DE10003796C2

DE10003796C2 - Schaltvorrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10003796C2
Application number: DE2000103796
Authority: DE
Inventors: Torsten Kuhnt
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: DE10003796A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur kraftlosen Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem um einen Drehpunkt in mindestens einer Schaltgasse schwenkbar gelagerten Schalthebel, eine Detektionsvorrichtung für die Schalthebelposition und einer, vorzugsweise elektrischen, Übertragungsvorrichtung für die Schaltbefehle an das Automatikgetriebe. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Schalthebels als Kugelkopflagerung ausgebildet ist und der Schalthebel mittelbar oder unmittelbar in mindestens einer, die mindestens eine Schaltgasse bestimmende, Führungsnut geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem an diesem über eine Kugelkopflagerung um einen Drehpunkt gelagerten, in mindestens zwei Schaltgassen führbaren, von einer Neutralstellung aus in Schaltpositionen schwenkbaren Schalthebel, einer Detektionsvorrichtung zur Detektion von Schalthebelpositionen und einer elektrischen Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von den detektierten Schaltpositionen zugeordneten Schaltbefehlen an das Automatikgetriebe.

Eine derartige Schaltvorrichtung ist beispielsweise aus der Patentanmeldung DE 197 56 034 A1 der Anmelderin bekannt. Diese Patentanmeldung offenbart eine Schaltvorrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, welche eine Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges ermöglicht. Diese Schaltvorrichtung verfügt über ein Gehäuse, einen um einen Drehpunkt in mindestens einer Schaltgasse schwenkbar gelagerten Schalthebel, eine Detektionsvorrichtung für die Schalthebelposition und eine elektrische Übertragungsvorrichtung für die Schaltbefehle an das Automatikgetriebe.

Das Problem dieser Schaltvorrichtung liegt in dem sehr komplexen und damit teueren Aufbau. So verfügt diese Schaltvorrichtung über aufwendig herzustellende Bauteile, wie beispielsweise ein Kreuzstück, einen Rastierschieber, eine Rastierfeder und eine Kulisse. Das Kreuzstück wird in zusätzlichen, meist Teflon beschichteten Lagerbuchsen geführt. Ein Rändelbolzen wird zwecks Verbindung zwischen dem Wählhebel und dem Kreuzstück eingepreßt. Die Lagerstelle erfordert die Einhaltung enger Toleranzen und bedingt einen relativ hohen Montageaufwand.

Zusätzlich kommt es zu Problemen, wenn die hier relativ engen, notwendigen Toleranzen aus wirtschaftlichen Gründen nicht eingehalten werden können, so daß hohe Betätigungskräfte aufgrund von Reibung auftreten oder auf der anderen Seite zu einem spürbaren Spiel führen.

Ein weiterer Nachteil ist die mangelnde Dämpfung des Schalthebels, die nur durch hohen Aufwand realisiert werden kann. So kann beispielsweise eine Dämpfung erzeugt werden, indem ein kostenintensives Zweikomponenten-Verfahren durch Anspritzen einer Weichkomponente auf der Kurvatur durchgeführt wird. Weiterhin werden die Endanschläge durch die Kontur der Kulisse vorgegeben, so daß diese auch die gegebenenfalls entstehenden Mißbrauchskräfte aufnehmen muß, wodurch wiederum eine sehr massive und damit teuere Ausgestaltung der Kulisse notwendig wird.

Aus der DE 38 32 970 A1 geht eine Anzeigevorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Schaltvorrichtung hervor, bei der ein Schalthebel in Schaltgassen schwenkbar ist und in den Endpositionen Gebersignale an das Getriebe überragen werden. Ansonsten wird der Schalthebel in einem Kreuzungspunkt als Neutralstellung durch Federkraft rückgestellt.

Der Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, eine vereinfachte Schaltvorrichtung zur Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welche sich durch eine wesentlich geringere Bauteile-Anzahl auszeichnet und wesentlich einfacher und damit preisgünstiger herzustellen ist.

Diese technische Problemstellung der Erfindung wird durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Der Erfinder hat erkannt, daß bei sogenannten "Shift by Wire"-Schaltungen auf eine Entkopplung der Schaltung zum Getriebe verzichtet werden kann und daher die aufwendige Lagerung des Schalthebels auf eine sehr einfache Kugelkopflagerung zurückgeführt werden kann, wobei die Kugel, die vom Schalthebel durchdrungen wird, auch unmittelbar im Schaltgehäuse gelagert werden kann. Dadurch kann eine sehr vereinfachte und montagefreundliche Schaltvorrichtung realisiert werden und eine ansonsten notwendige Lagerschale kann entfallen.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung zur Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges weist ein Gehäuse, einen an diesem über eine Kugelkopflagerung um einen Drehpunkt gelagerten, in mindestens zwei Schaltgassen führbaren, von einer Neutralstellung aus in Schaltpositionen schwenkbaren Schalthebel, eine Detektionsvorrichtung zur Detektion von Schalthebelpositionen und eine elektrische Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von den detektierten Schaltpositionen zugeordneten Schaltbefehlen an das Automatikgetriebe auf, wobei der Schalthebel in mindestens zwei relativ zum Gehäuse ortsfesten und die Schaltgassen definierenden Führungsnuten geführt ist.

Diese Ausführung einer Schaltvorrichtung verfügt über eine sehr geringe Anzahl von Einzelteilen, die sehr einfach und preisgünstig herzustellen sind und mit Hilfe kostengünstiger Montagemethoden sicher zu einer gut bedienbaren Schaltvorrichtung zusammensetzbar sind.

Vorteilhaft ist es weiterhin, daß aufgrund der Kugelkopflagerung die notwendigen Toleranzen bei der Herstellung der Schaltvorrichtung wesentlich größer ausfallen können, als bei herkömmlichen Schaltvorrichtungen.

Durch die einfache Definition der Schaltgassen durch die relativ zum Gehäuse ortsfesten Führungsnuten können sehr einfach unterschiedlichste Formen von Schaltgassen ausgebildet werden. Beispielsweise können zwei, sich im rechten Winkel kreuzende, Führungsnuten vorgesehen werden, so daß sich eine "+"-Form ergibt.

Ebenso können zwei, sich in einem stumpfen Winkel kreuzende, Führungsnuten verwendet werden, die zu einer X-Form der Schaltgassen führen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß drei in einem Punkt endende Führungsnuten vorgesehen sind, so daß sich eine Y-Form der Schaltgassen ergibt.

Möglich ist es auch, bei den oben aufgezeigten Schaltgassen-Formen zusätzlich eine Führungsnut in Fahrzeugquerrichtung vorzusehen, wobei sich alle Führungsnuten in einem Punkt schneiden, sodaß sich eine sternförmige Anordnung der Schaltgassen realisieren läßt. Meist wird der Schnittpunkt der Führungsnuten auch die Position des Schalthebels vorgeben, die als Neutralstellung angesehen werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltvorrichtung sieht dabei vor, daß die Führungsnut unterhalb der Schwenkachse des Schalthebels, vorzugsweise in einer unterhalb der Schwenkachse des Schalthebels eingesetzten Grundplatte des Gehäuses, angeordnet ist. Die Grundplatte kann eine Leiterplatte mit Mitteln zur Detektion der Schalthebelposition, wie beispielsweise Hallsensoren oder optische Sensoren, aufweisen. Wenn die Schalthebelposition mit Hilfe von Hallsensoren detektiert wird, so wird vorzugsweise am unteren Ende des Schalthebels ein Dauermagnet befestigt sein, der dann mit den Hallsensoren auf der Leiterplatte wechselwirken kann.

Die erfindungsgemäße Kugelkopflagerung des Schalthebels kann aus einer unmittelbar oder mittelbar mit dem Gehäuse verbundenen Teil-Kugelschale und einer mit dem Schalthebel verbundenen Teil-Kugel bestehen, wobei die Teil-Kugelschale vorzugsweise zweiteilig ausgebildet ist und wobei beispielsweise eine Hemisphäre im Gehäuse der Schaltvorrichtung und eine zweite Hemisphäre in einem Deckel integriert ist. Hierdurch kann der Schalthebel, der die Teil-Kugel der Kugelkopflagerung durchdringt, in die eine Hälfte der Teil-Kugelschale eingesteckt und anschließend auf dem Gehäuse angeklipst, festgeschweißt oder verschraubt werden, so daß sich eine ausreichend spielfreie Lagerung des Schalthebels ergibt.

Eine zusätzliche Variante der Schaltvorrichtung sieht insbesondere bei sich rechtwinklig kreuzenden Schaltgassen vor, daß der Schalthebel mit einem Mittel zur Verdrehsicherung um die Längsachse des Schalthebels versehen ist. Eine solche Verdrehsicherung kann aus mindestens einem Zapfen oder Bolzen bestehen, der an der Teil-Kugel oder an dem Schalthebel selbst befestigt ist und in ein Langloch in der Teil- Kugelschale eingreift, welches entsprechend der gewollten Schwenkmöglichkeit des Schalthebels ausgebildet ist und damit unerlaubte Drehbewegungen des Schalthebels verhindert. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, mehr als einen solchen Bolzen als Verdrehsicherung anzubringen, vorzugsweise in symmetrischer Weise um den Drehpunkt, so daß keine exzentrischen Kräfte auftreten.

Erfindungsgemäß ist ferner in jeder Führungsnut je Schaltposition eine Feder und ein an deren der Neutralstellung zugewandten Ende angeordneter Schieber zur Rückstellung des Schalthebels aus der jeweiligen Schaltposition in die Neutralstellung vorgesehen.

Beispielsweise kann solch eine Feder zur Rückstellung des Schalthebels als Schraubenfeder ausgebildet werden, die in eine Führungsnut eingelagert ist und sich einerseits gegen das Ende der Führungsnut abstützt und andererseits über den Schieber auf den Schalthebel einwirken kann, sobald er in die Richtung der jeweiligen Führungsnut ausgelenkt wird.

Hierbei besteht die Möglichkeit, je Bewegungsrichtung und/oder je Führungsnut Schraubenfedern mit unterschiedlichen Federkonstanten zu verwenden, wodurch sich unterschiedliche Bedienkräfte am Schalthebel in Abhängigkeit von Bewegungsrichtung und in Abhängigkeit von der Schaltgasse einstellen lassen. Zusätzlich kann zumindest eine Feder auch mit einer progressiven Federkennlinie ausgestattet werden, so daß beispielsweise in der Nähe der Neutralstellung eine relativ leichte Auslenkung des Schalthebels möglich ist und gegen Ende des Federwegs eine zunehmend stärkere Rückstellkraft zum Tragen kommt. Eine einfache Umsetzung könnte beispielsweise in einer Reihenschaltung von Federn mit unterschiedlichen Federkonstanten bestehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung;

Fig. 2 Draufsicht der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ohne Schaltknauf;

Fig. 3 Schnitt A-A durch eine Schaltvorrichtung;

Fig. 4 Schnitt D-D durch die Grundplatte der Schaltvorrichtung;

Fig. 5 Schnitt C-C durch die Schaltvorrichtung;

Fig. 6 bis 10 Unterschiedliche Schaltgassenformen.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 mit dem Gehäuse 4, einem auf der Oberseite des Gehäuses angeordneten Kugelgelenk, von dem in der Seitenansicht lediglich das zur Verdrehsicherung dienende Langloch 6 mit dem darin befindlichen Bolzen 5 sichtbar ist. Auf der Oberseite ist der in das Gehäuse 4 hineinragende Schalthebel 2 mit dem oben angeordneten Schaltknauf 3 zu erkennen. Das Gehäuse selbst kann über Befestigungslaschen 7 am Fahrzeug befestigt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Schaltvorrichtung 1 gemäß Fig. 1, jedoch ohne den Schaltknauf 3, in der die drei randseitig am Gehäuse 4 angeordneten Befestigungslaschen 7 zu erkennen sind, einschließlich des Deckels 11 auf dem Gehäuse 4 und dem diesen Deckel durchdringenden Schalthebel 2. Die Befestigungslaschen 7 dienen zur Verschraubung des Gehäuses mit dem Fahrzeug.

Die Fig. 3 zeigt in einem Schnitt A-A den detaillierten inneren Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung 1 verfügt über den Schalthebel 2, der um das Kugelgelenk, bestehend aus der Teil-Kugel 8 und den beiden Kugelschalen-Hemisphären 9 und 10, geschwenkt werden kann. Integriert in den Teil- Kugelkopf 8 ist ein auf zwei Seiten herausragender Bolzen 5, der in zwei Langlöcher 6 hineinragt und als Verdrehsicherung für den Schalthebel 2 wirkt.

Das untere Ende des Schalthebels 2 ragt in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Nuten 19.1 und 19.2, die in der nebenstehenden Fig. 4 besser erkennbar sind. In den Nuten 19.1 und 19.2 befinden sich jeweils zwei Schraubenfedern 12, die sich an ihrem einen Ende gegen das Nuten-Ende abstützen und an ihrem anderen Ende einen Schieber 14 aufweisen und durch ihre Federwirkung den Schalthebel 2 in einer Neutralstellung (Position 18), die den Schnittpunkt zwischen den Nuten darstellt, halten. Für eine leichte Beweglichkeit der Schieber 14 ist eine Gleitfläche 13 in jeder Nut vorhanden, die einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber den Schiebern aufweist.

Unterhalb der Gleitfläche 13 befindet sich eine Leiterplatte 15, die mit hier nicht näher dargestellten Signalaufnehmern und einer Übertragungselektronik der Schaltposition an das zu steuernde Automatikgetriebe bestückt ist. Zur Detektion der momentanen Position des Schalthebels ist am unteren Ende des Schalthebels 2 ein Magnet 17 befestigt, der über entsprechende Hall-Sensoren auf der Leitplatte 15 abgetastet werden kann und damit die Stellung des Schalthebels 2, beziehungsweise seine Auslenkung innerhalb der Nuten, die die Schaltgassen bestimmen, detektiert, so daß diese weitergeleitet und in Schaltbefehle an das Getriebe übersetzt werden kann. Die Fig. 4 zeigt den Schnitt D-D durch die Grundplatte 4.1 mit den beiden sich rechtwinkelig kreuzenden Nuten 19.1 und 19.2 und den darin liegenden Spiralfedern 12, die über Schieber 14 ihre Federkraft auf den zwischen den Spiralfedern 12 liegenden Schalthebel 2 ausüben. Erfindungsgemäß kann jede einzelne dieser Federn mit unterschiedlichen Federkonstanten oder auch mit unterschiedlichem Verlauf der Federkonstante, entsprechend dem Federweg, ausgestattet werden, so daß sich ein angenehmes Schaltgefühl für den Fahrer ergibt.

In der Fig. 5 ist nochmals ein Schnitt C-C der hier beschriebenen Schaltvorrichtung gezeigt. In dieser Schnittzeichnung ist gut zu erkennen, wieder Schalthebel 2 mit dem daran befestigten Teil-Kugelkopf 8 von oben in die untere Hemisphäre 9 der Teil- Kugelschale eingesteckt und anschließend die obere Hemisphäre 10 mit dem Deckel 11 auf das Gehäuse aufgesteckt und eingeklipst werden kann.

Die Montage einer solchen Schaltvorrichtung ist aufgrund ihrer Bauweise und der einfachen mechanischen Elemente sehr preisgünstig und schnell zu bewerkstelligen, wobei sie eine äußerst hohe Flexibilität bezüglich ihrer möglichen Schaltwege bietet. So können auf einfache Weise durch Änderung der Nutenführung in der Grundplatte 4.1 unterschiedlichste Ausgestaltungen von Schaltgassen realisiert werden, wie sie beispielsweise in den Fig. 6 bis 10 dargestellt sind. Entsprechend der vorgegebenen Nutenführung muß auch die Form des Langlochs für die Verdrehsicherung angepaßt werden, um die gewollten Schaltgassen frei zu geben.

Insgesamt wird also durch die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung eine einfache herzustellende und zu montierende Schaltvorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei außerdem auf sehr einfache Weise, Varianten an Schaltgassen zu realisieren sind, ohne den gesamten Aufbau der Schaltvorrichtung ändern zu müssen.

Die in den Figuren gezeigten Maße stellen nur beispielhafte Angaben dar.

Bezugszeichenliste

1

Schaltvorrichtung

2

Schalthebel

3

Schaltknauf

4

Gehäuse

4.1

Grundplatte

5

Bolzen

6

Langloch

7

Befestigungslaschen

8

Teil-Kugel

9

untere Hemisphäre der Teil-Kugelschale

10

obere Hemisphäre der Teil-Kugelschale

11

Deckel

12

Schraubenfeder

13

Gleitfläche

14

Schieber

15

Leiterplatte

16

Abschlußdeckel

17

Magnet

18

Neutralposition

19.1

Nut

19.2

Nut

Claims

1. Schaltvorrichtung zur Übertragung von Schaltbefehlen an ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse (4), einem an diesem über eine Kugelkopflagerung (8, 9, 10) um einen Drehpunkt gelagerten, in mindestens zwei Schaltgassen führbaren, von einer Neutralstellung aus in Schaltpositionen schwenkbaren Schalthebel, einer Detektionsvorrichtung zur Detektion von Schalthebelpositionen und einer elektrischen Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von den detektierten Schaltpositionen zugeordneten Schaltbefehlen an das Automatikgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schalthebel (2) in mindestens zwei relativ zum Gehäuse (4) ortsfesten und die Schaltgassen definierenden Führungsnuten (19.1, 19.2) geführt ist und
in jeder Führungsnut (19.1, 19.2) je Schaltposition eine Feder (12) und ein an deren der Neutralstellung zugewandten Ende angeordneter Schieber (14) zur Rückstellung des Schalthebels (2) aus der jeweiligen Schalthebelposition in die Neutralstellung (18) vorgesehen sind.

2. Schaltvorrichtung (1) gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, sich im rechten Winkel kreuzende, Führungsnuten (19.1, 19.2) vorgesehen sind (+-Form).

3. Schaltvorrichtung (1) gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, sich in einem stumpfen Winkel kreuzende, Führungsnuten (19.1, 19.2) vorgesehen sind (X-Form).

4. Schaltvorrichtung (1) gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei in einem Punkt endende Führungsnuten vorgesehen sind (Y-Form).

5. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Führungsnut in Fahrzeugquerrichtung vorgesehen ist, wobei sich alle Führungsnuten in einem Punkt schneiden.

6. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsnut in Fahrtrichtung ausgerichtet ist.

7. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Führungsnuten (19.1, 19.2) unterhalb der Schwenkachse des Schalthebels angeordnet sind.

8. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (19.1, 19.2) in einer unterhalb der Schwenkachse des Schalthebels angeordneten Grundplatte (4.1) des Gehäuses (4) angeordnet sind.

9. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (4.1) eine Leiterplatte (15) mit Mitteln zur Detektion der Schalthebelposition aufweist.

10. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (15) mit Detektionsmitteln für die Schalthebelposition unterhalb der Führungsnuten angeordnet ist.

11. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Schalthebels ein Magnet (17) zur Detektion der Schalthebelposition angebracht ist.

12. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelkopflagerung (8, 9, 10) des Schalthebels aus einer unmittelbar oder mittelbar mit dem Gehäuse (4) verbundenen Teil- Kugelschale (9, 10) und einer mit dem Schalthebel verbundenen Teil-Kugel (8) besteht.

13. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Kugelschale (9, 10) zweiteilig ausgebildet ist, wobei eine Hemisphäre (9) im Gehäuse integriert ist und die zweite Hemisphäre (10) in einem Deckel (11) integriert ist.

14. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (2) Mittel (5) zur Verdrehsicherung um seine Längsachse aufweist.

15. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung mindestens ein Bolzen (5) an der Teil-Kugel (8) ist, der in ein Langloch (6) in der Teil-Kugelschale eingreift, welches entsprechend der gewollten Schwenkmöglichkeit des Schalthebels (2) ausgebildet ist.

16. Schaltvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (12) zur Rückstellung des Schalthebels (2) Schraubenfedern sind.

17. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (12) je Bewegungsrichtung und/oder je Führungsnut unterschiedliche Federkonstanten aufweisen.

18. Schaltvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Feder (12) zur Rückstellung des Schalthebels (2) eine progressive Federkennlinie aufweist.