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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
zur Auswahl von Schaltstufen eines shift-by-wire Gangwechselgetriebes,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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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.
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Die
konstruktiven und ergonomischen Anforderungen an solche Betätigungseinrichtungen
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 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
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Darüber hinaus
offenbart die
DE 37
22 206 A1 eine Wählhebelvorrichtung
mit einem Wählhebel mit
einer Trenneinrichtung, welche ein Rastelement und eine Rastkulisse
aktuatorisch außer
eingriff bringt. Die Betätigung
erfolgt dabei in aufwendiger Weise mit einem hydraulisch Stellzylinder
sowie über ein
mechanisches Gestänge,
das mit dem verschwenkbaren Wählhebel
in Verbindung steht.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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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.
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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.
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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
Rastkulisse dank der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung eliminiert
sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise
umfasst die Betätigungseinrichtung
dabei eine aktuatorisch angetriebene Linearspindel zur verschiebenden
Betätigung
der Steuerkulisse, wobei der Antrieb der Linearspindel vorzugsweise
servomotorisch erfolgt.
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Zur
Verwirklichung der Erfindung ist es zunächst einmal nicht von Bedeutung,
auf welche Weise die aktuatorische Betätigung des Wählhebels,
insbesondere die selbsttätige
Rückführung des
Wählhebels
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.
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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.
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Die
Betätigungseinrichtung
ist in einer bevorzugten Ausführungsform
dergestalt ausgeführt
dass der Wählhebel – zur Auswahl
der Schaltstufen – mit einer
Wählhebellagerung
(4) einstückig
verbunden ist und die Einheit aus Wählhebel (1) und Wählhebellagerung
(4) 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.
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Mit
anderen Worten bedeutet dies, dass der Wählhebel 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.
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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.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele
darstellender Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 in
schematischer isometrischer Ansicht eine Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit dem Wählhebel
in der Tipgassenstellung;
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2 in
einer 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht die Betätigungseinrichtung
gemäß 1 mit
aktiviertem Schubkeil;
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3 in
einer 1 und 2 entsprechenden Darstellung
und Ansicht die Betätigungseinrichtung
gemäß 1 und 2 mit
in die Fahrstufengasse überführtem Wählhebel;
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4 in
einer 1 bis 3 entsprechenden Darstellung
und Ansicht die Betätigungseinrichtung
gemäß 1 bis 3,
mit in die Parksperrenstellung zurückgeführtem Wählhebel; und
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5 in
einer weiteren schematischen isometrischen Darstellung die Betätigungseinrichtung gemäß 1 bis 4 in
der Position gemäß 1 mit
Blickrichtung gemäß Pfeil
P in 4.
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1 zeigt
in einer schematischen isometrischen Darstellung eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
für ein
Gangwechselgetriebe.
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Man
erkennt zunächst
einmal einen Wählhebel 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 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.
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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.
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Aus 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.
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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.
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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.
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Die
zugehörige
Situation – nach
der Verschiebung des Schubkeils 7 – ist in 2 dargestellt. Man
erkennt, dass der Schubkeil 7 in Richtung Rastbolzengehäuse 5 bewegt
und der Rastbolzen 6 dabei mittels Hubbewegung des Hebestifts 8 in
das Rastbolzengehäuse 5 hinein
zurückgezogen
wurde.
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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.
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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''.
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Im
Anschluss an den gemäß 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.
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Das
Resultat dieser Verschiebebewegung geht aus der Darstellung von 3 hervor.
Man erkennt, dass die Steuerkulisse 15 gegenüber der
Situation aus 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.
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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.
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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 4 ergibt.
Diese Linearverschiebung der Steuerkulisse 15 aus der Position
gemäß 3 in
die Position gemäß 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 1 bis 4 nicht erkennbaren Mitnahmevorsprung 20 auf
ihrer Unterseite, vgl. 5. Der Mitnahmevorsprung 20 gelangt
in der in 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 1 als auch
in 5 strichliert angedeutet.
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5 entspricht
der Situation gemäß 1, jedoch
mit Blickrichtung entlang des Pfeils P in 4. In 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 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 5,
bis schließlich
die Situation und Relativstellung gemäß 4 erreicht
ist.
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Aus 4 geht
dabei hervor, dass – infolge der
Mitnahme des Stiftes 21 durch die Steuerkulisse 15 – der Wählhebel 1 aus
der Position "D" gemäß 3 in
die Parksperrenstellung "P" gemäß 4 verschwenkt
wurde.
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Dies
bedeutet mit anderen Worten, dass mittels einer einzigen Linearverschiebung
der Steuerkulisse 15, ausgehend von der Position der Steuerkulisse 15 gemäß 1 bzw. 5,
bis hin zur Position der Steuerkulisse 15 gemäß 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 (vgl. 2),
um die Linearverschiebung des Wählhebels 1 aus
der Tipgasse in die Fahrstufengasse (vgl. 3) sowie
um die anschließende
Schwenkbewegung des Wählhebels 1 aus
der Fahrstufenstellung "D" in die Parksperrenstellung "P" (vgl. 4).
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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 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.
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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.
-
- 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
- Anschlagsflächen
- 19
- Kulissenkurve
- 20
- Mitnahmevorsprung
- 21
- Mitnehmerstift