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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sperrvorrichtung zum Verhindern des Einlegens des Rückwärtsganges eines Kraftfahrzeuggetriebes.
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Aus der
DE 43 37 524 A1 geht eine Feststellvorrichtung für ein automatisches Getriebe hervor, bei der ein Sperrmechanismus vorgesehen ist, der zum Sperren eines Eingriffsstiftes dient, wobei der Eingriffsstift zum Schalten eines Schalthebels aus einer Parkstellung in eine andere Parkstellung benötigt wird. Ferner weist die Feststellvorrichtung ein Betätigungselement zum Freigeben des Sperrzustandes des Sperrmechanismus, einen Steuerschalter zum Erfassen, ob der Schalthebel in der Parkstellung ist oder nicht und zum Erzeugen eines entsprechenden Signales und eine Steuereinrichtung zum Empfangen des Signales von dem Steuerschalter und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals für die Steuerung des Betätigungselementes auf. Der Sperrmechanismus, das Betätigungselement, der Steuerschalter und die Steuerschaltung sind dabei in einem Gehäuse angeordnet.
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Bei herkömmlichen, manuell betätigten Getrieben wird der Rückwärtsgang normalerweise dadurch betätigt, dass das Kupplungspedal getreten und eine Triggervorrichtung an dem Schalthebel aktiviert wird, die ein Sperrglied zum Verhindern des mechanischen Eingreifens des Rückwärtsganges in dem Getriebe über einen Kabelmechanismus deaktiviert und es dem Benutzer ermöglicht, den Rückwärtsgang auszuwählen. Ein elektromechanischer Schalter oder manchmal auch ein einfacher Positionssensor wird über einer Öffnung in dem Getriebe angeordnet, um zu detektieren, dass der Rückwärtsgang eingelegt wurde.
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Manchmal kann der Fall eintreten, dass der Fahrer den Rückwärtsgang in Situationen einlegt, in denen sich das Fahrzeug noch mit einer relativ hohen Geschwindigkeit bewegt. Dies führt zu einer ernsthaften Beschädigung des Getriebes.
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Es ist bekannt, eine Elektromagnetanordnung zur Aktivierung und zur Deaktivierung des Sperrgliedes zum Sperren des Rückwärtsganges zu verwenden. Normalerweise werden die Aktivierung und die Steuerung des der Elektromagnetanordnung von außen her eingeleitet und die Anzeige des Rückwärtsganges macht einen eigenen Schalter oder Sensor erforderlich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine sicher funktionierende Sperrvorrichtung zum Verhindern des Einlegens des Rückwärtsganges eines Kraftfahrzeuggetriebes zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sperrvorrichtung, insbesondere zum Verhindern des Einlegens des Rückwärtsgangs des Getriebes eines Kraftfahrzeuges, gelöst, die ein in einem Gehäuse angeordnetes Sperrteil umfasst, das zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar ist. Dieses Sperrteil verhindert in der ersten Position die Bewegung eines Getriebeteiles des Getriebes und lässt in der zweiten Position die Bewegung des Getriebeteiles zu. In dem Gehäuse ist ferner ein Sensor zur Anzeige des eingelegten Rückwärtsganges vorgesehen. Das Sperrteil ist in dem Gehäuse in einer axialen Richtung bewegbar. Es folgt der Bewegung eines Kernteiles, das ebenfalls in der axialen Richtung durch eine in dem Gehäuse angeordnete Elektromagnetanordnung bewegbar ist, deren Wicklung das Kernteil umgibt. Die Elektromagnetanordnung und das Sperrteil sind, vor Verschmutzungen geschützt, dicht in einer Kammer des Gehäuses angeordnet.
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Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die vorliegende Sperrvorrichtung sowohl die Elektromagnetanordnung zum Schutz vor dem Einlegen des Rückwärtsganges als auch den Mechanismus zum Detektieren des Rückwärtsganges in einer einzigen Einheit enthält. Diese Einheit kann vorteilhafterweise auch den erforderlichen logischen Steuerkreis umfassen, der die Elektromagnetanordnung betätigt, wenn die richtigen Bedingungen vorliegen. Die Einheit ist dabei so aufgebaut, dass Verschmutzungen, die insbesondere auf Öl zurückzuführen sind, vermieden werden. Zweckmäßigerweise werden auch die sich bewegenden mechanischen Komponenten geschützt. Der logische Steuerkreis und Treiber kann bedarfsweise aber auch außerhalb des zuvor erwähnten Moduls angeordnet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der Kammer eine eine Steuereinheit aufweisende Leiterplatte angeordnet, wobei die Steuereinheit mit dem Sensor zur Erfassung des Ausgangssignals desselben verbunden ist.
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Besonders vorteilhaft ist die Kammer an der dem Sensor abgewandten Seite durch ein Dichtungsteil dicht verschlossen.
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Das Kernteil und das Sperrteil sind zweckmäßigerweise jeweils rohrförmig ausgestaltet und auf einem rohrförmig ausgebildeten Trägerteil hintereinander angeordnet.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Gehäuse einen ersten rohrförmigen Gehäuseabschnitt und einen daran in der axialen Richtung anschließenden, gegenüber dem ersten Gehäuseabschnitt radial erweiterten zweiten rohrförmigen Gehäuseabschnitt. Das Sperrteil ist in dem ersten Gehäuseabschnitt angeordnet. Zwischen dem Sperrteil und der Außenwand des ersten Gehäuseabschnittes ist eine Kompressionsfeder vorgesehen, die das Sperrteil gegen das Kernteil vorspannt. Es ist auch denkbar, das Sperrteil und das Kernteil einteilig auszubilden.
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Bevorzugt ist das Sperrteil durch eine Öffnung des Gehäuses oder des ersten Gehäuseabschnittes in die zweite Position bewegbar. Insbesondere stützen sich ein Ende der Kompressionsfeder an dem ersten Gehäuseabschnitt und das andere Ende der Kompressionsfeder an dem Sperrteil ab.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Kernteil und ein die Wicklung der Elektromagnetanordnung tragendes Wicklungsträgerteil in dem zweiten Gehäuseanschnitt angeordnet, wobei sich das Wicklungsträgerteil an einer Schulter zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseabschnitt über eine ringförmige Dichtung abstützt.
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Das Sperrteil, der Sensor mit dem ihn tragenden Trägerteil und die Elektromagnetanordnung sind vorteilhafterweise zu einer in die Kammer derart einführbaren Einheit verbunden, dass eine Abdichtung der Kammer zwischen der Dichtung und der Einheit erfolgt. Die Kammer ist zweckmäßigerweise durch ein Dichtungsteil an der dem Sensor abgewandten Seite verschließbar. Ebenso können das Sperrteil, der Sensor mit dem ihn tragenden Trägerteil, die Elektromagnetanordnung sowie die Leiterplatte zu einer in die Kammer derart einführbaren Einheit verbunden sein, dass eine Abdichtung der Kammer zwischen der Dichtung und der Einheit erfolgt, wobei die Kammer durch ein Dichtungsteil an der dem Sensor abgewandten Seite verschließbar ist. Dabei kann zweckmäßigerweise eine elektrische Verbindung ausgehend von der Kammer dicht durch das Dichtungsteil verlaufen.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass das Sperrteil durch eine Öffnung des Gehäuses bzw. des ersten Gehäuseabschnittes in die zweite Position bewegbar ist. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass ein Benutzer den Rückwärtsgang einlegen kann, ohne dass eine Zusatzkraft zur Betätigung eines bekannten, durch eine Feder vorgespannten Gestänges zum Schalten des Rückwärtsganges erforderlich ist.
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Besonders bevorzugt gelangt ein als Wirbelstrom-Sensor ausgebildeter Sensor zum Einsatz, der an der der Elektromagnetanordnung abgewandten Seite des Trägerteiles angeordnet ist und eine Wicklung umfasst, durch die ein magnetisches Feld erzeugbar ist, wobei dann, wenn sich das metallische Getriebeteil durch das magnetische Feld bewegt, aufgrund eines Wirbelstromeffektes ein Signal erzeugt wird, das anzeigt, dass sich der Rückwärtsgang in einer eingelegten Position befindet. Dadurch, dass ein Wirbelstrom-Sensorsystem vorgesehen ist, ist vorteilhafterweise eine berührungs- und kontaktfreie Detektierung eines eingelegten Rückwärtsganges möglich, ohne dass das Vorhandensein eines permanenten magnetischen Feldes erforderlich ist.
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Zweckmäßigerweise ist der Sensor an einem in dem Trägerteil angeordneten Haltestab befestigt, wobei eine Signalleitung durch den Haltestab zur Leiterplatte verläuft.
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Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung im Freigabezustand,
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2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung im Sperrzustand und
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3 einen logischen Steuerkreis zur Ansteuerung der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung.
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Gemäß 1 umfasst die vorliegende Sperrvorrichtung im Wesentlichen ein hohles Metallgehäuse 1, in dem ein Sperrteil 2, ein Kernteil 3, ein Metallteil 7 und ein Sensorkopf 8 angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst das Metallgehäuse 1 zwei Gehäuseabschnitte 16 und 17, die axial hinter einander angeordnet sind, wobei der erste, vorzugsweise rohrförmig ausgestaltete Gehäuseabschnitt 16 einen kleineren Durchmesser besitzt, als der zweite vorzugsweise ebenfalls rohrförmig ausgestaltete Gehäuseabschnitt 17. Im Übergangsbereich zwischen den Gehäuseabschnitten 16 und 17 befindet sich eine radiale Schulter 23.
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Das rohrförmig ausgebildete Sperrteil 2 ist vorzugsweise konzentrisch in dem ersten Gehäuseteil 16 angeordnet. Es besteht vorzugsweise aus einem gehärteten Stahlmaterial, damit es den hohen Kräften widerstehen kann, die vom Inneren des Getriebes herrühren. Zwischen der Innenwand des ersten Gehäuseabschnittes 16 und der Außenwand des Sperrteiles 2 ist eine Kompressionsfeder 4 angeordnet, die das Sperrteil 2 derart vorspannt, dass es aus der in der 1 oben angeordneten Öffnung heraustritt. Diesen Zustand zeigt die 1. Im Inneren des Sperrteiles 2 ist vorzugsweise konzentrisch zu diesem ein rohrförmiges, an der Seite des freien Endes des ersten Gehäuseabschnittes 16 durch eine vorzugsweise radial verlaufende Wand verschlossenes Trägerteil 13 angeordnet, das im Bereich des freien Endes des ersten Gehäuseabschnittes 16 den Sensor 8 aufweist, der später näher erläutert werden wird. Das Sperrteil 2 ist axial beweglich auf dem Trägerteil 13 gelagert. Das Trägerteil 13 durchsetzt auch den zweiten Gehäuseabschnitt 17.
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Axial gesehen schließt sich an das Sperrteil 2 an der dem freien Ende des ersten Gehäuseabschnittes 16 abgewandten Seite das vorzugsweise aus Eisen bestehendes Kernteil 3 an, das ebenfalls rohrförmig ausgebildet und auf dem Trägerteil 13 beweglich gelagert ist.
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Das Kernteil 3 wird von einer elektrischen Wicklung 5 umgeben, die in dem zweiten Gehäuseabschnitt 17 des Gehäuses 1 fixiert ist. Das die Wicklung 5 tragende Wicklungsträgerteil ist mit 6 bezeichnet. Das Trägerglied 6 und die Wicklung 5 bilden eine Elektromagnetanordnung 18, in der das Kernteil 3 auf dem Trägerteil 13 verschiebbar ist.
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Das Sperrglied 2 folgt der Bewegung des Kernteiles 3, das zweckmäßigerweise aus einem weichen magnetischen Stahl besteht. Das Sperrglied 2 und das Kernteil 3 können mechanisch miteinander gekoppelt bzw. verbunden sein, so dass sie ein einheitliches Bewegungsteil bilden. Alternativ können das Sperrglied 2 und das Kernteil 3 auch durch die Kompressionsfeder 4 zusammengehalten werden.
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Das aus Metall bestehend Gehäuse 1 und ein Metallteil 7, das am Wicklungsträgerteil 6 befestigt ist, bilden einen Teil eines magnetischen Kreises der Elektromagnetanordnung 18. Dabei ist das ringförmig ausgebildete Metallteil 7 vorzugsweise am unteren Ende des Trägergliedes 6 derart vorgesehen, dass es eine magnetische Brücke zwischen dem Gehäuse 1 bzw. dem zweiten Gewindeabschnitt 17 und dem Kernteil 3 bildet. Dieser magnetische Kreis ist in der 1 (rechte Seite) durch unterbrochene Linien dargestellt.
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Die das Sperrteil 2 und das Kernteil 3 umfassende Einheit wird durch die Kompressionsfeder 4, die sich einerseits am oberen Ende des Gehäuses 1 und andererseits am Kernteil 3 abstützt, in Richtung auf die dem unteren Ende des Gehäuses 1 zugewandte Seite vorgespannt. Die 1 zeigt den Zustand, in dem die Elektromagnetanordnung 18 erregt ist. In diesem Zustand wird das Sperrteil 2 entgegen der Kraft der Kompressionsfeder 4 so in eine erste Position bewegt, dass sein oberes Ende über das Gehäuse 1 hinausragt.
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Wenn sich die Elektromagnetanordnung 18 im entregten Zustand befindet, werden das Kernteil 3 und das Sperrteil 2 durch die Kraft der Kompressionsfeder 4 in eine zweite Position so bewegt, dass das obere Ende des Sperrteiles 2 gemäß 2 in das Gehäuse 1 hinein bewegt wird.
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Am oberen Ende des Gehäuses 1 befindet sich ein sich beispielsweise senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 1 bewegendes metallisches Getriebeteil 15, das sich je nachdem, ob der Rückwärtsgang des Getriebes eingelegt ist oder nicht, vor dem Trägerteil 13 befindet oder nicht. Dies bedeutet, dass dann, wenn sich das Sperrteil 2 in dem in der 1 dargestellten Zustand befindet, das Getriebeteil 15 gegen eine seitliche Bewegung über den Sensor 8 blockiert wird, so dass ein Fahrer des das Getriebe enthaltenden Kraftfahrzeuges den Rückwärtsgang nicht einlegen kann. Wenn sich das Sperrglied 2 dagegen in dem in der 2 dargestellten Zustand befindet, wird das Getriebeteil 15 nicht blockiert, so dass es sich über den Sensorkopf 8 bewegen und der Fahrer den Rückwärtsgang einlegen kann.
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Der Sensor 8 ist vorzugsweise an der Seite des freien Endes des ersten Gehäuseteiles 16 an einem Haltestab 24 befestigt bzw. angeordnet, der sich in dem Trägerteil 13 befindet und vorzugsweise entlang der Längsmittelachse des Gehäuses 1 verläuft. Vorzugsweise umfasst der Sensor 8 eine Wicklung, durch die ein magnetisches Feld erzeugt wird. Wenn sich das metallische Getriebeteil 15 durch das magnetische Feld bewegt, wird durch den Sensor 8 aufgrund des an sich bekannten Wirbelstromeffektes ein Signal erzeugt, das anzeigt, dass sich der Rückwärtsgang in einer eingelegten Position befindet. Die Signalleitung(en) 20 des Sensors 8 verlaufen zweckmäßigerweise durch eine axiale Bohrung des Haltestabes 24.
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Da der erste Gehäuseabschnitt 16 und der zweite Gehäuseabschnitt 17 rohrartig ausgebildet sind, wird in ihrem Inneren ein Raum gebildet, der zur Aufnahme des Trägerteiles 13 und des darin gehaltenen Sensors 8 mit dem Haltestab 24, des Sperrteiles 2 und der Kompressionsfeder 4 in dem ersten Gehäuseabschnitt 16 sowie der Elektromagnetanordnung 18, die das Kernteil 3, das Wicklungsträgerteil 6, die Wicklung 5 und das Metallteil 7 umfasst, in dem zweiten Gehäuseabschnitt 17 dient. Dabei wird in dem zweiten Gehäuseabschnitt 17 die zum ersten Gehäuseabschnitt 16 durch die Schulter 23 begrenzt Kammer 9 gebildet. Das Wicklungsträgerteil 6 weist an seiner der Schulter 23 zugewandten Seite einen radialen Abschnitt 25 auf, der im Montagezustand über eine Dichtung 10 an der Schulter 23 dicht anliegt.
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Vorzugsweise ist in der Kammer 9 eine Leiterplatte 11 an der dem freien Ende des zweiten Gehäuseabschnittes 17 zugewandten Seite angeordnet. Vorzugsweise ist die Leiterplatte 11 in der ersichtlichen Weise mit dem unteren Ende des Trägerteiles 13 fest verbunden. Die Leiterplatte 11 trägt den elektronischen Steuerkreis 19, der später im Zusammenhang mit der 3 näher erläutert werden wird. Die vom Steuerkreis 19 nach außen führenden elektrischen Leitungen sind mit 14 bezeichnet. Der Sensor 8 ist über die bereits genannte Signalleitung 20 mit dem Steuerkreis 19 verbunden. Die Elektromagnetanordnung 18 steht über eine Leitung 21 mit dem Steuerkreis 19 in Verbindung. Die Kammer 9 ist an der dem freien Ende des Gehäuseabschnittes 17 zugewandten Seite durch ein Dichtungsteil 12, das den zweiten Gehäuseabschnitt 17 dicht abschließt und durch das die Leitungen 14 dicht hindurchgeführt sind, nach außen abgedichtet, sodass sie vollständig trocken und frei von kontaminierendem Öl und/oder von anderen Fluiden bzw. sonstigen Schmutzpartikeln ist.
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Vorzugsweise sind, wie bereits erwähnt die Elektromagnetanordnung 18 und die mit dem Wicklungsträgerteil 6 verbundene Leiterplatte 11 sowie das den Sensor 8 beinhaltende Trägerteil 13 sowie der den Sensor 8 haltende Haltestab 24 als Einheit in das Gehäuse 1 von unten her einschiebbar, wobei die Kammer 9 automatisch durch die Dichtung 10 zur Seite des ersten Gehäuseabschnittes 16 hin und durch das Dichtungsteil 12 nach außen abgedichtet wird. Dabei sind das Trägerglied 6 und ein unterer, radial verlaufender Flansch 26 des Trägerteiles 13 entweder in der Form eines einzigen Teiles hergestellt oder durch einen Schweißschritt irreversibel miteinander verbunden.
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Das Ausgangssignal des Sensors 8 wird entweder direkt über die Signalleitung 20 an dem Steuerkreis 19 der 3 angelegt, der, wie beschrieben auf der gedruckten Leiterplatte 11 (PCB) angeordnet sein kann. Der Steuerkreis 19 verarbeitet das Signal um die Anzeigeeinrichtung für das Rückwärtslicht zu schalten. Die Stromversorgungsleitungen für den Steuerkreis 19 sind in der 3 mit 14-1 und 14-2 bezeichnet. Die zum Schalter für das Rückfahrlicht führende Leitung ist mit 14-3 bezeichnet. Über die Leitung 14-4 kann weiterer Signalaustausch erfolgen. Der Steuerkreis 19 umfasst ein logisches Steuerteil 19-1 zur Signalverarbeitung und ein Schaltteil 19-2 zum Schalten der Elektromagnetanordnung 18.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Sperrteil
- 3
- Kernteil
- 4
- Kompressionsfeder
- 5
- Wicklung
- 6
- Wicklungsträgerteil
- 7
- Metallteil
- 8
- Sensor
- 9
- Kammer
- 10
- Dichtung
- 11
- Leiterplatte
- 12
- Dichtungsteil
- 13
- Trägerteil
- 14
- Leitung
- 15
- Getriebeteil
- 16
- Gehäuseabschnitt
- 17
- Gehäuseabschnitt
- 18
- Elektromagnetanordnung
- 19
- Steuereinheit
- 20
- Signalleitung
- 21
- Leitung
- 22
- Anschlagteil
- 23
- Schulter
- 24
- Haltestab
- 25
- Abschnitt
- 26
- Flansch
- 27
- Öffnung
- 14-1
- Leitung
- 14-2
- Leitung
- 14-3
- Leitung
- 14-4
- Leitung
- 19-1
- Steuerteil
- 19-2
- Schaltteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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