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Die
Erfindung betrifft einen Handwählhebel gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Aus
der
DE 100 11 425
A1 ist bereits ein Handwählhebel bekannt. Dieser ist
zur Auswahl der Stellungen P, R, N, D um eine Schwenkachse schwenkbar.
Ein Magnetanker eines Hubmagneten ist entlang einer parallel versetzt
zur Schwenkachse angeordneten Hubachse einerseits in eine die Stellung
P sperrende Sperrstellung und andererseits alternativ in eine die
Stellung N teilweise sperrende Sperrstellung einrückbar.
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Ferner
ist aus der
DE 196
01 442 A1 bereits ein Handwählhebel mit Sperrgliedern bekannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Handwählhebel mit Sperren zu schaffen,
der hohe Kräfte aus
Fehlbedienungen aufnehmen kann, wobei eine hohe Ausfallsicherheit
gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist die Verwendung eines Magentankers eines
elektrischen Hubmagneten zur Sperrung des Handschalthebels in einer
Stellung P und einer Stellung N. Ein solcher Magnetanker bietet
den Vorteil, dass dieser sich im Fehlerfall – d.h. bei Stromausfall – mittels
vorgespannter Federn stets in eine definierte Nullage zurückbewegen
lässt.
Dies bringt eine hohe Zuverlässigkeit
des Systems auch bei Ausfall des Bordnetzes mit sich.
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Diese
Nullage in Kombination mit zumindest einer vorgespannten Feder läst sich
besonders vorteilhaft in Kombination mit einer schrägen Rampe
zur Herstellung einer passiven Parksperre nutzen. Bei einer solchen
passiven Parksperre wird der Magnetanker beim Schwenken des Handwählhebels
in die Parkstellung P entlang einer schrägen Rampe geschwenkt, so dass
eine Feder zunehmend verspannt wird. Beim Erreichen der Parkstellung
P wird die Feder entlastet, so dass der Magnetanker in einer Art Falle
einrasten kann. Somit kann der Handschalthebel nicht mehr aus der
Parkstellung P gebracht werden, solange nicht das Magnetfeld des
elektrischen Hubmagneten den Magnetanker aus der Falle herauszieht,
indem eine Spannung an die Windungen des Hubmagneten angelegt wird.
Es kann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine
Notbetätigungsvorrichtung
vorgesehen sein, mittels der Handwählhebel mechanisch bzw. manuell aus
der Falle herausgezogen werden kann. Diese Notbetätigungsvorrichtung
kann beispielsweise ein Schalter, ein Seilzugsystem oder eine mit
einem Werkzeug betätigbare
Schraube sein.
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Gemäß einem
weiteren Vorteil der Erfindung wird ein konstruktiv sehr einfaches
Sperrenkonzept vorgeschlagen, welches eine Bewegung des Magnetankers
senkrecht zur Schwenkbewegungsrichtung des Handschalthebels ermöglicht.
Diese Anordnung ermöglicht
auf kleinem Raum eine sehr massive Bauweise, die hohe Fehlbedienkräfte aufnehmen kann,
ohne dass die Gefahr eines Verklemmens des Systems besteht. Dabei
kann der Magnetanker insbesondere als Sperrbolzen ausgeführt sein,
der sich in Ausnehmungen eines Bewegungsfest mit dem Handwählhebel
verbundenen Bauteils schiebt.
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Gemäß einem
weiteren Vorteil der Erfindung sind zumindest drei bewegungsfest
gegenüber
dem Handschalthebel angeordnete Sperrglieder vorgesehen.
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Eines
der drei Sperrglieder ist die zuvor beschriebene Falle, welche eine
Abstützfläche ist,
an der sich der Handschalthebel gegen Verschwenkung aus der Parkstellung
P heraus über
den Magnetanker an einem karosseriefesten Lagerbock abstützt. Bei der
Anordnung des Handwählhebels
am Lenkrad ist anstelle eines karosseriefesten Lagerbocks ein lenkradfester
oder 1enksäulenfester
Lagerbock vorgesehen. Die Falle kann insbesondere als halbkreisförmige Ausnehmung
in einem Tragarm ausgeführt
sein, der bewegungsfest mit dem Handwählhebel verbunden ist.
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Ein
zweites der drei Sperrglieder ist eine Ausnehmung in einem bewegungsfest
zum Handwählhebel
ausgeführten
Bauteil, an welchem sich der Magnetanker einseitig abstützen kann,
so dass ausschließlich
das Schwenken des Handwählhebels
von der Neutralstellung N nach R gesperrt ist, wohingegen das Schwenken
des Handwählhebels
von N nach D freigegeben ist. Das Bauteil kann insbesondere
- – der
selbe Tragarm, in dem bereits das erste Sperrglied eingearbeitet
ist oder aber
- – ein
weiterer bewegungsfest zum Handwählhebel
angeordneter Tragarm
sein. Das zweite Sperrglied kann
insbesondere ein Langloch oder eine Anlagefläche sein.
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Ein
drittes der drei Sperrglieder ist eine Ausnehmung in einem bewegungsfest
zum Handwählhebel
ausgeführten
Bauteil, an welchem sich der Magnetanker beidseitig abstützen kann,
so dass ein Schwenken des Handwählhebels
aus Neutralstellung N heraus gänzlich
gesperrt ist. D.h. es kann weder nach R noch nach D geschwenkt werden.
Das Bauteil kann insbesondere
- – der selbe
Tragarm, in dem bereits das erste Sperrglied eingearbeitet ist oder
aber
- – ein
weitere bewegungsfest zum Handwählhebel angeordneter
Tragarm
sein. Das dritte Sperrglied kann insbesondere
eine Bohrung sein.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und
der Zeichnung vor.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in sieben Figuren
dargestellt.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Vorrichtung zum Sperren eines Handwählhebels nach der Erfindung
in einer Teil-Seitenansicht,
gezeichnet in der gesperrten Parkstellung P des Handwählhebels,
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2 die
Vorrichtung in derselben Teil-Seitenansicht von 1,
gezeichnet in der Neutralstellung N des Handwählhebels, wobei eine Sperrung ausschließlich in
Richtung auf R, hingegen nicht in Richtung auf D erfolgt,
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3 einen
Querschnitt durch die Vorrichtung der 2 nach Linie
III-III in schematischer Darstellung,
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4 eine
Darstellung analog 3, wobei jedoch der Handwählhebel
entsprechend 1 in der Parkstellung P gesperrt
ist,
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5 eine
Darstellung analog 3, wobei jedoch der Handwählhebel
in der Parkstellung P freigegeben ist,
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6 eine
Darstellung analog 3, wobei sich jedoch der Handwählhebel
in der Rückwärtsfahrbereichsstellung
R befindet,
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7 eine
Darstellung analog 3, wobei sich jedoch der Handwählhebel
in der Neutralstellung N befindet und in beide Schwenkrichtungen
gesperrt ist,
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8 eine
Darstellung analog 3, wobei sich der Handwählhebel
in der Neutralstellung N befindet und in beide Schwenkrichtungen
freigegeben ist und
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9 ein
weiteres Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung
analog 3, wobei jedoch der Handwählhebel in der Parkstellung
P gesperrt ist.
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Ein
Handwählhebel 8 für ein Kraftfahrzeuggetriebe
ist an einer mittleren Stelle zwischen seinen Hebelenden mittels
eines Lagerbolzens 37 gegenüber einem fahrzeugfesten Vorrichtungsteil
in Form eines äußeren Lagerbockes 12 um
eine in Einbaulage quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegende geometrische
Schwenkachse 27-27 schwenkbar gelagert und dadurch in die
aufeinander folgenden Stellungen P-R-N-D über einen Gesamt-Schwenkwinkel 28 von Hand
betätigbar.
Dabei entspricht
- – P der Parkstellung,
- – R
dem Rückwärtsfahrbereich,
- – N
der Neutralstellung und
- – D
dem Vorwärtsfahrbereich.
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Innnerhalb
und bewegungsfest zum äußeren Lagerbock 12 des
Handwählhebels 8 ist
ein kleinerer innerer Lagerbock 38 für die Halterung eines Elektromagneten 17 bzw.
Hubmagneten angeordnet, welcher in Bezug auf die in 3 ersichtliche
geo metrische Bewegungsbahn 25-25 bzw. Hubachse seines Magnetankers 26 parallel
versetzt zur Schwenkachse 27-27 des Handwählhebels 8 ausgerichtet
ist. Der Magnetanker 26 ist in zwei entgegengesetzte Richtungen
und damit in zwei Hubendstellungen 14, 16 mittels
Anlegen einer Spannung an Windungen 100 betätigbar.
Aus diesen Hubendstellungen 14, 16 ist der Magnetanker 26 mittels
zwei entgegengesetzt wirksamen Schraubendruckfedern 13a, 13b in
eine mittlere Nullage zurückführbar. Der
Handwählhebel 8 ist
zu einem im Querschnitt etwa U-förmig
ausgebildeten Sperrenträger 24 bewegungsfest
angeordnet, welcher zwei sowohl in den Achsenrichtungen als auch
in Umfangsrichtung der Schwenkachse 27-27 gegeneinander
versetzte Tragarme 24-P und 24-N aufweist, die
sich von der Schwenkachse 27-27 in Richtung auf den Elektromagneten 17 erstrecken.
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Gemäß 1 ist
der Handwählhebel 8 ist
in seiner Parkstellung P durch ein Sperrglied-Paar 9 gegenüber dem
Lagerbock 12 bzw. Karosserieteil unbeweglich festgelegt,
wenn eine vorbestimmte Sperrbedingung oder vorbestimmte Sperrbedingungen beim
Erreichen der Parkstellung P erfüllt
sind. Für diesen
Fall ist der Elektromagnet 17 in seinen in 4 ersichtlichen
stromlosen Zustand gesteuert, in welchem die beiden Schraubendruckfedern 13a, 13b den
Magnetanker 26 in seiner Nullage halten, so dass ein dem
Handwählhebel 8 zugeordnetes
und an dem Tragarm 24-P ausgebildetes Sperrglied 10 des Sperrglied-Paares 9 und
ein dem Lagerbock 12 zugeordnetes und an dem zugekehrten
einen Ende des Magnetankers 26 ausgebildetes Sperrglied 11 des Sperrglied-Paares 9 in
eine gegenseitige sperrende Stellung 18 betätigt sind,
wodurch der Handwählhebel 8 gegen
eine Betätigung
aus der Parkstellung P heraus gesperrt ist. Das Sperrglied 11 des
Magnetankers ist dabei als erster Endzapfen ausgebildet, der in das
als halbkreisförmige
Vertiefung an der Seitenkante des Tragarms 24-P ausgebildete
Sperrglied 10 eingreift, so dass ein Schwenken aus der
Parkstellung P in die Rückwärtsfahrbereichsstellung
R oder sogar darüber
hinaus unmöglich
ist.
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In
diese in 4 dargestellte sperrende Stellung 18 ist
der Handwählhebel 8 passiv
blockierbar. „Passiv
blockierbar" bedeutet
in diesem Zusammenhang, dass auch ohne Stromversorgung ein formschlüssiges Einrasten
des Handwählhebels 8 in
der Parkstellung sichergestellt ist. Wird der Handwählhebel
aus R oder N oder D nach P bewegt, wobei kein Spannung an den Windungen 100 anliegt,
so gleitet das als ein Ende des Magnetankers 26 ausgebildetes Sperrglied 11 entlang
einer Schrägen 105,
wobei die Schraubendruckfeder 13a gestaucht bzw. vorgespannt
wird, bis diese die Freiheit hat, den Magnetanker 26 nach
rechts zu verschieben, so dass dieser in der rechten Endstellung 14 gemäß 4 formschlüssig einrastet.
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Wenn
aber eine vorbestimmte Freigabebedingung oder mehrere miteinander
verknüpfte
vorbestimmte Freigabebedingungen für die Parkstellung unter Wegfall
der Sperrbedingungen erfüllt
sind, wird an die Windungen 100 eine Spannung angelegt,
so dass eine Magnetkraft den Magnetanker 26 entgegen der
Federkraft der linken Schraubendruckfeder 13a in seine
in 5 ersichtliche linke Endstellung 16 bringt.
In dieser Endstellung 16 nehmen die Sperrglieder 10, 11 eine
Lösestellung
zueinander ein, in welcher dieselben relativ zueinander und somit
auch der Handwählhebel 8 relativ
zum Lagerbock 12 frei beweglich sind.
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2 und 3 zeigen
den Handwählhebel 8 in
der Neutralstellung N, wobei ein Schwenken des Handwählhebels 8 aus
der Neutralstellung N heraus in die Rückwärtsfahrstellung R gesperrt
ist. Hingegen ist ein Schwenken in die Stellung D freigegeben.
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Gemäß 3 ist
an die Windungen 100 eine gegenüber der Spannung gemäß 5 umgekehrte Spannung
angelegt, so dass der Magnetanker 26 gegen die Kraft der
Schraubendruckfeder 13b in die rechte Endstellung 14 ausgerückt wird.
Dabei greift der rechte Endzapfen in eine bogenförmiges einseitig offenes Langloch
ein, dessen Bogenradiusursprung in der Schwenkachse 27-27 liegt.
Das Langloch ist dabei in den Tragarm 24-P eingearbeitet.
Somit ist der Handwählhebel 8 gegen
Schwenkbewegungen um die Schwenkachse 27-27 in eine Richtung
festgelegt. D.h. Schwenkbewegungen aus der Neutralstellung N in
die Rückwärtsgangstellung
R werden blockiert, wohingegen Schwenkbewegungen aus der Neutralstellung
N in die Vorwärtsfahrbereichsstellung D
freigegeben sind.
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6 zeigt
eine Darstellung analog 3, wobei sich jedoch der Handwählhebel 8 in
der Rückwärtsfahrbereichsstellung
R befindet. An die Windungen 100 ist keine Spannung angelegt,
so dass der Magnetanker 26 bzw. der diesem zugeordnete
Handwählhebel 8 zwischen
den drei Stellungen R, N, D frei schwenkbar ist. 7 zeigt
dabei den Magnetanker 26 in der Nulllage. Dabei befindet
sich der Handwählhebel 8 in
der Neutralstellung N und ist in beide Schwenkrichtungen freigegeben.
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Neben
der einen gesperrten Neutralstellung N gemäß 3 kann der
Handwählhebel 8 in
seiner Neutralstellung N ferner
- – gemäß 7 in
einen zweiten gesperrten Zustand oder alternativ
- – gemäß 8 in
einen freigegebenen Zustand
überführt werden.
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Gemäß 7 ist
an die Windungen 100 eine Spannung angelegt, so dass der
Magnetanker 26 in die linke Endstellung 16 ausgerückt wird.
Diese Spannung entspricht der Spannung zum Lösen aus der Parksperre P, wie
in 5 dargestellt. Die Spannung wird von einem Steuergerät an die
Windungen angelegt, wenn für
die Neutralstellung N vorbestimmte Sperrbestimmung oder vorbestimmte
Sperrbedingungen beim Erreichen der Neutralstellung N vorliegen.
Dabei greift der linke Endzapfen in eine Bohrung 205 im
Tragarm 24-N ein, so dass der Handwählhebel 8 gänzlich gegen
Schwenkbewegungen um die Schwenkachse 27-27 festgelegt
ist. D.h.
- – sowohl
Schwenkbewegungen aus der Neutralstellung N in die Rückwärtsgangstellung
R
- – als
auch Schwenkbewegungen aus der Neutralstellung N in die Vorwärtsfahrbereichsstellung
D
werden blockiert. Somit ist der Handwählhebel 8 durch
ein der Neutralstellung N zugeordnetes Sperrglied-Paar 19 unbeweglich
festgelegt, wenn die besagte Sperrbestimmung oder vorbestimmte Sperrbedingungen
beim Erreichen der Neutralstellung N vorliegt. Dabei stehen - – ein
dem Handwählhebel 8 zugeordnetes
und an dem Tragarm 24-N ausgebildetes Sperrglied 20 des
Sperrglied-Paares 19 und
- – ein
dem Lagerbock 12 zugeordnetes und an dem zugekehrten anderen
Ende des Magnetankers 26 ausgebildetes Sperrglied 21 des
Sperrglied-Paares 19
in einer gegenseitigen Sperrstellung
zueinander.
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Bei
der Darstellung gemäß 8 befindet sich
der Handwählhebel 8 in
der Neutralstellung, wobei der Magnetanker 26 in der Nullage
ist, da die Windungen spannungsfrei sind. Der Handwählhebel 8 ist in
jede Richtung frei schwenkbar.
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Für die Neutralstellung
N des Handwählhebels 8 ist
ein sogenannter begrenzter Vorsteuerbereich 29 des Gesamt-Schwenkwinkels 28 vorgesehen,
der sich von der Neutralstellung N aus in Richtung der Parkstellung
P erstreckt – jedoch
vor der Rückwärtsfahrstellung
R endet. Wenn bereits beim Durchlaufen des Vorsteuerbereiches 29 durch
den Handwählhebel 8 in
dem auf die Neutralstellung N weisenden Schwenksinne 30 eine
für die
Neutralstellung N vorbestimmte Sperrbedingung auftritt, wird der
Elektromagnet 17 im Sinne einer Sperrung des Handwählhebels 8 angesteuert.
Die Polarität
der an die Windungen 100 des Elektromagneten 17 zur Sperrung
angelegten Spannung hängt
davon ab, welche Sperre beim Erreichen der Neutralstellung eingelegt
sein soll. So wird beim durchlaufen des Vorsteuerbereiches 29 anhand
aktueller Betriebsparameter des Fahrzeuges bereits festgelegt, ob
ein Schwenken des Handwählhebels 8 aus
der Neutralstellung N in den Vorwärtsfahrbereich D möglich sein soll
oder nicht.
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Für die Neutralstellung
N des Handwählhebels 8 ist
ein weiterer sogenannter Vorsteuerbereich 32 vorgesehen,
welcher von der Neutralstellung N ausgeht, sich in Richtung der
Vorwärtsfahrbereichsstellung
D erstreckt und vor letzterer endet. Für den Fall, dass der Handwählhebel 8 den
Vorsteuerbereich 32 in dem auf die Neutralstellung N gerichteten Schwenksinne 33 durchläuft und
bereits in dieser Phase eine vorbestimmte Sperrbedingung für die Neutralstellung
N auftritt oder vorliegt, wird der Elektromagnet 17 wiederum
im Sinne einer Betätigung des
Sperrglied-Paares 19 in dessen Sperrstellung 22 angesteuert.
Die Polarität
der an die Windungen 100 des Elektromagneten 17 zur
Sperrung angelegten Spannung hängt
davon ab, welche Sperre beim Erreichen der Neutralstellung eingelegt
sein soll. So wird beim durchlaufen des Vorsteuerbereiches 32 anhand
aktueller Betriebsparameter des Fahrzeuges bereits festgelegt, ob
ein Schwenken des Handwählhebels 8 aus
der Neutralstellung N zurück
in den Vorwärtsfahrbereich
D möglich
sein soll oder nicht.
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9 zeigt
ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung. Im folgenden
werden nur die Unterschiede zum ersten Ausgestaltungsbeispiel dargestellt.
Dabei sind die beiden tragarmseitigen Sperrglieder gegenüber dem
ersten Ausgestaltungsbeispiel gegeneinander vertauscht. Die Bohrung 305 zur Sperrung
der Schwenkbewegung des Handschalthebels ist an dem selben Tragarm 124-P angeordnet, wie
das als halbkreisförmige
Vertiefung an der Seitenkante des Tragarms 124-P ausgebildete
Sperrglied 110. Hingegen ist das als Langloch ausgeführte Sperrglied 120,
welches ausschließlich
ein Schwenken nach D zulässt,
an dem anderen Tragarm 124-N angeordnet.
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In
einem zeichnerisch nicht dargestelltem Ausgestaltungsbeispiel der
Erfindung ist für
das Sperrglied 10 bzw. 110 eine andere Form vorgesehen.
Dies kann beispielsweise eine gänzlich
von Material umschlossene Durchbohrung oder Sacklochbohrung im Tragarm 24-P bzw. 124-P sein.
Dadurch wird die Steifigkeit des Sperrgliedes 10 bzw. 110 erhöht.
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In
einem zeichnerisch nicht dargestelltem Ausgestaltungsbeispiel der
Erfindung ist für
das Sperrglied 20 bzw. 120 eine andere Form vorgesehen.
Dies kann beispielsweise eine gänzlich
von Material umschlossene durchgehende Langlochbohrung sein oder
aber eine Langlochbohrung, die als Sacklochbohrung ausgeführt ist.
Dadurch wird die Steifigkeit des Sperrgliedes 20 bzw. 120 erhöht.
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Anstelle
des als Langloch ausgeführtem Sperrglied 20 kann
für dieses
Sperrglied 20 gemäß der gestrichelten
Linie 200 aus 1 auch gänzlich auf Material am Tragarm 24-P verzichtet
werden, so dass der Magnetanker bei eingerücktem Sperrglied-Paares 19 unmittelbar
an der Stirnkante – d.h. im
Bereich der Linie 200 – des
Tragarmes 24-P anliegt.
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In
weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann das als Langloch ausgeführtem Sperrglied 20 gemäß den gestrichelten
Linien 201 bis 204 verschiedene untere Ausläufe haben,
so dass sich ein unten offenes Langloch bildet. Diese Bauform bietet
eine sehr hohe Zuverlässigkeit
beim einführen
des Magnetankers in das dann unten offene Langloch.
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Die
Einbaulage der Vorrichtung nach der Erfindung im Fahrzeug kann so
vorgesehen sein, dass die Schwenkachse 27-27 quer zur Fahrzeuglängsrichtung
festgelegt ist, und dass die P-Stellung in Fahrzeuglängsrichtung
vorn – dagegen
die Vorwärtsfahrbereichsstellung
D hinten liegen.
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Anstelle
der zwei Schraubendruckfedern kann auch eine einzige entsprechend
abgestützte Feder
die Aufgabe der beiden Schraubendruckfedern übernehmen. Die Feder kann beispielsweise auch
als Tellerfeder oder Tellerfederpaket ausgeführt sein. Die Feder kann generell
sowohl linear, als auch degressiv als auch progressiv ausgeführt sein.
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In
den dargestellten Ausgestaltungsbeispielen stützt sich der Handwählhebel
in den gesperrten Stellungen stets über einen Magnetanker an einem karosseriefesten
Lagerbock ab. In sämtlichen
Ausgestaltungsbeispielen kann der Handwählhebel jedoch auch als Lenkradwählhebel
ausgeführt
sein. Dabei ist anstelle eines karosseriefesten Lagerbocks ein lenkradfester
oder lenksäulenfester
Lagerbock vorgesehen. Ein lenkradfester oder Lagerbock vorgesehen,
wenn sich der Handwählhebel
gemeinsam mit dem Lenkrad bewegt. Hingegen ist ein lenksäulenfester
Lagerbock vorgesehen, wenn der Wählhebel schwenkbar
an der Lenksäule
befestigt ist und relativbeweglich zum Lenkrad ist.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsformen handelt
es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der
beschriebenen Merkmale für
unterschiedliche Ausführungsformen
ist ebenfalls möglich.
Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung
gehörenden
Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien
der Vorrichtungsteile zu entnehmen.