DE102016215854A1

DE102016215854A1 - Schaltvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102016215854A1
Application number: DE102016215854.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Jungmann; Florian Steiner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem bewegbaren Betätigungshebel (2) zum Auswählen von Schaltstufen des Getriebes, und mit wenigstens einer elektrisch betreibbaren Sperreinrichtung (6), welche durch Bestromen der Sperreinrichtung (6) zwischen wenigstens einer den Betätigungshebel (2) mechanisch gegen eine Bewegung sichernden Sperrstellung als erster Stellung und wenigstens einer die Bewegung des Betätigungshebels (2) freigebenden Freigabestellung als zweiter Stellung verstellbar ist, wobei die Sperreinrichtung (6) in stromlosem Zustand in der jeweils zuvor eingestellten Stellung verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schaltvorrichtung.
Eine solche Schaltvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2012 106 544 A1 bekannt. Die Schaltvorrichtung umfasst dabei wenigstens einen bewegbaren Betätigungshebel zum Auswählen von Schaltstufen des Getriebes. Ferner umfasst die Schaltvorrichtung wenigstens eine elektrisch betreibbare Sperreinrichtung, welche durch Bestromen der Sperreinrichtung zwischen wenigstens einer den Betätigungshebel mechanisch gegen eine Bewegung sichernden Sperrstellung als erster Stellung und wenigstens einer die Bewegung des Betätigungshebels freigebenden Freigabestellung als zweiter Stellung verstellbar ist. Unter dem Bestromen der Sperreinrichtung ist zu verstehen, dass die Sperreinrichtung mit elektrischem Strom beziehungsweise elektrischer Energie versorgt wird, wodurch eine Bewegung der Sperreinrichtung zwischen den Stellungen, das heißt aus einer der Stellung in die andere Stellung beziehungsweise umgekehrt bewirkt wird.
Unter den Schaltstufen sind beispielsweise Getriebestufen zu verstehen, welche mittels des Betätigungshebels, das heißt durch Bewegen des Betätigungshebels, ausgewählt beziehungsweise eingelegt werden können. Ist das Getriebe beispielsweise als Schaltgetriebe, das heißt als Handschaltgetriebe, ausgebildet, so ist die jeweilige Schalt- beziehungsweise Getriebestufe beispielsweise ein Gang, sodass durch Bewegen des Betätigungshebels unterschiedliche Gänge des Getriebes ausgewählt, das heißt eingelegt werden können. Dabei unterscheiden sich die Gänge beispielsweise hinsichtlich ihrer jeweiligen Übersetzungen voneinander.
Außerdem offenbart die DE 198 25 479 A1 eine Schaltvorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe zur elektronischen und/oder mechanischen Auswahl von Schaltstufen, mit einem um mindestens eine Schwenkachse verschwenkbaren Schalthebel, und mit einem Verriegelungsmechanismus für den Schalthebel, wobei der Verriegelungsmechanismus aus einer um eine Kippachse schwenkbaren Sperrplatte besteht, die mithilfe einer parallel zum Schalthebel verlaufenden und axial bewegbaren Entriegelungsstange betätigt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen der Betätigungshebel auf besonders einfache Weise effektiv gegen eine unerwünschte Bewegung gesichert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Die Schaltvorrichtung umfasst wenigstens einen bewegbaren Betätigungshebel zum Auswählen von Schaltstufen des Getriebes. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Getriebe um ein Schaltgetriebe, insbesondere um ein Handschaltgetriebe, sodass die Schaltstufen jeweilige Getriebestufen beziehungsweise Gänge des Getriebes sind. Durch Betätigen, das heißt Bewegen des Betätigungshebels, welcher auch als Schalthebel bezeichnet wird, können die jeweiligen, voneinander unterschiedlichen Gänge des Getriebes ausgewählt, das heißt eingelegt werden. Dabei unterscheiden sich die Gänge beispielsweise in ihren jeweiligen Übersetzungen voneinander. Dabei ist der Betätigungshebel insbesondere von einer Person, insbesondere manuell, bewegbar.
Die Schaltvorrichtung umfasst ferner wenigstens eine elektrisch betreibbare Sperreinrichtung, welche durch Bestromen der Sperreinrichtung zwischen wenigstens einer den Betätigungshebel mechanisch gegen eine Bewegung sichernden Sperrstellung als erster Stellung und wenigstens einer die Bewegung des Betätigungshebels freigebenden Freigabestellung als zweiter Stellung verstellbar ist. Unter der Sicherung des Betätigungshebels gegen eine Bewegung ist beispielsweise zu verstehen, dass mittels der sich in der Sperrstellung befindenden Sperreinrichtung eine Bewegung des Betätigungshebels vollständig unterbunden ist, sodass der Betätigungshebel nicht bewegt werden kann. Ferner kann unter der Sicherung des Betätigungshebels gegen eine Bewegung verstanden werden, dass die Bewegung beziehungsweise die Bewegbarkeit des Betätigungshebels mittels der sich in der Sperrstellung befindenden Sperreinrichtung eingeschränkt beziehungsweise begrenzt ist. Dadurch kann der Betätigungshebel beispielsweise geringfügig bewegt werden, jedoch ist die Bewegung des Betätigungshebels mittels der sich in der Sperrstellung befindenden Sperreinrichtung im Vergleich zur Bewegung beziehungsweise Bewegbarkeit des Betätigungshebels in der Freigabestellung der Sperreinrichtung eingeschränkt beziehungsweise verringert. Die Sperrstellung und die dadurch verringerte Bewegbarkeit des Betätigungshebels sind dabei so beschaffen ist, dass die eigentliche Funktion des Betätigungshebels – nämlich der Gangwechsel beziehungsweise die Durchführung eines Gangwechsels – ausgeschlossen ist.
Unter dem Bestromen der Sperreinrichtung ist zu verstehen, dass die Sperreinrichtung mit elektrischem Strom beziehungsweise elektrischer Energie versorgt wird, um dadurch eine Bewegung beziehungsweise eine Verstellung der Sperreinrichtung aus einer der Stellungen in die jeweils andere Stellung zu bewirken. Mit anderen Worten, befindet sich die Sperreinrichtung beispielsweise zunächst in der ersten Stellung, so wird die Sperreinrichtung bestromt, um die Sperreinrichtung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung zu verstellen. Befindet sich die Sperreinrichtung beispielsweise dann in der zweiten Stellung, so wird die Sperreinrichtung bestromt, um die Sperreinrichtung aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu verstellen. Durch Bestromen der Sperreinrichtung kann diese somit aus der ersten Stellung in die zweite Stellung sowie aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt beziehungsweise verstellt werden. Durch entsprechendes Verstellen der Sperreinrichtung können die jeweiligen Stellungen (Freigabestellung und Sperrstellung) eingestellt werden.
Um nun den Betätigungshebel auf besonders einfache Weise effektiv gegen wenigstens eine unerwünschte Bewegung zu sichern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sperreinrichtung in stromlosem Zustand in der jeweils zuvor eingestellten Stellung verbleibt. Unter dem stromlosen Zustand der Sperreinrichtung ist zu verstehen, dass die Sperreinrichtung in dem stromlosen Zustand nicht bestromt, das heißt nicht mit Strom versorgt wird. Mit anderen Worten unterbleibt in dem stromlosen Zustand ein Bestromen der Sperreinrichtung. Somit ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sperreinrichtung in einem jeweiligen, auf e in Bestromen der Sperreinrichtung folgenden stromlosen Zustand in der jeweils vor dem stromlosen Zustand durch das Bestromen der Sperreinrichtung eingestellten Stellung verbleibt.
Befindet sich die Sperreinrichtung beispielsweise zunächst in einem ersten stromlosen Zustand, in welchem sich die Sperreinrichtung beispielsweise in der ersten Stellung befindet, und folgt dann auf den ersten stromlosen Zustand ein erstes Bestromen der Sperreinrichtung, sodass die Sperreinrichtung bestromt wird, so wird die Sperreinrichtung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung verstellt. Mit anderen Worten wird die zweite Stellung eingestellt. Auf dieses erste Bestromen folgt dann beispielsweise ein zweiter stromloser Zustand, da das erste Bestromen beendet wird. Nach Beenden des ersten Bestromens und somit in dem zweiten stromlosen Zustand verbleibt die Sperreinrichtung in der durch das erste Bestromen eingestellten zweiten Stellung und bewegt sich nicht etwa wieder zurück aus der zweiten Stellung in die erste Stellung. Erfolgt dann beispielsweise ein auf den zweiten stromlosen Zustand folgendes zweites Bestromen der Sperreinrichtung, sodass diese im Zuge des zweiten Bestromens mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt wird, so wird dadurch die Sperreinrichtung aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung bewegt. Wird dann das zweite Bestromen beendet, so kommt die Sperreinrichtung in einen dritten stromlosen Zustand, welcher zeitlich auf das zweite Bestromen folgt. Während des dritten stromlosen Zustands beziehungsweise in dem dritten stromlosen Zustand, das heißt nach dem Beenden des zweiten Bestromens, verbleibt die Sperreinrichtung in der durch das zweite Bestromen eingestellten ersten Stellung und bewegt sich nicht etwa zurück in die zweite Stellung. Dies bedeutet, dass die Sperreinrichtung stromlos in der jeweiligen, durch ein zuvor erfolgtes Bestromen der Sperreinrichtung bewirkten Stellung verbleibt. Dadurch kann ein dauerhaftes, energieaufwendiges Bestromen der Sperreinrichtung, um die Sperreinrichtung dadurch in einer gewünschten Stellung zu halten, vermieden werden, sodass der Energiebedarf der Schaltvorrichtung besonders gering gehalten werden kann. Ferner können die Teileanzahl und somit der Bauraumbedarf, die Kosten und das Gewicht der Schaltvorrichtung besonders gering gehalten werden.
Der Erfindung liegt insbesondere folgende Idee zugrunde: Zum Integrieren einer Wegfahrsperre in ein Kraftfahrzeug existieren beispielsweise zwei Systeme. Eines der Systeme ist eine elektrische Sicherung, wobei das zweite System eine mechanische Sicherung des Fahrzeugs vor Diebstahl beziehungsweise einer unerlaubten Nutzung ist. Dabei kommen beispielsweise als mechanische Sicherung häufig Lenkradschlösser zum Einsatz, die einen Lenkeingriff beziehungsweise eine funktionsgerechte Bewegung oder Bewegbarkeit des Lenksystems verhindern. Üblicherweise ist die Bezeichnung „Lenkradschloss“ eine saloppe, gemeinhin verwendete Bezeichnung, welche eigentlich eine Lenksäulenverriegelung meint, mittels eine Lenksäule, an welcher an Lenkrad gehalten ist, verriegelt und dadurch gegen eine Drehung gesichert werden kann. Alternativ oder zusätzlich umfasst eine solche mechanische Sicherung eine Getriebesperre, die eine Bewegung des Getriebes, insbesondere eines das Getriebe umfassenden Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, unterbindet. Gebräuchlich sind dabei vor allem drei Arten von Getriebesperren, welche auch als Getriebeschlösser bezeichnet werden. In einem als Automatikgetriebe ausgebildeten Getriebe wird das Kraftfahrzeug in einer definierten Getriebestellung oder Schaltstufe, welche häufig mit P bezeichnet wird, abgestellt, und das Getriebe blockiert sich durch seine Mechanik selbst.
Bei Handschaltgetrieben werden hingegen häufig Sicherungen beziehungsweise Systeme eingesetzt, welche vom Fahrer des Kraftfahrzeugs manuell auf den Schalthebel aufgesetzt werden müssen. Bei früheren Fahrzeugmodellen, bei denen sich das Zündschloss in der Mittelkonsole nahe des Betätigungshebels befindet, kann der Betätigungshebel beispielsweise mechanisch mittels des Zündschlosses verriegelt werden.
Es wurde gefunden, dass Sicherungen, bei denen kein Fahrzeugschloss zum Starten des Kraftfahrzeugs mehr erforderlich ist, immer beliebter werden. Dabei erfolgt üblicherweise ein Sperren des Lenkrads und/oder eines Lenkstrangs und/oder eine Lenksäule, an welchem das Lenkrad gehalten ist, durch einen von einem Steuergerät ansteuerbaren Aktor, welcher beim Sichern des Kraftfahrzeugs einen kleinen Bolzen an einem Gehäuse des Lenkrads beziehungsweise des Lenkstrangs oder der Lenksäule in einen Zahnkranz auf der Lenkstange einrastet. Dabei handelt es sich um ein recht einfaches System, welches jedoch hohe Kosten verursacht, da ein sehr hoher Aufwand betrieben wird, um ein unerwünschtes Einrasten während der Fahrt zu vermeiden. Andere Systeme für Handschaltgetriebe wie das Sichern durch ein mechanisches Zündschloss in der Mittelkonsole werden technisch aufgrund von schlüssellosen Bauweisen nicht mehr verwendet.
Da bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung die elektrisch betreibbare Sperreinrichtung zum Einsatz kommt, kann eine schlüssellose Bauweise realisiert werden. Ferner ist es nicht erforderlich, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs ein Sperrsystem auf den Betätigungshebel aufsetzt, sondern die Sperreinrichtung kann vielmehr beispielsweise mittels einer elektrischen Recheneinrichtung, welche auch als Steuergerät bezeichnet wird, automatisch, das heißt ohne aktives Zutun des Fahrers, betrieben und insbesondere in die jeweiligen Stellungen verstellt werden.
Da ferner die Sperreinrichtung in ihrem stromlosen Zustand in der jeweils zuvor eingestellten Stellung verbleibt, kommt es beispielsweise im Falle einer Fehlfunktion, insbesondere im Falle eines Stromausfalls, nicht zu einem sicherheitsrelevanten Zustand. Dadurch können die Kosten der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung im Vergleich zu einem elektrischen Lenkradschloss reduziert werden. Mittels der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung können insbesondere Kraftfahrzeuge mit Handschaltgetrieben mit einem sehr geringen fertigungstechnischen Aufwand und hoher Sicherheit gegen einen unbeabsichtigten Zugriff geschützt werden. Die mittels der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung realisierbare Sicherung ermöglicht es, durch eine einkanalige Ausführung und durch das Vermindern des Verifikationsbedarfs die Entwicklungskosten besonders gering zu halten. Durch die weniger komplexe Steuerung über den Entfall des üblicherweise zum Einsatz kommenden redundanten Kanals und der Verknüpfungslogik können zudem der Bauraumbedarf und das Gewicht der elektronischen Recheneinrichtung gering gehalten werden. Dadurch kann zusätzlicher Bauraum in bauraumkritischen Bereichen, insbesondere um die Lenksäule herum, geschaffen werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sperreinrichtung wenigstens ein zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung bewegbares, insbesondere mechanisches, Sperrelement zum mechanischen Sichern des Betätigungshebels. Dadurch kann der Betätigungshebel besonders effektiv gesichert werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Sperreinrichtung einen Elektromotor umfasst, mittels welchem das Sperrelement durch Bestromen des Elektromotors zwischen den Stellungen bewegbar ist. Der Elektromotor stellt somit einen elektrisch betreibbaren Aktor beziehungsweise eine elektrische Aktorik dar, mittels welcher das Sperrelement auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise bewegt werden kann. Dabei kann der Betätigungshebel besonders effektiv gesichert werden, da der Elektromotor in stromlosem Zustand seine zuvor eingestellte Stellung beibehält. Dadurch verbleibt das Sperrelement im stromlosen Zustand in der zuvor eingestellten Stellung. Um mittels des stromlosen Elektromotors eine Position beziehungsweise die zuvor eingestellte Stellung zu halten, kann ein selbsthemmendes Getriebe zum Einsatz kommen, über welches das Sperrelement von dem Elektromotor bewegbar ist.
Um den Betätigungshebel besonders effektiv zu sichern, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Sperrelement translatorisch zwischen den Stellungen bewegbar ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Sperrelement um eine Schwenkachse zwischen den Stellungen verschwenkbar und somit rotatorisch bewegbar. Hierdurch kann das Sperrelement besonders platzsparend bewegt werden, sodass der Bauraumbedarf der Schaltvorrichtung besonders gering gehalten werden kann.
Dabei hat es sich zur Realisierung einer besonders effektiven Sicherung des Betätigungshebels als vorteilhaft gezeigt, wenn das Sperrelement in seiner Umfangsrichtung um die Schwenkachse außenumfangsseitig in einem ersten Teilbereich zumindest im Wesentlichen kreisförmig oder kreissegmentförmig ausgebildet und in einem sich an den ersten Teilbereich anschließenden, zweiten Teilbereich abgeflacht ist.
Der Betätigungshebel ist beispielsweise entlang einer Bewegungsbahn bewegbar. Um beispielsweise die Bewegung des Betätigungshebels freizugeben, wird das Sperrelement beispielsweise in eine erste Position gedreht, in der das Sperrelement nicht in die Bewegungsbahn hineinragt. Wird dann der Betätigungshebel entlang der Bewegungsbahn bewegt, so kommt der Bewegungshebel nicht in Stützanlage mit dem Sperrelement, und der Betätigungshebel kann bewegt werden. In der zuvor genannten ersten Position verläuft beispielsweise der abgeflachte Teil zumindest im Wesentlichen parallel oder schräg zur Bewegungsbahn.
Um den Betätigungshebel jedoch gegen eine unerwünschte Bewegung zu sichern, wird das Sperrelement beispielsweise in eine solche, von der ersten Position unterschiedliche, zweite Position bewegt, dass das Betätigungselement in die Bewegungsbahn hineinragt. Dabei verläuft beispielsweise der abgeflachte Teilbereich zumindest im Wesentlichen senkrecht oder aber schräg zur Bewegungsbahn. Der Betätigungshebel wird somit derart gegen eine Bewegung gesichert, dass der Betätigungshebel in Stützanlage mit dem Sperrelement, insbesondere mit dem abgeflachten Teilbereich, kommt oder sich – wenn sich das Sperrelement in der zweiten Position befindet – bereits in Stützanlage mit dem Sperrelement, insbesondere mit dem zweiten Teilbereich, befindet. Durch die rotatorische Bewegbarkeit des Sperrelements sowie durch die Ausgestaltung des Sperrelements mit den beschriebenen Teilbereichen ist es dabei möglich, das Sperrelement besonders nahe an der Bewegungsbahn beziehungsweise an dem Betätigungshebel anzuordnen, sodass der Bauraumbedarf der Schaltvorrichtung besonders gering gehalten werden kann bei gleichzeitiger Realisierung einer effektiven Sicherung des Betätigungshebels.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine elektronische Recheneinrichtung vorgesehen, welche auch als Steuergerät bezeichnet wird. Mittels der elektronischen Recheneinrichtung ist die Sperreinrichtung elektrisch ansteuerbar, um dadurch eine Bewegung der Sperreinrichtung zwischen den Stellungen, insbesondere automatisch, zu bewirken.
Mit anderen Worten, steuert die Recheneinrichtung die Sperreinrichtung an, so wird dadurch die Sperreinrichtung von der jeweiligen einen in die jeweilige andere Stellung bewegt. Die Ansteuerung erfolgt dabei elektrisch, indem beispielsweise die Recheneinrichtung wenigstens ein elektrisches Ansteuersignal bereitstellt, welches an die Sperreinrichtung übertragen und von der Sperreinrichtung empfangen wird. Bei dieser Ansteuerung kann es sich insbesondere um das zuvor beschriebene Bestromen der Sperreinrichtung handeln oder das Bestromen wird infolge der Ansteuerung bewirkt.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, wenigstens ein elektrisches Signal von einer von der Schaltvorrichtung unterschiedlichen Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Signal die Sperreinrichtung anzusteuern. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Sperreinrichtung in Abhängigkeit von dem Signal automatisch zwischen den Stellungen zu verstellen, sodass der Betätigungshebel auf besonders einfache und effektive Weise gesichert werden kann. Das Signal charakterisiert beispielsweise ein Abstellen beziehungsweise ein Deaktivieren des Kraftfahrzeugs, welches beispielsweise derart abgestellt beziehungsweise deaktiviert wird, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs dessen Zündung beziehungsweise wenigstens einen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs deaktiviert. Infolge dieser Deaktivierung kann die Sperreinrichtung automatisch, das heißt ohne Zutun des Fahrers, aus der Freigabestellung in die Sperrstellung bewegt werden. Wird das Kraftfahrzeug beziehungsweise der Antriebsmotor oder die Zündung aktiviert, so wird die Sperreinrichtung beispielsweise automatisch aus der Sperrstellung in die Freigabestellung bewegt. Da die Sperreinrichtung in ihrem stromlosen Zustand in der jeweils zuvor eingestellten Stellung verbleibt, muss die Sperreinrichtung weder in einem deaktivierten Zustand des Kraftfahrzeugs noch in einem aktivierten Zustand des Kraftfahrzeugs dauerhaft bestromt werden, um die jeweils zuvor eingestellte Stellung beizubehalten. Dadurch kann der Energiebedarf der Schaltvorrichtung besonders gering gehalten werden. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
1 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, mit einer Sperreinrichtung, welche in stromlosem Zustand in einer jeweils zuvor eingestellten Stellung verbleibt; und
2 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht der Schaltvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Schaltvorrichtung 1 für ein als Handschaltgetriebe ausgebildetes Getriebe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst einen bewegbaren, insbesondere verschwenkbaren, Betätigungshebel, welcher als Schalthebel 2 bezeichnet wird. Der Schalthebel 2 ist entlang einer in 1 ausschnittsweise erkennbaren Schaltkulisse 3 der Schaltvorrichtung 1 bewegbar. Hierzu umfasst die Schaltkulisse 3 eine Mehrzahl von Schaltgassen 4 und 11 sowie wenigstens eine senkrecht zu den Schaltgassen 4 und 11 verlaufende Wählgasse 5, wobei der Schalthebel 2 entlang der Schaltgassen 4 und 11 und entlang der Wählgasse 11 von einer Person, insbesondere dem Fahrer des Kraftfahrzeugs, bewegt werden kann. Die jeweilige Schaltgasse 4 beziehungsweise 11 und die Wählgasse 5 definieren jeweils eine Bewegungsbahn, entlang welcher der Schalthebel 2, insbesondere relativ zur Schaltkulisse 3, bewegt werden kann. Durch Bewegen des Schalthebels 2 entlang der Schaltgasse 4 und 11 kann der Schalthebel 2 in unterschiedliche Schaltpositionen bewegt werden. Durch dieses Bewegen des Schalthebels 2 in die unterschiedlichen Schaltpositionen können unterschiedliche, als Gänge ausgebildete Schaltstufen des Handschaltgetriebes ausgewählt, das heißt eingelegt werden. Über die Wählgasse 5 kann der Schalthebel 2 zur jeweiligen Schaltgasse 4 beziehungsweise 11 bewegt werden. Die jeweiligen Gänge unterscheiden sich dabei insbesondere hinsichtlich ihrer jeweiligen Übersetzungen voneinander. Einer der Gänge ist beispielsweise als Rückwärtsgang zum Bewirken einer Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Ein weiterer der Gänge des Handschaltgetriebes ist beispielsweise als Vorwärtsgang zum Bewirken einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Die Schaltvorrichtung 1 umfasst ferner eine elektrisch betreibbare Sperreinrichtung 6, welche durch Bestromen der Sperreinrichtung 6 zwischen wenigstens einer den Schalthebel 2 mechanisch gegen eine Bewegung sichernden Sperrstellung als erster Stellung und wenigstens einer die Bewegung des Schalthebels 2 freigebenden Freigabestellung als zweiter Stellung verstellbar ist. Dies bedeutet, dass zum Verstellen der Sperreinrichtung 6 aus einer der Stellungen in die andere Stellung beziehungsweise aus der anderen Stellung in die eine Stellung die Sperreinrichtung 6 bestromt, das heißt mit elektrischem Strom beziehungsweise elektrischer Energie versorgt wird. Dieses Bestromen der Sperreinrichtung 6 wird beispielsweise durch eine in den Fig. besonders schematisch dargestellte elektronische Recheneinrichtung 7 bewirkt, welche auch als Steuergerät bezeichnet wird. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, die Sperreinrichtung 6 anzusteuern. Durch dieses Ansteuern der Sperreinrichtung 6 wird die Sperreinrichtung 6 bestromt und somit aus der ersten Stellung in die zweite Stellung beziehungsweise umgekehrt aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt.
Um nun den Schalthebel 2 auf besonders einfache Weise effektiv gegen unerwünschte Bewegungen sichern zu können, ist die Schaltvorrichtung 1, insbesondere die Sperreinrichtung 6, derart ausgebildet, dass die Sperreinrichtung 6 in stromlosem Zustand in der jeweils zuvor eingestellten Stellung verbleibt. Unter dem stromlosen Zustand der Sperreinrichtung 6 ist zu verstehen, dass die Sperreinrichtung 6 in ihrem stromlosen Zustand nicht bestromt, das heißt nicht mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt wird. Durch diese Ausgestaltung der Sperreinrichtung 6 kann vermieden werden, dass die Sperreinrichtung 6 dauerhaft bestromt werden muss, um dadurch die jeweils eingestellte Stellung beizubehalten. Dadurch können die Teileanzahl, die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf der Schaltvorrichtung 1 besonders gering gehalten werden.
Die Sperreinrichtung 6 umfasst dabei wenigstens ein zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung bewegbares Sperrelement 8 zum mechanischen Sichern des Schalthebels 2. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist das Sperrelement 8 um eine Schwenkachse 9 relativ zum Schalthebel 2 zwischen den Stellungen verschwenkbar. Dabei umfasst die Sperreinrichtung 6 wenigstens einen Elektromotor 10, mittels welchem das Sperrelement 8 antreibbar und dadurch zwischen den Stellungen bewegbar, insbesondere verschwenkbar, ist, indem der Elektromotor 10 bestromt, das heißt mit elektrischem Strom versorgt wird. Hierzu weist der Elektromotor 10 beispielsweise einen Stator und wenigstens einen um eine Drehachse drehbaren Rotor mit einer Welle auf, mit welcher das Sperrelement 8 beispielsweise drehfest verbunden ist. Mit anderen Worten ist das Sperrelement 8 über die Welle von dem Elektromotor 10 antreibbar.
Um das Sperrelement 8 besonders nahe an dem Schalthebel 2 beziehungsweise an der Schaltgasse 4 anordnen zu können, weist das Sperrelement 8 in seiner Umfangsrichtung um die Schwenkachse 9 außenumfangsseitig einen kreisförmig oder kreissegmentförmig ausgebildeten ersten Teilbereich 12 und einen sich in Umfangsrichtung um die Schwenkachse 9 an den ersten Teilbereich 12 anschließenden, zweiten Teilbereich 13 auf, welcher abgeflacht und somit beispielsweise zumindest im Wesentlichen flach beziehungsweise eben ausgebildet ist. In der in 1 veranschaulichten Freigabestellung ragt das Sperrelement 8 nicht in die Schaltgasse 4 und somit in die durch die Schaltgasse 4 gebildete Bewegungsbahn hinein, sodass der Schalthebel 2 entlang der Schaltgasse 4 bewegt werden kann. Dabei verläuft beispielsweise der abgeflachte Teilbereich 13 zumindest im Wesentlichen parallel zur Schaltgasse 4. Das Sperrelement 8 gemäß der ersten Ausführungsform ist beispielsweise eine rotierende beziehungsweise drehbare Platte, wobei der Teilbereich 13 beispielsweise durch eine Aussparung oder durch einen Ausschnitt gebildet ist.
In der Sperrstellung verläuft der abgeflachte Teilbereich 13 beispielsweise zumindest im Wesentlichen schräg oder senkrecht zur Schaltgasse 4, sodass das Sperrelement 8 in der Sperrstellung in die Schaltgasse 4 beziehungsweise in die durch die Schaltgasse 4 gebildete Bewegungsbahn hineinragt. Dadurch wird der Schalthebel 2 gegen eine unerwünschte Bewegung gesichert, worunter zu verstehen ist, dass die Bewegung beziehungsweise Bewegbarkeit des Schalthebels 2 mittels der Sperreinrichtung 6 vollständig unterbunden oder zumindest eingeschränkt wird. In der Sperrstellung kann der Schalthebel 2 in Stützanlage mit dem Sperrelement 8 bewegt werden beziehungsweise befindet sich in Stützanlage mit dem Sperrelement 8, wodurch der Schalthebel 2 gegen eine übermäßige Bewegung gesichert ist und nicht die vollständige Schaltgasse 4 entlangbewegt werden kann.
2 zeigt eine zweite Ausführung der Schaltvorrichtung 1, wobei das Sperrelement 8 bei der zweiten Ausführungsform schräg oder vorliegend senkrecht zur Schaltgasse 4 translatorisch relativ zum Schalthebel 2 mittels des Elektromotors 10 bewegbar ist. Dabei ist das Sperrelement 8 beispielsweise als Bolzen beziehungsweise Stift ausgebildet.
Durch den Elektromotor 10 ist eine elektrische Aktorik geschaffen, mittels welcher der Schalthebel 2 mechanisch verriegelt und dadurch mechanisch gegen eine unerwünschte Bewegung gesichert werden kann. Diese Verriegelung des Schalthebels 2 durch die elektrische Aktorik erfolgt dabei über das elektrische Steuergerät (elektronische Recheneinrichtung 7).
Empfängt das Steuergerät beispielsweise wenigstens ein elektrisches Signal zum Verriegeln des Schalthebels 2, so steuert das Steuergerät den Elektromotor 10 beziehungsweise die Sperreinrichtung 6 entsprechend an, um die Sperreinrichtung 6 aus der Freigabestellung in die Sperrstellung zu verstellen. Empfängt das Steuergerät beispielsweise ein Signal zum Entriegeln, das heißt zum Freigeben, des Schalthebels 2, so steuert das Steuergerät die Sperreinrichtung 6 entsprechend an, um die Sperreinrichtung 6 aus der Sperrstellung in die Freigabestellung zu verstellen. Dabei wird das Signal beispielsweise von dem Steuergerät berechnet. Mittels der Sperreinrichtung 6 kann der Schalthebel 2 beispielsweise in einer definierten Fahrstellung, das heißt beispielsweise in zumindest einer der zuvor beschriebenen Schaltpositionen und/oder in einer Neutralposition gesichert werden, wobei sich der Schalthebel 2 in der Neutralposition beispielsweise in der Wählgasse 5, insbesondere mittig der Wählgasse 5, befindet.
Die in 1 und 2 veranschaulichte Schaltposition nimmt der Schalthebel 2 beispielsweise ein, wenn der Rückwärtsgang eingelegt ist. Die Sperreinrichtung 6 ist dann beispielsweise dazu ausgebildet, den Schalthebel 2 in der in den 1 und 2 gezeigten Schaltposition, welche auch als Rückwärtsgangposition bezeichnet wird, zu verriegeln. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs nach Abstellen, das heißt nach Deaktivieren des Kraftfahrzeugs, durch einen Hinweis zum Einlegen des Rückwärtsgangs aufgefordert wird. Der Hinweis wird beispielsweise auf einer Anzeige angezeigt, sodass der Hinweis ein optisches Signal umfassen kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Hinweis ein akustisches Signal, das heißt wenigstens einen Ton, umfassen, welches beispielsweise über wenigstens einen Lautsprecher insbesondere im Innenraum des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird.
Befindet sich der Schalthebel 2 in der zuvor beschriebenen Neutralposition, so ist der Leerlauf des Getriebes aktiviert. Alternativ oder zusätzlich zur Aufforderung, den Schalthebel 2 in die Rückwärtsgangposition zu bewegen, kann der Fahrer beispielsweise aufgefordert werden, den Schalthebel 2 in die Neutralposition zu bewegen und somit den Leerlauf einzulegen, sodass dann der Schalthebel 2 alternativ oder zusätzlich beispielsweise in der Neutralposition mittels der Sperreinrichtung 6 verriegelt, das heißt gegen eine unerwünschte Bewegung gesichert werden kann. Durch Verstellen der Sperreinrichtung 6 in die Sperrstellung wird ein missbräuchliches Wechseln oder Auslegen des Gangs durch eine Mechanik, beispielsweise durch ein Rastsystem, der Sperreinrichtung 6 verhindert.
Dabei ist es denkbar, dass das beispielsweise als metallischer Bolzen ausgebildete Sperrelement 8 in eine korrespondierende Aussparung, in die der Gang eingelegt wurde, einfährt. Der Schalthebel 2 ist dann beispielsweise in seiner horizontalen Bewegungsrichtung blockiert.
Es sind Getriebe bekannt, bei denen der Schalthebel 2 vertikal, das heißt in Fahrzeughochrichtung bewegt werden kann, um beispielsweise den Rückwärtsgang einzulegen. Mit anderen Worten kann eine zusätzliche vertikale Bewegung des Schalthebels 2 zur Gangwahl vorgesehen beziehungsweise erforderlich sein. In diesem Fall ist es alternativ oder zusätzlich möglich, mittels der Sperreinrichtung 6 die vertikale Bewegung, insbesondere ein Eindrücken des Schalthebels 2 in Fahrzeughochrichtung nach unten, zu blockieren.
Bezugszeichenliste

1: Schaltvorrichtung
2: Schalthebel
3: Schaltkulisse
4: Schaltgasse
5: Wählgasse
6: Sperreinrichtung
7: elektronische Recheneinrichtung
8: Sperrelement
9: Schwenkachse
10: Elektromotor
11: Schaltgasse
12: erster Teilbereich
13: zweiter Teilbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012106544 A1 [0002]
DE 19825479 A1 [0004]

Claims

Schaltvorrichtung (1) für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem bewegbaren Betätigungshebel (2) zum Auswählen von Schaltstufen des Getriebes, und mit wenigstens einer elektrisch betreibbaren Sperreinrichtung (6), welche durch Bestromen der Sperreinrichtung (6) zwischen wenigstens einer den Betätigungshebel (2) mechanisch gegen eine Bewegung sichernden Sperrstellung als erster Stellung und wenigstens einer die Bewegung des Betätigungshebels (2) freigebenden Freigabestellung als zweiter Stellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (6) in stromlosem Zustand in der jeweils zuvor eingestellten Stellung verbleibt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (6) wenigstens ein zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung bewegbares Sperrelement (8) zum mechanischen Sichern des Betätigungshebels (2) umfasst.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (6) einen Elektromotor (10) umfasst, mittels welchem das Sperrelement (8) durch Bestromen des Elektromotors (10) zwischen den Stellungen bewegbar ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (8) translatorisch zwischen den Stellungen bewegbar ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (8) um eine Schwenkachse (9) zwischen den Stellungen verschwenkbar ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (8) in seiner Umfangsrichtung um die Schwenkachse (9) außenumfangsseitig in einem ersten Teilbereich (12) kreisförmig ausgebildet und in einem sich an den ersten Teilbereich (12) anschließenden zweiten Teilbereich (13) abgeflacht ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Recheneinrichtung (7) vorgesehen ist, mittels welcher die Sperreinrichtung (6) elektrisch ansteuerbar ist, um dadurch eine Verstellung der Sperreinrichtung (6) zwischen den Stellungen, insbesondere automatisch, zu bewirken.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, wenigstens ein elektrisches Signal von einer von der Schaltvorrichtung (1) unterschiedlichen Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Signal die Sperreinrichtung (6) anzusteuern.
Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.