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Die Erfindung betrifft eine Handbetätigungseinrichtung zum Auslösen eines Schaltvorgangs zum Ansteuern/Ausführen wenigstens einer Fahrzeugfunktion bei einem Kraftfahrzeug.
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Moderne Kraftfahrzeuge sind mit einem manuellen Handschaltgetriebe oder einem Automatikgetriebe versehen, die zur Gangwahl bzw. zum Ausführen des Schaltvorgangs mechanisch mit einem Schalthebel gekoppelt sind. Es gibt seit einiger Zeit auch Schaltgetriebe, die über einen Aktuator betätigt werden, der elektrisch bzw. elektronisch angesteuert wird, so dass keine mechanische Kopplung zwischen Getriebe und Gangwahlanordnung erforderlich ist. Solche Konfigurationen werden auch Shift-by-wire genannt.
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Der Gangwahlhebel kann bei solchen Lösungen sehr unterschiedlich gestaltet werden und kann an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeordnet werden. Es ist auch möglich, mehrere Schaltelemente vorzusehen, z.B. neben dem eigentlichen Gangwahlhebel auch sog. Schaltpaddels, die zur Gangwahl bzw. zur Betätigung des Getriebes direkt am Lenkrad angeordnet sind.
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Schalthebel für Shift-by-wire-Lösungen können dabei als sog. monostabile Schalter ausgeführt sein, bei denen der Hebel eine Vorzugsposition beibehält und zum Auslösen eines Schaltvorgangs federnd in eine (oder auch unterschiedliche) Richtung verstellbar ist.
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Bei modernen Fahrzeugen sind ebenfalls zunehmend Start-/Stoppfunktionen integriert, die je nach Betriebsmodus entweder durch Betätigung der Kupplung, der Bremsen bzw. des Gaspedals aktiviert werden, aber auch durch Tastschalter, die anstelle eines elektrischen Zündschlosses verwendet werden.
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Dies gilt insbesondere für sog. Keyless-Access-Systeme, bei denen Fahrzeugfunktionen in Abhängigkeit von der Positionierung eines Schlüssel(funk)moduls aktivierbar bzw. schaltbar sind.
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Es gibt auch Ansätze, bei denen die Schalthebel eines Schaltgetriebes, bzw. der Wählhebel eines Automatikgetriebes verwendet wird, um neben der Gangwahl auch das Start-/Stoppsystem zu bedienen.
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So ein Ansatz ist bspw. aus der
DE 102 002 803 A1 bekannt. Hier ist eine Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektronischen Komponente eines Kraftfahrzeugs mit einer Betätigungseinrichtung zur Durchführung eines elektrischen Schaltvorgangs vorgesehen, wobei die Betätigungseinrichtung ein Getriebebetätigungselement umfasst, das für mehrere Getriebezustände in mehrere Stellungen versetzbar ist. Dabei ist für den elektrischen Schaltvorgang mindestens eine zusätzliche Bewegungsmöglichkeit oder Position des Getriebebetätigungselements geschaffen, die bspw. dazu verwendet wird, eine Start-/Stoppfunktion auszuüben.
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Einen ähnlichen Ansatz verfolgt
DE 100 596 78 A1 , bei der ein Fahrzeug-Startsystem angegeben ist, das einen Gangselektor umfasst, der bewegbar ist, aus einem Fahrzustand aus einer Mehrzahl von Fahrzuständen in einen Startzustand umzuschalten, um das Starten des Fahrzeugmotors zu bewirken. Dieses System vereinigt die Funktionen eines konventionellen Gangschaltungshebels und einer konventionellen Zündschaltungsanlage.
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Auch die
DE 10 2011 055 512 A1 zeigt einen Ansatz, bei dem eine Automatikhebelvorrichtung mit Zündsteuerung vorgesehen ist, die neben den Schaltmodussteuersignalen auch eine Motor-Start-/An-Aus-Funktion auslöst.
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Bei der Integration mehrerer Funktionen in einen einzigen Schalthebel kann das Problem bestehen, dass es Fehlbedienungen gibt und bspw. anstelle der Gangwahl die Start-/Stoppfunktion betätigt wird. Solche Fehlbedienungen können zwar durch entsprechende Steuerungskonfigurationen eingeschränkt oder auch vollständig verhindert werden, es besteht aber weiterhin das Problem, dass grundsätzlich unterschiedliche Schaltvorgänge mit ähnlichen Bewegungen an einem einzigen Betätigungselement ausgeführt werden müssen. Dies kann die Bedienbarkeit beeinträchtigen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Handbetätigungseinrichtung bereitzustellen, mit deren Hilfe die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwunden werden können.
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Richtungs- und Ortsangaben, wie horizontal, vertikal, rechts, links, oben, unten sind im Zusammenhang mit der hier dargestellten Erfindung auf einen in die normale Fahrtrichtung (nach vorne) blickenden, im Fahrzeug sitzenden Fahrer bezogen.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Handbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1 und die Gangwahlanordnung nach Anspruch 10 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Eine erfindungsgemäße Handbetätigungseinrichtung zum Auslösen eines Schaltvorgangs zum Ansteuern/Ausführen einer Fahrzeugfunktion an einem Kraftfahrzeug umfasst:
- – eine erste Verstelleinrichtung, die um eine Ruhelage verstellbar ist und
- – eine zweite Verstelleinrichtung, die zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung verstellbar ist, wobei
- – die erste und zweite Verstelleinrichtung über ein gemeinsames Betätigungselement betätigbar sind und die erste Verstelleinrichtung nur dann verstellbar ist, wenn die zweite Verstelleinrichtung eine erste Schaltstellung einnimmt, die gleichzeitig eine Freigabestellung für die erste Verstelleinrichtung darstellt.
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Mit so einer Ausführung lassen sich bspw. die Funktionen „Motor starten“ und „Gang einlegen bzw. wechseln“ in einem einzigen Modul in nachvollziehbarer und benutzerfreundlicher Art und Weise vereinen. Die Stellung des gemeinsamen Betätigungselements bezüglich einer Schaltstellung der zweiten Verstelleinrichtung kann bspw. dem Fahrer den Status einer Star-/Stoppfunktion anzeigen, d.h. sie kann z.B. anzeigen, ob der Motor läuft bzw. die Start-/Stoppfunktion in einer Weise aktiviert ist, so dass ein Fahrzustand eingenommen werden kann. Ist die zweite Verstelleinrichtung dabei in ihrer Freigabestellung, so sind auch die Verstellmöglichkeiten der ersten Verstelleinrichtung freigegeben, z.B. „Einlegen eines Ganges“ bzw. „Gangwahl“.
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Bei entsprechender Gestaltung des Betätigungselements und der Schaltstellungen können die Basisfunktionen eines Motors bzw. eines Fahrzeugs optisch und haptisch in einfacher Weise realisiert werden. Bspw. kann das Starten des Motors durch eine an die Drehbewegung eines Zündschlüssels im Zündschloss angepasste Schaltstellung des Betätigungselements ausgelöst werden. So kann die Startfunktion des Motors sehr intuitiv vermittelt werden.
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Es gibt Ausführungen, bei denen dabei die erste Verstelleinrichtung mittels dem Betätigungselement um eine Drehachse in zwei Richtungen verschwenkbar ist, und die Drehachse parallel zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs verläuft.
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In einer anderen Ausführung ist die erste Verstelleinrichtung mittels dem Betätigungselement in zwei Richtungen parallel zu einer Fahrtrichtung verschiebbar.
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Beide Lösungen bieten sich bspw. für eine intuitiv betätigbare Gangwahleinrichtung an. Bei der erstgenannten Lösung kann der Schaltvorgang bspw. über eine drehbar federnde Walze durchgeführt werden, die unter einer Abdeckung (bspw. in der Mittelkonsole) verbaut ist. Diese Walze ist dann über das Handhabungselement nach vorne oder nach hinten verstellbar und löst dabei entsprechende Signale aus, die die Gangwahl aktivieren.
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Bei der Ausführung, bei der das Betätigungselement verschiebbar ist, z.B. als lateral verschiebbarer Schalter, lässt sich ein besonders flacher Aufbau realisieren. Eine solche als „Schiebeschalter“ ausgebildete Handbetätigungseinrichtung kann sehr platzsparend an unterschiedlichen Orten leicht zugänglich und bedienbar angeordnet werden.
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In einer anderen Ausführung ist das Betätigungselement zusätzlich um eine vertikale Achse verdrehbar und/oder entlang dieser Achse verstellbar und/oder entnehmbar ausgebildet, und so zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung verstellbar. Ist das Betätigungselement bspw. als drehbare Finne oder Knebel angeordnet, so kann durch die Drehung bspw. der Startvorgang des Motors oder auch die Entsperrung einer Parkbremse oder die Aktivierung des Start-/Stoppsystems ausgelöst werden. Die gleiche Funktion kann alternativ bspw. auch durch eine Längsverstellung (Einschieben/-drücken, Herausziehen des Betätigungslements) entlang der vertikalen Achse erfolgen. Das Betätigungselement kann dabei bspw. als versenkbare Taste ausgeführt werden, die eine Betätigung der ersten Verstelleinrichtung z.B. nur dann zulässt, wenn die Taste aus einer Oberfläche heraussteht und in dieser Lage greifbar ist.
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Bei einer Ausführung, bei der das Betätigungselement entnehmbar ausgestaltet ist, können Fahrzeugfunktionen vom Vorhandensein des Betätigungselements in der Betätigungseinrichtung abhängig gemacht werden. So kann z.B. bei entnommenem Betätigungselement das Fahrzeug bzw. dessen Fahrfunktion vollständig deaktiviert werden (Schlüsselfunktion).
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In einer weiteren Ausführung ist das Betätigungselement als länglicher Handgriff ausgeführt, der zwischen einer die Freigabe definierenden Querstellung (erste Schaltstellung) und einer die zweite Schaltstellung definierenden Längsstellung verstellbar ist. Längs- und Querstellung zeigen dann optisch und haptisch eindeutig Schaltstellungen an, die wesentlichen Fahrzeugfunktionen leicht zugeordnet werden können. Zusätzlich kann die Aktivierung bzw. Deaktivierung der ersten Verstelleinrichtung durch einfaches Ertasten ohne weitere Ablenkung festgestellt werden.
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Es gibt Ausführungen bei denen das Betätigungselement in seiner Längsstellung derart mit einem feststehenden Anschlag zusammenwirkt, dass in dieser Lage die erste Verstelleinrichtung in ihrer Ruhelage fixiert ist. Durch diese mechanische Funktionskopplung der ersten Verstelleinrichtung und der zweiten Verstelleinrichtung über das Betätigungselement können in einfacher und robuster Weise je nach Schaltstellung bestimmte Schaltfunktionen unterbunden, bzw. freigegeben werden. Ist bspw. die erste Verstelleinrichtung als drehbare Walze unter einer Abdeckung verbaut und das Betätigungselement als eine Art Drehschalter ausgebildet, so kann in der Längsstellung des Betätigungselements ein Anschlagelement so hinterstellt werden, dass die Walze (oder aber ein Schiebeschalter) in eine oder beide Stellrichtungen blockiert ist.
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Bei einer anderen Ausführung ist das Betätigungselement dabei in einer fensterartigen Ausnehmung einer Abdeckung angeordnet, deren Ausdehnung in Fahrtrichtung der Ausdehnung des Handgriffs in Längsrichtung entspricht. Bei dieser Ausführung wird der Anschlag in sehr einfacher Weise durch ein oder zwei Rahmenelemente der Abdeckung realisiert, die auch gleichzeitig dazu dienen kann, die gesamte Handbetätigungseinrichtung entsprechend abzudecken bzw. in eine Oberfläche zu integrieren. Bei dieser Ausführung passt das Betätigungselement in seiner Längsrichtung genau in das Fenster und blockiert so an einen und/oder beide Ränder des Fensters anschlagend die Betätigung der ersten Verstelleinrichtung (z.B. eine Walze oder Schieber) in eine und/oder zwei Richtungen.
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In einer anderen Ausführung ist die erste Verstelleinrichtung zur Betätigung einer Gangwahlfunktion eingerichtet und die zweite Verstelleinrichtung zur Betätigung einer Start-/Stopp-, einer Zünd- und/oder Initialisierungsfunktion eingerichtet. Damit können zusammengehörige Funktionsgruppen, z.B. Gangwahl, Wahl eines Automatikmodus mit der einen Verstelleinrichtung und andere Fahrzeugfunktionsgruppen, wie z.B. Start-/Stopp-, Zünd- oder Initialisierungsfunktion mit der anderen Verstelleinrichtung gekoppelt werden und können so lokal integriert aber funktional trennscharf angesteuert werden.
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In einer Ausführung, bei der die Initialisierungsfunktion durch Entnahme oder Einsetzen des Betätigungselements erfolgt, kann eine dritte Bedienungsebene/Funktionsebene hinzugefügt werden, über die z.B. Fahr(zeug)funktionen aktivier- bzw. deaktivierbar sind.
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Eine Gangwahlanordnung in einem Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Handbetätigungseinrichtung bietet verbesserte und erweiterte Gangschaltfunktionen, die eine ergonomisch verbesserte Bedienung des Fahrzeugs erlaubt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Handbetätigungseinrichtung in einer Ansicht von der Seite;
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2 die in 1 dargestellte Handbetätigungseinrichtung in einer Ansicht von oben;
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3 die in 1 und 2 dargestellte Handbetätigungseinrichtung in einer anderen Schaltstellung; und
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4 ein Ausführungsbeispiel mit exzentrisch angeordnetem Betätigungselement mit optionalen Schaltstellungen.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Gangwahlanordnung 100, die mit einem Getriebe 110 und einer Motorsteuerung 120 gekoppelt ist. Die Gangwahlanordnung 100 umfasst eine Handbetätigungseinrichtung 1, die eine als Schwenkschalter 2 ausgebildete erste Verstelleinrichtung und eine als Drehschalter 3 ausgebildete zweite Verstelleinrichtung umfasst, wobei sowohl der Schwenkschalter 2 als auch der Drehschalter 3 ein als drehbare Finne 4 ausgebildetes gemeinsames Betätigungselement aufweisen.
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Die eigentlichen elektrischen und/oder mechanischen Schaltelemente sind in einem Schaltmodul 11 im Schaltmodulgehäuse 5 angeordnet. Das Schaltmodul 11 übersetzt die mechanischen Stell- und/oder Weginformationen des Schwenkschalters 2 bzw. des Drehschalters 3 in entsprechende Signale um, die über eine Signalleitung 6 an die Motorsteuerung 120 geliefert. Je nach Schaltstellung des Schwenkschalters 2 bzw. des Drehschalters 3 steuert die Motorsteuerung 120 dann entsprechend das Getriebe 110 bzw. einen Getriebeaktor und/oder unterschiedliche Motorsteuerungen bzw. Motorfunktionen an den Motorkomponenten 130 an. Die Handbetätigungseinrichtung 1 ist an ihrer Oberseite von einer Abdeckung 7 teilweise abgedeckt. Dabei ragt ein oberer Bereich des Schwenkschalters 2 mit einer verschiebbaren Blende 8 aus einem Fenster 9 in der Abdeckung 7, wobei der Drehschalter 3 im Schaltmodulgehäuse 5 und die Finne 4 auf der Blende 8 angeordnet ist.
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Der Schwenkschalter 2 ist in Pfeilrichtung G entlang einer Fahrzeuglängsachse in oder gegen die Fahrtrichtung F, also nach vorne oder nach hinten verschwenkbar. Die Finne 4 ist als um den Drehpunkt 10a verdrehbarer Knebel ausgeführt und kann in Pfeilrichtung S zwischen einer quer zur Fahrtrichtung angeordneten Stellung (gestrichelt in 2 dargestellt) und einer in Fahrtrichtung F angeordneten Stellung (durchgezogene Darstellung) verstellt werden.
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Die Ausdehnung L des Fensters 9 in Längsrichtung ist dabei so auf die Länge l der Finne 4 abgestimmt, dass die Finne 4 in der durchgezogen dargestellten Stellung die Schwenkbewegung des Schwenkschalters 2 verhindert, sodass dieser nicht betätigt werden kann. Vielmehr muss die drehbare Finne 4 in der in 2 dargestellten Schaltstellung (quer zur Fahrtrichtung) angeordnet sein, damit der Schwenkschalter 2 verstellbar (freigegeben) ist.
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In einer typischen Anwendung dient der Schwenkschalter 2 z.B. als Gangwahlschalter und der Drehschalter 3 z.B. als Start-/Stopp-Schalter (Zündfunktion) und/oder zum Einlegen eines Parkmodus.
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Zum Starten bzw. zur Freigabe des Parkmodus wird der Drehschalter 3 über die drehbare Finne 4 in die gestrichelt dargestellte Querlage gebracht. Anschließend wird durch Betätigung des Schwenkschalters 2 über die Finne 4 in Pfeilrichtung G ein Gang ausgewählt bzw. eingelegt. Dies geschieht über ein entsprechendes elektrisches Signal, welches über die Motorsteuerung 120 weiter an das Getriebe 110 geleitet wird. Eine Bewegung der Finne 4 in Pfeilrichtung nach vorne (V) löst die unterschiedlichen Vorwärtsgänge aus, während eine Bewegung in Pfeilrichtung G nach hinten (H) dazu führt, dass ein Rückwärtsgang eingelegt wird.
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Zum Blockieren der Schaltstellung wird die Finne 4 in Längsrichtung gebracht, die dann beispielsweise die Start-/Stopp-Funktion aktiviert bzw. den Motor abschaltet oder einen Parkmodus auslöst.
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Der Schwenkschalter 2 kann als sogenannter monostabiler Schalter ausgeführt sein. Das bedeutet, dass er jeweils nach Betätigung selbsttätig unter einer Rückstellwirkung in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.
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In anderen Ausführungen (3) kann der Schwenkschalter 2 auch unterschiedliche bevorzugte Schaltstellungen R, P oder V einnehmen, in denen er über einen nicht weiter dargestellten Rastmechanismus verharrt und in diesen Stellungen jeweils auch wieder monostabil betätigbar sein. Es gibt auch Ausführungen, bei denen der Schalter 2 nur in einer dieser bevorzugten Schwenklagen monostabil ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise für die Stellung V gelten, in der dann durch Antippen der Finne 4 Vorwärtsgänge nach oben bzw. nach unten geschaltet werden können.
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In anderen Ausführungen kann die Finne zusätzlich oder alternativ entlang der Achse 10 in vertikaler Richtung verstellt werden. Die Finne 4 kann dann in einer Stellung aus der Blende 8 herausstehend angeordnet sein, in der dann der Drehschalter 3 betätigbar ist und je nach Stellung der Finne 4 auch der Schwenkschalter 2. In einer anderen Schaltstellung ist die Finne 4 in die Blende 8 hinein versenkt, in der dann weder der Drehschalter 3 noch der Schwenkschalter 2 zu betätigen sind.
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In einer weiteren Ausführung kann die Finne 4 auch vollständig aus der Blende 8 entnehmbar ausgestaltet sein. Ein Schaltmodul 11 im Schaltmodulgehäuse 5 ist dann so ausgebildet, dass es nur bei eingesetzter Finne 4, die dann ähnlich einem Zündschlüssel wirkt, über die Handbetätigungseinrichtung 1 ansteuerbar ist.
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In einer weiteren Ausführung ist es auch möglich, den Schwenkschalter 2 als Schiebeschalter auszubilden, bei der dann die gekrümmte Blende 8 als flacher Schieber in einer Ebene unterhalb der Abdeckung 7 verschiebbar geführt ist und mit einem entsprechenden Schaltmodul 11 gekoppelt ist.
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In einer weiteren Ausführung kann der Schwenkschalter 2 auch in zwei Richtungen verstellbar, z.B. auf einer Führungskugel, ausgebildet sein, die von der Blende 8 dann kuppelförmig überwölbt wird. Bei so einer Ausführung ist es möglich, neben den Schaltbewegungen in Pfeilrichtung G, also nach vorne und nach hinten, je nach Schaltstellung der Finne 4 auch Schaltbewegungen zur Seite nach rechts oder links in Pfeilrichtung g auszuführen.
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In anderen Ausführungen kann die oben beschriebene symmetrisch zum Drehpunkt 10a angeordnete Finne 4 in Längsrichtung versetzt, also exzentrisch zum Drehpunkt 10a angeordnet sein, sodass insgesamt vier Drehschaltstellungen 4a, 4b, 4c, 4d möglich sind, in denen dann in Zusammenwirkung mit den Rändern des Fensters 9 unterschiedliche Bewegungsrichtungen des Schwenkschalters 2 arretiert bzw. freigegeben werden (s. dazu 4).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Handbetätigungseinrichtung
- 2
- Schwenkschalter
- 3
- Drehschalter
- 4
- Finne
- 5
- Schaltmodulgehäuse
- 6
- Signalleitung
- 7
- Abdeckung
- 8
- Blende
- 9
- Fenster
- 10
- Achse
- 10a
- Drehpunkt
- 11
- Schaltmodul
- 100
- Gangwahlanordnung
- 110
- Getriebe
- 120
- Motorsteuerung
- 130
- Motorkomponente
- F
- Fahrtrichtung
- G
- Pfeilrichtung (längs)
- g
- Pfeilrichtung (quer)
- S
- Pfeilrichtung
- L
- Ausdehnung Fenster
- l
- Länge Handebetätigungselement
- R, P, V
- bevorzugte Schaltstellungen
- 4a, 4b, 4c, 4d
- Schaltstellungen exzentrische Finne
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102002803 A1 [0008]
- DE 10059678 A1 [0009]
- DE 102011055512 A1 [0010]
