WO2009071080A2

WO2009071080A2 - Betätigungseinrichtung mit kulissenwelle

Info

Publication number: WO2009071080A2
Application number: PCT/DE2008/050035
Authority: WO
Inventors: Andreas Giefer; Ludger Rake
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2009-06-11
Also published as: CN101889156B; WO2009071080A3; US8490509B2; JP2011505531A; KR101403816B1; CN101889156A; DE102007058922B3; EP2220402A2; US20100307276A1; KR20100087318A; JP5258896B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für ein Gangwechselgetriebe. Die Betätigungseinrichtung umfasst einen Wählhebel (1) mit stabilen Wählhebelstellungen sowie eine Rastiereinrichtung mit Rastierelement (9) und Rastkulisse (8), wobei das Rastierelement (9) mit dem Wählhebel (1) verbunden ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Betätigungseinrichtung dadurch aus, dass die Rastkulisse (8) auf einer aktuatorisch rotierbaren Kulissenwelle (4) angeordnet ist. Die Kulissenwelle (4) weist zumindest eine schraubenförmig gewundene Rückführnut (10) für das Rastierelement (9) auf, wobei das Rastierelement (9) mittels Rotation (7) der Kulissenwelle (4) aus einer Startposition entlang der Rückführnut (10) in eine Zielposition überführbar ist. Die Wählhebelstellung kann so auch bei shift-by-wire-gesteuerten Gangwechselgetrieben stets den tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes widerspiegeln. Für den Fahrer wird eine zuverlässige optische wie auch taktile Rückmeldung über den Schaltzustand des Getriebes erzielt. Die Betätigungseinrichtung ist konstruktiv zuverlässig, weist einen niedrigen Energieverbrauch sowie eine geringe Geräuschentwicklung auf und benötigt wenig Bauraum.

Description

Betätigungseinrichtung mit Kulissenwelle

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für ein Gangwechselgetriebe, beispielsweise für einen Getriebeautomaten 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 insbesondere ergonomischen Anforderungen an solche Betätigungseinrichtungen für Gangwechselgetriebe sind 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 bei der Gangwahl klare haptische bzw. taktile Rückmeldungen über den aktuellen Schalt- bzw. Betriebszustand des Getriebes 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 oder Winkelstellung des Wählhebels eine klare optische und haptische Rückmeldung über den aktuellen Getriebezustand bzw. über die tatsächlich eingelegte Fahrstufe zu vermitteln.

Im Fall der klassischen, mechanischen Getriebebetätigung bzw. mechanischen Kopplung zwischen Wählhebel und Gangwechselgetriebe - beispielsweise mittels Seilzug oder Gestänge - stimmt die Wählhebelstellung aufgrund der mechanischen Kopplung stets mit der tatsächlichen Getriebestellung überein. Da mechanisch betätigte Gangwechselgetriebe für sich genommen im Allgemeinen multistabil sind (sprich, die Getriebeschaltstellung ist stabil in mehreren bzw. allen Positionen), 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 Schaltbetätigung, also bei der shift- by-wire-Betätigung von Gangwechselgetrieben, existiert jedoch zumeist keinerlei mechanische Kopplung mehr zwischen dem 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 elektrohydraulischer Umsetzung der Schaltbefehle im Getriebe. Dies gilt teilweise sowohl für moderne Schaltgetriebe, insbesondere jedoch für die aktuellen Generationen der Getriebeautomaten, welche im Allgemeinen 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 nicht mehr mit dem Schaltzustand des Getriebes übereinstimmt.

So weisen moderne Automatgetriebe üblicherweise eine so genannte Auto-P-Funktion auf, die dafür sorgt, dass beim Verlassen des Fahrzeugs gegebenenfalls automatisch die Parksperre im Getriebe eingelegt wird, um so 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 beispielsweise immer 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 jeweils angewählten Fahrstufe. Beispielsweise wird die Parksperre durch die Auto-P-Funktion des Getriebes bzw. des Fahrzeugs auch dann selbsttätig eingelegt, wenn der Wählhebel vom Fahrer beispielsweise in der Neutralstellung, in einer etwa vorhandenen Tippgasse, oder in einer der Fahrstufenstellungen belassen wurde.

In diesem Fall stimmt jedoch die Wählhebelstellung zunächst einmal nicht mehr mit dem tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes überein. Bei der Rückkehr zum Fahrzeug, bzw. bei einem Startversuch des Fahrzeugs würde anhand der Wählhebelstellung daher sowohl optisch als auch haptisch zunächst eine unzutreffende Information an den Fahrer gegeben. Anhand der Wahrnehmung der Wählhebelstellung müsste der Fahrer davon ausgehen, dass sich das Getriebe beispielsweise in der Neutralstellung oder in einer Fahrstufenstellung befindet, während im Getriebe hingegen tatsächlich die Parksperre eingelegt ist. Um eine solche Fehlinformation des Fahrers zu verhindern, müsste somit 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. Im Stand der Technik wird versucht, 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 über 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 oft aufwändig und erfordert eine komplizierte Aktuatorik zur selektiven Sperrung unzulässiger Schaltbefehle in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, was konstruktiv aufwändig ist und entsprechende Kosten verursacht.

Die bekannten, monostabil ausgebildeten Betätigungseinrichtungen haben ferner den Nachteil, dass sich der Fahrer dabei an ein neues Bedienkonzept mit dem stets in die Mittelstellung zurückstrebenden Hebel gewöhnen muss, wobei sich dieses Bedienkonzept erheblich von der traditionellen Getriebebetätigung mit stabilen Wählhebelstellungen 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 vorgefundenen Nachteile überwunden werden können. Mit der Erfindung soll ermöglicht werden, dass auch bei shift-by-wire- gesteuerten Gangwechselgetrieben die Wählhebelstellung 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 oder in der Tippgasse verbleibt, während im Getriebe hingegen tatsächlich die Parksperre eingelegt ist.

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

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

In für sich genommen zunächst bekannter Weise umfasst die Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen zwischen zumindest einer Fahrstufenstellung und einer Parksperrenstellung bewegbaren Wählhebel mit stabilen Wählhebelstellungen sowie eine Rastiereinrichtung. Dabei dient die Rastiereinrichtung zum Halten des Wählhebels in der jeweils eingelegten Wählhebelstellung und umfasst ein federbelastetes Rastierelement sowie eine Rastkulisse mit zumindest zwei Rastpositionen, wobei das Rastierelement mit dem Wählhebel verbunden ist.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Betätigungseinrichtung jedoch dadurch aus, dass die Rastkulisse auf einer aktuatorisch rotierbaren Kulissenwelle angeordnet ist. Dabei umfasst die Kulissenwelle zumindest eine schraubenförmig gewundene Rückführnut, und das Rastierelement ist mittels Rotation der Kulissenwelle entlang der Rückführnut aus einer Rastierelement-Startposition in eine Rastierelement-Zielposition verbringbar.

Erfindungsgemäß ergibt sich mit der drehbaren Kulissenwelle mit Rückführnut eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zur aktuatorischen Bewegung des Rastierelements und damit auch des Wählhebels. Hierdurch kann der Wählhebel - beispielsweise aus einer der Fahrstufenpositionen - insbesondere aktuatorisch in die Parksperrenstellung rückgeführt werden.

Falls somit der Fahrzeugführer beispielsweise das manuelle Einlegen der Parksperre beim Abstellen des Fahrzeugs versäumt hat, so kann die Parksperre automatisch durch die Getriebesteuerung eingelegt werden, nachdem der Zündschlüssel abgezogen bzw. das Fahrzeug verlassen wurde. Dabei wird der Wählhebel - mittels Einsatz der erfindungsgemäßen Kulissenwelle - aus der zuletzt eingelegten Fahrstufenstellung selbsttätig in die Parksperrenstellung rückgeführt, so dass der tatsächliche Schaltzustand des Getriebes (Parksperre) mit der Stellung des Wählhebels ("P") schlussendlich wieder übereinstimmt.

So ergibt sich eine stets zutreffende optische sowie haptische Rückmeldung über den Getriebezustand an den Fahrzeugführer, insbesondere auch im Fall der mittels Auto-P- Funktion automatisch durch das Gangwechselgetriebe eingelegten Parksperre. Hierdurch wird für den Fahrer nicht nur eine potentiell irreführende Information über den Getriebezustand vermieden, sondern es ergibt sich auch ein Komfortgewinn. Der Komfortgewinn besteht darin, dass der Fahrer - im Fall der automatisch per Auto-P eingelegten Parksperre - beim Wiederantritt der Fahrt den Wählhebel nicht erst manuell in Übereinstimmung mit dem Getriebezustand "Parksperre" bringen muss, um das Fahrzeug starten zu können. Zudem müsste der Fahrer auf diese Notwendigkeit der Rückführung des Wählhebels mittels einer zusätzlichen Informationsanzeige hingewiesen werden, die dank der Erfindung jedoch ebenfalls entfallen kann.

Die Rückführung entlang der Rückführnut der Kulissenwelle kann dabei mit geringstem aktuatorischem Kraftaufwand, mit einer vollkommen gleichförmigen Bewegung sowie äußerst geräuscharm erfolgen, da die Rastierkontur der Rastkulisse bei der Rückführung des Wählhebels nicht durchlaufen werden muss. Vielmehr verläuft die Rückführung des Wählhebel-Rastierelements entlang der völlig glatt ausbildbaren Rückführnut. Schließlich ist dank der Kulissenwelle auch die konstruktive Ausbildung der Aktuatorik zur Rückführung des Wählhebels mechanisch einfach, robust und besitzt nur wenige Einzelteile, wodurch hohe Zuverlässigkeit bei gleichzeitig geringen Kosten und niedrigem Platzbedarf erreicht wird.

Die Erfindung lässt sich zunächst einmal unabhängig davon verwirklichen, wie - zum Zweck der Rückführung - die Überführung des Rastierelements aus der Rastkulisse in die Rückführnut der Kulissenwelle konstruktiv realisiert wird. Beispielsweise könnte hierfür eine entsprechende Aktuatorik vorgesehen werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stimmt jedoch die Startposition der Rückführnut mit einer ersten Rastposition in der Rastkulisse und die Zielposition der Rückführnut mit einer weiteren Rastposition der Rastkulisse unmittelbar überein.

Die Überführung des Rastierelements von der Startposition in die Zielposition der Rastkulisse kann auf diese Weise unmittelbar und lediglich durch Rotation der Kulissenwelle eingeleitet und ausgeführt werden, da die Start- bzw. Zielpositionen auf der Kulissenwelle bei dieser Ausführungsform unmittelbar mit den korrespondierenden Rastpositionen für das Rastierelement übereinstimmen. Es ist mit anderen Worten also nicht notwendig, das Rastierelement zunächst aus seiner ersten Rastposition in der Rastkulisse auf geeignete Weise in die Startposition in der Rückführnut zu bewegen und - nach der Rückführung entlang der Rückführnut - aus der Zielposition wieder in die weitere Rastposition in der Rastkulisse zu verbringen.

Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kulissenwelle für mehrere unterschiedliche Rastpositionen der Rastkulisse jeweils eine Rückführnut auf. Dabei führen sämtliche Rückführnuten der Kulissenwelle zu einer gemeinsamen Zielposition. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, das Rastierelement bzw. den Wählhebel aus verschiedenen oder auch aus allen Positionen in die Zielposition rückzuführen. Beispielweise kann so der Wählhebel im Fall von "Auto-P" aus allen Wählhebelstellungen aktuatorisch in die Parksperrenstellung rückgeführt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die auf der Kulissenwelle angeordnete Rastkulisse außer einer ersten Rastebene mit den Rastpositionen für eine Schaltgasse des Wählhebels eine weitere Rastebene für eine Tippgasse des Wählhebels aufweist. Vorzugsweise befindet sich dabei die Tippgassen- Rastebene der Rastkulisse auf einer Kulissenrampe, wobei die Kulissenrampe, der Schaltgassen-Rastebene unmittelbar benachbart, auf der Kulissenwelle angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der weitere entscheidende Vorteil, dass die gesamte Rastkulisse für einen Wählhebeln mit Schaltgasse und Tippgasse komplett auf der Kulissenwelle angeordnet werden kann, wodurch die Erfindung auch anwendbar wird auf Wählhebel mit unterschiedlichen Schaltgassen, beispielsweise Wählhebel, die unterschiedliche Schaltgassen sowohl für die automatische als auch für die manuelle Gangwahl aufweisen. Dank der Anordnung der Tippgassen-Rastebene auf einer neben der Schaltgassen-Rastebene angeordneten Kulissenrampe ergibt sich eine konstruktiv einfache Realisierbarkeit der Rastiereinrichtung für einen Wählhebel mit Schaltgasse und Tippgasse.

Insbesondere kann die Kulissenrampe bei dieser Ausführungsform so ausgeformt und angeordnet werden, dass das Rastierelement - also beispielsweise ein federbelasteter Rastierpin - den Seitwärts-Schwenkbewegungen des Wählhebels beim Gassenwechsel einfach folgend, stets unmittelbar in die korrespondierende Rastebene der Rastkulisse eingeschwenkt wird. Dies führt auch im Fall von Rastkulissen mit mehr als einer Rastebene, also insbesondere bei Wählhebeln mit Schaltgasse und Tippgasse, zu einer mechanisch einfachen und robusten Darstellbarkeit der Rastiereinrichtung ohne zusätzliche komplizierte Mechanik im Bereich der Rastiereinrichtung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mit der Tippgassen-Mittelstellung des Wählhebels korrespondierende Rastposition der Tippgassen-Rastebene ebenfalls die Startposition für eine Rückführnut der Kulissenwelle bildet. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass der Wählhebel auch dann aktuatorisch bewegt und insbesondere in die Parksperrenstellung rückgeführt werden kann, falls der Wählhebel beispielsweise beim Verlassen des Fahrzeugs nicht in einer der Fahrstufenstellungen, sondern vielmehr in der Tippgasse belassen wurde. Vorzugsweise verläuft dabei die Rückführnut für die Wählhebelstellung "D" aus der Schaltgassen-Rastebene unmittelbar über die Mittelposition der Tippgassen-Rastebene und mündet somit direkt in die Tippgassen- Rückführnut. Auf diese Weise wird nur eine gemeinsame Rückführnut benötigt, die sowohl für die Rückführung des Wählhebels aus der Wählhebelstellung "D" als auch für die Rückführung des Wählhebels aus der Mittelstellung der Tippgasse zuständig ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung eine mit der Lagerung des Rastierelements bzw. mit dem Wählhebel verbundene Rastnase, sowie eine in die Oberfläche der Kulissenwelle eingebrachte, zu der Rastnase formkorrespondierende Freigabeausnehmung aufweist. Dabei fährt die Rastnase in die Freigabeausnehmung ein, wenn der Wählhebel aus der Wählhebelstellung "D" der Schaltgasse in die Tippgasse bewegt wird, während die Rastnase die Schwenkbewegung des Wählhebels in Richtung Tippgasse durch Anlage der Rastnase an der Oberfläche der Kulissenwelle blockiert, wenn sich der Wählhebel nicht in der Wählhebelstellung "D" der Schaltgasse befindet.

Hierdurch wird ein konstruktiver Doppelnutzen der Kulissenwelle erreicht. Denn die Kulissenwelle dient auf diese Weise einerseits wie beschrieben zur Rückführung des Rastierelements bzw. des Wählhebels in die Parksperrenstellung. Andererseits erfüllt die Kulissenwelle dank Rastnase und Freigabeausnehmung gleichzeitig den Zweck der mechanischen Blockierung der Schwenkbewegung des Wählhebels zur Tippgasse, solange sich der Wählhebel nicht in der Wählhebelstellung "D" befindet, da die Rastnase in diesem Fall an der Oberfläche der Kulissenwelle zur Anlage kommt und damit eine Schwenkbewegung des Wählhebels aus der Schaltgasse in die Tippgasse blockiert ist.

Vorzugsweise bilden dabei Rastnase und Freigabeausnehmung aufgrund ihrer Formgebung eine Gleitrampe. Die Gleitrampe ist dabei zum Auswurf der Rastnase aus der Freigabeausnehmung ausgebildet, sobald die aktuatorische Rotationsbewegung der Kulissenwelle zur Rückführung des Wählhebels beginnt. Auf diese Weise lässt sich dank der von Rastnase und Freigabeausnehmung gebildeten Gleitrampe eine exakt kontrollierte aktuatorische Rückführung des Wählhebels zunächst aus der Tippgasse in die Schaltgasse, und dann innerhalb der Schaltgasse aus der Wählhebelstellung "D" zurück in die Parksperrenstellung realisieren. Auch hier wird wieder eine konstruktive Doppelnutzung erreicht, indem Rastnase und Freigabeausnehmung sowohl zur Blockierung der Wählhebelbewegung in die Tippgasse außerhalb der Wählhebelstellung "N", als auch zur aktiven aktuatorischen Rückbewegung des Wählhebels aus der Tippgasse in die Schaltgasse herangezogen werden.

Vorzugsweise weist der aktuatorische Antrieb der Kulissenwelle ein Schneckengetriebe auf. Dank des Schneckengetriebes ergibt sich der Vorteil eines hohen Übersetzungsverhältnisses auf kleinem Bauraum, wobei gleichzeitig Selbsthemmung ohne weitere mechanische Hilfsmittel, und überdies geringstmögliche Geräuschentwicklung der Wählhebelaktuatorik erreicht wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Wählhebel sowohl bezüglich seiner translatorischen Schaltbewegungen als auch bezüglich seiner rotatorischen Schwenkbewegungen auf einer einzigen Welle gelagert ist.

Auf diese Weise ergibt sich eine robuste und platzsparende Darstellung der der Lagerung sowie der gesamten Schaltkinematik des Wählhebels mit lediglich einer Lagerwelle. Die Betätigungseinrichtung kommt hierdurch - insbesondere in der Vertikalen - mit minimalen Abmessungen aus. Dennoch lassen sich auch bei sehr kompakt ausgeführten Betätigungseinrichtungen die für eine sichere Bedienung und komfortable Haptik erforderlichen nicht zu kleinen Abstände zwischen den einzelnen Schaltpositionen des Wählhebels realisieren. Bei geeigneter Formgebung der Lagerwelle kann bezüglich der Schaltbewegungen des Wählhebels in Fahrtrichtung sogar eine virtuelle Wählhebel-Schwenkachse realisiert werden, die sich weit unterhalb des Gehäusebodens der Betätigungseinrichtung befindet.

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, Wählhebel und Rastierpin in Position "D";

Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung Wählhebel und Kulissenwelle der

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1, in seitlicher Ansicht;

Fig. 3 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht Wählhebel und

Kulissenwelle gemäß Fig. 2, während der Rückführung in die Parksperrenstellung;

Fig. 4 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht Wählhebel und

Kulissenwelle gemäß Fig. 2 und 3, Wählhebel in der Parksperrenstellung;

Fig. 5 in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht Wählhebel und

Kulissenwelle gemäß Fig. 2 bis 4, Wählhebel wie in Fig. 4 in der Parksperrenstellung;

Fig. 6 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 bis 5, Wählhebel wie in Fig. 4 und 5 in der Parksperrenstellung;

Fig. 7 in einer Fig. 1 und 6 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 bis 6, Wählhebel in der Tippgasse; und

Fig. 8 in einer schematischen Draufsicht die Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 bis 5, Wählhebel wie in Fig. 7 in der Tippgasse.

Fig. 1 zeigt in schematisch ausgeführter isometrischer Darstellung eine Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Man erkennt zunächst einmal einen Wählhebel 1 sowie den Sockel 2 der Betätigungseinrichtung mit der darauf angeordneten Lagerwelle 3 für den Wählhebel 1 sowie mit einer ebenfalls auf dem Sockel 2 angeordneten Kulissenwelle 4. Die Kulissenwelle 4 lässt sich mittels eines Servomotors 5 mit Schneckengetriebe 6 entlang der Pfeilrichtung 7 um ihre Längsachse verdrehen. In Fig. 1 gerade noch erkennbar ist die auf der Kulissenwelle 7 in Fig. 1 auf Position "9:00 Uhr" befindliche Rastkulisse 8 für den Wählhebel 1, sowie der in die Rastkulisse 8 eingreifende Rastierpin 9, der in einer (nicht sichtbaren) mit dem Wählhebel 1 verbundenen Führung federbelastet am Wählhebel 1 angeordnet ist.

Besser sichtbar wird die auf bzw. in der Kulissenwelle 4 vertieft angeordnete Rastkulisse 8 in Fig. 2. Man erkennt, dass die Kulissenwelle 4 in dieser Stellung (die der Stellung der Kulissenwelle 4 auch in Fig. 1 entspricht) zunächst eine herkömmliche, im Wesentlichen eindimensional-lineare Rastkulisse 8 für den federnden Rastierpin 9 bereitstellt, wobei diese Rastkulisse 8 aus einer Reihe von Rastvertiefungen und dazwischen angeordneten, entlang der Bewegungsrichtung 11 des Rastierpins 9 wellenförmig vertieften Führungsnuten besteht. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Rastkulisse stellt die Kulissenwelle 4 jedoch zusätzlich eine Anzahl von Rückführnuten bereit, die sich ausgehend von der eindimensional-linearen Rastkulisse 8 in die zweite und dritte Raumdimension erstrecken.

Mittels aktuatorischer Rotation 5, 7 der Kulissenwelle 4 wird somit über die Rückführnuten 8 die kontrollierte Rückführung des Rastierpins 9 sowie des Wählhebels 1 aus jeder beliebigen Wählhebelstellung in die Parksperrenstellung ermöglicht. Wie die Rückführung des Rastierpins 9 und des Wählhebels 1 abläuft, lässt sich gut anhand der Darstellung in Fig. 3 erkennen. In Fig. 3 wurde die Kulissenwelle 4 mittels des Aktuatorantriebs 5 bereits um knapp eine halbe Umdrehung gegenüber der Kulissenwellenposition gemäß Fig. 1 und 2 im Uhrzeigersinn gedreht, so dass die gerade noch erkennbare Rastkulisse 8 sich in der Darstellung gemäß Fig. 3 bezogen auf die Kulissenwelle 4 ungefähr auf Position "14:00 Uhr" befindet.

Aufgrund der Rotation 7 der Kulissenwelle 4 hat der Rastierpin 9 seine Rastposition in der Schaltstellung "D" gemäß Fig. 1 und 2 folglich verlassen und befindet sich in Fig. 3 bereits in der zur Raststellung "D" gehörigen Rückführnut 10, welche die Raststellung "D" in einer schraubenförmigen Linie entlang der Oberfläche der Kulissenwelle 4 mit der Raststellung "P" verbindet. Aufgrund der Rotation 7 der Kulissenwelle 4 erfolgt somit eine geradlinige Verschiebung des Rastierpins 9 sowie des mit dem Rastierpin 9 verbundenen Wählhebels 1 entlang der Pfeilrichtung 11 gemäß Fig. 3, bis der Rastierpin 9 sowie der Wählhebel 1 die Parksperrenstellung "P" erreicht haben. Um eine sichere und reproduzierbare Rückführung des Rastierpins 9 in die Parksperrenstellung zu gewährleisten, ist mit der Kulissenwelle 4 eine in den Figuren nicht dargestellte Sensierungseinrichtung verbunden, über die sich die Rotationswinkelstellung der Kulissenwelle 4 feststellen lässt, so dass der Aktuatorantrieb 5 nach erfolgter Rückführung des Rastierpins 9 zum richtigen Zeitpunkt ausgeschaltet werden kann.

Letzteres, nämlich die infolge der Rotation 7 der Kulissenwelle 4 erreichte Parksperrenstellung "P", ist in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. Die Stellung der Kulissenwelle 4 in den Fig. 4 bis 6 entspricht somit wieder der Stellung der Kulissenwelle 4 in den Fig. 1 und 2, mit dem Unterschied, dass die Kulissenwelle 4 in den Fig. 4 bis 6 gegenüber den Fig. 1 und 2 eine Rotation um 180° im Uhrzeigersinn (bezogen auf die Blickrichtung auf das Schrägzahnrad des Schneckengetriebes 6) vollzogen hat. Insbesondere in den Fig. 5 und 6 erkennt man, dass der Rastierpin 9 als Folge dieser Rotation 7 der Kulissenwelle 4 entlang der entsprechenden Rückführnut 10 zur Parksperrenposition "P" rückgeführt wurde, weshalb auch der Wählhebel 1 gemäß der Darstellung in den Fig. 4 bis 6 nun wieder die Parksperrenstellung einnimmt.

Aus den Fig. 4 bis 6 geht ferner auch die zur Tippgasse des Wählhebels 1 gehörige weitere Rastebene 12 der Rastkulisse 8 hervor. Die Tippgassen-Rastebene 12 ist dabei mit der Raststellung "D" der Rastkulisse 8 über ein kurzes Stück 13 der zur Raststellung "D" gehörigen Rückführnut 10 verbunden. Entlang dieses Verbindungsstücks 13 verläuft auch der Wechsel des Rastierpins 9 zwischen der zur Schaltgasse des Wählhebels 1 gehörigen Rastebene 8 und der zur Tippgasse des Wählhebels 1 gehörigen Rastebene 12. Die zur Tippgasse gehörigen Rastebene 12 ist dabei auf einer Rampe 14 angeordnet, die besonders deutlich auch aus Fig. 3 hervorgeht. Über die Rampe 14 verläuft in Fortsetzung des Verbindungsstücks 13 die zur Raststellung "D" gehörige Rückführnut 10, was ebenfalls besonders deutlich aus der Darstellung gemäß Fig. 3 hervorgeht. Dank der auf der Rampe 14 angeordneten, zur Tippgasse des Wählhebels 1 gehörigen Rastebene 12 kann ohne weitere Mechanik und bei Stillstand der Kulissenwelle 4 sehr einfach zwischen Schaltgasse und Tippgasse, bzw. zwischen Schaltgassen-Rastebene 8 und Tippgassen-Rastebene 12 gewechselt werden, indem die entsprechende Seitwärts- Schwenkbewegung 16 des Wählhebels 1 winkelmäßig 1 zu 1 auf den Rastierpin 9 übertragen wird. Hierdurch wird der Rastierpin 9 aus der Schaltgassen-Rastebene 8 in die Tippgassen- Rastebene 12 verschoben, ebenso gilt dies für den Rückweg des Rastierpins 9 aus der Tippgassen-Rastebene 12 in die Schaltgassen-Rastebene 8.

Der Wechsel des Rastierpins 9 zwischen den Rastebenen 8 und 12 infolge einer Schwenkbewegung 16 des Wählhebels 1 zwischen der Schaltgassenstellung 15 und der Tippgassenstellung 17 ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Insbesondere in Fig. 7 erkennt man, wie die Schwenkbewegung 16 des Wählhebels 1 unmittelbar dazu führt, dass der Rastierpin 9 aus der Schaltgassen-Rastebene 8 in die Tippgassen-Rastebene 12 wechselt. Die Rückführung des Wählhebels 1 in die Parksperrenstellung "P" kann dabei dank der über die Tippgassen-Rastebene 12 und über die Rampe 14 verlaufenden, zur Raststellung "D" gehörigen Rückführspur 10 problemlos auch dann erfolgen, wenn sich der Wählhebel 1 wie in Fig. 7 bzw. 8 in der Tippgasse befinden sollte, vgl. Darstellung der Rampe 14 und der über die Rampe 14 sowie durch die Tippgassen-Rastebene 12 verlaufenden Rückführspur 10 gemäß Fig. 3.

Hierbei wird die kontrollierte Rückführung des Wählhebels 1 aus der Tippgassenstellung 17 gemäß Fig. 7 bzw. 8 in die Schaltgassenstellung 15 gemäß Fig. 1 bis 6 sichergestellt durch das Zusammenwirken der Rastnase 18 mit der Freigabeausnehmung 19. Die auch in den Fig. 1 und 6 gut erkennbare Rastnase 18 und Freigabeausnehmung 19 wirken dergestalt zusammen, dass - ausgehend von der Relativposition der Rastnase 18 und der Freigabeausnehmung 19 gemäß Fig. 7 (Wählhebel 1 in der Tippgassenstellung 17) - die Rastnase 18 unmittelbar bei Beginn der Rotation 7 der Kulissenwelle 4 aus dem Bereich der Freigabeausnehmung 19 verdrängt wird. Hierdurch wird unmittelbar zu Anfang der Rotation 7 der Kulissenwelle 4 der Wählhebel 1 aus der Tippgassenstellung 17 in die Schaltgassenstellung 15 rückgeführt. Im Anschluss hieran erfolgt die Rückführung des Rastierpins 9 und damit auch des Wählhebels 1 aus der Schaltstellung "D" in die Parksperrenstellung "P" wie zuvor anhand der Fig. 3 bis 6 dargestellt.

Ein weiterer Effekt der Rastnase 18 liegt darin, dass diese eine Schaltsperre bildet, die verhindert, dass der Wählhebel 1 aus der Schaltgassenstellung 15 in die Tippgassenstellung 17 bewegt wird, wenn sich der Wählhebel 1 in einer anderen Schaltstellung als in Schaltstellung "D" befindet. Diese Blockierung der Schwenkbewegung des Wählhebels 1 in die Tippgassenstellung Yl erfolgt dadurch, dass die Rastnase 18 beim Versuch des Schwenkens des Wählhebels 1 aus der Schaltgassenstellung 15 in die Tippgassenstellung Yl auf die zylindrische Oberfläche der Kulissenwelle 4 aufschlägt (vgl. Fig. 6), falls sich der Wählhebel 1 nicht in der Schaltstellung "D" befindet. Sobald sich der Wählhebel 1 jedoch in der Schaltstellung "D" befindet, kann die Rastnase 18 hingegen in die Freigabe ausnehmung 19 eintauchen und die Schwenkbewegung 16 des Wählhebels 1 in die Tippgassenstellung Yl ist somit freigegeben.

Überdies dient die Freigabeausnehmung 19 aufgrund ihrer besonderen, T-förmigen Gestalt (vgl. Fig. 4 bis 7) als zusätzliche Kulissenführung für den Wählhebel 1, wenn dieser sich in der Tippgasse befindet. Wird der Wählhebel 1 innerhalb der Tippgasse fahrtrichtungsbezogen nach vorne oder nach hinten bewegt, so befindet sich die Rastnase 18 innerhalb des waagerechten Bereichs der Freigabeausnehmung 19. bei dieser Relativstellung von Rastnase 18 und Freigabeausnehmung 19 ist jegliche Seitwärtsbewegung 16 des Wählhebels 1 gesperrt. Der Wählhebel 1 kann daher in diesem Fall nur längs der Lagerwelle 3 zurück in die Mittelstellung der Tippgasse verschoben werden. Erst aus der Mittelstellung der Tippgasse heraus kann der Wählhebel 1 wieder seitwärts 16 in die Schaltgassenstellung 15 zurückbewegt werden.

Im Ergebnis wird deutlich, dass mit der Erfindung eine Betätigungseinrichtung mit stabilen Wählhebelstellungen geschaffen wird, die insbesondere den Vorteil aufweist, dass die Wählhebelstellung auch bei shift-by-wire-gesteuerten Gangwechselgetrieben stets den tatsächlichen Schaltzustand des Getriebes widerspiegelt. Hierdurch wird für den Fahrer eine zuverlässige optische wie auch taktile Rückmeldung über den Schaltzustand des Getriebes ermöglicht. Zusätzliche Vorteile werden in Form der konstruktiv einfachen und damit zuverlässigen und robusten Ausführung, sowie in Form eines niedrigen aktuatorischen Energieverbrauchs bei gleichzeitig minimaler Geräuschentwicklung und geringem Platzverbrauch erreicht.

Die Erfindung leistet somit einen elementaren Beitrag zur Verbesserung der Ergonomie, des Bedienkomforts, der Sicherheit sowie der Bauraum- und der Kosteneffektivität insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen im Bereich der Getriebebetätigung.

Bezugszeichenliste

Wählhebel Sockel Lagerwelle Kulissenwelle Servoelektrischer Antrieb Schneckengetriebe Drehrichtung Rastkulisse, Schaltgassen-Rastebene Rastierelement, Rastierpin Rückführnuten Bewegungsrichtung Tippgassen-Rastebene Verbindungsstück Kulissenrampe Schaltgassenstellung Schwenkbewegung Tippgassenstellung Rastnase Freigabeausnehmung

Claims

Betätigungseinrichtung mit KulissenwellePatentansprüche

1. Betätigungseinrichtung zur Auswahl von Schaltstufen eines shift-by-wire- Gangwechselgetriebes, die Betätigungseinrichtung umfassend einen zwischen zumindest einer Fahr Stufenstellung und einer Parksperrenstellung bewegbaren Wählhebel (l) mit stabilen Wählhebelstellungen sowie eine Rastiereinrichtung mit federbelastetem Rastierelement (9) und Rastkulisse (8) mit zumindest 2 Rastpositionen (P, R, N, D), wobei das Rastierelement (9) mit dem Wählhebel (l) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkulisse (8) auf einer aktuatorisch rotierbaren Kulissenwelle (4) mit zumindest einer schraubenförmig gewundenen Rückführnut (10) für das Rastierelement (9) angeordnet ist, wobei das Rastierelement (9) mittels Rotation (7) der Kulissenwelle (4) entlang der Rückführnut aus einer Startposition in eine Zielposition verbringbar ist.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Startposition der Rückführnut (10) mit einer ersten Rastposition (R, N, D) der Rastkulisse (8) und die Zielposition mit einer weiteren Rastposition (P) der Rastkulisse (8) übereinstimmt.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenwelle (4) für mehrere unterschiedliche Rastpositionen (R, N, D) der Rastkulisse (8) jeweils eine Rückführnut (10) aufweist, wobei alle Rückführnuten (10) zu einer gemeinsamen Zielposition (P) führen.

4. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkulisse auf der Kulissenwelle außer einer ersten Rastebene (8) für eine Schaltgassenstellung (15) des Wählhebels (l) eine weitere Rastebene (12) für eine Tippgassenstellung (17) des Wählhebels (l) aufweist.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tippgassen-Rastebene (12) der Rastkulisse auf einer Kulissenrampe (14) angeordnet ist, wobei die Kulissenrampe (14), der Schaltgassen-Rastebene (8) unmittelbar benachbart, auf der Kulissenwelle (4) angeordnet ist.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Tippgassen-Mittelstellung des Wählhebels (l) korrespondierende Rastposition in der Tippgassen-Rastebene (12) die Startposition einer Rückführnut (10) bildet.

7. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführnut (10) für die Wählhebelstellung "D" aus der Schaltgassen- Rastebene (8) über die mittlere Rastposition der Tippgassen-Rastebene (12) verläuft (13).

8. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine mit der Lagerung des Rastierelements (9) bzw. mit dem Wählhebel (l) verbundene Rastnase (18) sowie eine in der Oberfläche der Kulissenwelle angeordnete, zur Rastnase (18) formkorrespondierende Freigabeausnehmung (19), wobei die Rastnase (18) in die Freigabeausnehmung (19) einfährt, wenn der Wählhebel (l) aus der Wählhebelstellung "D" der Schaltgasse in die Tippgassenstellung (17) bewegt wird, während die Rastnase (18) die Schwenkbewegung (16) des Wählhebels (l) in Richtung Tippgassenstellung (17) blockiert, wenn sich der Wählhebel (l) nicht in der Wählhebelstellung "D" befindet.

9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Rastnase (18) und Freigabeausnehmung (19) eine Gleitrampe bilden, wobei die Gleitrampe zum Auswurf der Rastnase (18) aus der Freigabeausnehmung (19) und damit zur Rückführung des Wählhebels (l) aus der Tippgassenstellung (17) in die Schaltgassenstellung (15) zu Beginn der aktuatorischen Rotationsbewegung (7) der Kulissenwelle (4) ausgebildet ist.

10. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuatorische Antrieb der Kulissenwelle (4) ein Schneckengetriebe (6) umfasst.

11. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählhebel (l) sowohl bezüglich seiner translatorischen Schaltbewegungen (11) als auch bezüglich seiner rotatorischen Schwenkbewegungen (16) auf einer Welle (3) gelagert ist.