DE19637533A1

DE19637533A1 - Elektrischer Fahrschalter

Info

Publication number: DE19637533A1
Application number: DE1996137533
Authority: DE
Inventors: Bernd Aumann; Walter Frei; Armin Lauer; Guenter Schwarz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-09-14
Filing date: 1996-09-14
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2016-09-15
Also published as: DE19637533B4

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Fahrschalter mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein Fahrer einer Arbeitsmaschine muß zahlreiche Steue relemente gleichzeitig betätigen, z. B. zum Lenken des Fahrzeugs, zum Beschleunigen, zum Bremsen, zum Schalten und zum Bedienen eines Arbeitsgeräts. Die Vielzahl und Komple xität der Bedienungsvorgänge belasten den Fahrer in hohem Maße, so daß Fehlbedienungen nicht auszuschließen sind. Solche Fehlbedienungen können Personen und Sachschäden in erheblicher Höhe zur Folge haben. Aus diesem Grund sollten die Bedienelemente zur Entlastung des Fahrers ergonomisch und sinnfällig gestaltet und angeordnet sein. Da zwischen verschiedenen Gangstufen und der Fahrtrichtung - vorwärts, rückwärts - sehr häufig gewechselt werden muß und dies in der Regel gleichzeitig zum Bedienen des Werkzeugs der Ma schine, ist eine günstige Gestaltung eines entsprechenden Fahrschalters besonders wichtig. Zusätzlich ist speziell bei größeren Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise bei Dum per, Grader, Kranfahrzeuge usw., die häufig auch eine grö ßere Strecke in eine Richtung fahren, der Komfort des Schaltens in eine Richtung zu beachten.

Aus dem Stand der Technik ist ein Fahrschalter be kannt, mit dem Fahrtrichtung und Gangstufe gewählt werden können, indem ein Handschalthebel in zwei Schaltgassen - einer für die Vorwärts- und einer für die Rückwärtsgänge - von Gangstufe zu Gangstufe geführt wird. Die Schaltgassen können in Längsrichtung hintereinander oder parallel neben einander angeordnet sein und sind durch einen Zwischenbe reich bzw. Neutralbereich miteinander verbunden. Derartige Fahrschalter haben jedoch ein großes Bauvolumen und lange Schaltwege. Ferner sind bestimmte Schaltvorgänge nur schwer möglich, die jedoch im Einsatz benötigt werden, beispiels weise beim Schalten von einem hohen Vorwärts- in einen ho hen Rückwärtsgang bei schnellem Anfahren und schnellem Zu rücksetzen von einem Arbeitsbereich.

Weiter ist ein Fahrschalter bekannt, bei dem die Gang stufen durch Tippen an einem Handschalthebel und die Fahrt richtung durch Drehen an einem separaten Drehschalter be stimmt werden. Dieser hat zwar kurze Schaltwege, es müssen jedoch mit einer Hand zwei Schalter betätigt werden.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfin dung darin, einen ergonomisch sinnfälligen Fahrschalter zu entwickeln, bei dem mit einem Handschalthebel die Gangstu fen und die Fahrtrichtung gewählt werden kann und der kurze Schaltwege hat. Ferner sollte eine robuste, wasser- und staubdichte Konstruktion erreicht werden, die den Einsatz bedingungen gewachsen und für die Großserienproduktion ge eignet ist.

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

Indem zwischen gerasteten Positionen, Vorwärts-, Neu tral- und Rückwärtsstellung, durch Schwenken eines Hand schalthebels um eine Schwenkachse gewählt und in mindestens einer, vorzugsweise in jeder dieser Stellungen durch eine seitliche Tippbewegung um eine andere Schwenkachse in eine Richtung ein Hochschalten und in eine andere Richtung ein Rückschalten erreicht wird, können mit einem Handschalthe bel die Gangstufen und die Fahrtrichtung ergonomisch sinn fällig gewählt werden. Die Funktionsweise des Fahrschalters wird ohne große Erklärung schnell verstanden, der Fahrer fühlt sich schnell mit dem Fahrschalter vertraut. Die Fahr stellungen sind optisch erkennbar- und fühlbar. Den einzel nen Schwenk- und seitlichen Tippbewegungen können abhängig von der Software, von bestimmten Anwendungsbereichen oder vom Wunsch bzw. einer Schaltphilosophie des Fahrers be stimmte Funktionen zugeordnet werden. So kann speziell die seitliche Tippbewegung in der Neutralstellung mit verschie denen Funktionen belegt werden.

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

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

Wird in der Neutralstellung bzw. beim Durchfahren die ser Stellung automatisch ein geeigneter Anfahrgang vorge wählt, der beispielsweise für bestimmte Tätigkeiten geän dert, ein- und ausgeschaltet werden kann, so wird dem Fah rer beim Stoppen und wieder Anfahren ein manuelles Rück schalten erspart.

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

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

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

Werden mehrere Gänge geschaltet, wenn bei der seitli chen Tippbewegung ein bestimmter Punkt, in der Regel der Umkehrpunkt des Handschalthebels, überdrückt wird, so kön nen in kurzer Zeit mehrere Gänge geschaltet werden, ohne daß mehrere Schaltbewegungen ausgeführt werden müssen. Es wird Zeit und Bewegungsaufwand beim Bedienen der Maschine gespart. Dies kann ebenfalls erreicht werden, indem der Handschalthebel über eine definierte Zeit in der ausgelenk ten Stellung gehalten wird. Ein definierter Punkt muß nicht überdrückt werden.

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

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

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

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahl reiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrie ben. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen Kombinationen zusam menfassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt.

E:s zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Fahrschalters mit Ku lisse;

Fig. 2 eine Schnittzeichnung des Fahrschalters ent sprechend der Linie II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittzeichnung des Fahrschalters ent sprechend der Linie III in Fig. 2 und

Fig. 4 eine Schnittzeichnung entsprechend der Li nie IV in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Kulisse 24, in der ein Handschalthe bel 1 geführt wird. Sie besteht aus einer Schaltgasse 25 in Längsrichtung 50 und drei senkrecht dazu verlaufenden Schaltgassen 26, 27, 28 in Querrichtung 16. Indem der Hand schalthebel 1 um eine Schwenkachse 10 geschwenkt wird, kann er zwischen drei gerasteten Positionen 7, 8, 9, Vor wärts- 7, Neutral- 8 und Rückwärtsstellung 9, verstellt werden. In den Stellungen 7, 8, 9, die sich in der Mitte der Schaltgasse 25 und der Schaltgassen 26, 27, 28 befin den, kann der Handschalthebel 1 seitliche Tippbewegungen 12, 13 nach links und rechts ausführen, indem er um eine Schwenkachse 11 geschwenkt wird. Die Umkehrpunkte 17, 18, 19, 20, 21, 22 der seitlichen Tippbewegungen 12, 13 befin den sich symmetrisch links und rechts neben den Stellun gen 7, 8, 9. Wird der Handschalthebel 1 aus der Neutral stellung 8 nach vorne, also in Längsrichtung 50, um die Schwenkachse 10 geschwenkt, so wird die Fahrtrichtung vor wärts und wird er nach hinten geschwenkt, so wird die Fahrtrichtung rückwärts gewählt. Beim Antippen des Hand schalthebels 1 in einer der Stellungen 7, 8, 9 nach links wird zurückgeschaltet, beim Antippen des Handschalthebels 1 nach rechts wird hochgeschaltet. Bei der seitlichen Tippbe wegung 12, 13 nach links und rechts sowie bei der Schwenk bewegung ausgehen von der Neutralstellung 8 nach vorne und hinten, wird der Handschalthebel vorzugsweise um ca. 15° ausgelenkt. Die Schaltpositionen sind dadurch eindeutig wahrnehmbar und die Schaltwege sind noch nicht zu groß.

Der Handschalthebel 1 ist in einem Gelenkkopf 41 auf einer Achse 30 schwenkbar gelagert. Der Gelenkkopf 41 ist seinerseits auf einer Achse 29 schwenkbar gelagert. Er wird, nachdem er um die Achse 30 ausgelenkt wurde, durch eine federbelastete Kugel 37 zurückgestellt und mittig zen triert, die im Gelenkkopf 41 geführt ist. Die Kugel 37 wird gegen eine konkave Fläche 38 gedrückt, die mit dem Hand schalthebel 1 fest verbundene bzw. an diesen angeformt ist. Ferner sind am Handschalthebel 1 Schaltnocken 39, 40 ange bracht oder angeformt. Diese betätigen Schalter 5, 6, die ein Hoch- oder Rückschalten bewirken. Um zwischen der Vor wärts- 7, der Neutral- 8 und der Rückwärtsstellung 9 zu wechseln, wird der gesamte Gelenkkopf 41 um die Achse 29 geschwenkt. Eine Kugel 31, die im Gelenkkopf 41 geführt ist und durch eine Feder 36 gegen ein Gegenstück 42 gepreßt wird, das an den Gelenkkopf 41 angrenzend, springt bei der Schwenkbewegung in drei Rastpositionen 32, 33, 34, die durch Vertiefungen im Gegenstück 42 gebildet werden. Mit einem Rastenblech 35 werden hierbei Schalter 2, 3, 4 betä tigt, die die Vorwärts- 7, Neutral- 8 und Rückwärtsstellung 9 einem nicht dargestellten Steuergerät signalisieren. Grundsätzlich sind alle Arten von Schalter denkbar, wie beispielsweise berührungslose, wie Reed-Sensoren, Induktiv schalter, oder Kontaktschalter. Vorzugsweise werden jedoch Mikroschalter verwendet.

Der Gelenkkopf 41 ist in einem Gehäuse 43 befestigt, in das der Gelenkkopf 41 bei der Montage von unten einge führt und an der Decke 44 des Gehäuses 43 befestigt wird. Die Decke 44 hat ein Loch 45, durch das der Handschalthe bel 1 nach oben herausragt. Das Loch 45 wird durch eine Manschette 46 nach oben abgedichtet. Der Boden des Gehäu ses 43 wird durch einen Bodendeckel 46 dicht verschlossen, der eine abgedichtete Öffnung 48 hat, durch die Leitun gen 47 der Schalter 2, 3, 4, 5, 6 nach außen geführt wer den.

Auf dem Handschalthebel 1 ist ein Handgriff 49 ange ordnet. An diesem sind Taster 23 für zusätzliche Funktionen angebracht, vorzugsweise auch an der oberen Stirnseite. Taster können auch in der Decke 44 des Gehäuses 43 angeord net werden.

Bezugszeichenliste

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

Claims

1. Fahrschalter für Arbeitsmaschinen mit mehrstufigen Schaltgetrieben, der einen Handschalthebel (1) zum Wählen von Gangstufen und Fahrtrichtung hat, über den Schalter (2, 3, 4, 5, 6) betätigt werden, die Signale an ein elektri sches Steuergerät weiterleiten, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen gerasteten Positionen (7, 8, 9), Vorwärts- (7), Neutral- (8) und Rückwärtsstel lung (9), gewählt werden kann, indem der Handschalthe bel (1) um eine Schwenkachse (10) geschwenkt wird und in mindestens einer dieser Stellungen (7, 8, 9) durch seitli che Tippbewegungen (12, 13) um eine andere Schwenkach se (11) in eine Richtung (14) ein Hochschalten und in eine andere Richtung (15) ein Rückschalten erreicht wird.

2. Fahrschalter nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Neutralstellung (8) ein Anfahrgang automatisch vorgewählt wird.

3. Fahrschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Neutralstel lung (8) ein Anfahrgang manuell vorgewählt werden kann.

4. Fahrschalter nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Neutralstellung (8) der Anfahrgang durch seitliche Tippbewegungen (12, 13) vor wählbar ist.

5. Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Vor wärts- (7), Neutral- (8) und Rückwärtsstellung (9) in Längsrichtung (50) in dieser Reihenfolge von vorne nach hinten angeordnet sind.

6. Fahrschalter nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die seitlichen Tippbewegun gen (12, 13) in Querrichtung (16) ausgeführt werden und Umkehrpunkte (17, 18, 19, 20, 21, 22) haben, die links und rechts neben den gerasteten Positionen (7, 8, 9) sind.

7. Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß mehrere Gang stufen mit einer seitlichen Tippbewegung (12, 13) geschal tet werden können, indem bei der seitlichen Tippbewe gung (12, 13) ein bestimmter Punkt überdrückt wird.

8. Fahrschalter nach einem der Ansprüche von 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gang stufen mit einer seitlichen Tippbewegung (12, 13) geschal tet werden können, indem der Handschalthebel (1) über eine definierte Zeit am Umkehrpunkt (17, 18, 19, 20, 21, 22) gehalten wird.

9. Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Handschalt hebel (1) kardanisch aufgehängt ist.

10. Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß Statusinforma tionen durch Sensoren erfaßt und an ein Anzeigegerät wei tergeleitet werden.

11. Fahrschalter nach einem der oberen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß am Handschalt hebel (1) mindestens ein Taster (23) für zusätzliche Funk tionen integriert ist.

12. Fahrschalter nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß mit einem Taster (23) das Getriebe in der Neutralstellung (8) entriegelt wird, damit ein Gang eingelegt werden kann.

13. Fahrschalter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Taster (23) die Gangstufen in der Neutralstellung (8) auf eine bestimm te Gangstufe rückgesetzt werden können.