Schaltvorrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, wie sie insbesondere für automatische und automatisierte Kraftfahrzeuggetriebe zum Einsatz kommen kann.
Derartige Schaltvorrichtungen, die Sperrglieder in unterschiedlichen Ausgestaltungen aufweisen, sind in vielfachen Ausfertigungen bekannt. Infolge ständig steigender Sicherheitsanforderungen und unterschiedlicher nationaler Gesetzgebungen ist es erforderlich, an gatttungsgemäBen Schaltvorrichtungen Norkehrungen zu treffen, die beispielsweise die unerwünschte oder unberechtigte Anwahl einer Fahrstufe bzw. das Starten des Motors bei eingelegter Fahrstufe verhindern. Zur Erhöhung der Sicherheit gegen Fehlbedienungen werden zwei Systeme in Kombination mit Schaltvorrichtungen eingesetzt. Bekannt sind diese Systeme unter „Keylock" und „Shiftlock".
Beim System „Keylock" kann der Zündschlüssel nur eingesteckt und der Motor nur gestartet werden, wenn sich der Wählhebel in der Parkstellung „P" befindet. Beim Abstellen des Fahrzeuges kann der Zündschlüssel nur in der Parkstellung abgezogen werden. So ist das Einlegen der Parksperre zwingend und ein ungewolltes Abziehen des Zündschlüssels während der Fahrt kann wirksam verhindert werden.
Das System „Shiftlock" zwingt den Fahrer zur richtigen Positionierung seiner Füße auf der Pealerie. Nur wenn die Bremse betätigt wird, erlaubt das System „Shiftlock" die Anwahl einer Fahrstufe aus der Parkstellung oder wahlweise der Neutralstellung heraus.
Es ist auch bekannt, beide Systeme miteinander zu kombinieren.
Bei Fahrzeugen mit Automatikgetrieben wird der Wählhebel nach dem Anlassen des Motors aus einer neutralen Fahrstellung heraus (P- oder N-Stellung) in eine Fahrstellung (zum Beispiel „D") bewegt, um das Fahrzeug anfahren zu können.
Es kann zu einem unbeabsichtigten Anfahren des Fahrzeuges kommen, wenn der Wählhebel beispielsweise bei laufendem Motor aus der Neutralstellung versehentlich in eine Fahrstellung bewegt wird. Um derartige Fehlbedienungen zu verhindern bzw. zu vermeiden, dass aus einer Fahrstufe mit hoher Getriebedrehzahl versehentlich in eine Fahrstufe mit niederer Drehzahl geschaltet wird, ist aus der DE 41 18 519 AI eine Schaltvorrichtung für automatische Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, die ein Klinkengesperre aufweist. An dem Wählhebel ist dabei ein Sperrelement angebracht. Das Sperrelement wirkt mit einer Klinke zusammen. Die Klinke ist ihrerseits um eine Achse schwenkbar gelagert. Das Sperrelement greift in den Sperrstellungen in eine and der Klinke ausgeformte Kontur ein. Die Klinke ist über eine Schenkelfeder permanent mit dem Sperrelement im Eingriff.
Zur Aufhebung der Sperrwirkung auf den Wählhebel wird ein Elektromagnet, dessen Anker bei Bestromung ausgefahren wird, betätigt, wodurch eine einfache „Stromlossperre" realisiert wurde. Die Ansteuerung des Elektromagneten erfolgt über eine zentrale elektronische Nerarbeitungseinheit (CPU) des Kraftfahrzeuges. Diese Steuereinheit erfaßt Signale von einem Drehzahlsensor, einem Bremspedalsensor, einem Wählhebelstellungssensor und von der Zündung des Motors.
Mit einer derartigen Schaltvorrichtung sind demnach die Systeme Shiftlock und Keylock realisierbar. Ferner kann wirksam eine Fehlbedienung des Wählhebels aus verschiedenen Schaltstellungen heraus verhindert werden.
Bei der in DE 41 18 519 AI beschriebenen Lösung ist es jedoch nachteilig, daß die Schaltbewegung des Wählhebels lediglich in einer Bewegungsrichtung desselben gesperrt wird. Die entgegengesetzte Schaltbewegung (heraufschalten der Getriebegänge) ist jederzeit möglich. Ferner kann mit dieser bekannten Ausführung ein Mißbrauch der Schaltung, also das gewaltsame Herauf- oder Herunterschalten gar nicht verhindert werden, weil die Klinke lediglich über eine Schenkelfeder gegen das Sperrelement gedrückt wird.
Der Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, eine Schaltvorrichtung für automatische Kraftfahrzeuggetriebe zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und eine Sperrung des Wählhebels in jeder Schaltstellung ermöglicht. Dabei sollten aus Sicherheitsgründen auch die Systeme „Keylock" und „Shiftlock" realisiert werden.
Die Erfindung löst diese technische Problemstellung mit den kennzeichnenden
Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2.
Weitere Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß weist eine Schaltvorrichtung für automatische Kraftfahrzeuggetriebe demnach einen um mindestens eine Achse schwenkbaren Wählhebel auf, mittels dessen die von dem Kraftfahrzeuggetriebe definierten Fahrstufen (P, R, N, D,...) anwählbar sind, wobei jeder Fahrstufe eine Schaltstellung des Wählhebels zugeordnet ist.
Darüber hinaus ist an der Schaltvorrichtung eine Betätigungseinrichtung vorhanden, die gemäß einer ersten Lösung der Aufgabenstellung mit einem um eine Achse
schwenkbaren Sperrglied zusamenwirkt. Das Sperrglied weist dabei auf der dem Wählhebel zugewandten Seite eine der jeweiligen Schaltstellung des Wählhebels entsprechende Eingriffskontur auf. Die Eingriffskontur ist erfindungsgemäß so gestaltet, daß sie den Wählhebel in jeder Schaltstellung formschlüssig aufnimmt und somit wirksam sperrt.
Entsprechend einer weiteren Lösung der technischen Problemstellung kann ebenso eine Betätigungseinrichtung vorgesehen werden, die mit einem in einer Ebene bewegbaren Sperrglied zusammenwirkt. Das somit in einer Ebene schwenkbare oder verschiebbare Sperrglied weist auf der dem Wählhebel zugewandten Seite ebenfalls eine der jeweiligen Schaltstellung des Wählhebels entsprechende Eingriffskontur auf, sodaß der Wählhebel in jeder Schaltstellung sperrbar ist.
Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist in ihrem Aufbau extrem einfach und damit kostengünstig herstellbar. Es ist lediglich ein Sperrglied und eine mit diesem zusammenwirkende Betätigungseinrichtung erforderlich, um den Wählhebel sicher und zuverlässig in jeder beliebigen Stellung zu sperren. Die Systeme „Shiftlock" und „Keylock" sind dabei in einfacher Weise umsetzbar.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die mechanische, elektrische, elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung das Sperrglied im Sperrzustand gegen den Wählhebel drückt oder an den Wählhebel heranzieht, sodass der der Schaltstellung zugeordnete Abschnitt der Eingriffskontur den Wählhebel unbewegbar festsetzt.
In vorteilhafter Weise kann die Betätigungseinrichtung ein Elektromagnet sein. Wird als Betätigungseinrichtung ein Elektromagnet verwendet, so ist vorzugsweise eine Bauart einzusetzen, die im unbestromten Zustand einen eingezogenen Anker aufweist. Durch diesen eingezogenen Anker wird das Sperrglied gegen den Wählhebel gedrückt oder an den Wählhebel herangezogen, wodurch in einfacher Weise eine „Stromlossperre" realisierbar ist. Wird der Elektromagnet bestromt, so muß der
Anker gegen die Kraft einer Feder ausgefahren werden, die den Anker im unbestromten Zustand in seine Ausgangsstellung zurückführt. Derartige Elektromagneten sind bekannt und es ist dementsprechend möglich, ein Standartbauteil für eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung einzusetzen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Schaltstellung des Wählhebels von wenigstens einem Signalgeber erfaßt wird. Ferner weist die Bremse des Kraftfahrzeuges und/oder das Zündschloß jeweils wenigstens einen Signalgeber auf, wobei sämtliche Signale zusammen mit wenigstens einem Fahrzustandsignal des Kraftfahrzeuggetriebes einer zentralen Steuereinheit (CPU) zugeführt werden, die in Auswertung vordefinierter Parameter den Elektromagneten aktiviert oder deaktiviert. Diese signalabhängige Steuerung ermöglicht in Kombination mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe eine einfache und kostengünstige Realisierung des Keylock- und Shiftlock-Systems sowie der Verhinderung von Fehlbedienungen der Schaltvorrichtung.
Die Erfindung beschreibt ferner ein Sperrglied zur Sperrung des Wählhebels, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine räumliche Negativform zu dem unteren Ende des Wählhebels aufweist.
Selbstverständlich können die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 die vereinfachte, ausschnittsweise Darstellung einer erfindungsgemaßen
Schaltvorrichtung für automatische Kraftfahrzeuggetriebe im Schnitt, Figur la einen vergrößerten Ausschnitt der Eingriffskontur des Sperrgliedes,
Figur 2 eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemaßen
Schaltvorrichtung in einer Ansicht entsprechend der Richtung des
Pfeiles A in Figur 1, Figur 3 das Prinzip Schaltbild einer elektronischen Steuerung für eine erfindungsgemaße Schaltvorrichtung für automatische
Kraftfahrzeuggetriebe und Figur 4 eine Ansicht der Schaltvorrichtung gemäß Pfeil C in Figur 1
In den Figuren ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemaßen Schaltvorrichtung für automatische Kraftfahrzeuggetriebe dargestellt Bei einer derartigen Schaltvorrichtung ist ein Wahlhebel 2 um eine Achse 1 schwenkbar in einem Gehäuse 6 gelagert Darüber hinaus ist bei der gezeigten Schaltvorrichtung der Wahlhebel 2 um eine zu der Achse 1 orthogonal verlaufende, zweite Achse schwenkbar Eine Bewegung des Wahlhebels 2 um die Achse 1 ermöglicht die Anwahl der einzelnen Fahrstufen innerhalb einer Automatikgasse
Wird der Wahlhebel um die zweite, zu der Achse 1 orthogonal verlaufenden Achse verschwenkt, so ist ein Gassenwechsel, beispielsweise zu einer Schrittschaltgasse möglich Innerhalb dieser Schrittschaltgasse kann über den Wahlhebel in an sich bekannter Weise durch tippweises Bewegen ein Herauf- oder Herunterschalten um jeweils einen Getriebegang bewirkt werden Der Wahlhebel ist hier aus einer Schaltstellung heraus (beispielsweise Schaltstellung „D") in die Schrittschaltgasse schwenkbar Er wird dabei innerhalb einer Schaltkulisse 15 bewegt Unterhalb der Achse 1 weist der Schalthebel eine axiale Verlängerung auf
Ein Sperrglied 4 ist um eine Achse 3 verschwenkbar. Wie aus der Darstellung in Figur 2 ersichtlich ist, hat das Sperrglied 4 eine annähernd U-förmige Gestalt. Es weist eine Eingriffskontur 4.1., 4.2, 4.3 auf, welche durch eine Betätigungseinrichtung, die vorliegend ein Elektromagnet 5 ist, mit dem unteren Ende des Wählhebels in Eingriff gebracht werden kann. Die Achse 3 wird baulich durch je einen Bolzen ausgeführt, der jeweils einen der Schenkel des U-förmigen Sperrgliedes 4 durchsetzt.
Wie insbesondere aus den Figuren 1 und la erkennbar wird, weist das Sperrglied 4 eine zu jeder Schaltstellung des Wählhebels 2 komplementäre Eingriffskontur zu der von der axialen Verlängerung des Wählhebels und der von dieser beschrittenen Bahn auf. Es bildet somit eine räumliche Negativform zu dem unteren Ende des Wählhebels 2, was bedeutet, dass der Wählhebel in jeder Schaltstellung sperrbar ist. Die Kombination mit einer Signalsteuerung ist dabei sinnvoll.
Auf diese Weise wird mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung jede Fehlschaltung wirksam verhindert.
Der an dem Sperrglied 4 einteilig angeformte Notentriegelungshebel 13 ist für die Erfindung eher unwesentlich. Er stellt lediglich eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme dar, die ein Entriegeln des Wählhebels bei Ausfall sämtlicher Systeme möglich macht, so daß das Fahrzeug zumindest noch in die Werkstatt gefahren werden kann.
An dem Gehäuse 6 sind ferner Gehäusebefestigungen 12 angebracht, die die Festlegung der Schaltvorrichtung in dem Kraftfahrzeug ermöglichen. Aus der Figur 2 ist ferner ersichtlich, wie das Sperrglied 4 in den Wählhebelschacht 14 eingreift. Zur Abdeckung der gesamten Schaltvorrichtung wird eine hier nicht gezeigte Schaltabdeckung eingesetzt. Die Befestigungsöffnungen zur Montage dieser Schaltabdeckung sind in der Figur 4 mit 16 bezeichnet. Die Betätigungseinrichtung bzw. der Elektromagnet 5 ist in den Figuren der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Der im bestromten Zustand ausgefahrene Anker des
Elektromagneten setzt im Bereich zwischen der Achse 3 und der Eingriffskontur 4.1, 4.2, 4.3 des Sperrgliedes 4 an.
Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung für automatische Kraftfahrzeuggetriebe funktioniert überwiegend ohne mechanische Elemente auf rein elektronischem Wege.
Die Schaltstellungen des Schalthebels werden durch ein von einem Signalgeber erzeugtes Schaltstellungssignal erfaßt. Die Bremse 7 des Kraftfahrzeuges weist einen
Signalgeber auf, der die folgenden Signale an eine zentrale Steuereinheit 11 weitergibt:
Erstens: Bremse getreten (7.1), zweitens: Bremse nicht getreten (7.2).
Das Zündschloß 8 des Kraftfahrzeuges enthält ferner einen Signalaufnehmer, der die
Signale: Zündschloß sperren 8.1 und
Zündschloß freigeben 8.2 von der zentralen Steuereinheit 11 erfaßt. Darüber hinaus weist das Zündschloß 8 einen Signalgeber auf, der die Signale:
Zündschloß ist gesperrt 8.3 und
Zündschloß ist freigegeben 8.4 an die zentrale Steuereinheit 11 weitergibt. Sämtliche
Signale werden zusammen mit einem Fahrzustandssignal 9.1 oder 9.2 des
Kraftfahrzeuggetriebes 10 in der zentralen Steuereinheit 11 ausgewertet, wobei diese unter Berücksichtigung vordefinierter Parameter den Elektromagneten 5 aktiviert oder deaktiviert.
Als Fahrzustandssignal kann beispielsweise die Drehzahl am Getriebe erfaßt werden. Somit ist es möglich, einen Wechsel der Fahrstufe nur bei vorbestimmten Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges zuzulassen, wobei der Elektromagnet mit dem Sperrglied 4 zusammenwirkt und den Wählhebel 2 durch Verschwenken des Sperrgliedes 4 um die Achse 3 freigibt.
Im Gegensatz dazu wird der Wählhebel bei nicht erfüllten Parametern, beispielsweise ab oder bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit gesperrt, sodaß der Wechsel der Fahrstufe in diesem Fall nicht möglich ist.
Zusammenfassend wurde mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung für automatische Kraftfahrzeuggetriebe eine einfache Sperrmöglichkeit des Wählhebels in jeder Fahrstufe des Wählhebels geschaffen. Das Gesamtsystem wird von eine zentralen Steuereinheit beeinflußt. Über die zentrale Steuereinheit sind somit die Funktionen „Keylock" und „Shiftlock" realisierbar und darüber hinaus jegliche Fehlschaltungen des Wählhebels vermeidbar, so daß sowohl Fehler bei der Bedienung als auch Mißbräuche am Kraftfahrzeug (Diebstahlsicherung) vermieden werden können.
Bezugszeichenliste:
1 Achse
2 Wählhebel
2.1, 2.2 S chaltstellungssignal
3 Achse
4 Sperrglied
4.1, 4.2, 4.3 Eingriffskontur
5 Betätigungseinrichtung
6 Gehäuse
7 Bremse
7.1, 7.2 Bremssignal
8 Zündschloß
8.1, 8.2, 8.3, 8.4 Zündschloßsignal
9.1, 9.2 Fahrzustandssignal
10 Kraftfahrzeuggetriebe
11 zentrale Steuereinheit (CPU)
12 Gehäusebefestigung
13 Notentriegelungshebel
14 Wählhebelschacht
15 Schaltkulisse
16 Befestigungsöffnungen für Schaltabdeckung