DE102020004344A1 - Electrical switching device for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Eine elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Betätigungshandhabe, die um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar gelagert in verschiedene Schaltstellungen bringbar ist, wobei durch mechanische Rückstellmittel eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen der Betätigungshandhabe definiert sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle der Betätigungshandhabe durch ineinander greifende konzentrische Kugelschalenabschnitte gebildet ist, deren gemeinsamer Kugelmittelpunkt oberhalb der Betätigungshandhabe liegt und den Kreuzungspunkt der beiden Verschwenkungsachsen bildet.An electrical switching device for a motor vehicle, with an actuating handle that can be pivoted about two axes perpendicular to one another and can be brought into various switching positions, with a central, latching and other keying positions of the actuating handle being defined by mechanical return means, is characterized according to the invention in that the bearing point the actuating handle is formed by interlocking concentric spherical shell sections, the common ball center of which lies above the actuating handle and forms the crossing point of the two pivoting axes.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Betätigungshandhabe, die um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar gelagert in verschiedene Schaltstellungen bringbar ist, wobei durch mechanische Rückstellmittel eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen der Betätigungshandhabe definiert sind.The invention relates to an electrical switching device for a motor vehicle, with an actuating handle which can be pivoted about two mutually perpendicular axes and brought into various switching positions, a central, latching and other keying positions of the actuating handle being defined by mechanical restoring means.

Zukünftige Automobile werden in zunehmendem Maße die Möglichkeit eines automatisierten Fahrens bieten. Automatisiertes Fahren bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sowohl Quer- als auch Längsführung gleichzeitig vom Fahrzeug übernommen werden. In einer ersten Entwicklungsstufe, die zunächst einem teilweise automatisierten Fahren entspricht, muss der Fahrzeugführer die Handlungen des Systems permanent überwachen und in kritischen Situationen jederzeit eingreifen können.Future automobiles will increasingly offer the possibility of automated driving. In this context, automated driving means that both lateral and longitudinal guidance are taken over by the vehicle at the same time. In a first development stage, which initially corresponds to partially automated driving, the vehicle driver must constantly monitor the actions of the system and be able to intervene at any time in critical situations.

Dazu werden entsprechende Fahrzeuge mit geeigneten Schalteinrichtungen ausgerüstet, mit denen einerseits die aktive Eingabe von Befehlen sowohl zur Längs- als auch zur Querführung des Fahrzeugs durch den Fahrer möglich sind, andererseits aber auch eine Rückmeldung an den Fahrer über die vom Fahrzeug in einem automatischen Fahrbetriebsmodus ausgeführten Aktionen erfolgen kann. Die Bedienhandhabe einer solchen Schalteinrichtung kann dabei multistabil oder auch monostabil ausgeführt sein, das heißt, sie kann entweder in mehrere feste Positionen einstellbar sein oder besitzt, wie im hier vorliegenden Fall, ähnlich einem Joystick, nur eine stabile Ruheposition, in die die Bedienhandhabe aus mehreren instabilen Stellpositionen immer wieder zurückfällt.For this purpose, corresponding vehicles are equipped with suitable switching devices, with which on the one hand the active input of commands for both longitudinal and lateral guidance of the vehicle by the driver is possible, but on the other hand feedback to the driver about the commands executed by the vehicle in an automatic driving mode actions can take place. The operating handle of such a switching device can be multistable or monostable, i.e. it can either be adjustable to several fixed positions or, as in the present case, similar to a joystick, has only one stable rest position into which the operating handle can be moved from several unstable setting positions falls back again and again.

Die DE 10 2011 101 709 A1 zeigt eine Schalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Diese vorbekannte Schalteinrichtung weist eine im Wesentlichen wie eine Computermaus ausgebildete Betätigungshandhabe auf, die in der Mittelkonsole des Fahrzeugs angeordnet und dort um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar gelagert ist. Die beiden Verschwenkungsachsen der Betätigungshandhabe befinden sich dabei durch einen relativ langen Hebelarm von dieser beabstandet unterhalb derselben, so dass eine Verschwenkung der Betätigungshandhabe um einen relativ kleinen Winkelbetrag als im Wesentlichen ebene Bewegung wahrgenommen wird. Die Betätigungshandhabe dieser Schalteinrichtung kann bequem mit einem auf der Mittelkonsole aufliegenden Unterarm ergriffen und in dieser Stellung bedient werden.the DE 10 2011 101 709 A1 shows a switching device according to the preamble of patent claim 1. This previously known switching device has an actuating handle designed essentially like a computer mouse, which is arranged in the center console of the vehicle and is pivotably mounted there about two mutually perpendicular axes. The two pivoting axes of the actuating handle are located below the latter at a distance from it by a relatively long lever arm, so that a pivoting of the actuating handle by a relatively small angular amount is perceived as a substantially planar movement. The actuating handle of this switching device can be conveniently gripped with a forearm resting on the center console and operated in this position.

Die Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bietet ebenfalls die Möglichkeit, bei der Bedienung der Betätigungshandhabe den Unterarm auf der Mittelkonsole ruhen zu lassen. Dabei wird durch sehr einfache konstruktive Merkmale ein beträchtlicher Funktionsumfang ermöglicht.The switching device according to the present invention also offers the possibility of resting the forearm on the center console when operating the actuating handle. A considerable range of functions is made possible by very simple design features.

Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass die Lagerstelle der Betätigungshandhabe durch ineinander greifende konzentrische Kugelschalenabschnitte gebildet ist, deren gemeinsamer Kugelmittelpunkt oberhalb der Betätigungshandhabe liegt und den Kreuzungspunkt der beiden Verschwenkungsachsen bildet.This is achieved according to the invention in that the bearing point of the actuating handle is formed by interlocking concentric spherical shell sections whose common ball center lies above the actuating handle and forms the crossing point of the two pivoting axes.

Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass eine Gehäusewand an der Oberseite der Schalteinrichtung einen konkav geformten Aufnahmebereich ausbildet, in dem die als bikonvexer, diskusförmiger Körper ausgebildete Betätigungshandhabe aufgenommen ist, wobei zwischen dem konkav geformten Aufnahmebereich und der Betätigungshandhabe zusätzlich ein Gleitelement angeordnet sein kann.In a preferred embodiment, it is provided that a housing wall forms a concave-shaped receiving area on the upper side of the switching device, in which the actuating handle designed as a biconvex, disc-shaped body is accommodated, with a sliding element additionally being able to be arranged between the concave-shaped receiving area and the actuating handle .

Ein Gegenlagerstück wird bevorzugt in eine zylindrische Bohrung in der Mitte der Unterseite der Betätigungshandhabe eingesetzt.A counter bearing piece is preferably inserted into a cylindrical bore in the middle of the underside of the actuating handle.

Die mechanischen Rückstellmittel für die Betätigungshandhabe können vorteilhaft dadurch bereitgestellt werden, dass diese an ihrem unteren Ende mit einem federbelasteten, zur Kooperation mit einer zugeordneten Rastkontur eingerichteten Rastbolzen verbundenen ist, und dass durch die Rastkontur eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen des Raststößels definiert sind.The mechanical restoring means for the actuating handle can advantageously be provided in that it is connected at its lower end to a spring-loaded locking bolt designed to cooperate with an associated locking contour, and that the locking contour defines a central, locking and other keying positions of the locking plunger .

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.Further advantageous refinements and developments of the switching device according to the invention are explained with reference to the preferred exemplary embodiment illustrated in the drawing.

Es zeigen:

  • 1 Eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung
  • 2 Die Schalteinrichtung aus 1 im Schnitt,
    1. a) Betätigungshandhabe in der zentralen Ruhelage
    2. b) Betätigungshandhabe in einer aktuatorisch ausgelenkten Stellung
Show it:
  • 1 An exploded view of a switching device according to the invention
  • 2 The switching device off 1 on average,
    1. a) Actuating handle in the central rest position
    2. b) operating handle in an actuator-deflected position

Wie in der Zeichnung zu sehen, ist die Betätigungshandhabe 1 der elektrischen Schalteinrichtung als bikonvexer, diskusförmiger Körper ausgebildet. An ihrer Unterseite ist die Betätigungshandhabe 1 in ihrer Mitte mit einer zylindrischen Bohrung 1' versehen. Die Gehäusewand 3 an der Oberseite der Schalteinrichtung bildet einen konkav geformten Aufnahmebereich 3' aus, in dem die Betätigungshandhabe 1 unter Zwischenlage eines Gleitelements 4 aufgenommen ist. In der zylindrischen Bohrung 1' der Betätigungshandhabe 1 ist ein Gegenlagerstück 5 eingesetzt, das gleichzeitig mit einer Rastbolzenaufnahme versehen ist. Das Gleitelement 4, der Aufnahmebereich 3' der Gehäusewand 3 und das Gegenlagerstück 5 sind als ineinander greifende konzentrische Kugelschalenabschnitte ausgebildet und bilden zusammen ein Gleitlager für die Betätigungshandhabe 1 aus. Der gemeinsame Kugelmittelpunkt der das Lager bildenden Kugelschalenabschnitte liegt dabei oberhalb der Betätigungshandhabe 1 und markiert den Kreuzungspunkt der beiden Verschwenkungsachsen der Betätigungshandhabe 1.As can be seen in the drawing, the actuating handle 1 of the electrical switching device is designed as a biconvex, disk-shaped body. On its underside, the actuating handle 1 is provided with a cylindrical bore 1' in its center. The housing wall 3 at the top of the switching device forms a concave shape Receiving area 3 ', in which the actuating handle 1 is accommodated with the interposition of a sliding element 4. In the cylindrical bore 1 'of the operating handle 1, a counter-bearing piece 5 is used, which is also provided with a locking pin receptacle. The sliding element 4 , the receiving area 3 ′ of the housing wall 3 and the counter bearing piece 5 are designed as interlocking concentric spherical shell sections and together form a plain bearing for the actuating handle 1 . The common ball center of the ball shell sections forming the bearing lies above the actuating handle 1 and marks the crossing point of the two pivoting axes of the actuating handle 1.

In der Rastbolzenaufnahme der Betätigungshandhabe 1 ist ein federbelasteter Rastbolzen 6 aufgenommen, der mit einer zugeordneten Rastkontur 7 kooperiert. Durch die Rastkontur 7 ist eine zentrale, rastende Stellung des Rastbolzens 6 definiert. Wenn sich der Rastbolzen 6 in dieser zentralen rastenden Stellung befindet, befindet sich die Betätigungshandhabe 1 in ihrer zentralen Ruhelage. Aus dieser zentralen Ruhelage ist, die Betätigungshandhabe 1 manuell auslenkbar, wobei der Rastbolzen 6 mit der ihm zugeordneten Rastkontur 7 in der Weise kooperiert, dass die Betätigungshandhabe 1 um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar und so in verschiedene Schaltstellungen bringbar ist. Aus diesen ausgelenkten Stellungen wird die Betätigungshandhabe 1 bei Fortfall der Betätigungskraft durch das Zusammenwirken von Rastbolzen 6 und Rastkontur 7 wieder selbsttätig in ihre zentrale Ruhelage zurückgeführt.A spring-loaded locking bolt 6 is accommodated in the locking bolt receptacle of the actuating handle 1 and cooperates with an associated locking contour 7 . A central, latching position of the latching bolt 6 is defined by the latching contour 7 . If the locking bolt 6 is in this central locking position, the actuating handle 1 is in its central rest position. The actuating handle 1 can be deflected manually from this central rest position, with the locking bolt 6 cooperating with the locking contour 7 assigned to it in such a way that the actuating handle 1 can be pivoted about two mutually perpendicular axes and thus brought into different switching positions. From these deflected positions, the actuating handle 1 is automatically returned to its central rest position by the interaction of the locking bolt 6 and the locking contour 7 when the actuating force is removed.

Die Rastkontur 7 selbst ist in einer mittels zweier Aktoren 8, 9 in zwei zueinander senkrechten Richtungen aktuatorisch verstellbaren Rastkonturaufnahme 10 gehalten. Die Richtungen, in die die Rastkonturaufnahme 10 verstellbar ist, sind identisch mit den Richtungen, in die der Rastbolzen 6 bei einer manuellen Verschwenkung der Betätigungshandhabe 1 bewegt wird. Dadurch ist es möglich, die Betätigungshandhabe 1 mittels der Aktoren 8, 9 in der gleichen Weise zu verschwenken, wie dies bei einer manuellen Betätigung erfolgt. Bei einer solchen Verschwenkung der Betätigungshandhabe 1 durch einen der Aktoren 8, 9 bleibt der Rastbolzen 6 bezüglich der Rastkontur 7 in seiner zentralen, rastenden Stellung innerhalb derselben.The latching contour 7 itself is held in a latching contour receptacle 10 that can be adjusted by means of two actuators 8, 9 in two mutually perpendicular directions. The directions in which the locking contour receptacle 10 can be adjusted are identical to the directions in which the locking pin 6 is moved when the actuating handle 1 is pivoted manually. This makes it possible to pivot the actuating handle 1 by means of the actuators 8, 9 in the same way as is done with manual actuation. With such a pivoting of the actuating handle 1 by one of the actuators 8, 9, the locking pin 6 remains with respect to the locking contour 7 in its central, locking position within the same.

Die Betätigungshandhabe 1 ist mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten elektrischen oder elektronischen Schaltpositionserfassungseinrichtung verbunden, durch die die jeweils eingenommene Schaltposition und damit der jeweilige Schaltwunsch des Fahrers elektrisch oder elektronisch erfasst werden. Es kann sich hierbei z.B. um elektromechanische Kontakte oder auch um berührungslos arbeitende Schaltpositionserfassungseinrichtungen etwa auf der Basis von magnetfeldempfindlichen oder optischen Sensoren handeln. Der dem Schaltwunsch entsprechende eigentliche Schaltvorgang wird dann in einem zugeordneten elektrischen Steuergerät vorgenommen.The actuating handle 1 is connected to an electrical or electronic shift position detection device, not shown in the drawing, by means of which the shift position occupied in each case and thus the driver's shift request are detected electrically or electronically. This can be, for example, electromechanical contacts or non-contact switching position detection devices based on magnetic field-sensitive or optical sensors. The actual shifting process corresponding to the desired shift is then carried out in an associated electrical control unit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102011101709 A1 [0004]DE 102011101709 A1 [0004]

Claims (8)

Elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Betätigungshandhabe (1), die um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar gelagert in verschiedene Schaltstellungen bringbar ist, wobei durch mechanische Rückstellmittel eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen der Betätigungshandhabe (1) definiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (2) der Betätigungshandhabe (1) durch ineinander greifende konzentrische Kugelschalenabschnitte gebildet ist, deren gemeinsamer Kugelmittelpunkt oberhalb der Betätigungshandhabe (1) liegt und den Kreuzungspunkt der beiden Verschwenkungsachsen bildet.Electrical switching device for a motor vehicle, with an actuating handle (1) which can be pivoted about two mutually perpendicular axes and brought into different switching positions, with a central, latching and further keying positions of the actuating handle (1) being defined by mechanical restoring means, characterized in that that the bearing point (2) of the actuating handle (1) is formed by interlocking concentric spherical shell sections whose common ball center lies above the actuating handle (1) and forms the crossing point of the two pivoting axes. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gehäusewand (3) an der Oberseite der Schalteinrichtung einen konkav geformten Aufnahmebereich (3') ausbildet, in dem die als bikonvexer, diskusförmiger Körper ausgebildete Betätigungshandhabe (1) aufgenommen ist.Electrical switching device according to claim 1 , characterized in that a housing wall (3) on the upper side of the switching device forms a concavely shaped receiving area (3') in which the actuating handle (1) designed as a biconvex, disk-shaped body is received. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem konkav geformten Aufnahmebereich (3') und der Betätigungshandhabe (1) ein Gleitelement (4) angeordnet ist.Electrical switching device according to claim 2 , characterized in that a sliding element (4) is arranged between the concavely shaped receiving area (3') and the actuating handle (1). Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungshandhabe (1) an ihrer Unterseite mittig eine zylindrische Bohrung (1') aufweist, in die ein Gegenlagerstück (5) eingesetzt ist.Electrical switching device according to claim 2 or 3 , characterized in that the actuating handle (1) has a cylindrical bore (1') in the middle on its underside, into which a counter-bearing piece (5) is inserted. Elektrische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungshandhabe (1) an ihrem unteren Ende mit einem federbelasteten, zur Kooperation mit einer zugeordneten Rastkontur (7) eingerichteten Rastbolzen (6) verbundenen ist, und dass durch die Rastkontur (7) eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen des Rastbolzens (6) definiert sind.Electrical switching device according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the actuating handle (1) is connected at its lower end to a spring-loaded locking pin (6) designed to cooperate with an associated locking contour (7), and that through the locking contour (7) a central, locking and additional keying Positions of the locking bolt (6) are defined. Elektrische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (7) in zumindest einer Richtung mittels eines Aktuators (8, 9) bewegbar ist, wobei eine aktuatorische Bewegung der Rastkontur (7) eine Verschwenkung der Betätigungshandhabe (1) um eine ihrer Verschwenkungsachsen bewirkt.Electrical switching device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the latching contour (7) can be moved in at least one direction by means of an actuator (8, 9), an actuator movement of the latching contour (7) causing the actuating handle (1) to pivot about one of its pivoting axes. Elektrische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungshandhabe (1) mit einer elektrischen oder elektronischen Schaltpositionserfassungseinrichtung verbunden ist, durch die die jeweils eingenommene Schaltposition und damit der jeweilige Schaltwunsch des Fahrers elektrisch oder elektronisch erfasst werden.Electrical switching device according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the actuating handle (1) is connected to an electrical or electronic shift position detection device, through which the shift position occupied in each case and thus the respective shift request of the driver are detected electrically or electronically. Verwendung einer elektrischen Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Gangwahlschalter.Use of an electrical switching device according to one of the preceding claims in a gear selector switch.
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