wenigstens eine Führungsbahn so gekrümmt, dass eine Bewegung der Handhabe in Stellrichtung in eine vom Bediener entfernt liegende Endstellung der Handhabe zu einer relativen Anhebung der Handhabe führt. In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Krümmung annähernd oder genau kreisförmig ausgebildet ist, um eine Bewegung der Handhabe bei einer Verstellung in Stellrichtung vorzugeben, die annähernd oder genau einer Bewegung entspricht, wie sie sich bei einem herkömmlichen Gangwahlhebel, wie einem kardanisch gelagerten Gangwahlhebel, ergibt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein der Stellrichtung entsprechender maximal möglicher Stellweg größer ist als ein der Schwenkrichtung entsprechender maximal möglicher Veschwenkweg. Anders ausgedrückt, die Handhabe kann in größerem Umfang verstellt werden als in der zur Stellrichtung senkrechten Schwenkrichtung verschwenkt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem Schlitten und dem Führungsteil ein Getriebe mit Rotationsdämpfer vorgesehen. Beispielsweise weist der Rotationsdämpfer ein Gehäuse, das eine mit viskosem Fluid, beispielsweise Silikonöl, gefüllte Kammer definiert, einen in der Kammer drehbar angeordneten und über das Getriebe durch die Handhabe angetriebenen Rotor und in dem zylindrischen Gehäuse angeordnetes bewegliches Ventilmittel zur Einstellung eines Stroms des viskosen Fluids in der Kammer auf. Durch den Rotationsdämpfer kann der Verstellung ein Widerstand entgegenwirken, der die haptische Rückmeldung bei der Verstellung in Stellrichtung bestimmt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Betriebsarten-Wähleinrichtung weist eine Kulisse auf, welche die vorbestimmten Schwenkpositionen und Längspositionen definiert. Beispielsweise weist die Kulisse eine oder mehrere entlang der Stellrichtung verlaufende Längsschaltgassen und wenigstens eine die Längsschaltgassen verbindende, in Schwenkrichtung verlaufende Querschaltgasse und/oder wenigstens eine in lediglich eine Längsschaltgasse mündende, ebenfalls in Schwenkrichtung verlaufende Querschaltgasse auf.
Bevorzugt weist die Kulisse mehrere in Stellrichtung verlaufende Längsschaltgassen auf, die in Stellrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Bevorzugt unterscheiden sich die mehreren Längsschaltgassen in ihrer den Stellweg in Stellrichtung definierenden Länge.
Bevorzugt sind ferner Rastmittel zur rastenden Festlegung der Handhabe in einer der vorbestimmten Stellpositionen und/oder einer der Schwenkpositionen vorgesehen. Beispielsweise sind die Rastmittel an der Kulisse vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind ferner Rückstellmittel vorgesehen, um das Führungsteil und damit den Schlitten und die Handhabe nach einer händischen Verstellung in Schwenkrichtung in entgegengesetzter Richtung selbstständig in eine Neutralstellung zurückzustellen.
Bevorzugt umfassen die Rückstellmittel eine mehrschenklige Feder, beispielsweise eine Blattfeder oder eine Drahtfeder. Bevorzugt ist die mehrschenklige Feder, beispielsweise über einen mittleren Abschnitt, am Gehäuse festgelegt und so angeordnet, dass deren Schenkel, beispielsweise deren äußere endständigen Schenkel, in zwei entgegengesetzten Richtungen rückstellend auf das Führungsteil einwirken.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Rückstellmittel wenigstens ein Permanentmagnetpaar, wodurch eine verschleißfreie Lösung bereitgestellt wird, die zudem durch eine geeignete Anordnung und Paarung geeigneter Magnete die Bereitstellung eines spezifischen haptischen Feedbacks ermöglicht.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Betriebsarten-Wähleinrichtung in einer ihrer zuvor beschriebenen Ausgestaltungen in einem Kraftfahrzeug zur Betriebsartenwahl eines Getriebes des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Fahrgetriebes. Beispielsweise ist die Betriebsarten-Wähleinrichtung in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet oder in eine Armlehne eines Fahrzeugsitzes integriert. Bevorzugt findet die erfindungsgemäße Betriebsarten-Wähleinrichtung Verwendung in einer Zugmaschine für die landwirtschaftliche oder kommunale Nutzung oder einer Forstmaschine.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betriebsarten-Wähleinrichtung;
2 eine Schnittansicht durch die Betriebsarten-Wähleinrichtung aus Figur 1;
3 eine perspektivische Ansicht eines Details der erfindungsgemäßen Betriebsarten-Wähleinrichtung aus 1;
4 eine perspektivische Ansicht verschiedener Schwenkstellungen der Betriebsarten-Wähleinrichtung aus 1;
5 eine perspektivische Detailansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betriebsarten-Wähleinrichtung.
1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betriebsarten-Wähleinrichtung 1, auch kurz Gangwahlhebel genannt. Diese weist ein Gehäuse 6 und eine an dem Gehäuse 6 beweglich gelagerte Handhabe 3 auf. Die Bewegungsfreiheitsgrade der Handhabe 3 werden durch eine Kulisse 2 begrenzt, insbesondere definiert die Kulisse 2 mehrere Längsschaltgassen unterschiedlicher Länge, die versetzt zueinander angeordnet sind. Die Querschaltgassen münden in den Längsschaltgassen, um diese zu verbunden und so die Handhabe 3 von einer Längsschaltgasse in eine benachbarte Längsschaltgasse verbringen zu können. Die Bewegung der Handhabe 3 entlang der Längsschaltgasse wird als Stellbewegung bezeichnet und erfolgt in Stellrichtung während die Bewegung der Handhabe 3 entlang der Querschaltgasse als Schwenkbewegung bezeichnet wird und in Schwenkrichtung erfolgt.
Die für diese Bewegungen jeweils vorgesehene Mechanik wird anhand der 2 näher erläutert. Die Handhabe 3 ist starr mit einem Schlitten 4 verbunden. Der Schlitten 4 ist entlang einer linearen Führungsbahn 13 in Form eines Langloches in einem Führungsteil 5 beweglich geführt und mittels der Handhabe 3 entlang dieser Führungsbahn 13 verschiebbar. Das Führungsteil 5 weist Komponenten aus Kunststoff, Aluminium und/oder einer metallischen Legierung, wie ZAMAK auf. Das Führungsteil 5 ist mittels zweier endständigen Drehzapfenlagerungen 12 verschwenkbar am Gehäuse 6 gelagert, wodurch die Verschwenkung der Handhabe 3 entlang der Querschaltgassen ermöglicht ist.
Es sind ferner Rückstellmittel 7 in Form mehrschenkliger Drahtfedern 7 vorgesehen, die mittels Federwicklungen und einer durch die Federwicklung geführten Achse 9 am Gehäuse 6 festgelegt sind und mit den Schenkeln am Führungsteil 5 anliegen, um dieses nach einer händischen Verschwenkung der Handhabe 3 aus einer Neutralstellung in diese Stellung zurückzustellen. Auf einer Platine 8 sind Detektionsmittel vorgesehen, die mit an dem Schlitten angebrachten Stellungsgebern zusammenwirken, um die verschiedenen, durch die Kulisse 2 vorgegebenen Stellungen als Kombination aus jeweils einer vorgegebenen Schwenkposition und einer vorgegebenen Längsposition zu detektieren und so den Stellungen der Handhabe 3 eine Betriebsart eines Getriebes des Fahrzeugs zuordnen zu können.
Anhand der 3 wird der Aufbau der Mechanik des erfindungsgemäßen Betriebsarten-Wähleinrichtung 1 nochmals verdeutlicht. Durch die Längsverstellung der Handhabe 3 wird ein Getriebe in Gang gesetzt, indem ein Ritzel 10 des Getriebes, das kämmend in eine am Führungsteil 5 befestigte Zahnstange 11 des Getriebes eingreift, in Rotation versetzt wird. Das Ritzel 10 gehört zu einem Rotationsdämpfer, der einen nicht dargestellten, in einem Silikonöl geführten Rotor umfasst und so der Verstellbewegung aufgrund der Viskosität des Silikonöls einen haptisch merkbaren Widerstand entgegenstellt. Anhand der 4 sollen unterschiedliche Schwenkstellungen der Handhabe 3 und des Führungsteils 5 verdeutlicht werden. Die mehrschenkligen Federn 7, deren entgegengesetzte Enden jeweils einen Schenkel mit entgegengesetzter Wirkrichtung auf das Führungsteil 5 ausbilden, sorgen jeweils für eine Rückstellung der Handhabe 3 aus der in den 4a und 4c gezeigte Schwenkstellung in die in 4b gezeigte Neutralstellung. Die den 4a bis 4c entsprechenden Schwenkstellungen werden jeweils durch die veränderte Ausrichtung der Stellungsgeber 14 gegenüber den auf der Platine 8 angeordneten Detektionsmitteln detektiert.
Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsarten-Wähleinrichtung 1. Diese unterscheidet sich im Wesentlichen durch die in den 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform lediglich durch die Auslegung der Rückstellmittel 7, die in der weiteren Ausführungsform als mehrschenklige Blattfeder ausgebildet sind.

Claims

Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) für ein Fahrzeuggetriebe, aufweisend ein Führungsteil (5), einen Schlitten (4), ein Gehäuse (6) und eine an dem Schlitten (4) befestigte Handhabe (3), wobei der Schlitten (4) von der Handhabe (3) längs einer Führungsbahn (13) des Führungsteils (5), jeweils in gleicher Stellrichtung wie die Handhabe (3) in vorbestimmte Längspositionen bewegbar ist, wobei das Führungsteil (5) um eine zur Stellrichtung senkrechten Schwenkrichtung an dem Gehäuse (6) schwenkbar gelagert ist, so dass die Handhabe (3) in vorbestimmte Schwenkpositionen bewegbar ist, wobei die vorbestimmten Schwenkpositionen und Längspositionen der Handhabe (3) einer vorbestimmten Betriebsart des Fahrzeuggetriebes entsprechen.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Führungsbahn (13) gradlinig oder stetig gekrümmt ist.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein der Stellrichtung entsprechender maximal möglicher Stellweg größer ist als ein der Schwenkrichtung entsprechender maximal möglicher Schwenkweg.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Schlitten (4) und dem Führungsteil (5) ein Getriebe (10, 11) vorgesehen ist, welches einen Rotationsdämpfer (10) antreibt.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Kulisse (2), welche die vorbestimmten Schwenkpositionen und Längspositionen definiert.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kulisse (2) mehrere in Stellrichtung verlaufende Längsschaltgassen definiert, die in Stellrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Rastmittel zur Festlegung der Handhabe (3) in einer der vorbestimmten Stellpositionen und/oder einer der Schwenkpositionen vorgesehen sind.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend Rückstellmittel (7), um das Führungsteil (5) und damit den Schlitten (4) und die Handhabe (3) nach einer händischen Verschwenkung in Schwenkrichtung in entgegengesetzter Richtung selbstständig in eine Neutralstellung zurückzustellen.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Rückstellmittel (7) eine mehrschenklige Feder umfassen,
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mehrschenklige Feder am Gehäuse (6) festgelegt ist und so angeordnet ist, dass deren Schenkel in zwei entgegengesetzten Richtungen rückstellend auf das Führungsteil (5) einwirken.
Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei die Rückstellmittel wenigstens ein Permanentmagnetpaar umfassen.
Verwendung der Betriebsarten-Wähleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug.