DE19637533B4

DE19637533B4 - Elektrischer Fahrschalter

Info

Publication number: DE19637533B4
Application number: DE1996137533
Authority: DE
Inventors: Bernd Aumann; Walter Frei; Armin Lauer; Günter Schwarz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-09-14
Filing date: 1996-09-14
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2016-09-15
Also published as: DE19637533A1

Abstract

Fahrschalter für Arbeitsmaschinen mit mehrstufigen Schaltgetrieben, der einen Handschalthebel (1) zum Wählen von Gangstufen und Fahrtrichtung hat, über den Schalter (2, 3, 4, 5, 6) betätigt werden, die Signale an ein elektrisches Steuergerät weiterleiten, wobei zwischen gerasteten Positionen (7, 8, 9), Vorwärts- (7), Neutral- (8) und Rückwärtsstellung (9), gewählt werden kann, indem der Handschalthebel (1) um eine Schwenkachse (10) geschwenkt wird und in mindestens einer dieser Stellungen (7, 8, 9) durch seitliche Tippbewegungen (12, 13) um eine andere Schwenkachse (11) in eine Richtung (14) ein Hochschalten und in eine andere Richtung (15) ein Rückschalten erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gangstufen mit einer seitlichen Tippbewegung (12, 13) schaltbar sind, indem bei einer seitlichen Tippbewegung (12, 13) ein bestimmter Punkt überdrückt wird oder indem der Handschalthebel (1) über eine definierte Zeit an einem Umkehrpunkt (17, 18, 19, 20, 21, 22) gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Fahrschalter mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Fahrer einer Arbeitsmaschine muß zahlreiche Steuerelemente gleichzeitig betätigen, z. B. zum Lenken des Fahrzeugs, zum Beschleunigen, zum Bremsen, zum Schalten und zum Bedienen eines Arbeitsgeräts. Die Vielzahl und Komplexität der Bedienungsvorgänge belasten den Fahrer in hohem Maße, so daß Fehlbedienungen nicht auszuschließen sind. Solche Fehlbedienungen können Personen und Sachschäden in erheblicher Höhe zur Folge haben. Aus diesem Grund sollten die Bedienelemente zur Entlastung des Fahrers ergonomisch und sinnfällig gestaltet und angeordnet sein. Da zwischen verschiedenen Gangstufen und der Fahrtrichtung – vorwärts, rückwärts – sehr häufig gewechselt werden muß und dies in der Regel gleichzeitig zum Bedienen des Werkzeugs der Maschine, ist eine günstige Gestaltung eines entsprechenden Fahrschalters besonders wichtig. Zusätzlich ist speziell bei größeren Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise bei Dumpern, Gradern, Kranfahrzeugen usw., die häufig auch eine größere Strecke in eine Richtung fahren, der Komfort des Schaltens in eine Richtung zu beachten.

Aus der DE 39 91 168 T1 ist ein Fahrschalter mit einem Handschalter zum Wählen von Gangstufen und Fahrtrichtung bekannt, über den Schalter betätigt werden die Signale an eine elektrisches Steuergerät weiterleiten, wobei durch Schwenken um eine Achse zwischen gerasteten Positionen Vorwärts-, Neutral- und Rückwärtsstellung gewählt werden kann und in mindestens einer Stellung durch seitliche Tippbewe gungen um eine andere Schwenkachse in eine Richtung ein Hochschalten und in eine andere Richtung ein Rückschalten erreicht wird.

Weiterhin ist aus der EP 0 584 986 B1 ein Fahrschalter bekannt, bei welchem in der Neutralstellung ein Anfahrgang durch Tippbewegungen des Handschalthebels manuell vorwählbar ist. Der Anfahrgang kann ebenso durch eine elektronische Steuereinheit automatisch vorgewählt werden.

Des Weiteren ist aus der DE 42 09 930 ein Handschalthebel für ein Schaltgetriebe bekannt, der einen Taster für zusätzliche Funktionen aufweist sowie einen weiteren Taster zur Entriegelung der Neutralstellung vorsieht.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen ergonomisch sinnfälligen Fahrschalter weiterzuentwickeln, bei dem mit einem Handschalthebel die Gangstufen und die Fahrtrichtung gewählt werden kann und der kurze Schaltwege hat. Ferner sollte eine robuste, wasser- und staubdichte Konstruktion erreicht werden, die den Einsatzbedingungen gewachsen und für die Großserienproduktion geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Indem zwischen gerasteten Positionen, Vorwärts-, Neutral- und Rückwärtsstellung, durch Schwenken eines Handschalthebels um eine Schwenkachse gewählt und in mindestens einer, vorzugsweise in jeder dieser Stellungen durch eine seitliche Tippbewegung um eine andere Schwenkachse in eine Richtung ein Hochschalten und in eine andere Richtung ein Rückschalten erreicht wird, können mit einem Handschalthebel die Gangstufen und die Fahrtrichtung ergonomisch sinnfällig gewählt werden. Werden mehrere Gänge geschaltet, wenn bei der seitlichen Tippbewegung ein bestimmter Punkt, in der Regel der Umkehrpunkt des Handschalthebels, überdruckt wird, so können in kurzer Zeit mehrere Gänge geschaltet werden, ohne daß mehrere Schaltbewegungen ausgeführt werden müssen. Es wird Zeit und Bewegungsaufwand beim Bedienen der Maschine gespart. Dies kann ebenfalls erreicht werden, indem der Handschalthebel über eine definierte Zeit in der ausgelenkten Stellung gehalten wird. Ein definierter Punkt muß nicht überdruckt werden. Die Funktionsweise des Fahrschalters wird ohne große Erklärung schnell verstanden, der Fahrer fühlt sich schnell mit dem Fahrschalter vertraut. Die Fahrstellungen sind optisch erkennbar- und fühlbar. Den einzelnen Schwenk- und seitlichen Tippbewegungen können abhängig von der Software, von bestimmten Anwendungsbereichen oder vom Wunsch bzw. einer Schaltphilosophie des Fahrers bestimmte Funktionen zugeordnet werden. So kann speziell die seitliche Tippbewegung in der Neutralstellung mit verschiedenen Funktionen belegt werden.

Die Schaltwege sind kurz, die Gänge können präzise geschaltet werden, ohne daß die Gefahr eines Fehlschaltens besteht und der benötige Bauraum ist klein. Der Fahrschalter kann dadurch leicht in eine Fahrerkabine oder gegebenenfalls in eine Fernbedienung integriert werden. Dadurch, daß nur kleine Schwenk- und seitliche Tippbewegungen am Handschalthebel ausgeführt werden, ist nur ein kleiner im wesentlichen quadratischer Durchtrittsquerschnitt für den Handschalthebel im Gehäuse erforderlich. Dieser kann durch eine kreisförmige Dichtung, z. B. einen Faltenbalg, abgedichtet werden, der den Durchtrittsquerschnitt umschließt.

Sämtliche Schaltvorgänge können leicht, ohne große und komplexe Schaltbewegung durchgeführt werden, wenn dies die Fahrsituation zuläßt.

Wird in der Neutralstellung bzw. beim Durchfahren dieser Stellung automatisch ein geeigneter Anfahrgang vorgewählt, der beispielsweise für bestimmte Tätigkeiten geändert, ein- und ausgeschaltet werden kann, so wird dem Fahrer beim Stoppen und wieder Anfahren ein manuelles Rückschalten erspart.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Fahrer unabhängig von einem gegebenenfalls automatisch vorgegebenen Gang in der Neutralstellung einen Anfahrgang vorwählen. Schwenkt der Fahrer anschließend den Handschalthebel in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrstellung, schaltet das Getriebe in den vorgewählten Gang, ohne daß zusätzliche Bewegungen zu diesem Zeitpunkt für die Gangwahl durchzuführen sind. Dies kann beispielsweise durch einen Taster am Handschalthebel erreicht werden. Vorteilhaft ist jedoch, wenn in der Neutralstellung analog dem Hochschalten und Rückschalten in der Vorwärts- und Rückwärtsstellung der Anfahrgang durch eine seitliche Tippbewegung vorgewählt wird. So entsteht eine einheitliche Handhabung.

Sind die Vorwärts-, Neutral- und Rückwärtsstellungen in Längsrichtung, d. h. beim Einbau ins Fahrzeug in Längsrichtung des Fahrzeugs und in Blickrichtung des Fahrers und bei einer Fernbedienung nur in Blickrichtung des Bedieners, in dieser Reihenfolge von vorne nach hinten angeordnet, so wird die Zuordnung der Funktion zur Schwenkbewegung des Handschalthebels schnell, ohne große zusätzliche Erklärung verstanden und auch schnell verinnerlicht, d. h. selbst ein Fahrer der lange Zeit nicht mehr oder noch nie auf einer Maschine mit einem derartigen Fahrschalter gearbeitet hat, findet sich schnell zurecht. Das gleiche gilt, wenn die seitlichen Tippbewegungen in Querrichtung ausgeführt werden und Umkehrpunkte links und rechts neben den gerasteten Positionen haben.

Der Fahrschalter ist dahingehend erweiterbar, daß ebenfalls die V- und R-Gangfunktion als Tastfunktion ausführbar ist.

Beim Handschalthebel kann grundsätzlich jede Lagerung verwendet werden, die Schwenkbewegungen um mindestens zwei Schwenkachsen erlaubt, z. B. mit einem Kugelgelenk, Kreuzgelenk usw. Eine kostengünstige, einfache und robuste Konstruktion wird jedoch mit einer kardanischen Aufhängung erreicht, d. h. daß sich der Handschalthebel um zwei Achsen dreht, die vorzugsweise senkrecht aufeinander stehen.

Werden vom Steuergerät Signale an ein Anzeigegerät geleitet, so können beispielsweise dem Fahrer der vorgewählte Gang, der geschaltete Gang, die Fahrtrichtung und/oder sonstige Statusinformationen angezeigt werden.

Befinden sich ein oder mehrere Taster im Gehäuse des Fahrschalters am Handschalthebel bzw. an einem Handgriff auf dem Handschalthebel, so können diese mit sämtlichen Funktionen beaufschlagt werden, die den Komfort und die Sicherheit beim Bedienen der Maschine steigern. Beispiels weise kann ein Taster dazu genutzt werden, das Getriebe in der Neutralstellung zu entriegeln, bevor ein Gang eingelegt werden kann. Ferner kann mit einem Taster in der Neutralstellung die Gangstufe auf einen definierten Gang rück- oder hochgesetzt oder eine Kick-down-Funktion integriert werden usw.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigt:

1 eine Draufsicht eines Fahrschalters mit Kulisse;

2 eine Schnittzeichnung des Fahrschalters entsprechend der Linie II in 1;

3 eine Schnittzeichnung des Fahrschalters entsprechend der Linie III in 2 und

4 eine Schnittzeichnung entsprechend der Linie IV in 1.

1 zeigt eine Kulisse 24, in der ein Handschalthebel 1 geführt wird. Sie besteht aus einer Schaltgasse 25 in Längsrichtung 50 und drei senkrecht dazu verlaufenden Schaltgassen 26, 27, 28 in Querrichtung 16. Indem der Hand schalthebel 1 um eine Schwenkachse 10 geschwenkt wird, kann er zwischen drei gerasteten Positionen 7, 8, 9, Vorwärts- 7, Neutral- 8 und Rückwärtsstellung 9, verstellt werden. In den Stellungen 7, 8, 9, die sich in der Mitte der Schaltgasse 25 und der Schaltgassen 26, 27, 28 befinden, kann der Handschalthebel 1 seitliche Tippbewegungen 12, 13 nach links und rechts ausführen, indem er um eine Schwenkachse 11 geschwenkt wird. Die Umkehrpunkte 17, 18, 19, 20, 21, 22 der seitlichen Tippbewegungen 12, 13 befinden sich symmetrisch links und rechts neben den Stellungen 7, 8, 9. Wird der Handschalthebel 1 aus der Neutralstellung 8 nach vorne, also in Längsrichtung 50, um die Schwenkachse 10 geschwenkt, so wird die Fahrtrichtung Vorwärts und wird er nach hinten geschwenkt, so wird die Fahrtrichtung Rückwärts gewählt. Beim Antippen des Handschalthebels 1 in einer der Stellungen 7, 8, 9 nach links wird zurückgeschaltet, beim Antippen des Handschalthebels 1 nach rechts wird hochgeschaltet. Bei der seitlichen Tippbewegung 12, 13 nach links und rechts sowie bei der Schwenkbewegung ausgehen von der Neutralstellung 8 nach vorne und hinten, wird der Handschalthebel vorzugsweise um ca. 15° ausgelenkt. Die Schaltpositionen sind dadurch eindeutig wahrnehmbar und die Schaltwege sind noch nicht zu groß.
Der Handschalthebel 1 ist in einem Gelenkkopf 41 auf einer Achse 30 schwenkbar gelagert. Der Gelenkkopf 41 ist seinerseits auf einer Achse 29 schwenkbar gelagert. Er wird, nachdem er um die Achse 30 ausgelenkt wurde, durch eine federbelastete Kugel 37 zurückgestellt und mittig zentriert, die im Gelenkkopf 41 geführt ist. Die Kugel 37 wird gegen eine konkave Fläche 38 gedrückt, die mit dem Handschalthebel 1 fest verbundene bzw. an diesen angeformt ist. Ferner sind am Handschalthebel 1 Schaltnocken 39, 40 ange bracht oder angeformt. Diese betätigen Schalter 5, 6, die ein Hoch- oder Rückschalten bewirken. Um zwischen der Vorwärts- 7, der Neutral- 8 und der Rückwärtsstellung 9 zu wechseln, wird der gesamte Gelenkkopf 41 um die Achse 29 geschwenkt. Eine Kugel 31, die im Gelenkkopf 41 geführt ist und durch eine Feder 36 gegen ein Gegenstück 42 gepreßt wird, das an den Gelenkkopf 41 angrenzend, springt bei der Schwenkbewegung in drei Rastpositionen 32, 33, 34, die durch Vertiefungen im Gegenstück 42 gebildet werden. Mit einem Rastenblech 35 werden hierbei Schalter 2, 3, 4 betätigt, die die Vorwärts- 7, Neutral- 8 und Rückwärtsstellung 9 einem nicht dargestellten Steuergerät signalisieren. Grundsätzlich sind alle Arten von Schalter denkbar, wie beispielsweise berührungslose, wie Reed-Sensoren, Induktivschalter, oder Kontaktschalter. Vorzugsweise werden jedoch Mikroschalter verwendet.
Der Gelenkkopf 41 ist in einem Gehäuse 43 befestigt, in das der Gelenkkopf 41 bei der Montage von unten eingeführt und an der Decke 44 des Gehäuses 43 befestigt wird. Die Decke 44 hat ein Loch 45, durch das der Handschalthebel 1 nach oben herausragt. Das Loch 45 wird durch eine Manschette 46 nach oben abgedichtet. Der Boden des Gehäuses 43 wird durch einen Bodendeckel 46 dicht verschlossen, der eine abgedichtete Öffnung 48 hat, durch die Leitungen 47 der Schalter 2, 3, 4, 5, 6 nach außen geführt werden.
Auf dem Handschalthebel 1 ist ein Handgriff 49 angeordnet. An diesem sind Taster 23 für zusätzliche Funktionen angebracht, vorzugsweise auch an der oberen Stirnseite. Taster können auch in der Decke 44 des Gehäuses 43 angeordnet werden.

1: Handschalthebel
2: Schalter
3: Schalter
4: Schalter
5: Schalter
6: Schalter
7: Vorwärtsstellung
8: Neutralstellung
9: Rückwärtsstellung
10: Schwenkachse
11: Schwenkachse
12: seitliche Tippbewegung
13: seitliche Tippbewegung
14: Richtung
15: Richtung
16: Querrichtung
17: Umkehrpunkt
18: Umkehrpunkt
19: Umkehrpunkt
20: Umkehrpunkt
21: Umkehrpunkt
22: Umkehrpunkt
23: Taster
24: Kulisse
25: Schaltgasse
26: Schaltgasse
27: Schaltgasse
28: Schaltgasse
29: Achse
30: Achse
31: Kugel
32: Rastposition
33: Rastposition
34: Rastposition
35: Rastenblech
36: Feder
37: Kugel
38: Abgerundete Fläche
39: Schaltnocken
40: Schaltnocken
41: Gelenkkopf
42: Gegenstück
43: Gehäuse
44: Decke
45: Loch
46: Bodendeckel
47: Leitungen
48: Öffnung
49: Handgriff
50: Längsrichtung

Claims

Fahrschalter für Arbeitsmaschinen mit mehrstufigen Schaltgetrieben, der einen Handschalthebel (1) zum Wählen von Gangstufen und Fahrtrichtung hat, über den Schalter (2, 3, 4, 5, 6) betätigt werden, die Signale an ein elektrisches Steuergerät weiterleiten, wobei zwischen gerasteten Positionen (7, 8, 9), Vorwärts- (7), Neutral- (8) und Rückwärtsstellung (9), gewählt werden kann, indem der Handschalthebel (1) um eine Schwenkachse (10) geschwenkt wird und in mindestens einer dieser Stellungen (7, 8, 9) durch seitliche Tippbewegungen (12, 13) um eine andere Schwenkachse (11) in eine Richtung (14) ein Hochschalten und in eine andere Richtung (15) ein Rückschalten erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gangstufen mit einer seitlichen Tippbewegung (12, 13) schaltbar sind, indem bei einer seitlichen Tippbewegung (12, 13) ein bestimmter Punkt überdrückt wird oder indem der Handschalthebel (1) über eine definierte Zeit an einem Umkehrpunkt (17, 18, 19, 20, 21, 22) gehalten wird.
Fahrschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Neutralstellung (8) ein Anfahrgang automatisch vorgewählt wird.
Fahrschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Neutralstellung (8) ein Anfahrgang manuell vorgewählt werden kann.
Fahrschalter nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Neutralstellung (8) der Anfahrgang durch seitliche Tippbewegungen (12, 13) vorwählbar ist.
Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärts- (7), Neutral- (8) und Rückwärtsstellung (9) in Längsrichtung (50) in dieser Reihenfolge von vorne nach hinten angeordnet sind.
Fahrschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Tippbewegungen (12, 13) in Querrichtung (16) ausgeführt werden und die Umkehrpunkte (17, 18, 19, 20, 21, 22) links und rechts neben den gerasteten Positionen (7, 8, 9) angeordnet sind.
Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Handschalthebel (1) kardanisch aufgehängt ist.
Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Statusinformationen durch Sensoren erfaßt und an ein Anzeigegerät weitergeleitet werden.
Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Handschalthebel (1) mindestens ein Taster (23) für zusätzliche Funktionen integriert ist.
Fahrschalter nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß mit einem Taster (23) das Getriebe in der Neutralstellung (8) entriegelt wird, damit ein Gang eingelegt werden kann.
Fahrschalter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Taster (23) die Gangstufen in der Neutralstellung (8) auf eine bestimmte Gangstufe rückgesetzt werden können.