DE4422257C1 - Fahrstufenwähleinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrstufenwähleinrichtung für ein automatisches Kraft­ fahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Der Betriebsbereich eines Automatikgetriebes ist in verschiedene manuell vor­ wählbare Betriebsstufen unterteilt, die als Fahrstufen bezeichnet werden. Der Be­ griff Fahrstufen, wie er hier verwendet wird, umfaßt alle Betriebsstufen eines Automatikgetriebes, also auch die Park- oder Neutralposition.

Es ist bereits bekannt, eine Wählwelle an einem automatischen Kraftfahr­ zeuggetriebe durch einen von einem Getriebesteuergerät angesteuerten Elektro­ motor zu verstellen. Die US-PS 4 843 901 beschreibt eine solche Fahrstufen­ wähleinrichtung, bei der die Fahrstufen vom Fahrer über eine Steuereinrichtung ausgewählt werden. Der Elektromotor verdreht die Wählwelle des Automatik­ getriebes auf die Position der an der Steuereinrichtung ausgewählten Fahrstufe.

Es hat sich gezeigt, daß es für den Betrieb von Fahrzeugen mit Automatikgetrieben günstig ist, wenn nach dem Abstellen des Fahrzeuges die Parksperre von selbst eingelegt wird. Dieser Vorgang findet nach dem Abschalten der Zündung statt. Der Fahrer kann dann den Zündschlüssel erst abziehen, wenn die Parksperre eingelegt ist.

Werden nun die Wählwelle oder der Wählschieber durch einen Elektromotor ver­ stellt, hat das den Nachteil, daß zum Einlegen der Parksperre bei ausgeschalteter Zündung eine aufwendige Nachbestromungseinheit zur Versorgung des Elektro­ motors benötigt wird.

Dieser Nachteil ist bei sich nicht von selbst einlegenden Parksperren ebenfalls vor­ handen, wenn die Wählwelle über einen Elektromotor verstellt wird. Hier muß der Fahrer, bei nicht eingelegter Fahrstufe "P" und ausgeschalteter Zündung, die Zündung wieder einschalten, um nach Einlegen der Fahrstufe "P" die Parksperre zu aktivieren. Erst jetzt kann er die Zündung ausschalten und den Zündschlüssel aus dem Zündschloß ziehen.

Die DE 43 04 250 C1 beschreibt ebenfalls eine Fahrstufenwähleinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe, bei der die Wählwelle von einem Elektro­ motor verstellt wird. In Fahrstufe P, die durch den Elektromotor eingelegt wird, wirkt ein mechanisch betätigter Sicherungshebel über einen Bowdenzug so mit dem Zündschloß zusammen, daß der Zündschlüssel abgezogen werden kann. In den anderen Fahrstufen wird der Sicherungshebel durch eine Rückstellfeder so fixiert, daß der Zündschlüssel nicht abgezogen werden kann. Desweiteren ist es möglich, manuell den Elektromotor von der Wählwelle zu entkoppeln und die Wählwelle in die Fahrstufe N zu verdrehen. Dies bewirkt ebenfalls eine Verdrehung des Sicherungshebels entgegen der Rückstellkraft der Feder für eine Freigabe des Zündschlüssels im Zündschloß. Gewöhnlich wird dieses als Interlock-Funktion be­ zeichnet.

Die DE 42 33 938 A1 beschreibt eine Schaltvorrichtung für ein automatisches Ge­ triebe bezüglich des Zusammenwirkens von Wählhebelbewegung und elektro­ nischem Steuergerät zum Auswählen der einzelnen Fahrstufen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrstufenwähleinrichtung mit Elektromotor für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe so zu gestalten, daß sich die Parksperre nach Ausschalten der Zündung von selbst einlegt und dazu keine Nach­ bestromungseinheit notwendig ist.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist eine Fahrstufenwähleinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe so gestaltet, daß die Betriebsstufen "D", "R" und "N" aus­ schließlich durch den Elektromotor eingelegt werden, während zum Einlegen einer Parksperre in der Betriebsstufe "P" zusätzlich noch ein mechanisch betätigbarer Federspeicher vorgesehen ist. Wenn die Parksperre bei einer Fahrstufen­ wähleinrichtung mit Elektromotor in Betriebsstufe "P" über einen Federspeicher eingelegt wird, hat das den Vorteil, daß das automatische Einlegen der Parksperre bei Auswahl der Fahrstufe "P" am Wählhebel nach Ausschalten der Zündung auf einfache Weise verwirklicht werden kann. Es ist keine Nachbestromung für die Fahrstufenwähleinrichtung notwendig und die Sicherheit und Verfügbarkeit bei elektrischen Einfachfehlern ist gewährleistet.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind Steuereinrichtung und Feder­ speicher durch eine Wirkverbindung so gekoppelt, daß das Einrücken der Park­ sperre verhindert wird, wenn an der Steuereinrichtung nicht die Betriebsstufe "P" eingelegt ist. Wird der Federspeicher durch die Wirkverbindung, die als Bowden­ zug ausgebildet sein kann, entriegelt, hat das den Vorteil, daß die Parksperren­ betätigung einfach aufgebaut ist. Es kann während der Vorwärtsfahrt keine Kraft­ schlußunterbrechung und grundsätzlich kein ungewolltes Einlegen der Parksperre stattfinden. Vorteilhafterweise konstruktiv einfach und preiswert ist eine Ausführung der Wirkverbindung als Bowdenzug.

Um das Fahrzeug bei Funktionsausfall der Fahrstufenwähleinrichtung und einge­ legter Parksperre abschleppen zu können, ist in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die Parksperre durch eine vom Fahrer bedienbare Notentriegelung außer Eingriff gebracht werden kann.

Eine wiederum konstruktiv einfache und preiswerte Ausführung der Notent­ riegelung ist eine Wirkverbindung, zum Beispiel als Bowdenzug ausgeführt, zwischen einem vom Fahrer bedienbaren Handhebel und der Entriegelungs­ einrichtung.

Als Elektromotor kann ein im Getriebegehäuse untergebrachter Schrittmotor mit redundanten Wicklungen und einer redundanten Positionsrückmeldeeinrichtung verwendet werden, dessen Rotor als eine Hohlwelle mit Innengewinde ausgebildet ist und eine drehfeste Wählspindel antreibt, die sowohl den Wählschieber verstellt, als auch in Betriebsstufe "P" ein Parksperrenrad blockiert.

Wählschieber und Elektromotor werden dazu auf einem gemeinsamen Grund­ körper montiert. Dadurch ist die Justierung der Fahrstufenwähleinrichtung einfach zu bewerkstelligen. Gleichbleibende Betriebsbedingungen (Temperatur, Schmierung) im Getriebegehäuse erhöhen die Zuverlässigkeit der Fahrstufen­ wähleinrichtung.

Die redundante Positionsrückmeldeeinrichtung besteht aus mindestens einem an der Wählspindel angebrachten, einseitig freiliegenden Permanentmagneten, der mit Reedschaltern und einer dazwischenliegenden, mit dem Schrittmotor rotie­ renden, mit einer Ausnehmung versehenen ferromagnetischen Blende so ange­ ordnet ist, daß für jede eingelegte Betriebsstufe die Ausnehmung der Blende zwischen Permanentmagnet und Reedschalter einmal freigegeben wird.

Eine solche Freigabe des Magnetfeldes des Permanentmagneten in kleinen Wegfenstern im Abstand der Spindelsteigung bewirkt, daß für die redundante Posi­ tionsrückmeldeeinrichtung herkömmliche Reedschalter für eine sehr genaue Positionsbestimmung verwendet werden können. Eine solche Positions­ rückmeldeeinrichtung ist temperaturfest, niederohmig und deshalb unempfindlich gegen Störspannungen, ölbeständig, da hermetisch dicht, und durch die additive Blendenabschottung aus der Überlagerung von Dreh- und Translationsbewegung der Wählspindel sehr genau.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt die nachfolgende Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Fahrstufen­ wähleinrichtung mit Steuereinrichtung und Notentriegelung für ein automatisches Ge­ triebe mit Entriegelungseinrichtung, Wähl­ schieber und Parksperre,

Fig. 2 den Wählspindelantrieb durch Schrittmotor mit Positionsrückmeldeeinrichtung als Längsschnitt und

Fig. 3 die Positionsrückmeldeeinrichtung für die Wählspindel im Querschnitt.

Nach Fig. 1 besteht eine Fahrstufenwähleinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe, dessen Gehäuse 1 nur schematisch dargestellt ist, aus einer Steuerein­ richtung 2, einer Notentriegelung 3, einer Entriegelungs­ einrichtung 4 und einer Wähl­ schieber/Parksperreneinrichtung 5. Die Wähl­ schieber/Parksperreneinrichtung 5 befindet sich im Ge­ häuse 1 des automatischen Getriebes. Dies ist zeich­ nerisch schematisch durch ein aufgebrochenes Ge­ triebegehäuse mit einer Bruchlinie 6 dargestellt. Die Entriegelungseinrichtung 4 ist außen an dem Gehäuse 1 an­ gebracht, während Steuereinrichtung 2 und Notentriegelung 3 für die Bedienung durch den Fahrer im Fahrgastraum an­ geordnet sind. Unabhängig davon kann jedoch die Ent­ riegelungseinrichtung 4 auch vollständig im Gehäuse 1 untergebracht sein.

An der Steuereinrichtung 2 wird durch den Fahrer die je­ weils gewünschte Fahrstufe eingelegt. Es handelt sich hierbei um mindestens die Park-, Rückwärts-, Neutral- oder Fahrbetriebsstufe des automatischen Getriebes. Diese jeweils an der Steuereinrichtung 2 eingelegte Fahrstufe wird durch ein elektrisches Signal über ein Getriebe­ steuergerät 7 einem Elektromotor 8 weitergeleitet, der eine Wählspindel 9 in eine der Fahrstufe entsprechende Position bringt. Die Wählspindel 9 bewegt einen Wähl­ schieber 10 eines Getriebeschaltgerätes 11. Zum besseren Verständnis sind in der Zeichnung am Getriebeschaltgerät 11 und an der Steuereinrichtung 2 die den Fahrstufen ent­ sprechenden Positionen gekennzeichnet.

Der Elektromotor 8 ist ein Schrittmotor mit redundanten Wicklungen und hat als Rotor eine Hohlwelle mit Innen­ gewinde, die die Wählspindel 9 antreibt. Da der Elektro­ motor 8 mit nicht dargestellten Mitteln im Getriebege­ häuse 1 ortsfest festgelegt ist, führt die Wählspindel 9, angetrieben durch den Rotor des Elektromotors 8, eine translatorische Bewegung zum Verstellen des Wählschiebers 10 aus. An dem Elektromotor 8 befindet sich eine in den Fig. 2 und 3 näher dargestellte redundante Positions­ rückmeldeeinrichtung 12, die dem Getriebesteuergerät 7 das Erreichen der an der Steuereinrichtung 2 vorgewählten Position des Wählschiebers 10 mitteilt.

Die drehfeste Wählspindel 9, an deren einem Ende der Wählschieber 10 angebracht ist, betätigt mit ihrem anderen Ende eine Parksperre, bestehend aus Sperrklinke 13, Federspeicher 14, Parksperrenrad 15 und Ent­ riegelungshebel 16. Die Steuerung der Parksperre ist so gestaltet, daß sie sich sowohl bei eingeschaltetem, als auch bei ausgeschaltetem Zündstromkreis selbsttätig ein­ legt. Dazu bewegt sich die Sperrklinke 13 translatorisch in das nur angedeutete verzahnte Parksperrenrad 15 und blockiert dieses. Bei eingeschaltetem Zündstromkreis be­ wegt der Elektromotor 8 die Wählspindel 9 zum Blockieren des Parksperrenrades 15 in ihre erste Endstellung für die Parkbetriebsstufe. Dabei wird die Feder 17 des Feder­ speichers 14 entspannt.

Ist jedoch der Zündstromkreis ausgeschaltet, kann die­ selbe Bewegung der Sperrklinke 13 zum Blockieren des Parksperrenrades 15 nicht durch den Elektromotor 8 ange­ trieben werden, da dieser stromlos geschaltet ist. Jetzt wird die Antriebsenergie für die translatorische Bewegung der Sperrklinke 13 dem Federspeicher 14 entnommen. Dies geschieht dadurch, daß durch das Einlegen der Betriebs­ stufe "P" über die Steuereinrichtung 2 ein mit ihr durch einen Bowdenzug 18 verbundener Blockierhebel 19 die Be­ wegungsbahn des Entriegelungshebels 16 freigibt. Jetzt entspannt sich die Feder 17 und schiebt die Sperrklinke 13 in die Verzahnung des Parksperrenrads 15. Somit ist das Parksperrenrad 15 ohne Nachbestromung des Elektro­ motors 8 blockiert. Wird der Zündstromkreis wieder einge­ schaltet, veranlassen die nicht übereinstimmenden Posi­ tionen von Elektromotor 8 und Steuereinrichtung 2 das Ge­ triebesteuergerät 7 dazu, die Wählspindel 9 durch den Elektromotor 8 in ihre erste Endstellung, die Park­ position zu bewegen. Dies führt dazu, daß die Feder 17 des Federspeichers 14 wieder gespannt wird.

Wird nun die Steuereinrichtung 2 aus der Fahrstufe "P" herausbewegt, so schiebt der Elektromotor 8 die Wähl­ spindel 9 auf die jetzt angewählte Position. Dadurch dreht sich der Entriegelungshebel 16 zurück und der Blockierhebel 19 kann sich aufgrund der Rückstellkraft einer Blockierhebelfeder 20 in die in der Zeichnung dar­ gestellte Position bewegen.

Zur Notentriegelung der Parksperre ist ein zweiter Bowdenzug 21 vorgesehen, der den Entriegelungshebel 16 mit einem vom Fahrer bedienbaren Handgriff 22 verbindet. Wird dieser betätigt, schwenkt der Entriegelungshebel 16 und entriegelt dabei die Parksperre. Jetzt werden durch die Kraft der Blockierhebelfeder 20 der Blockierhebel 19 wieder in Eingriffsstellung mit dem Entriegelungshebel 16 gebracht und die Steuereinrichtung 2 aus der Betriebs­ stufe "P" zurückgestellt.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine Ansicht im Teilschnitt bzw. eine Draufsicht des Elektromotors 8 mit Wählspindel 9 und Positionsrückmeldeeinrichtung 12. Die Hohlwelle mit Innengewinde des Rotors des ortsfest im Getriebegehäuse angebrachten Elektromotors 8 bewegt die drehfest ange­ brachte Wählspindel 9 in Längsrichtung. Dabei dreht sich eine am Rotor des Elektromotors 8 befestigte Blende 23 um die Wählspindel 9. Die Blende 23 hat in Längsrichtung eine Ausnehmung 24. Mit der Wählspindel 9 bewegt sich translatorisch ein an ihr befestigter Permanentmagnet 25, in dessen Magnetfeld mehrere Reedschalter 26 ortsfest entlang der Wählspindel 9 angebracht sind. Die Blende 23 dreht sich zwischen dem Permanentmagneten 25 und den Reedschaltern 26 und schirmt so die Reedschalter 26 vor dem Streumagnetfeld des Permanentmagneten 25 ab. Nur wenn sich gleichzeitig der Permanentmagnet 25 in der Längsebene eines Reedschalters 26 befindet und die Aus­ nehmung 24 der Blende 23 die Abschirmung des Magnetfeldes freigibt, kann der Reedschalter 26 durch das Magnetfeld erregt werden, so wird durch das Ansprechen des je­ weiligen der Reedschalter 26 im Getriebesteuergerät 7 die Position der Wählspindel 9 ermittelt.

Mit der Überlagerung der Bewegungen der Ausnehmung 24 der rotierenden ferromagnetischen Blende 23 und des sich in Längsrichtung verschiebenden Permanentmagneten 25 wird erreicht, daß jeweils nur ein Reedschalter 26 durch das Magnetfeld des Permanentmagneten 25 erregt wird, da das Magnetfeld immer nur in kleinen Wegfenstern im Abstand der Steigung der Wählspindel 9 freigegeben wird.

Durch die Ausnehmung 24 der Blende 23 wird den Reed­ schaltern 26 der Sollschaltbereich vorgegeben. So ist es mit der rotierenden Blende 23 möglich, das zeitlich un­ definierte Schalten von herkömmlichen Reedschaltern beim Annähern eines Magnetfeldes für eine genaue Positions­ ermittlung der Wählspindel 9 zu verwenden. Dieser Weg­ sensor der redundanten Positionsrückmeldeeinrichtung ist genau, temperaturfest und ölbeständig.

Claims (6)

1. Fahrstufenwähleinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Wählschieber (10), der durch einen von einem Getriebesteuergerät (7) angesteuerten Elektromotor (8) verstellbar ist und durch dessen Ver­ stellung mindestens die Automatikgetriebe-Betriebsstufen "D", "N", "R", "P", die vom Fahrer über eine Steuereinrichtung (2) ausgewählt werden, einleg­ bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsstufen "D", "R" und "N" ausschließlich durch den Elektromotor (8) eingelegt werden, während zum Einlegen einer Parksperre in der Betriebsstufe "P" zusätzlich noch ein mechanisch betätigbarer Federspeicher (14) vorgesehen ist, der die Park­ sperre einlegt, wenn ein Zündstromkreis stromlos ist.

2. Fahrstufenwähleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federspeicher (14) durch eine Entriegelungseinrichtung betätigt wird, die aus einer Wirkverbindung zwischen Steuereinrichtung (2) und Feder­ speicher (14) besteht, die das Einrücken der Parksperre verhindert, wenn an der Steuereinrichtung (2) nicht die Betriebsstufe "P" eingelegt ist.

3. Fahrstufenwähleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung ein Bowdenzug (18) ist.

4. Fahrstufenwähleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parksperre durch eine vom Fahrer bedienbare Notentriegelung (3) außer Eingriff gebracht werden kann.

5. Fahrstufenwähleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Notentriegelung (3) aus einer Wirkverbindung zwischen einem Hand­ hebel (22) und der Entriegelungseinrichtung besteht.

6. Fahrstufenwähleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung ein zweiter Bowdenzug (21) ist.