EP2126417A1

EP2126417A1 - Betätigungseinrichtung mit wählhebelrückführung

Info

Publication number: EP2126417A1
Application number: EP08715530A
Authority: EP
Inventors: Andreas Giefer; Jörg Meyer; Ludger Rake
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-12-02
Also published as: US8336418B2; KR101394678B1; WO2008116437A1; JP5264879B2; CN101646883B; KR20090122450A; JP2010522115A; CN101646883A; US20100024584A1; DE102007015262A1; DE102007015262B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung zur Auswahl von Schaltstufen eines shift-by-wire-Gangwechselgetriebes. Die Betätigungseinrichtung umfasst einen zwischen zumindest einer Fahrstufenstellung und einer Parksperrenstellung bewegbaren Wählhebel (1) mit stabilen Wählhebelstellungen sowie eine Rastiereinrichtung mit einem federbelasteten Rastelement (6) und einer Rastkulisse. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Betätigungseinrichtung durch eine Trenneinrichtung mit einem aktuatorisch angetriebenen Schubkeil (7) aus. Dabei sind Rastelement (6) und Rastkulisse mittels des Schubkeils (7) aus einer ersten Relativstellung, in welcher das Rastelement (6) in eine Schaltspur der Rastkulisse eingreift, in eine weitere Relativstellung verbringbar, in welcher das Rastelement (6) außer Eingriff mit der Schaltspur der Rastkulisse ist. Die Erfindung ermöglicht eine selbsttätige Rückführung des Wählhebels in die Parksperrenstellung, und bietet damit für den Fahrzeugführer eine optisch wie auch taktil korrekte Rückmeldung über den tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes.

Description

BetätigungseinricMung mit Wählhebelrückfühxung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine BetätigungseinricMung für ein Gangwechselgetriebe, insbesondere für ein Automatgetriebe mit shift-by-wire-Betätigung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gangwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise mittels einer im Griffbereich des Fahrers angeordneten Betätigungseinrichtung gesteuert bzw. geschaltet. Regelmäßig kommen hierzu Betätigungselemente wie Schalthebel oder Wählhebel zum Einsatz, die beispielsweise zwischen den Frontsitzen des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.

Die konstruktiven und ergonomischen Anforderungen an solche Betätigungsemrichtungen bzw. Wählhebel für Gangwechselgetriebe sind dabei vielfältig. Um beispielsweise dem Fahrer aus Gründen der Sicherheit und Ergonomie ein realistisches Gefühl der Getriebebetätigung zu vermitteln, wird für gattungsgemäße Betätigungseinrichtungen gefordert, dass dem Fahrer sowohl optische wie auch klare haptische bzw. taktile Rückmeldungen vermittelt werden. Hieraus soll der Fahrer bei der Betätigung des Wählhebels auf den im Getriebe tatsächlich erfolgten Schaltvorgang schließen können. Ebenso soll es für den Fahrer möglich sein, mit einem Blick oder einem Griff zum Wählhebel intuitiv den momentanen Schaltzustand des Getriebes erfassen zu können. Es ist somit wünschenswert, dem Fahrer anhand der jeweiligen Momentanposition bzw. Winkelstellung des Wählhebels eine klare optische und haptische Rückmeldung über den aktuellen Getriebezustand bzw. über die tatsächlich eingelegte Fahrstufe zu vermitteln.

Im Fall einer mechanischen Getriebebetätigung bzw. einer mechanischen Kopplung zwischen Wählhebel und Gangwechselgetriebe - beispielsweise mittels Seilzug oder Gestänge - stimmt dabei die Wählhebelstellung aufgrund der dort mechanischen Kopplung stets mit der tatsächlichen Getriebestellung überein. Da mechanisch betätigte Gangwechselgetriebe im Allgemeinen multistabil sind (die Getriebeschaltstellung ist stabil in mehreren bzw. allen Positionen, verändert sich also nicht selbsttätig), ist auch der zugehörige Wählhebel multistabil und verbleibt somit ebenso wie das Gangwechselgetriebe stets in der jeweils vom Fahrer eingelegten Stellung bzw. Gangstufe.

Der Fahrer kann demzufolge einerseits von der jeweiligen Wählhebelstellung auf den aktuellen Schaltzustand des Getriebes schließen, bzw. anhand der Wählhebelstellung die im Getriebe jeweils eingelegte Fahrstufe erkennen, und sich andererseits darauf verlassen, dass die Wählhebelstellung nicht vom tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes abweicht.

Im Fall der zunehmend eingesetzten elektrischen Betätigung, bzw. der sog. shift-by- wire-Betätigung von Gangwechselgetrieben existiert jedoch keine mechanische Kopplung mehr zwischen dem Betätigungselement bzw. Wählhebel in der Fahrgastzelle und dem Kraftfahrzeuggetriebe im Motorraum. Vielmehr erfolgt die Übertragung der Schaltbefehle von der Betätigungseinrichtung zum Kraftfahrzeuggetriebe im Fall der "shift-by-wire"-gesteuerten Getriebe zumeist ausschließlich mittels elektrischer oder elektronischer Signale und mittels anschließender zumeist elektrohydraulischer Umsetzung der Schaltbefehle. Dies gilt teilweise sowohl für moderne Schalt- bzw. Gangwechselgetriebe, insbesondere jedoch für die aktuellen Generationen der Automatgetriebe, welche zumeist komplett aktuatorisch fernbetätigt werden.

Im Fall der by-wire-betätigten Gangwechselgetriebe kann die fehlende mechanische Verbindung zwischen der Getriebeaktuatorik und dem Wählhebel jedoch dazu führen, dass die Wählhebelstellung unter bestimmten Rahmenbedingungen oder im Fehlerfall nicht mehr mit dem Schaltzustand des Getriebes übereinstimmt.

So weisen moderne Automatgetriebe im Allgemeinen eine so genannte Auto-P- Funktion auf, die dafür sorgt, dass beim Verlassen des Fahrzeugs ggf. automatisch die Parksperre im Getriebe eingelegt wird, um so etwa ein Wegrollen des unbeaufsichtigten Fahrzeugs zu unterbinden, falls der Fahrer das Einlegen der Parksperre vor dem Verlassen des Fahrzeugs versäumt hat. Die Auto-P-Funktion, die insbesondere dann selbsttätig in Aktion tritt, wenn der Zündschlüssel abgezogen oder das Fahrzeug verlassen wird, sorgt mit anderen Worten für das automatische Einlegen der Parksperre im Getriebe, und zwar unabhängig von der tatsächlich am Wählhebel angewählten Fahrstufe. Die Parksperre wird durch die Auto-P-Funktion des Getriebes bzw. des Fahrzeugs somit dann eingelegt, wenn der Wählhebel vom Fahrer beispielsweise in der Neutralstellung, in einer etwa vorhandenen Tipgasse, oder in einer der Fahrstufenstellungen belassen wurde.

In diesem Fall stimmt jedoch die Wählhebelstellung nicht mehr mit dem tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes überein. Bei der Rückkehr zum Fahrzeug, bzw. bei einem Startversuch des Fahrzeugs, wird anhand der Wählhebelstellung daher sowohl optisch als auch haptisch zunächst einmal eine unzutreffende Information an den Fahrer gegeben. Anhand der Wahrnehmung der Wählhebelstellung würde der Fahrer somit davon ausgehen, dass sich das Getriebe beispielsweise in der Neutralstellung oder in einer Fahrstufenstellung befindet, während im Getriebe hingegen tatsächlich die Parksperre eingelegt ist. Diese Diskrepanz zwischen der Wählhebelstellung und dem Getriebezustand könnte somit zu unerwünschten Fehlbedienungen, zu Fehlschlüssen durch den Fahrer und damit auch zu sicherheitskritischen Situationen führen. Um dies zu verhindern, muss eigens eine zusätzliche Signaleinrichtung für den Fahrer vorgesehen werden, die dem Fahrer für den Fall der per Auto-P eingelegten Parksperre signalisiert, dass das Fahrzeug erst gestartet werden kann, wenn zunächst einmal der Wählhebel manuell in die Parksperrenstellung und damit in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes gebracht wird.

Es ist versucht worden, der dargestellten Problematik damit zu begegnen, dass die Wählhebel von shift-by-wire-Gangwechselgetrieben als monostabile Betätigungselemente ausgebildet worden sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass ein solcher monostabil ausgebildeter Wählhebel nach jeder Betätigung stets wieder in dieselbe Mittelstellung zurückkehrt. Die Rückmeldung über den tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes bleibt bei einem monostabilen Wählhebel somit ausschließlich einer separaten Anzeige beispielsweise mittels Leuchtdioden überlassen. Hingegen entfällt bei einem monostabilen Wählhebel die Möglichkeit, dem Fahrer anhand der Wählhebelstellung optische bzw. haptische Rückmeldung übeT den Schaltzustand des Getriebes zu vermitteln. Ferner ist die Realisierung der mechanischen Schaltlogik und der notwendigen Schaltsperren - wie beispielsweise die sog. Keylock- und Shiftlock-Sperren - bei monostabil ausgebildeten Wählhebeln zumeist schwierig und erfordert eine aufwändige Aktuatorik zur selektiven Sperrung unzulässiger Schaltbefehle in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, was konstruktiv aufwändig ist und entsprechende Kosten verursacht.

So führt beispielsweise die als sog. Keylock-System bekannte Sicherheitsfunktion beim automatischen Gangwechselgetriebe zu einer Blockierung des Wählhebels in der Position "P", solange der Zündschlüssel abgezogen ist.

Damit wird - bei Betätigungseinrichtungen mit mechanischer Kopplung zum Gangwechselgetriebe - verhindert, dass ein unbeabsichtigtes Betätigen des Wählhebels bei abgezogenen Zündschlüssel oder ausgeschalteter Zündung und somit ein unbeabsichtigtes Auslegen der Parksperre im Getriebe erfolgen kann, wonach sich das Fahrzeug unerwünscht in Bewegung setzen könnte. Ein weiteres Beispiel für eine derartige, bei monostabilen Wählhebeln nur mit vergleichsweise großen Aufwand realisierbare Sicherheitsfunktion stellt die Shiftlock- Sperre dar, die dazu dient, dass aus Sicherheitsgründen nur bei getretener Bremse aus den Schaltstellungen "P" und "N" herausgeschaltet werden kann. Dies dient ebenfalls dem Zweck, ein unkontrolliertes Anfahren des Fahrzeugs bereits im Moment des Einlegens einer Fahrstufe zu verhindern.

Die bekannten, monostabil ausgebildeten Betätigungseinrichtungen haben ferner den Nachteil, dass sich der Fahrer an ein neues Bedienkonzept mit dem stets in die Mittelstellung zurückstrebenden Hebel gewöhnen muss, wobei sich dieses Bedienkonzept erheblich von der traditionellen Getriebebetätigung unterscheidet.

Mit diesem Hintergrund ist es somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinrichtung für ein Gangwechselgetriebe zu schaffen, mit der die genannten, im Stand der Technik vorhandenen Nachteile überwunden werden können. Mit der Erfindung soll dabei ermöglicht werden, dass auch bei shift-by-wire- gesteuerten Gangwechselgetrieben die Wählhebelposition stets den tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes widerspiegelt, wodurch eine zuverlässige optische und taktile Rückmeldung über den tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes realisiert werden soll. Insbesondere soll verhindert werden, dass der Wählhebel im Fall der automatisch eingelegten Parksperre ("Auto-P") irreführenderweise in einer der Fahrstufenstellungen verbleibt, während im Getriebe hingegen tatsächlich die Parksperre eingelegt ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungseinrichtung für ein Gangwechselgetriebe, hierbei insbesondere die Lagerung eines Wählhebels, die eine Bewegung des Wählhebels zwischen zumindest zwei Schaltgassen erlaubt, konstruktiv einfach, besonders kompakt sowie kostengünstig sowie robust auszuführen. Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unter anspräche.

In für sich genommen zunächst bekannter Weise umfasst die Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Wählhebel und eine Rastiereinrichtung mit einem Rastelement, das federbelastet in einer Rastkulisse gleitet. Dabei ist der Wählhebel - in Übereinstimmung mit dem traditionellen Bedienkonzept - als multistabiles Bedienelement mit stabilen Wählhebelstellungen ausgebildet.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Betätigungseinrichtung jedoch durch eine Trenneinrichtung mit einem aktuatorisch - beispielsweise elektromotorisch oder elektromagnetisch - angetriebenen Schubkeil aus. Mittels des Schubkeils können Rastelement und Rastkulisse aus einer ersten Relativstellung aktuatorisch in eine weitere Relativstellung verbracht werden. In der ersten Relativstellung greift das Rastelement rastend in entsprechende Rastvertiefungen der Rastkulisse ein, was den Normalbetrieb der Betätigungseinrichtung darstellt, mit dementsprechender Rastierung des Wählhebels in den einzelnen Wählhebelpositionen. In der weiteren Relativstellung jedoch ist das Rastelement außer Eingriff mit der Rastspur der Rastkulisse.

Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der im Normalbetrieb vorhandene, rastende Eingriff des Rastelements in die Rastkulisse dank der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung mit Schubkeil zuverlässig und auf konstruktiv einfache Weise aufgehoben werden kann. Danach lässt sich der Wählhebel leichtgängig und geräuscharm in Bewegung setzen, insbesondere selbsttätig in die Parksperrenstellung rückführen. Letzteres kann beispielsweise aktuatorisch oder mittels Federkraft erfolgen, da die den Wählhebel bremsenden Reaktions- und Reibungskräfte des Rastelements in der Rastkuhsse dank der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung eliminiert sind. Falls somit der Fahrzeugführer beispielsweise das manuelle Einlegen der Parksperre beim Abstellen des Fahrzeugs versäumt hat, so wird die Parksperre durch die Getriebesteuerung automatisch eingelegt, nachdem der Zündschlüssel abgezogen bzw. das Fahrzeug verlassen wurde. Ferner wird - mittels Einsatz der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung und beispielsweise einer Rückführfeder oder eines Aktuators - der Wählhebel aus der zuletzt eingelegten Fahrstufenstellung automatisch in die Parksperrenstellung rückgeführt, so dass der tatsächliche Schaltzustand des Getriebes (Parksperre) mit der Stellung des Wählhebels ("P") schlussendlich wieder übereinstimmt. Auf diese Weise ergibt sich eine korrekte optische sowie haptische Rückmeldung über den Getriebezustand an den Fahrzeugführer auch im Fall der mittels Auto-P-Funktion automatisch durch das Gangwechselgetriebe eingelegten Parksperre.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Betätigungseinrichtung ferner eine mit dem Schubkeil verbundene Mitnehmereinrichtung zur aktuatorischen Verlagerung des Wählhebels aus einer ersten Schaltgasse in eine weitere Schaltgasse. Dabei ist die Mitnehmereinrichtung an einem mit dem Wählhebel verbundenen Anschlagbereich zur Anlage bringbar.

Auf diese Weise wird eine höchst vorteilhafte Doppelfunktion des aktuatorisch angetriebenen Schubkeils erreicht, indem dieser einerseits zur Deaktivierung der Rastiereinrichtung herangezogen wird, und andererseits auch noch für die aktuatorische Verlagerung des Wählhebels beispielsweise aus der Tipgasse heraus in die Fahrstufengasse zuständig ist. Hierdurch kann der Wählhebel somit aus jeder Wählhebelstellung, insbesondere auch aus der Tipgasse, in die Parksperrenstellung zurückgeführt werden.

Die Art und konstruktive Ausbildung des Rastelements ist zur Verwirklichung der Erfindung zunächst einmal nicht entscheidend. So kann es sich bei dem Rastelement beispielsweise um eine federbelastete Rolle handeln. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Rastelement jedoch als federbelasteter Rastbolzen ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei der Rastbolzen an seinem der Rastkulisse abgewandten Ende mit einem Hebestift verbunden, beispielsweise von dem Hebestift durchdrungen, und der Hebestift wird von dem Schubkeil untergriffen.

Auf diese Weise ergibt sich eine konstruktiv einfache und zuverlässige Kraftübertragung vom Schubkeil auf das als Rastbolzen ausgebildete Rastelement. Im Sinne einer symmetrischen Kraftübertragung auf den Hebestift und zur Vermeidung von Verkantungen des Rastbolzens ist der Schubkeil dabei vorzugsweise gabelförmig ausgebildet und kann so den Hebestift symmetrisch an dessen beiden Enden untergreifen.

Nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Betätigungseinrichtung eine aktuatorisch verschiebbare Steuerkulisse und einen mit der Steuerkulisse in Eingriff stehenden, von der Steuerkulisse angetriebenen Schwenkhebel, wobei der Schwenkhebel wiederum mit dem Schubkeil in betätigendem Eingriff steht.

Hierdurch ergibt sich eine konstruktiv vorteilhafte und platzsparende Anordnung des Antriebs für den Schubkeil. Insbesondere kann somit, wie dies auch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, die Steuerkulisse linear verschiebbar in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sein, während Schwenkhebel, Mitnehmereinrichtung und Schubkeil so angeordnet sind, dass deren Bewegung sowie ggf. die aktuatorische Verschiebebewegung des Wählhebels zwischen den Schaltgassen in Fahrzeugquerrichtung erfolgt. Außerdem kann die Steuerkulisse mit konstruktivem Vorteil auch für weitere Aufgaben in der Betätigungseinrichtung herangezogen werden, wie weiter unten dargestellt.

Vorzugsweise umfasst die Betätigungseinrichtung dabei eine aktuatorisch angetriebene Linearspindel zur verschiebenden Betätigung der Steuerkulisse, wobei der Antrieb der Linearspindel vorzugsweise servomotorisch erfolgt. Zur Verwirklichung der Erfindung ist es zunächst einmal nicht von Bedeutung, auf welche Weise die aktuatorische Betätigung des Wählhebels, insbesondere die selbsttätige Rückführung des Wahlhebels in die Parksperrenstellung erfolgt. So ist es beispielsweise vorstellbar, dass der Wählhebel - im Anschluss an die Deaktivierung der Rastiereinrichtung durch die Trenneinrichtung - aufgrund einer Beaufschlagung mit Federkraft durch einen Federspeicher selbsttätig in die Parksperrenstellung zurückfällt, oder dass hierzu ein eigener Aktuator eingesetzt wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch eine zwischen Steuerkulisse und Wählhebel wirkende Anschlageinrichtung zur aktuatorischen Schwenkbewegung des Wählhebels vorgesehen. Die Anschlageinrichtung dient zur aktuatorischen Verschwenkung des Wählhebels, insbesondere innerhalb der Fahrstufengasse zur aktuatorischen Rückführung des Wählhebels in die Parksperrenstellung, wodurch sich ein konstruktiv sehr vorteilhafter Mehrfachnutzen der Steuerkulisse ergibt. Denn auf diese Weise dient die Steuerkulisse sowohl zum Antrieb des Schwenkhebels und damit des Schubkeils bzw. der Trenneinrichtung, als auch zusätzlich zur aktuatorischen Schwenkbewegung des Wählhebels.

Die Erfindung betrifft ferner eine Betätigungseinrichtung zur Auswahl von Schaltstufen eines Gangwechselgetriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes mit shift-by-wire- Betätigung, wobei die Betätigungseinrichtung einen Wählhebel mit mehreren Wählhebelstellungen sowie zumindest zwei Schaltgassen umfasst.

Die Betätigungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Wählhebel - zur Auswahl der Schaltstufen - in Fahrtrichtung um eine Lagerachse schwenkbar, und zusätzlich quer zur Fahrtrichtung entlang der Lagerachse verschiebbar ist. Auf diese Weise ergibt sich eine konstruktiv besonders einfache, robuste und damit auch kostengünstige Darstellung der Lagerung des Wählhebels sowohl bezüglich der Fahrstufenstellungen entlang der Fahrzeuglängsrichtung, als auch bezüglich der Schaltgassenstellungen des Wählhebels quer zur Fahrtrichtung. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Wählliebel entlang der Lagerachse quer zur Fahrtrichtung - insbesondere zwischen einer Tipgasse und einer Fahrstufengasse - hin und her bewegt werden kann, während die eigentliche Auswahl der Fahrstufen, bzw. die manuellen Gangwechsel in der Tipgasse, durch Schwenken des Wählhebels um die Lagerachse erfolgt. Dabei eignet sich diese Betätigungseinrichtung besonders gut zur Kombination mit der oben beschriebenen Trenneinrichtung und der zugehörigen Aktuatorik.

Mit diesem Hintergrund sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ferner vor, dass bei einer Betätigungseinrichtung mit entlang der Lagerachse verschiebbarem Wählhebel sowie mit Rastiereinrichtung und Trenneinrichtung der Schubkeil und die Mitnehmereinrichtung einstückig ausgebildet und auf der Lagerachse gelagert sind. Diese Ausführungsform zeichnet sich insbesondere durch kostengünstige Herstellbarkeit sowie durch konstruktiv einfache und platzsparende Anordnung des Schubkeils und der Mitnehmereinrichtung aus.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer isometrischer Ansicht eine Ausführungsform einer

Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Wählhebel in der Tipgassenstellung;

Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 mit aktiviertem Schubkeil;

Fig. 3 in einer Fig. 1 und 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 und 2 mit in die Fahrstufengasse überführtem Wählhebel; Fig. 4 in einer Fig. 1 bis 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 bis 3, mit in die Parksperrenstellung zurückgeführtem Wählhebel; und

Fig. 5 in einer weiteren schematischen isometrischen Darstellung die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 bis 4 in der Position gemäß Fig. 1 mit Blickrichtung gemäß Pfeil P in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen isometrischen Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung für ein Gangwechselgetriebe.

Man erkennt zunächst einmal einen Wählliebel 1 mit schematisch angedeutetem Betätigungsknauf 2. Mittels strichlierter Linien 3 sind die bei diesem Ausführungsbeispiel möglichen Wählhebelstellungen angedeutet. Bei den Stellungen, die der Wählhebel 1 annehmen kann, handelt es sich dabei um die Mittelstellung in der Tipgasse, in welcher sich der Wählhebel 1 gemäß Fig. 1 momentan befindet, ferner in der Tipgasse um die Tipstellungen "+" und "-" zum manuellen Gangwechsel, sowie in der Fahrstufengasse um die Fahrstufenstellungen P, R, N und D zur Auswahl der entsprechenden Betriebsart bzw. Gangstufe des zugehörigen Automatikgetriebes.

Mit dem Wählhebel 1 einstückig verbunden ist die Wählhebellagerung 4 sowie ein Gehäuse 5, in welchem ein federbelasteter Rastbolzen 6 angeordnet ist. Der Rastbolzen 6 ist Teil der Rastiereinrichtung der dargestellten Betätigungseinrichtung, die ferner eine (der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte) Rastkulisse mit Rastvertiefungen aufweist. Die Rastvertiefungen sind den stabilen Wählhebelpositionen P, R, N und D sowie der Mittelstellung in der Tipgasse dergestalt zugeordnet, dass der Wählhebel 1 nach der Anwahl einer dieser Stellungen jeweils in der angewählten Stellung verbleibt.

Aus Fig. 1 geht ferner die Trenneinrichtung hervor, mit der der Rastbolzen 6 zurückgezogen und damit außer Eingriff mit der Rastkulisse gebracht werden kann, um die anschließende automatische Rückführung des Wählhebels 1 in die Parksperrenstellung "P" zu ermöglichen. Die Trenneinrichtung umfasst insbesondere den hier gabelförmig ausgebildeten Schubkeil 7 sowie einen Hebestift 8, der an dem der Rastkulisse abgewandten Ende des Rastbolzens 6 mit dem Rastbolzen 6 verbunden und beweglich, in einem Langloch 9 im Rastbolzengehäuse 5 aufgenommen ist.

Bei Verschiebung des Schubkeils 7 entlang der durch den Pfeil X angedeuteten Bewegungsrichtung bewirkt die schiefe Ebene des Schubkeils 7 ein Anheben des Hebestifts 8 innerhalb des Langlochs 9, wodurch der mit dem Hebestift 8 verbundene Rastbolzen 6 in das Rastbolzengehäuse 5 zurückgezogen wird und so außer Eingriff mit der (nicht dargestellten) Rastkulisse gerät. Bei diesem Anheben des Hebestifts 8 stützt sich der Schubkeil 7 an einem am Rastbolzengehäuse angeordneten Stützbund 10 ab.

Die zugehörige Situation - nach der Verschiebung des Schubkeils 7 - ist in Fig. 2 dargestellt. Man erkennt, dass der Schubkeil 7 in Richtung Rastbolzengehäuse 5 bewegt und der Rastbolzen 6 dabei mittels Hubbewegung des Hebesüfts 8 in das Rastbolzengehäuse 5 hinein zurückgezogen wurde.

Die Bewegung des Schubkeils 7 erfolgt dabei über einen Schwenkhebel 11, der an seinem zeichnungsbezogen unteren Ende schwenkbar um eine mit dem (nicht dargestellten) Gehäusesockel der Betätigungseinrichtung verbundene Schwenkachse gelagert ist, und der an seinem zeichnungsbezogen oberen Ende eine Schaltgabel 12 aufweist. Die Schaltgabel 12 des Schwenkhebels 11 greift in eine Mitnehmernut eines mit dem Schubkeil 7 verbundenen Mitnehmers 13 ein, wobei der Mitnehmer 13 auf die Lagerachse 14 des Wählhebels 1 aufgeschoben ist und damit - neben dem Stützbund 10 - gleichzeitig eine weitere Lagerung für den Schubkeil 7 bildet, der mit dem Mitnehmer 13 einstückig verbunden ist.

Die Schwenkbewegung des Schwenkhebels 11 wiederum wird verursacht durch eine Steuerkulisse 15, und zwar indem die Steuerkulisse 15 entlang der mittels Pfeil Y angedeuteten Richtung über eine Linearspindel 16 durch einen Servomotor 17 verschoben wird. Die Deaktivierung der Rastiereinrichtung des Wählhebels 1 erfolgt mit anderen Worten über die Wirkungskette "Servomotor 17, Linearspindel 16, Steuerkulisse 15, Schwenkhebel 11, Mitnehmer 13, Schubkeil 7, Hebestift 8, Rastbolzen 6".

Im Anschluss an den gemäß Fig. 2 erfolgten Einzug des Rastbolzens 6 in das Rastbolzengehäuse 5 wird die Steuerkulisse 15 mittels des Servomotors 17 weiter entlang der Pfeilrichtung Y verschoben. Hierdurch wird zunächst der Schwenkhebel 11 weiter in Pfeilrichtung X verschwenkt, wodurch auch Mitnehmer 13 und Schubkeil 7 weiter - ebenfalls in Pfeilrichtung X - verschoben werden. Mitnehmer 13 und Schubkeil 7 liegen jedoch bereits an entsprechenden Anschlagsflächen 18 am Rastbolzengehäuse 5 bzw. an der mit dem Rastbolzengehäuse einstückig verbundenen Wählhebellagerung 4 an. Daher erfolgt bei der weiteren Bewegung von Mitnehmer 13 und Schubkeil 7 entlang Pfeilrichtung X zusätzlich auch eine entsprechende Verschiebung der Wählhebellagerung 4 bzw. der Einheit aus Wählhebel 1, Wählhebellagerung 4 und Rastbolzengehäuse 5 ebenfalls in Pfeilrichtung X.

Das Resultat dieser Verschiebebewegung geht aus der Darstellung von Fig. 3 hervor. Man erkennt, dass die Steuerkulisse 15 gegenüber der Situation aus Fig. 2 weiter in Pfeilrichtung Y verschoben wurde, wodurch Schwenkhebel 11, Mitnehmer 13, Schubkeil 7 wie auch die Einheit aus Wählhebel 1, Wählhebellagerung 4 und Rastbolzengehäuse 5 entlang der Pfeilrichtung X bewegt bzw. verschoben wurden.

Die Verschiebung der Einheit aus Wählhebel 1, Wählhebellagerung 4 und Rastbolzengehäuse 5 erfolgte dabei mittels Gleiten auf der Lagerachse 14 des Wählhebels 1. Im Bereich des Wählhebelknaufs 2 wird erkennbar, dass der Wählhebel 1 hierdurch aus der Mittelstellung der Tipgasse in die Fahrstufengasse bewegt wurde, und nunmehr die der Fahrstufe "D" entsprechende Position einnimmt.

Aus dieser Position heraus kann nun die Rückführung des Wählhebels 1 in die Parksperrenstellung "P" erfolgen. Hierzu wird mittels des Servomotors 17 über die Linearspindel 16 die Steuerkulisse 15 um ein weiteres Stück in Pfeilrichtung Y verschoben, wonach sich die Situation gemäß Fig. 4 ergibt. Diese Linearverschiebung der Steuerkulisse 15 aus der Position gemäß Fig. 3 in die Position gemäß Fig. 4 verursacht aufgrund der Kurve 19 in der Ausnehmung der Steuerkulisse 15 keine weitere Seitwärtsbewegung des Schwenkhebels 11 und damit auch des Wählhebels 1. Die Steuerkulisse 15 besitzt jedoch einen in der Darstellung der Fig. 1 bis 4 nicht erkennbaren Mitnahmevorsprung 20 auf ihrer Unterseite, vergleiche Fig. 5. Der Mitnahmevorsprung 20 gelangt in der in Fig. 3 dargestellten Relativstellung von Steuerkulisse 15 und Wählhebel 1 in Eingriff mit einem an der Wählhebellagerung 4 angeordneten Mitnehmerstift 21. Der Mitnehmerstift 21 ist sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 5 strichliert angedeutet.

Fig. 5 entspricht der Situation gemäß Fig. 1, jedoch mit Blickrichtung entlang des Pfeils P in Fig. 4. In Fig. 5 erkennt man außer Servomotor 17, Linearspindel 16, Steuerkulisse 15, Schwenkhebel 11, Mitnehmer 13, Schubkeil 7, Lagerachse 14, Wählhebel 1 und Rastbolzen 6 mit Hebestift 8 insbesondere den an der Unterseite der Steuerkulisse 15 angeordneten Mitnahmevorsprung 20 sowie strichliert den an der Wählhebellagerung 4 angeordneten Mitnehmerstift 21. Der Mitnahmevorsprung 20 der Steuerkulisse 15 trifft zunächst in der Relativstellung von Steuerkulisse 15 und Wählhebellagerung 4 gemäß Fig. 3 auf den mit der Wählhebellagerung 4 verbundenen Mitnehmerstift 21. Bei der weiteren Verschiebebewegung der Steuerkulisse 15 in Pfeilrichtung Y erfolgt somit eine Mitnahme des Stiftes 21 und damit ein Verschwenken der mit dem Stift 21 verbundenen Wählhebellagerung 4 bzw. der Einheit aus Wählhebel 1, Wählhebellagerung 4, Rastbolzengehäuse 5 mit Rastbolzen 6 und Schubkeil 7 im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 5, bis schließlich die Situation und Relativstellung gemäß Fig. 4 erreicht ist.

Aus Fig. 4 geht dabei hervor, dass - infolge der Mitnahme des Stiftes 21 durch die Steuerkulisse 15 - der Wählhebel 1 aus der Position "D" gemäß Fig. 3 in die Parksperrenstellung "P" gemäß Fig. 4 verschwenkt wurde.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass mittels einer einzigen Linearverschiebung der Steuerkulisse 15, ausgehend von der Position der Steuerkulisse 15 gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 5, bis hin zur Position der Steuerkulisse 15 gemäß Fig. 4, sämtliche zur Rückführung des Wählhebels 2 aus der Tipgasse in die Parksperrenstellung erforderlichen Vorgänge nacheinander ausgelöst werden. Wie oben ausführlich beschrieben, handelt es sich bei diesen Vorgängen im Einzelnen um die Deaktivierung der Rastierung bzw. den Rückzug des Rastbolzens 6 in das Rastbolzengehäuse 5 (vergleiche Fig. 2), um die Linearverschiebung des Wählhebels 1 aus der Tipgasse in die Fahrstufengasse (vergleiche Fig. 3) sowie um die anschließende Schwenkbewegung des Wählhebels 1 aus der Fahrstufenstellung "D" in die Parksperrenstellung "P" (vergleiche Fig. 4).

Dabei funktioniert die Rückführung des Wählhebels 1 in die Parksperrenstellung nicht nur ausgehend von der Tipgasse, sondern auch aus jeder der anderen Wählhebelstellungen D, N oder R heraus, analog wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt mit dem einzigen Unterschied, dass sich der Wählhebel 1 anfangs jeweils in einer der anderen Wählhebelstellungen D, N oder R als Ausgangsposition befindet.

Im Ergebnis wird damit deutlich, dass mit der Erfindung eine Betätigungseinrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe geschaffen wird, die gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil einer mit dem tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes stets übereinstimmenden Wählhebelposition aufweist. Dabei kann die Lagerung des Wählhebels sowie die zur Rückführung des Wählhebels eingesetzte Aktuatorik konstruktiv besonders kompakt, robust und damit kostengünstig ausgeführt werden. Ferner lässt sich dank der Erfindung sicherstellen, dass der Wählhebel aus jeder beliebigen Stellung sicher in die Parksperrenstellung rückgeführt werden kann. Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung eine für den Fahrer zuverlässige optische wie auch haptische Rückmeldung über den tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes, insbesondere im Fall der mittels "Auto-P" automatisch eingelegten Parksperre.

Dank der kostengünstigen Realisierbarkeit und der hohen Zuverlässigkeit leistet die Erfindung somit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Ergonomie und der Sicherheit bei Betätigungseinrichtungen für Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere bei der Anwendung im Bereich der shift-by-wire-gesteuerten Automatikgetriebe. Bezugszeichenliste

1 Wählhebel

2 Betätigungsknauf

3 Wählhebelstellungen

4 Wählhebellagerung

5 Rastbolzengehäuse

6 Rastbolzen

7 Schubkeil

8 Hebestift

9 Langloch

10 Stützbund

11 Schwenkhebel

12 Schaltgabel

13 Mitnehmer

14 Lagerachse

15 Steuerkulisse

16 Linearspindel

17 Servomotor

18 Ans chlagsflächen

19 Kulissenkurve

20 Mitnahmevorsprung

21 Mitnehmerstift

Claims

Betätigungseinrichtung mit WäHhebelrückführungPatentansprüche

1. Betätigungseinrichtung zur Auswahl von Schaltstufen eines shift-by-wire- Gangwechselgetriebes, die Betätigungseinrichtung umfassend einen zwischen zumindest einer Fahrstufenstellung und einer Parksperrenstellung bewegbaren Wählhebel (1) mit stabilen Wählhebelstellungen sowie eine Rastiereinrichtung mit einem federbelasteten Rastelement (6) und einer Rastkulisse, gekennzeichnet durch eine Trenneinrichtung mit einem aktuatorisch angetriebenen Schubkeil (7), wobei Rastelement (6) und Rastkulisse mittels des Schubkeils (7) aus einer ersten Relativstellung, in welcher das Rastelement (6) in eine Schaltspur der Rastkulisse eingreift, in eine weitere Relativstellung verbringbar sind, in welcher das Rastelement (6) außer Eingriff mit der Schaltspur der Rastkulisse ist.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Schubkeil (7) verbundene Mitnehmereinrichtung (13) zur aktuatorischen Verlagerung des Wählhebels (1) aus einer ersten Schaltgasse in eine weitere Schaltgasse, wobei die Mitnehmereinrichtung (13) an einem mit dem Wählhebel (l) verbundenen Anschlagbereich (18) zur Anlage bringbar ist.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement als federbelasteter Rastbolzen (6) ausgebildet ist.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastbolzen (6) an seinem der Rastkulisse abgewanden Ende mit einem Hebestift (8) verbunden ist, wobei der Hebestift (8) von dem Schubkeil (7) untergriffen wird.

5. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubkeil (7) gabelförmig ausgebildet ist.

6. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine aktuatorisch verschiebbare Steuerkulisse (15) sowie einen mit der Steuerkulisse (15) in antreibendem Eingriff stehenden Schwenkhebel (11) zur Betätigung des Schubkeils (7).

7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkulisse (15) linear verschiebbar in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist.

8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine aktuatorisch angetriebene Linearspindel (16) zur Verschiebung der Steuerkulisse.

9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Linearspindel (16) servomotorisch (17) erfolgt.

10. Betätigungseinriclitung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine zwischen Steuerkulisse (15) und Wählhebel (l) wirkende Anschlageinrichtung (20, 21) zur aktuatorischen Schwenkbewegung des Wählhebels (1) durch die Steuerkulisse (15).

11. Betätigungseinrichtung zur Auswahl von Schaltstufen eines shift-by-wire- Gangwechselgetriebes, die Betätigungseinrichtung umfassend einen Wählhebel (l) mit mehreren Wählhebelstellungen sowie zumindest zwei Schaltgassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählhebel (l) in Fahrtrichtung um eine Lagerachse (14) schwenkbar und quer zur Fahrtrichtung entlang der Lagerachse (14) verschiebbar ist.

12. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 11 mit Rastiereinrichtung und Trenneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Schubkeil (7) und Mitnehmereinrichtung (13) einstückig ausgebildet und auf der

Lagerachse (14) gelagert sind.