DE112014004079T5

DE112014004079T5 - Schaltvorrichtung mit einer Sensoranordnung

Info

Publication number: DE112014004079T5
Application number: DE112014004079.7T
Authority: DE
Inventors: Anders Kvarnström; Bengt Cyren
Original assignee: Kongsberg Automotive AB
Current assignee: Kongsberg Automotive AB
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-06-02
Also published as: US20160201795A1; GB2532680A; US10495211B2; WO2015033320A2; WO2015033320A3; US20160215874A1; WO2015033322A2; GB2532676A; US10302189B2; DE112014004064T5; WO2015033322A3; GB201603630D0; GB2532680B; GB201603875D0

Abstract

Eine Schaltvorrichtung umfasst einen Schalthebel, der schwenkbar in einem Gehäuse gelagert ist, einen Schalthebel, einen ersten Schwenkmechanismus, einen kardanischen Ring, und einen zweiten Schwenkmechanismus. Der Schalthebel ist in einer ersten Gasse entlang einer ersten Mehrzahl von Schaltwegen beweglich, in einer zweiten Gasse entlang einer zweiten Mehrzahl von Schaltwegen beweglich und in einer Brückengasse zwischen den ersten und zweiten Gassen beweglich. Der erste Schwenkmechanismus ist an dem Schalthebel angebracht, um Bewegung um eine erste Schwenkachse innerhalb einer der Gassen zu erlauben. Der kardanische Ring hat eine Öffnung und ist um den Schalthebel herum angeordnet und mit diesem gekoppelt. Der zweite Schwenkmechanismus ist an dem kardanischen Ring angebracht, um Bewegung um eine zweite Schwenkachse innerhalb einer anderen der Gassen zu erlauben. Die Schwenkachsen liegen auf Abstand zueinander. Der kardanische Ring hat Aufnahmen, die gegenüber der inneren Oberfläche vertieft sind, wobei der erste Schwenkmechanismus mit den Aufnahmen eingreift, um den Schalthebel mit dem kardanischen Ring zu koppeln.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität und alle Vorzüge der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/874,598, die am 6. September 2013 eingereicht worden ist und deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Hintergrund der Erfindung
1. Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeugschaltsysteme, und genauer gesagt eine Schaltvorrichtung mit einer Sensoranordnung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmliche, im Stand der Technik bekannte Kraftfahrzeug-Antriebsstränge umfassen typischerweise einen Motor in Rotationsverbindung mit einem Getriebe. Der Motor erzeugt ein Drehmoment, das selektiv zu dem Getriebe übertragen wird, welches das Drehmoment wiederum auf ein oder mehrere Räder überträgt. Das Getriebe vervielfacht die von dem Motor erzeugte Drehzahl und das Drehmoment mit einer Reihe von vorgegebenen Zahnradsätzen, wodurch der Wechsel zwischen Zahnradsätzen das Kraftfahrzeug in die Lage versetzt, sich für eine gegebene Motorgeschwindigkeit mit verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten zu bewegen. Die Zahnradsätze des Getriebes sind mithin so ausgelegt, dass der Motor bei besonders erwünschten Drehzahlen arbeiten kann, um so die Leistungsfähigkeit und Effizienz zu optimieren.
Es gibt eine Anzahl von verschiedenen Typen von im Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeuggetrieben. Zum Beispiel umfassen sogenannte manuelle Getriebesysteme eine zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnete Kupplung zum Variieren der Kopplung zwischen Motor und Getriebe und eine Schaltvorrichtung zum Wechseln zwischen Zahnradsätzen. Die Kupplung und die Schaltvorrichtung sind beide mechanisch mit dem manuellen Getriebe verbunden und werden vom Fahrer betätigt. Herkömmliche automatische Getriebesysteme benötigen andererseits wesentlich weniger Eingriff durch den Fahrer, wobei ein hydraulischer Drehmomentwandler die Kupplung ersetzt und der Wechsel zwischen Zahnradsätzen elektronisch durch Solenoide bewirkt wird, die von einer Getriebesteuereinheit gesteuert werden. Weil automatische Getriebesysteme ohne Eingriff des Fahrers zwischen Zahnradsätzen wechseln können, ist typischerweise eine Schaltvorrichtung dazu vorgesehen, um das automatische Getriebe in verschiedenen Betriebsarten arbeiten zu lassen, wie etwas „Parken“, „Neutral“, „Rückwärts“ und/oder „Fahren“.
Verglichen mit herkömmlichen manuellen Getriebesystemen waren herkömmliche automatische Getriebesysteme ineffizient, sie schalteten langsam und hatten große Reaktionszeiten. Moderne automatische Getriebesysteme sind in den vergangenen Jahren erheblich verbessert worden und haben nun eine Leistungsfähigkeit, die diejenige von herkömmlichen manuellen Getriebesystemen übersteigt. Zum Beispiel können moderne automatische Getriebesysteme auf einen Drehmomentwandler verzichten und/oder können eine oder mehrere elektronisch und/oder hydraulisch betätigte Kupplungen (gelegentlich als automatisches Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet) enthalten, die elektronisch, und daher schnell geschaltet werden können. Ähnlich können herkömmliche manuelle Getriebe automatisiert werden, wodurch elektronische Stellglieder verwendet werden, um zwischen Zahnradsätzen zu schalten und die Kupplung ohne Eingriff des Fahrers zu betätigen.
Vor dem Hintergrund des Trends in der Technik, elektronische Stellelemente zu verwenden, um Getriebesysteme zu steuern, können moderne Schaltvorrichtung vom Typ „drive-by-wire“ sein und das Getriebe elektronisch steuern, im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltvorrichtungen, die Seilzüge verwenden. Daher und insbesondere in Bezug auf leistungsstarke Fahrzeuge gibt es in der Technik einen Trend, "manuelle Schalt-" oder "Sport-Betriebsarten" zu verwenden, bei denen der Fahrer in der Lage ist, das automatische Getriebe schnell zwischen Zahnradsätzen wie auch zwischen den oben erwähnten Betriebsarten zu schalten. Zu diesem Zweck betätigt der Fahrer ein oder mehrere elektronische, in Verbindung mit der Getriebe-Steuereinheit stehende Eingabeelemente, um den Betriebsmodus „manuelles Schalten“ einzustellen und danach die Solenoide so zu steuern, dass selektiv zwischen den Zahnradsätzen „Heraufschalten“ oder „Herunterschalten“ ausgeführt wird. Eingabeelemente dieses Typs sind als ein oder mehrere Knöpfe und/oder Hebel ausgeführt, die an oder nahe an der Schaltvorrichtung und/oder einem Lenkrad angebracht sind. Das Eingabeelement, das dazu verwendet wird, um die Betriebsart „manuelles Schalten“ einzustellen, liegt auf Abstand zu dem Eingabeelement oder den Eingabeelementen, die dazu verwendet werden, um zwischen den Zahnradsätzen zu wechseln, wodurch die Funktionalität, Brauchbarkeit und Ergonomie der Schaltvorrichtung verkompliziert ist, wie auch die Kosten und die Komplexität der Herstellung und des Zusammenbaus der Schaltvorrichtung erhöht sind.
Wenn auch Schaltvorrichtungen nach dem Stand der Technik im Allgemeinen für den gedachten Zweck gut funktionierten, verbleibt doch ein Bedürfnis nach einer verbesserten Schaltvorrichtung, die einen Ausgleich schafft, zwischen Kosten, Herstellbarkeit, Funktionalität, Anwendbarkeit und Ergonomie.
Zusammenfassung der Erfindung und Vorteile
Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile des Standes der Technik für eine Schaltvorrichtung zum Wechseln von Gängen in einem Kraftfahrzeuggetriebe. Die Schaltvorrichtung umfasst ein Gehäuse, einen Schalthebel, einen erste Schwenkmechanismus, einen kardanischen Ring, und einen zweiten Schwenkmechanismus. Der Schalthebel ist schwenkbar in dem Gehäuse gelagert und ist in einer ersten Gasse entlang einer ersten Mehrzahl von Schaltwegen beweglich, in einer zweiten Gasse entlang einer zweiten Mehrzahl von Schaltwegen beweglich und in einer Brückengasse zwischen den ersten und zweiten Gassen beweglich, wobei die Gassen voneinander verschieden sind. Der erste Schwenkmechanismus ist an dem Schalthebel angebracht, um Bewegung des Schalthebels relativ zu dem Gehäuse um eine erste Schwenkachse innerhalb einer der Gassen zu erlauben. Der kardanische Ring hat eine äußere Oberfläche und eine innere Oberfläche, die eine Öffnung definiert, wobei der kardanische Ring um den Schalthebel herum angeordnet und mit dem Schalthebel gekoppelt ist, wobei der Schalthebel durch die Öffnung verläuft. Der zweite Schwenkmechanismus ist an dem kardanischen Ring angebracht, um Bewegung des Schalthebels relativ zu dem Gehäuse um eine zweite Schwenkachse innerhalb einer anderen der Gassen zu erlauben, wobei die zweite Schwenkachse auf Abstand zu der ersten Schwenkachse liegt. Der kardanische Ring hat ein Paar von Schwenkaufnahmen, die als Vertiefungen der inneren Oberfläche ausgebildet und auf Abstand zu der äußeren Oberfläche liegen, wobei der erste Schwenkmechanismus des Schalthebels mit den Schwenkaufnahmen eingreift, um den Schalthebel schwenkbar an dem kardanischen Ring zu lagern.
Auf diese Weise schafft die Schaltvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine verbessere Funktionalität, Verwendbarkeit und Ergonomie in Verbindung mit herkömmlichen automatischen Getriebesystemen und reduziert zur gleichen Zeit die Kosten und die Komplexität der Herstellung und des Zusammenbaus von Schaltvorrichtungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht anzuerkennen sein, wenn die Erfindung durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenschau mit den zugehörigen Zeichnungen besser verständlich wird.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Schaltvorrichtung aus 1, die ein inneres Gehäuseelement, eine Schalt-Untervorrichtung, ein Paar von Gehäuseseitenelementen, ein unteres Gehäuseelement und einen Schaltknauf zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Schalt-Untervorrichtung, von einem der Gehäuseseitenelemente und eines Bereichs des inneren Gehäuseelements aus 2.
4 ist eine perspektivische Ansicht der Schalt-Untervorrichtung und der inneren Gehäuseelemente aus 2 und 3.
5 ist eine andere perspektivische Ansicht der Schalt-Untervorrichtung und der inneren Gehäuseelemente aus 4.
6A ist eine perspektivische Explosionsansicht der Schalt-Untervorrichtung und der inneren Gehäuselemente aus 4 und 5, die eine in den inneren Gehäuseelementen getragene Platine zeigt.
6B ist eine andere perspektivische Explosionsdarstellung von 6A.
7 ist eine Seitenansicht der Schalt-Untervorrichtung und der inneren Gehäuseelemente aus 6A, die die Schalt-Untervorrichtung in einer stabilen Konfiguration zeigt.
8 ist eine Seitenansicht der Schalt-Untervorrichtung und der inneren Gehäuseelemente aus 7, die die Schalt-Untervorrichtung in einer ersten instabilen Konfiguration zeigt.
9 ist eine Seitenansicht der Schalt-Untervorrichtung und der inneren Gehäuseelemente aus 7, die die Schalt-Untervorrichtung in einer zweiten instabilen Konfiguration zeigt.
10 ist eine Ansicht der Schalt-Untervorrichtung aus 6A in Draufsicht von oben in einer ersten stabilen Gassenposition.
11 ist eine Ansicht von oben auf die Schalt-Untervorrichtung aus 10 in einer instabilen Gassenposition.
12 ist eine Ansicht von oben auf die Schaltvorrichtung aus 10 in einer zweiten stabilen Gassenposition.
13 ist eine perspektivische Ansicht der Schalt-Untervorrichtung aus 6A.
14 ist eine andere perspektivische Ansicht der Schalt-Untervorrichtung aus 13.
15 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Schalt-Untervorrichtung aus 6A, die einen Schalthebel, einen kardanischen Ring, ein Paar von Emittern und ein Paar von Verbindungsgliedern zeigt.
16 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Endes des Schalthebels aus 15 zeigt.
17 eine perspektivische vergrößerte Ansicht des kardanischen Rings aus 15 zeigt.
18 eine Draufsicht von oben der Schaltvorrichtung aus 1 ohne den Schaltknauf zeigt.
19 eine perspektivische Ansicht der Schaltvorrichtung aus 2 und 15 ist, die eines der Gehäuseelemente, den Schalthebel und den kardanischen Ring zeigt.
20 eine Querschnittsansicht genommen entlang der Linie 20-20 aus 18 ist.
21 eine vergrößerte Querschnittsansicht aus 20 ist.
22 eine Querschnittsansicht genommen entlang der Linie 22-22 aus 18 ist.
23 eine vergrößerte Querschnittsansicht aus 22 ist.
24 eine fragmentarische Seitenansicht ist, die eine alternative Ausführungsform der Schaltvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
25 eine perspektivische Ansicht des unteren Gehäuseelements aus 2 ist.
26 eine schematische Darstellung der Bewegung der Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Mit Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen durchgängig durch die verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, ist in 1 und 2 eine Schaltvorrichtung 30 gezeigt. Die Schaltvorrichtung 30 wird dazu verwendet, um Gänge in einem Kraftfahrzeuggetriebe 31 zu wechseln. Genauer gesagt wirkt die Schaltvorrichtung 30 mit einem automatischen Getriebe 31 (schematisch dargestellt und im Stand der Technik allgemein bekannt) eines Kraftfahrzeugs zusammen, um so den Fahrer in die Lage zu versetzen, das Getriebe 31 in einer Mehrzahl von Fahrbetriebsarten des Fahrzeugs zu betreiben, wie etwa „Parken“, „Neutral“, „Rückwärts“ und „Fahren“, wie auch zwischen einer Mehrzahl von vorgegebenen Getriebezahnradsätzen zu wechseln, wodurch der Fahrer selektiv „Hochschalten“ und „Herunterschalten“ kann, um zwischen den Zahnradsätzen zu wechseln. Zu diesem Zweck steht die Schaltvorrichtung 30 in elektrischer Verbindung mit einer oder mehreren elektronischen Steuereinheiten 33, wie etwa einer Motor- oder Getriebesteuereinheit 33 (nur schematisch gezeigt und im Stand der Technik allgemein bekannt), die wiederum auf vorgegebene Signale reagiert, die von der Schaltvorrichtung 30 erzeugt werden, und daraufhin das automatische Getriebe 31 wie erforderlich steuert. Die elektronische Steuereinheit 33 betätigt ein oder mehrere Stellglieder, wie etwa Solenoide (nicht gezeigt aber im Stand der Technik allgemein bekannt), um das Getriebe 31 zu steuern. Fachleute werden jedoch anerkennen, dass die Schaltvorrichtung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem automatischen Getriebe benutzt werden könnte, das in irgendeiner geeigneten Weise gesteuert wird, mit oder ohne elektronische Steuereinheit 33 oder Stellglieder wie oben beschrieben, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ebenso wird anzuerkennen sein, dass die Schaltvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung mit jedem geeigneten Typ von Getriebe verwendet werden kann. Als nicht beschränkendes Beispiel könnte das Getriebe ein herkömmliches Automatikgetriebe sein, das einen Drehmomentwandler einsetzt, ein modernes Automatikgetriebe, das eine oder mehrere elektronische und/oder hydraulisch betätigte Kupplungen einsetzt, oder ein herkömmliches manuelles Getriebe mit einer automatisch betätigten Kupplung sein.
Mit Bezug auf die 1, 2 und 26 umfasst die Schaltvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 32 und einen Schalthebel 34, der schwenkbar in dem Gehäuse 32 gelagert ist. Der Schalthebel 34 ist in einer ersten Gasse 36 entlang einer ersten Mehrzahl von Schaltwegen 38A, 38B beweglich, wie auch in einer zweiten Gasse 40 entlang einer zweiten Mehrzahl von Schaltwegen 42A, 42B beweglich. Die erste Gasse 36 unterscheidet sich von der zweiten Gasse 40. Ferner ist die Schaltvorrichtung so ausgestaltet, dass der Schalthebel 34 entlang einer Brücken- oder Wählgasse 44 zwischen der ersten Gasse 36 und der zweiten Gasse 40 beweglich ist, wobei die Brückengasse 44 von der ersten Gasse 36 und der zweiten Gasse 40 verschieden ist. Genauer gesagt wird die Bewegung des Schalthebels 34 entlang der Gassen 36, 40, 44 durch Bewegen eines Schaltknaufs 46 bewirkt, der an dem Schalthebel 34 befestigt ist, wodurch der Fahrer den Schaltknauf 46 bewegt, der wiederum den Schalthebel 34 wie oben beschrieben bewegt. Das Gehäuse 32, der Schalthebel 34, die Gassen 36, 40, 44 und Schaltwege 38A, 38B, 42A, 42B werden weiter unten genauer beschrieben.
Wie am besten in 2 gezeigt kann das Gehäuse 32 aus einer Mehrzahl von Elementen gebildet sein, die ineinander gefügt sind oder anderweitig zusammenwirken, um die verschiedenen Komponenten der Schaltvorrichtung 30, wie sie genauer weiter unten beschrieben werden, aufzunehmen und zu halten. Wie in den Figuren durchgängig illustriert umfasst das Gehäuse 32 ein Paar von Seitenelementen 48A, 48B, ein unteres Element 50 und ein Paar von inneren Elementen 52A, 52B. Diese Gestaltung vereinfacht sowohl die Herstellung als auch den Zusammenbau der Schaltvorrichtung 30 und optimiert die gesamte Baugröße der Schaltvorrichtung 30. Es ist jedoch anzuerkennen, dass das Gehäuse 32 mit einer anderen geeigneten Anzahl von Elementen oder aus einem einzelnen Element gebildet sein könnte, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Unter Bezugnahme auf die 1–17 ist der Schalthebel 34, wie oben bemerkt, schwenkbar in dem Gehäuse 32 gelagert. Zu diesem Zweck enthält die Schaltvorrichtung 30 in einer Ausführungsform einen ersten Schwenkmechanismus 54, einen kardanischen Ring 56 und einen zweiten Schwenkmechanismus 58. Der erste Schwenkmechanismus 54 ist an dem Schalthebel 34 angebracht, um Bewegung des Schalthebels 34 relativ zu dem Gehäuse 32 um eine erste Schwenkachse 60 innerhalb einer der Gassen 36, 40, 44 zu erlauben. Der kardanische Ring 46 hat eine äußere Oberfläche 62 und eine innere Oberfläche 64, die eine Öffnung 66 definiert, wobei der kardanische Ring 56 um den Schalthebel 34 herum angeordnet und damit gekoppelt ist, wobei der Schalthebel 34 durch die Öffnung 66 verläuft. Der zweite Schwenkmechanismus 58 ist an dem kardanischen Ring 56 angebracht, um so Bewegung des Schalthebels 34 relativ zum Gehäuse 32 um eine zweite Schwenkachse 68 innerhalb einer anderen der Gassen 36, 40, 44 zu ermöglichen, wobei die zweite Schwenkachse 68 auf Abstand zu der ersten Schwenkachse 60 liegt. Wie am besten in 13 und 17 gezeigt liegt in einer Ausführungsform die erste Schwenkachse 60 im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Schwenkachse 68. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Schwenkachsen 60, 68 in Bezug aufeinander in jeder geeigneten Weise angeordnet, ausgerichtet, auf Abstand oder anderweitig konfiguriert sein könnten. Der kardanische Ring 56 hat ein Paar von Schwenkaufnahmen 70, die gegenüber der inneren Oberfläche 64 vertieft sind und auf Abstand zu der äußeren Oberfläche 62 sind, wobei der erste Schwenkmechanismus 54 des Schalthebels 34 mit den Schwenkaufnahmen 70 eingreift, um so den Schalthebel 34 schwenkbar mit dem kardanischen Ring 56 zu koppeln. In einer Ausführungsform schwenkt der kardanische Ring 56 im Einklang mit dem Schalthebel 34 während des Schwenkens des Schalthebels 34 um die zweite Schwenkachse 68 (vergl. 7–9).
Mit Bezug auf die 2, 17 und 19 umfasst der zweite Schwenkmechanismus 58 in einer Ausführungsform ein Paar von Bohrungen 72A, 72B, die in dem Gehäuse 32 definiert sind, und ein Paar von gegenüberliegenden Vorsprüngen 74A, 74B, die von der äußeren Oberfläche 62 des kardanischen Rings 56 ausgehen. Wie am besten in 17 gezeigt, sind die Vorsprünge 74A, 74B voneinander getrennt und liegen auf Abstand zu der Öffnung 66 des kardanischen Rings 56. Wenn das Gehäuse 32 aus wenigstens zwei Gehäuseelementen gebildet ist, die zusammenwirken, um den kardanischen Ring 56 schwenkbar zu lagern, wie etwa die beiden oben diskutierten Seitenelemente 48A, 48b, können die Bohrungen 72A, 72B des zweiten Schwenkmechanismus 58 in jeweils einem der Gehäuseseitenelemente 48A, 48b gebildet sein. Ferner kann jedes Gehäuseseitenelement 48A, 48b eine gekrümmte Aufnahme 76A, 76B haben, die benachbart zu den Bohrungen 72A, 72B des zweiten Schwenkmechanismus 58 liegen und eine zu der äußeren Oberfläche 62 des kardanischen Rings 56 komplementäre Gestaltung haben, um den kardanischen Ring 56 aufzunehmen.
Wie oben bemerkt verläuft der Schalthebel 34 durch die Öffnung 66 des kardanischen Rings 56. Zu diesem Zweck und wie in 15–17 gezeigt definiert die innere Oberfläche 64 des kardanischen Rings 56 einen ersten Umfang 78 und der Schalthebel 34 hat eine äußere Oberfläche 80 im Bereich des ersten Schwenkmechanismus 54, die einen zweiten Umfang 82 definiert. Der erste Umfang 78 ist größer als der zweite Umfang 82, um eine relative Bewegung zwischen dem Schalthebel 34 und dem kardanischen Ring 56 zu erlauben, wenn der Schalthebel 34 sich in wenigstens einer der Gassen 36, 40, 44 bewegt.
Wie am besten in 15 und 16 gezeigt umfasst der erste Schwenkmechanismus 54 ein Paar von gegenüberliegenden Schwenkkeilen 84, die an dem Schalthebel 34 angebracht sind und die mit den Schwenkaufnahmen 70 des kardanischen Rings 56 zusammenwirken, um so Bewegungen des Schalthebels 34 um die erste Schwenkachse 60 zu erlauben. Die Schwenkkeile 84 sind getrennt voneinander an dem Schalthebel 34 angebracht und verlaufen von dem Schalthebel 34 nach außen. Die Schwenkkeile 84 des Schalthebels 34 haben jeweils eine Keillagerfläche 86, und die Schwenkaufnahmen 70 des kardanischen Rings 56 haben eine Aufnahmelagerfläche 88. Die Keillagerfläche 86 wirkt mit der Aufnahmelagerfläche 88 zusammen, um so Bewegungen des Schalthebels 34 um die erste Schwenkachse 60 zu erlauben. In einer Ausführungsform haben die Keillageroberfläche 86 und die Aufnahmelagerfläche 88 ein geneigtes Profil. Genauer gesagt ist das geneigte Profil der Lagerflächen 86, 88 wenigstens teilweise konisch. Jeder der Schwenkkeile 84 des Schalthebels 34 hat ein Paar Keilwände 90A, 90B, die von der Keillagerfläche 86 ausgehen, und jede der Schwenkaufnahmen 70 des kardanischen Rings 56 hat ein Paar Aufnahmewände 92A, 92B. Die Aufnahmewände 92A, 92B kooperieren mit den Keilwänden 90A, 90B, um so die Bewegung des Schalthebels 34 um die erste Schwenkachse 60 zu begrenzen. Die Keilwände 90A, 90B der Schwenkkeil 84 definieren einen ersten Winkel 94 dazwischen (siehe 16), und die Aufnahmewände 92A, 92B der Schwenkaufnahmen 70 definieren einen zweiten Winkel 96 dazwischen (siehe 17). Der zweite Winkel 96 ist größer als der erste Winkel 94 und kann gestaltet sein, um die Bewegungsbegrenzung des Schalthebels 34 um die erste Schwenkachse 60 zu optimieren, wobei eine größere Differenz zwischen den Winkeln 94, 96 mit einem größeren Bewegungsbereich des Schalthebels 34 um die erste Schwenkachse 60 einhergeht.
Mit Bezug auf die 15, 16 und 20–23 haben die Schwenkkeile 84 einen axialen Riegel 98, der auf Abstand zu der Zapfenlagerfläche 86 liegt, und die Schwenkaufnahmen 70 haben eine axiale Riegelaufnahme 100, die auf Abstand zu der Aufnahmelagerfläche 88 liegt. Der axiale Riegel 98 wirkt mit der axialen Riegelaufnahme 100 zusammen, um so wenigstens teilweise axiale Verschiebung des Schalthebels 34 in Bezug auf den kardanischen Ring 56 begrenzen. Es wird anzuerkennen sein, dass diese Gestaltung einen vereinfachten Zusammenbau der Schaltvorrichtung 30 wie auch einen konsistenten und vorhersagbaren Betrieb des Schalthebels 34 ermöglicht. In einer Ausführungsform ist der axiale Riegel 98 weiter als ein Zinken 102 definiert, und die axiale Riegelaufnahme 100 der Schwenkaufnahme 70 weiter als Kerbe 104 zum Eingriff mit dem Zinken 102 definiert.
Wie oben erwähnt ist die Schaltvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung so ausgestaltet, um den Fahrer in die Lage zu versetzten, das Getriebe 31 in einer herkömmlichen automatischen Schaltweise zu bedienen und zwischen mehreren Fahrbetriebsweisen des Fahrzeugs wie „Parken“, „Neutral“, „Rückwärts“ und „Fahren“ auszuwählen, wie auch das Getriebe 31 in einem manuellen Schaltbetrieb „Sport“ zu bedienen und selektiv „Hochschalten“ und „Herunterschalten“ auszuwählen, um zwischen Zahnradsätzen zu wechseln. Aus der unten folgenden Beschreibung der Bewegung des Schalthebels 34 und der Gassen 36, 40, 44 wird anzuerkennen sein, dass die Schaltvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung auch dazu ausgestaltet ist, den Vorgang des Wechsels zwischen automatischem Schaltbetrieb und manuellem Schaltbetrieb „Sport“ zu vereinfachen. Zu diesem Zweck kann eine Bewegung des Schalthebels 34 entlang der Brückengasse 44 zwischen der ersten Gasse 36 (siehe 10) und der zweiten Gasse 40 (siehe 12) einem Wechsel des Schaltbetriebs des Getriebes 31 (vergl. 11 mit 10 und 12) entsprechen. In einem nicht beschränkenden Beispiel könnte die erste Gasse 36 einen automatischen Schaltbetrieb und die zweite Gasse 40 den manuellen Schaltbetrieb „Sport“ repräsentieren, wobei die erste Mehrzahl von Schaltwegen 38A, 38B die Auswahl zwischen Fahrzeugfahrbetriebsweisen (wie etwa „Neutral“, „Rückwärts“ oder „Fahren“) repräsentiert und die Mehrzahl von zweiten Schaltwegen 42A, 42B die Auswahl zwischen Zahnradsätzen repräsentiert (wie „Hochschalten“ oder „Herunterschalten“) (vergl. 7 mit 8 und 9). Es ist jedoch zu erkennen, dass die Gassen 36, 40, 44 andere Schaltbetriebsweisen, Fahrbetriebsweisen des Fahrzeugs oder eine ganz andere Funktionalität repräsentieren könnten, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wie am besten in der schematischen Darstellung der Bewegungen des Schalthebels 34 der Schaltvorrichtung 30 in 26 gezeigt ist, liegt in einer Ausführungsform die Brückengasse 44 im Wesentlichen senkrecht zu wenigstens einer der ersten Gasse 36 und der zweiten Gasse 40. In ähnlicher Weise kann die erste Gasse 36 im Wesentlichen parallel zu der zweiten Gasse 40 liegen. Fachleute werden jedoch erkennen, dass die Gassen 36, 40, 44 anders angeordnet, ausgerichtet oder anderweitig in geeigneter Weise gestaltet sein könnten, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In einer Ausführungsform ist eine erste stabile Position 106 dort definiert, wo die Brückengasse 44 die erste Gasse 36 schneidet, und eine zweite stabile Position 108 ist dort definiert, wo die Brückengasse 44 die zweite Gasse 40 schneidet (siehe 7). Auf den Schalthebel 34 wirkt ein Vorspannung: zu der ersten stabilen Position 106 hin, wenn sich der Schalthebel 34 entlang der ersten Mehrzahl von Schaltwegen 38A, 38B bewegt (siehe 10), und zu der zweiten stabilen Position 108 hin, wenn sich der Schalthebel 34 entlang der zweiten Mehrzahl von Schaltwegen 42A, 42B bewegt (siehe 12).
Die erste Mehrzahl von Schaltwegen 38A, 38B umfasst ein erstes Paar von instabilen Positionen 110A, 110B, die auf Abstand zu der ersten stabilen Position 106 liegen, und die zweite Mehrzahl von Schaltwegen 42A, 42B umfasst ein zweites Paar von instabilen Positionen 112A, 112B, die auf Abstand zu der zweiten stabilen Position 108 liegen. Auf den Schalthebel 34 wirkt eine Vorspannung: weg von jeder von dem ersten Paar von instabilen Positionen 110A, 110B zu der ersten stabilen Position 106 hin, wenn der Schalthebel 34 sich in der ersten Gasse 36 bewegt, und weg von jeder aus dem zweiten Paar von instabilen Positionen 112A, 112B zu der zweiten stabilen Position 108 hin, wenn sich der Schalthebel 34 in der zweiten Gasse bewegt. Entlang der Brückengasse 44 wirkt auf den Schalthebel 34 eine Vorspannung zu der ersten stabilen Position 106 hin, wenn sich der Schalthebel 34 näher an der ersten stabilen Position 106 als an der zweiten stabilen Position 108 befindet.
Mit Bezug auf die 20, 22 und 25 umfasst die Schaltvorrichtung 30 in einer Ausführungsform einen Rastmechanismus, allgemein mit 114 bezeichnet, der zwischen dem Schalthebel 34 und dem Gehäuse 32 angeordnet ist, um den Schalthebel 34 entlang der Brückengasse 44 zwischen der ersten stabilen Position 106 und der zweiten stabilen Position 108 vorzuspannen. Genauer gesagt ist der Rastmechanismus 114 zwischen dem Schalthebel 34 und dem unteren Gehäuseelement 50 angeordnet. Weiterhin hat der Schalthebel 34 in einer Ausführungsform eine innere Oberfläche 116, die eine innere Kammer 118 definiert, und der Rastmechanismus 114 kann wenigstens teilweise innerhalb der inneren Kammer 118 des Schalthebels 34 und wenigstens teilweise benachbart zu dem ersten Schwenkmechanismus 54 angeordnet sein. Ferner ist anzuerkennen, dass die innere Kammer 86 des Schalthebels 34 so ausgestaltet sein kann, dass sie durch den kardanischen Ring 56 und zu dem Schaltknauf 46 verläuft und so zur Unterbringung von Drähten, internen Komponenten, Sensoren und dergleichen wie auch zu einer verbesserten Packungsflexibilität dienen kann.
Der Rastmechanismus 114 umfasst einen Stößel 120, der von einer Feder 122 vorgespannt und mit dem Schalthebel 34 gekoppelt ist, und erste und zweite Aufnahmen 124, 126 die in dem Gehäuse 32, genauer gesagt in dem unteren Gehäuseelement 50 definiert sind. Wie am besten 20 gezeigt ist die Feder 122 eine Kompressionsfeder. Fachleute werden jedoch anerkennen, dass die Feder 122 von irgendeinem anderen geeigneten Typ sein könnte, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der federvorgespannte Stößel 120 greift in die erste Aufnahme 124 ein, wenn sich der Schalthebel 34 in der ersten Gasse 36 befindet, und greift in der zweiten Aufnahme 126 ein, wenn sich der Schalthebel 34 in der zweiten Gasse 40 befindet. Der federvorgespannte Stößel 120 ist dazu ausgestaltet, den Schalthebel 34 axial in Bezug auf den zweiten Schwenkmechanismus 58 vorzuspannen.
In einer Ausführungsform umfasst die Schaltvorrichtung 30 weiter eine Rampe 128, die zwischen der ersten Aufnahme 124 und der zweiten Aufnahme 126 legt. Die Rampe 128 drängt den Stößel 120 des Rastmechanismus 114 zu der näher liegenden der ersten Aufnahme 124 und der zweiten Aufnahme 126, so dass der Schalthebel 34 vorgespannt ist: zu der ersten stabilen Position 106 hin wenn sich der Schalthebel 34 entlang der ersten Mehrzahl von Schaltwegen 38A, 38B bewegt, und zu der zweiten stabilen Position 108 hin, wenn sich der Schalthebel 34 entlang der zweiten Mehrzahl von Schaltwegen 42A, 42B bewegt. Wie am besten in 22 und 25 gezeigt hat wenigstens eine von der ersten Aufnahme 124 und der zweiten Aufnahme 126 ein im Wesentlichen bogenförmiges Profil mit einer zentralen Vertiefung 130, und der Stößel 120 des Rastmechanismus 114 liegt in der zentralen Vertiefung 130, wenn sich der Schalthebel 34 in einer von der ersten stabilen Position 106 und der zweiten stabilen Position 108 befindet. Das bogenförmige Profil der Aufnahmen 124, 126 drängt den Stößel 120 zu der zentralen Vertiefung 130 hin, so dass der Schalthebel 34 vorgespannt ist: weg von jeder aus dem ersten Paar von instabilen Positionen 110A, 110B zu der ersten stabilen Position 106 hin, wenn sich der Schalthebel 34 in der ersten Gasse 36 bewegt, und weg von jeder aus dem zweiten Paar von instabilen Positionen 112A, 112B zu der zweiten stabilen Position 108 hin, wenn sich der Schalthebel 34 in der zweiten Gasse 40 bewegt.
Wie oben erwähnt umfasst der zweite Schwenkmechanismus 58 in einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung ein Paar von Bohrungen 72A, 72B, die in dem Gehäuse 32 definiert sind, und ein Paar von gegenüberliegenden Vorsprüngen 74A, 74B die von der äußeren Oberfläche 62 des kardanischen Rings 56 vorstehen. Wie in 19 gezeigt haben die Bohrungen 72A, 72B und die Vorsprünge 74A, 74B ein im Wesentlichen zylindrisches Profil. Mit Bezug auf 24 umfasst der zweite Schwenkmechanismus 58 nach einer alternativen Ausführungsform der Schaltvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung ein Paar von Fassungen 132 (in 24 ist nur eine Fassung 132 gezeigt), die in dem Gehäuse 32 definiert sind, und ein Paar von gegenüberliegenden Vorsprüngen 74A, 74B, die von der äußeren Oberfläche 62 des kardanischen Rings 56 ausgehen. Jede Fassung 132 hat geneigte Wände 134, wobei der federvorgespannte Stößel 120 die Vorsprünge 74A, 74B des kardanischen Rings 56 gegen die geneigten Wände 134 der Fassungen 130 drückt. Jede Fassung 132 ist etwas größer als die Vorsprünge 74A, 74B, so dass, wenn die Vorsprünge 74A, 74B gegen die geneigten Wände 134 gedrückt werden, ein Freiraum zwischen den Vorsprüngen 74A, 74B und einem Boden der Fassungen 132 erzeugt wird.
Mit Bezug auf die 1–15 umfasst die Schaltvorrichtung 30 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Sensoranordnungen zum elektronischen Erkennen oder Registrieren von Bewegungen des Schalthebels 34. Jede Sensoranordnung wird unten genauer beschrieben. Eine solche Sensoranordnung umfasst einen Emitter 136, einen Detektor 138 und ein Verbindungsglied 140. Der Emitter 136 befindet sich auf Abstand zu dem Schalthebel 34 und ist entlang eines festgelegten Weges beweglich, der allgemein mit 142 bezeichnet ist. Der Detektor 138 ist mit dem Gehäuse 32 verbunden, um eine Position des Emitters 136 entlang des festgelegten Weges 142 zu bestimmen. Das Verbindungsglied 140 ist funktionsmäßig mit dem Schalthebel 34 und dem Emitter 136 verbunden, so dass die Bewegung des Schalthebels 34 in der ersten Gasse 36 eine entsprechende Bewegung des Emitters 136 entlang des festgelegten Weges 142 verursacht und die Bewegung des Schalthebels 34 in der zweiten Gasse 40 eine entsprechende Bewegung des Emitters 136 ebenfalls entlang des festgelegten Weges 142 verursacht. Mit anderen Worten bewirkt die Bewegung des Schalthebels 34 sowohl in der ersten Gasse 36 als auch in der zweiten Gasse 40 eine entsprechende Bewegung des Emitters 136 entlang desselben festgelegten Weges 142.
Das Verbindungsglied 140 ist mit dem Schalthebel 34 und dem Emitter 136 in einer solchen Weise gekoppelt, um Bewegung des Schalthebels 34 relativ zu dem Verbindungsglied 140 während der Bewegung des Schalthebels 34 zu ermöglichen. Mit anderen Worten ist das Verbindungsglied 140 dazu in der Lage, sich relativ zu dem Schalthebel 34 zu drehen, einen Winkel dazu einzunehmen oder sich dazu zu versetzen. Anders ausgedrückt, obwohl die Bewegung des Verbindungsglieds 140 gebunden ist an oder abhängig ist von der Bewegung des Schalthebels 34, ist die Bewegung des Verbindungsglieds 140 nicht streng übereinstimmend mit der des Schalthebels 34, und diese Komponenten bewegen sich nicht als eine einzelne Einheit. Wie dargestellt ist das Verbindungsglied 140 mit wenigstens einem von dem Schalthebel 34 und dem Emitter 136 mit einem drehbaren Gelenk verbunden, das allgemein mit 146 bezeichnet ist. Dieses drehbare Gelenk 146 erlaubt relative Bewegung des Verbindungsglieds 140 zu dem Schalthebel 34, ohne die Bewegung des Schalthebels 34 einzuschränken oder zu binden.
Der Schalthebel 34, der kardanische Ring 56, der Emitter 136, das Verbindungsglied 140 und andere Komponenten wirken zusammen, um eine allgemein mit 143 bezeichnete Schaltvorrichtung zu definieren, die in dem Gehäuse 32 gelagert ist und sich wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses 32 befindet. Jede dieser Komponenten sowie zugehörige Komponenten der Schaltvorrichtung 143 werden unten genauer beschrieben.
Wie am besten in 5 gezeigt umfasst die Schaltvorrichtung 30 in einer Ausführungsform eine Schiene 144 und ein Führungsteil 145. Die Schiene 144 ist mit Gehäuse 32 verbunden und ist genauer gesagt in einem unteren Bereich der inneren Gehäuseelemente 52A gebildet. Das Führungsteil 145 wird von der Schiene 144 getragen und ist entlang der Schiene 144 beweglich, wobei der Emitter 136 und das Verbindungsglied 140 beide funktionsmäßig mit dem Führungsteil 145 verbunden sind, so dass der festgelegte Weg 142 durch die Bewegung des Führungsteils 145 entlang der Schiene 144 definiert ist. In einer Ausführungsform ist der festgelegte Weg 142 im Wesentlichen parallel zu wenigstens einer von der ersten Gasse 36 und der zweiten Gasse 40. Weiterhin ist der festgelegte Weg 142 in einer Ausführungsform im Wesentlichen linear (vergl. 7–9).
Wie durchgehend in den Figuren illustriert ist das Verbindungsglied 140 sowohl mit dem Schalthebel 34 als auch mit dem Emitter 136 durch entsprechende Kugelgelenke 148A, 148B gekoppelt. Das drehbare Gelenk 146 ist in der dargestellten Ausführungsform weiter als Kugelgelenk definiert. Genauer gesagt sind das Führungsteil 145 und das Verbindungsglied 140 schwenkbar um ein erstes Kugelgelenk 148A gekoppelt und der Schalthebel 34 und das Verbindungsglied 140 sind schwenkbar um ein zweites Kugelgelenk 148B miteinander gekoppelt. Es ist anzuerkennen, dass das drehbare Gelenk 146 jede geeignete Gestaltung haben kann. Mit Bezug auf 7–9 definiert der festgelegte Weg 142 in einer Ausführungsform eine Ebene 150, und der Schalthebel 34 schneidet die Ebene 150. Ferner ist das zweite Kugelgelenk 148B unterhalb der Ebene 150 angeordnet. Wie dargestellt sind sowohl das erste Kugelgelenk 148A als auch das zweite Kugelgelenk 148B wie auch das Verbindungsglied 140 unterhalb der Ebene 150 angeordnet.
In einer Ausführungsform ist der Emitter 136 weiter definiert als ein Magnet, und der Detektor 138 reagiert auf vorgegebene Veränderungen der durch den Magneten erzeugten Magnetfelder, um die Position des Emitters 136 entlang des festgelegten Weges 140 zu bestimmen. Zu diesem Zweck kann der Detektor 138 von jedem geeigneten Typ sein, der dazu in der Lage ist, Magnetfelder zu erfassen und darauf zu reagieren. Weiterhin ist es denkbar, dass der Emitter 136 aus einem Material auf Eisenbasis hergestellt ist, das ein magnetisches Feld erzeugt, und der Detektor 138 ein Hall-Effekt-Sensor ist, der auf Änderungen in dem Magnetfeld aufgrund der Wechselwirkung mit dem Material auf Eisenbasis des Emitters 136 reagiert.
In einer Ausführungsform ist der Emitter 136 weiter als ein erster Emitter 136A definiert, der Detektor 138 weiter als ein erster Detektor 138A definiert, der festgelegte Weg 142 weiter als ein erster festgelegter Weg 142A definiert, das Verbindungsglied 140 weiter als ein erstes Verbindungsglied 140A definiert und die Schaltvorrichtung 30 beinhaltet eine weitere Sensoranordnung. Die zusätzliche Sensoranordnung umfasst einen zweiten Emitter 136B, der Abstand zu dem Schalthebel 34 ist und entlang eines zweiten festgelegten Weges 142B beweglich ist, einen zweiten Detektor 138B, der mit dem Gehäuse 32 verbunden ist, um eine Position des zweiten Emitters 136B entlang des zweiten festgelegten Weges 142B zu bestimmten, und ein zweites Verbindungsglied 140B. Das zweite Verbindungsglied 140B hat gegenüberliegende erste und zweite Enden 152, 154, wobei das zweite Verbindungsglied 140B nahe dem ersten Ende 152 mit dem Schalthebel 34 verbunden ist. Der zweite Emitter 136B ist mit dem zweiten Verbindungsglied 140B nahe dem zweiten Ende 154 verbunden, so dass eine ausgewählte Bewegung des Schalthebels 34 eine entsprechende Bewegung des zweiten Emitters 136B entlang des zweiten festgelegten Weges 142B verursacht und der zweite Detektor 138B eine Position des zweiten Emitter 136B entlang des zweiten festgelegten Weges 142B bestimmt. Der zweite festgelegte Weg 142B hat eine im Wesentlichen bogenförmige Form (vergl. 10–12). Das zweite Verbindungsglied 140B ist mit dem Schalthebel 34 an einer Position auf Abstand zu der Verbindung des ersten Verbindungsglieds 140A mit dem Schalthebel 34 verbunden. Genauer gesagt ist das zweite Verbindungsglied 140B mit dem Schalthebel 34 an einer Position verbunden, die radial auf Abstand zu der Verbindung des ersten Verbindungsglieds mit dem Schalthebel 34 liegt.
In einer Ausführungsform umfasst die Schaltvorrichtung 30 weiter einen Arm 156, der schwenkbar mit dem Gehäuse 42 verbunden ist, genauer gesagt mit dem unteren der inneren Gehäuseelemente 52A, wobei der zweite Emitter 136B von dem Arm 156 getragen wird und das zweite Ende 154 des zweiten Verbindungsglieds 140B mit dem Arm 156 gekoppelt ist, um so den Arm 156 und den zweiten Emitter 136B relativ zu dem Schalthebel 34 während einer ausgewählten Bewegung des Schalthebels 134 zu bewegen. Zu diesem Zweck ist in dem Arm 156 ein Langloch 158 definiert, wobei das zweite Ende 154 des zweiten Verbindungsgliedes 140B in dem Langloch 158 angeordnet und innerhalb des Langlochs 158 beweglich ist, wenn der Schalthebel 34 sich innerhalb der ersten und zweiten Gassen 36, 40 bewegt. Der Arm 156 hat ein erstes Armende 160, das schwenkbar mit dem Gehäuse 32 verbunden ist, wie oben diskutiert, und ein zweites Armende 162, das den zweiten Emitter 136B benachbart dazu trägt, wobei das Langloch 158 zwischen dem ersten Armende 160 und dem zweiten Armende 162 des Arms 156 angeordnet ist.
Der erste Detektor 138A erkennt eine Veränderung in der Position des ersten Emitters 138 nur, wenn sich der Schalthebel 34 in einer der ersten und zweiten Gassen 36, 40 bewegt, und der zweite Detektor 138B erkennt eine Veränderung in der Position des zweiten Emitters 138B nur, während der ausgewählten Bewegung des Schalthebels 34 entlang der Brückengasse 44.
Mit Bezug auf die 6A und 6B umfasst die Schaltvorrichtung 30 eine Platine 164, in dem Gehäuse befestigt ist, genauer gesagt zwischen den inneren Gehäuseelementen 52A, 52B angeordnet ist, wobei der Detektor 138A auf der Platine 164 angebracht ist und die Platine 164 eine Platinenebene 166 definiert, wobei der Schalthebel 34 durch die Platinenebene 166 verläuft. Die in 6A und 6B gezeigte Platine 164 ist eine Platine mit gedruckter Schaltung, wobei zusätzliche wesentliche Komponenten und Leiterbahnen zur Vereinfachung der Darstellung fortgelassen sind. Fachleute werden jedoch erkennen, dass die Platine 164 andere Komponenten, Leiterbahnen, Sensoren und dergleichen aufweisen kann, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ferner ist es denkbar, dass die Schaltvorrichtung 30 weitere Merkmale, Schalter, Knöpfe, oder Komponenten umfasst, die funktionsmäßig verbunden und in elektrischer Verbindung mit der Platine sind. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Schaltvorrichtung 30 einen Knopf 168 für eine Handbremse aufweisen, der in Verbindung mit der Platine 164 steht, und/oder eine elektrische Verbindung 170 aufweisen, die zur Verbindung der Platine 164 mit der elektronischen Steuereinheit oder Modul 33 durch einen Kabelbaum (nicht gezeigt, aber im Stand der Technik allgemein bekannt) verwendet wird, wie oben diskutiert.
Die Platine 164 definiert eine Einkerbung 172, um Bewegung des Schalthebels 34 innerhalb der Einkerbung 172 zu ermöglichen, ohne die Platine 164 zu berühren. Es wird anzuerkennen sein, dass diese Gestaltung die Baugröße der Schaltvorrichtung 30 optimiert und einen einfachen Zusammenbau des Gehäuses 32 erleichtert, wie oben bemerkt. Wie in 6B gezeigt ist der Detektor 138, genauer gesagt beide Detektoren 138A, 138B, zwischen der Platinenebene 166 und dem Verbindungsglied 140 angeordnet. Ferner können beide Detektoren 138A, 138B jeweils durch eine Mehrzahl von diskreten Detektorkomponenten 138C, 137D definiert sein, die benachbart zu einem der jeweiligen festgelegten Wege 142A, 142B angeordnet sind.
Im Betrieb kann der Fahrer den Schaltknauf 46 betätigen, der wiederum den Schalthebel 34 bewegt. Der Schalthebel 34 kann zwischen stabilen Positionen 106, 108 bewegt werden, um zwischen dem Betrieb des Getriebes 31 in einer automatischen Schaltbetriebsweise und einer manuellen Schaltbetriebsweise „Sport“ zu wechseln, wobei Bewegung des Schalthebels entlang der Brückengasse 44 zwischen den stabilen Positionen 106, 108 eine entsprechende Bewegung des zweiten Emitters 136B verursacht, was wiederum bewirkt, dass der zweite Detektor 138B die Bewegung erfasst und ein Signal erzeugt, das von dem elektrischen Steuermodul 33 verwendet wird, um zwischen den Schaltbetriebsweisen zu unterscheiden. Ferner verursacht in jeder der Schaltbetriebsweisen Bewegung entlang eines der Schaltwege 38A, 38B, 42A, 42B zu einer der instabilen Positionen 110A, 110B, 112A, 112B eine entsprechende Bewegung des ersten Emitters 136A, was wiederum der erste Detektor 138A erfasst, der ein Signal erzeugt, das von dem elektrischen Steuermodul verwendet werden kann, um zwischen Schaltbefehlen zu unterscheiden. Mithin kann die Bewegung des ersten Emitters 136A dazu verwendet werden, um eine gewünschte Änderung zwischen Zahnradsätzen zu bestimmen, wie auch dazu verwendet werden, um einen gewünschten Wechsel zwischen Betriebsweisen zu erfassen.
Auf diese Weise sorgt die Schaltvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung für eine verbesserte Funktionalität, Verwendbarkeit und Ergonomie in Verbindung mit herkömmlichen automatischen Getriebesystemen und reduziert gleichzeitig die Kosten und Komplexität der Herstellung und des Zusammenbaus der Schaltvorrichtungen 30.
Die Erfindung ist in illustrierender Weise beschrieben worden, und es ist so zu verstehen, dass die verwendete Terminologie als Wörter der Beschreibung und nicht als Begrenzung gedacht ist. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Hinblick auf die oben aufgeführten Lehren möglich, und die Erfindung kann in anderer Weise ausgeführt werden als hier speziell beschrieben.

Claims

Schaltvorrichtung zum Wechseln von Gängen in einem Fahrzeuggetriebe, wobei die Schaltvorrichtung aufweist: ein Gehäuse, einen Schalthebel, der Schwenkbar zu dem Gehäuse gelagert ist und in einer ersten Gasse entlang einer ersten Mehrzahl von Schaltwegen beweglich ist, in einer zweiten Gasse entlang einer zweiten Mehrzahl von Schaltwegen beweglich ist und in einer Brückengasse zwischen der ersten und der zweiten Gasse beweglich ist, wobei die Gassen voneinander verschieden sind, einen ersten Schwenkmechanismus, der an dem Schalthebel angebracht ist, um Bewegung des Schalthebels relativ zu dem Gehäuse um eine erste Schwenkachse innerhalb einer der Gassen zu erlauben, einen kardanischen Ring mit einer äußeren Oberfläche und einer inneren Oberfläche, die eine Öffnung definiert, wobei der kardanische Ring um den Schalthebel herum angeordnet und mit diesem gekoppelt ist, wobei der Schalthebel durch die Öffnung verläuft, einen zweiten Schwenkmechanismus, der an dem kardanischen Ring angebracht ist, um Bewegung des Schalthebels relativ zu dem Gehäuse um eine zweite Schwenkachse innerhalb einer anderen der Schaltgassen zu erlauben, wobei die zweite Schwenkachse auf Abstand zu der ersten Schwenkachse liegt, wobei der kardanische Ring ein Paar von Schwenkaufnahmen aufweist, die gegenüber der Innenfläche vertieft sind und auf Abstand zu der äußere Oberfläche liegen, wobei der erste Schwenkmechanismus des Schalthebels in jede Schwenkaufnahme eingreift, um den Schalthebel schwenkbar an den kardanischen Ring zu koppeln.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Schwenkachse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Schwenkachse liegt.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–2, wobei der kardanische Ring während des Schwenkens des Schalthebels um die zweite Schwenkachse gemeinsam mit dem Schalthebel schwenkt.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der zweite Schwenkmechanismus ein Paar von Bohrungen, die in dem Gehäuse definiert sind, und ein Paar von gegenüberliegenden Vorsprüngen umfasst, die von der äußeren Oberfläche des kardanischen Ringes ausgehen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorsprünge voneinander getrennt sind und auf Abstand zu der Öffnung des kardanischen Rings liegen.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 4–5, wobei das Gehäuse aus wenigstens zwei Gehäuseelementen gebildet ist, die zusammenwirken, um dem kardanischen Ring schwenkbar zu lagern, wobei in jedem der Gehäuseelemente jeweils eine der Bohrungen des zweiten Schwenkmechanismus definiert ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, wobei jedes der Gehäuseelemente eine gekrümmte Aufnahme umfasst, die benachbart der Bohrung des zweiten Schwenkmechanismus angeordnet ist und eine zu der äußeren Fläche des kardanischen Rings komplementäre Gestaltung hat, um den kardanischen Ring aufzunehmen.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die innere Oberfläche des kardanischen Rings einen ersten Umfang definiert und der Schalthebel eine äußere Oberfläche benachbart zu dem ersten Schaltmechanismus hat, die einen zweiten Umfang definiert, wobei der erste Umfang größer als der zweite Umfang ist, um relative Bewegung zwischen dem Schalthebel und dem kardanischen Ring zu erlauben, wenn sich der Schalthebel in wenigstens einer der Gassen bewegt.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der erste Schwenkmechanismus ein Paar von gegenüberliegenden Schwenkkeilen umfasst, die an dem Schalthebel angebracht sind und die mit den Schwenkaufnahmen des kardanischen Ringes zusammenwirken, um so Bewegung des Schalthebels um die erste Schwenkachse zu erlauben.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Schwenkkeile separat an dem Schalthebel angebracht sind und von dem Schalthebel nach außen verlaufen.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 9–10, wobei die Schwenkkeile des Schalthebels eine Keillageroberfläche und die Schwenkaufnahmen des kardanischen Ringes eine Aufnahmelageroberfläche haben, wobei die Keillageroberflächen mit den Aufnahmelageroberflächen zusammenwirken, um die Bewegung des Schalthebels um die erste Schwenkachse zu ermöglichen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Keillageroberfläche und die Aufnahmelageroberfläche jeweils ein sich verjüngendes Profil haben.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 11–12, wobei jeder Schwenkkeil des Schalthebels ein Paar von Keilwänden aufweist, die von der Keillageroberfläche ausgehen, und jede Schwenkaufnahme des kardanischen Rings ein Paar von Aufnahmewänden aufweist, die mit den Keilwänden zusammenwirken, um die Bewegung des Schalthebels um die erste Schwenkachse zu begrenzen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Keilwände der Schwenkkeile einen ersten Winkel dazwischen definieren und die Aufnahmewände der Schwenkaufnahmen einen zweiten Winkel dazwischen definieren, wobei der zweite Winkel größer als der erste Winkel ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 11–14, wobei die Schwenkkeile eine axialen Riegel haben, der auf Abstand zu der Keillageroberfläche liegt, und die Schenkaufnahmen eine axiale Riegelaufnahme haben, die auf Abstand zu der Aufnahmelageroberfläche liegt, wobei der axial Riegel mit der axialen Riegelaufnahme zusammenwirkt, um eine axiale Versetzung des Schalthebels in Bezug auf den kardanischen Ring wenigstens teilweise zu begrenzen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der axiale Riegel des Schwenkkeils weiter als ein Zinken definiert ist und die axiale Riegelaufnahme der Schwenkaufnahme weiter als eine Kerbe zum Eingreifen mit dem Zinken definiert ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–16, wobei die Brückengasse im Wesentlichen senkrecht zu wenigstens einer der ersten und der zweiten Gasse liegt.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–17, wobei eine erste stabile Position an dem Schnittpunkt zwischen der Brückengasse und der ersten Gasse definiert ist und eine zweite stabile Position an dem Schnittpunkt der Brückengasse mit der zweiten Gasse definiert ist, und wobei der Schalthebel vorgespannt ist: zu der ersten stabilen Position hin, wenn sich der Schalthebel entlang der ersten Mehrzahl von Schaltwegen bewegt, und zu der zweiten stabilen Position hin, wenn sich der Schalthebel entlang der zweiten Mehrzahl von Schaltwegen bewegt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die erste Mehrzahl von Schaltwegen ein erstes Paar von instabilen Positionen auf Abstand zu der ersten stabilen Position umfasst, die zweite Mehrzahl von Schaltwegen ein zweites Paar von instabilen Positionen auf Abstand zu der zweiten stabilen Position umfasst, und wobei der Schalthebel vorgespannt ist: weg von jeder aus dem ersten Paar von instabilen Positionen zu der ersten stabilen Position hin, wenn sich der Schalthebel in der ersten Gasse bewegt, und weg von jeder aus dem zweiten Paar von instabilen Positionen zu der zweiten stabilen Position hin, wenn sich der Schalthebel in der zweiten Gasse bewegt.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 18–19, wobei der Schalthebel entlang der Brückengasse zu der ersten stabilen Position hin vorgespannt ist, wenn sich der Schalthebel näher an der ersten stabilen Position als der zweiten stabilen Position befindet.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 18–20, die weiter einen Rastmechanismus umfasst, der zwischen dem Schalthebel und dem Gehäuse angeordnet ist, um den Schalthebel entlang der Brückengasse zwischen der ersten stabilen Position und der zweiten stabilen Position vorzuspannen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Rastmechanismus einen federvorgespannten, mit dem Schalthebel gekoppelten Stößel und erste und zweite Aufnahmen umfasst, die in dem Gehäuse definiert sind, wobei der Stößel mit der ersten Aufnahme eingreift, wenn sich der Schalthebel in der ersten Gasse befindet, und mit der zweiten Aufnahme eingreift, wenn sich der Schalthebel in der zweiten Gasse befindet.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 22, wobei der federvorgespannte Stößel dazu ausgestaltet ist, um den Schalthebel axial in Bezug auf den zweiten Schwenkmechanismus vorzuspannen.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 22–23, wobei der zweite Schwenkmechanismus ein Paar von Fassungen, die in dem Gehäuse definiert sind, und ein Paar von gegenüberliegenden Vorsprüngen umfasst, die von der äußeren Oberfläche des kardanischen Ringes ausgehen, wobei jede Fassung geneigte Wände hat, wobei der federvorgespannte Stößel die Vorsprünge des kardanischen Ringes gegen die Wände der Fassungen drückt.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–24, wobei der Schalthebel eine innere Oberfläche hat, die eine innere Kammer definiert, wobei die innere Kammer wenigstens teilweise benachbart zu dem ersten Schwenkmechanismus angeordnet ist.