DE102004060232A1

DE102004060232A1 - Elektrische Schalteinrichtung für ein automatisiertes Getriebe

Info

Publication number: DE102004060232A1
Application number: DE200410060232
Authority: DE
Inventors: Rainer Steiling; Paulo Serra De Oliveira; Frank BLÄSING
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-06-29

Abstract

Eine elektrische Schalteinrichtung umfasst einen in einer oder mehreren Schaltgassen 1 monostabil gelagerten Schalthebel 8 und eine relativ zu dem Schalthebel 8 Fahrstufenanwahl abhängig bewegbare Schaltbegrenzungskulisse 5 zum Sperren einzelner, in einer angewählten Fahrstufe nicht definierter Schalthebelbewegungen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung für ein automatisiertes Getriebe.

Derartige Schalteinrichtungen werden bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, die mit einem automatisierten Schaltgetriebe ausgerüstet sind. Dabei wird der eigentliche Schaltvorgang elektrohydraulisch oder elektromotorisch vorgenommen, während der jeweilige Schaltwunsch des Fahrers elektrisch/elektronisch erfasst wird. Dem Fahrer stehen bei einem solchen automatisierten Schaltgetriebe die elektrische Schalteinrichtung mit einem Schalthebel und gegebenenfalls zusätzlichen, etwa am Lenkrad angeordneten Wippschaltern zum Herauf- und Herunterschalten zur Verfügung. Der Schalthebel einer solchen Schalteinrichtung ist in einer Rastkurve geführt, in der – der früheren Fahrergewöhnung entsprechend – dieser in der jeweils angewählten Fahrstufe verrastet gehalten ist. Anhand der Stellung des Schalthebels kann der Fahrer die aktuell eingestellte Fahrstufe erspüren.

Derartige Schalteinrichtungen sind mit einer Einrichtung ausgestattet, dass der Zündschlüssel nur dann abgezogen werden kann, wenn sich die Schalteinrichtung bzw. ihr Schalthebel in einer vordefinierten Stellung – typischerweise der P-Stellung (P: Parken) – befindet. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass sich bei einem Neustart des Kraftfahr zeuges die Schalteinrichtung bzw. sein Schalthebel in einer vorbestimmten Schaltstellung befindet.

Neben den Fahrstufen N (Leerlauf), D (Vorwärtsfahrt) und R (Rückwärtsfahrt) besteht in der Fahrstufe D die Möglichkeit durch entsprechende Verstellung des Schalthebels, den automatischen Gangwechsel auszuschalten, damit der Fahrer einen Gangwechsel selbst bestimmen kann.

Auch wenn derartige vorbekannte Schalteinrichtungen zum Ansteuern eines automatisierten Getriebes zufriedenstellend eingesetzt werden, besteht das Bedürfnis nach Schalteinrichtungen mit monostabilen Schalthebeln, die von einer Nullstellung, beispielsweise der N-Stellung ausgehend nach Einstellen einer Fahrstufe, etwa D in ihre Nullstellung zurückfallen. Erschwerend kommt bei einer Konzeption monostabil gelagerter Schalthebel hinzu, dass der nach Anwählen einer Fahrstufe regelmäßig in seine Nullstellung zurückgeführte Schalthebel bezüglich seiner Bewegungsfreiheit entsprechend der jeweils angewählten Fahrstufe begrenzt sein soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche elektrische Schalteinrichtung mit einem bezüglich der einzelnen Fahrstufen monostabilen Schalthebel vorzuschlagen, bei dem eine Realisierung der notwendigen Schaltwegbegrenzung auf möglichst einfache Art und Weise gelöst ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Schalteinrichtung mit einem in einer oder mehreren Schaltgassen monostabil gelagerten Schalthebel und mit einer relativ zu dem Schalthebel Fahrstufenanwahl abhängig bewegbaren Schaltbegrenzungskulisse zum Sperren einzelner, in einer angewählten Fahrstufe nicht definierter Schalthebelbewegungen gelöst.

Bei dieser elektrischen Schalteinrichtung für ein automatisiertes Getriebe ist der Schalthebel monostabil in zumindest einer Schaltgasse, und zwar in der für eine Fahrstufenanwahl benutzten gelagert. Grundsätzlich können in diese monostabile Lagerung des Schalthebels auch die manuellen Schaltmöglichkeiten eingebunden sein. Gleichfalls ist es möglich, dass der Schalthebel in zwei monostabile Stellungen gebracht werden kann, wobei eine monostabile Stellung der Fahrstufenanwahl dient und die weitere monostabile Stellung die Nullstellung des Schalthebels darstellt, von der ausgehend der Fahrer manuell das sequentielle Schaltgetriebe bedienen kann. Somit kann der Schalthebel bei einer solche Ausgestaltung in zwei Schaltgassen bewegt werden, in denen er jeweils monostabil gelagert ist. Bei Vorsehen von zwei monostabilen Schaltstellungen des Schalthebels ist dieser manuell zwischen den beiden Nullstellungen an einer Rastkurve geführt verstellbar.

Zum Einschränken der Freiheitsgrade des Schalthebels entsprechend der jeweilig angewählten Fahrstufe dient eine Schaltbegrenzungskulisse. Diese kann beispielsweise beim Bewegen des Schalthebels aus seiner Nullstellung in eine Fahrstufe in ihre bestimmungsgemäße Stellung zum Sperren einzelner, in der angewählten Fahrstufe nicht gewünschter Schalthebelbewegung verstellt werden. Gleichfalls ist es möglich, eine Bewegungskopplung zwischen der Schaltbegrenzungskulisse und dem Schalthebel dergestalt zu realisieren, dass die Schaltbegrenzungskulisse bei der Zurückbewegung des Schalthebels in seine Nullstellung in ihre Fahrstufenanwahl abhängige Stellung bewegt wird. Die Schaltbegrenzungskulisse kann darüber hinaus auch durch einen Aktor, beispielsweise einen Stellmotor bewegt werden, der zweckmäßigerweise die Schaltbegrenzungskulisse in ihre einer Fahrstufe zugeordnete Position bewegt, nachdem die gewünschte Fahrstufe angewählt worden und der Schalthebel von dem Fahrer zum Zurückführen desselben in seine Nullstellung losgelassen worden ist. Die Schaltbegrenzungskulisse kann also mechanisch an eine Bewegung des Schalthebels der elektrischen Schalteinrichtung angeschlossen sein, wobei sich bei derartigen Lösungen zweckmäßigerweise eine Verriegelung der Schaltbegrenzungskulisse in der jeweils angewählten Fahrstufe infolge der Konzeption der mechanischen Kopplung einstellt. Ebenso sind elektromechanische Lösungen denkbar, bei denen die Schaltbegrenzungskulisse zwar an eine Bewegung zum Verstellen derselben mechanisch an eine Bewegung des Schalthebels gekoppelt ist, dass jedoch eine Verriegelung der Schaltgasse in der jeweiligen, einer Fahrstufe zugeordneten Stellung durch einen ansteuerbaren Aktor, beispielsweise einen Hubmagneten mit einem Sperrbolzen erfolgt. Bei Einsatz eines solchen, die Schaltbegrenzungskulisse verriegelnden Aktor besteht zudem die Möglichkeit, auch die Schaltbegrenzungskulisse ebenfalls monostabil zu lagern. Eine monostabile Lagerung der Schaltbegrenzungskulisse ermöglicht es bei einer mechanischen Mitnahmekopplung der Schaltbegrenzungskulisse an eine Verstellung des Schalthebels, dass systemseitig die Schaltbegrenzungskulisse vor einem Neustart des Kraftfahrzeuges in eine vordefinierte Nullstellung, wobei zweckmäßigerweise die N-Stellung als solche dient, gebracht werden kann, indem der Verriegelungsaktor zum Lösen seiner Verriegelung angesteuert wird. Eine solche Maßnahme ist gewünscht, wenn das Kraftfahrzeug ausgeschaltet bzw. verlassen wird, während sich der Schalthebel noch in einer Fahrstufe oder in der manuellen Schaltstellung befindet. Bei Vorsehen eines aktiven Stellaktors, beispielsweise eines Stellmotors zum Bewegen der Schaltbegrenzungskulisse, ist es durch entsprechendes Ansteuern des Aktors ohnehin möglich, die Schaltbegrenzungskulisse entsprechend den jeweiligen Erfordernissen systemseitig anzusteuern, ohne dass es einer monostabilen Lagerung der Schaltbegrenzungskulisse bedarf.

Bei dieser elektrischen Schalteinrichtung zum Ansteuern eines automatisierten Getriebes ist die Schaltbegrenzungskulisse relativ zu dem Schalthebel bewegbar. In aller Regel wird man den Schalthebel bzw. seine Lagerung als ortsfest definieren und gegenüber diesem die Schaltbegrenzungskulisse entsprechend beweglich lagern. Ferner ist es möglich, die Schaltbegrenzungskulisse als ortsfestes Element und den Schalthebel mit seiner Lagerung als diesbezüglich relativ zu der Schaltbegrenzungskulisse bewegliches Element auszugestalten. Selbst eine bewegliche Lagerung von beiden relativ zueinander bewegten Elementen ist denkbar.

Für den Fall, dass das Einbringen des Schalthebels aus einer seiner Fahrstufenstellungen oder aus seiner manuellen Schaltstellung heraus in die Schaltposition R gesperrt sein soll, bietet es sich an, diese Schaltposition durch einen Aktor, beispielsweise einen Hubmagneten mit einem Sperrbolzen zu sperren. Freigegeben ist ein Einbringen des Schalthebels in seine R-Stellung nur dann, wenn zuvor die Schaltstellung N eingestellt war. Die Freigabe einer Bewegung des Schalthebels in seine R-Stellung kann unabhängig hiervon oder auch zusätzlich von weiteren Faktoren abhängig gemacht werden, beispielsweise abhängig davon, ob sich der Motor in seiner Leerlaufdrehzahl befindet und/oder ob das Kraftfahrzeug steht.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: eine schematisierte Darstellung des Schaltschemas eines Schalthebels einer ansonsten nicht näher dargestellten elektrischen Schalteinrichtung für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeuges,
2: das Schaltschema der 1 mit einer Schaltbegrenzungskulisse als Teil der Schalteinrichtung in ihren den drei Fahrstufen jeweils entsprechenden Stellungen,
3: eine Prinzipdarstellung einer mechanischen Kopplung zwischen dem Schalthebel und der Schaltbegrenzungskulisse zum Bewegen und Verriegeln derselben entsprechend der jeweilig angewählten Fahrstufe,
3a, 3b: die Schalteinrichtung der 3 beim Anwählen der Fahrstufe R (3a) und nach Rückschwingen des Schalthebels in seine Nullstellung (3b),
4: eine Prinzipdarstellung einer mechanischen Kopplung zwischen dem Schalthebel und der Schaltbegrenzungskulisse gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zum Bewegen und Verriegeln derselben entsprechend der jeweilig angewählten Fahrstufe,
5: eine Prinzipdarstellung einer mechanischen Kopplung zwischen dem Schalthebel und der Schaltbegrenzungskulisse gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel zum Bewegen und Verriegeln derselben entsprechend der jeweilig angewählten Fahrstufe,
5a, 5b: die Schalteinrichtung der 5 beim Anwählen der Fahrstufe R (5a) und nach Rückschwingen des Schalthebels in seine Nullstellung (5b),
6: eine Prinzipdarstellung einer mechanischen Kopplung zwischen dem Schalthebel und der Schaltbegrenzungskulisse gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel zum Bewegen und Verriegeln derselben entsprechend der jeweilig angewählten Fahrstufe und
6a: die Schalteinrichtung der 6 beim automatischen Verstellen des Schalthebels aus einer zweiten monostabilen Stellung in seine Nullstellung zur Fahrstufenanwahl.
Eine elektrische Schalteinrichtung umfasst einen monostabil gelagerten Schalthebel, der entsprechend dem in 1 gezeigten Schaltschema bewegbar ist. Gemäß dem dargestellten Schaltschema ist der Schalthebel in zwei unterschiedlichen Schaltgassen 1, 2 monostabil gelagert. Die Nullstellung des Schalthebels in der Schaltgasse 1 ist mit dem Bezugszeichen 3, diejenige der Schaltgasse 2 mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet. Zwischen den beiden Nullstellungen 3, 4 ist der in einer Rastkurve geführte Schalthebel bewegbar. Die Schaltgasse 1 dient einer Fahrstufenanwahl. Durch entsprechendes Bewegen des Schalthebels innerhalb der Schaltgasse 1 können die Fahrstufen N (Leerlauf), D (Vorwärtsfahrt) und R (Rückwärtsfahrt) angewählt werden. Die Schaltgasse 1 umfasst somit ausgehend von der Nullstellung 3 in jede Bewegungsrichtung jeweils zwei Schaltpunkte S₁, S₂ bzw. S₃, S₄. Dieses ist notwendig, damit ein Fahrer zum Wechseln der Fahrstufe R in die Fahrstufe D und umgekehrt haptisch den Schalthebel über zwei Schaltstufen bewegen kann. Dieses ist gewünscht, damit für einen Fahrer nachvollziehbar bei einem solchen Fahrstufenwechsel der Schalthebel durch die Schaltstellung N geführt wird.
Die Schaltgasse 2 verfügt ausgehend von ihrer Nullstellung 4 über jeweils einen Schaltpunkt S₅ bzw. S₆ in jeder Richtung. Die Schaltgasse 2 dient zum manuellen Ansteuern des automatisierten Schaltgetriebes, so dass der Fahrer einen Gangwechsel manuell durch entsprechendes Bewegen des Schalthebels auf den Schaltpunkt S₅ oder auf den Schaltpunkt S₆ herauf- bzw. herunterschalten kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird im Schaltpunkt S₅ der nächst höhere und im Schaltpunkt S₆ der nächst tiefere Gang eingelegt.
Die jeweilige Fahrstufeneinstellung bzw. der jeweils eingelegte Gang können einem Fahrer durch eine entsprechende Anzeige kenntlich gemacht werden, so dass er nach Erfassen der jeweils aktuellen Fahrstufe den Schalthebel bei einem Fahrstufen- oder Gangwechsel entsprechend bewegt. Damit der Schalthebel jedoch nicht unbewusst in eine in einer Fahrstufe nicht definierte Stellung gebracht werden kann, verfügt die elektrische Schalteinrichtung zusätzlich über eine Schaltbegrenzungskulisse 5, die in Abhängigkeit von der jeweils angewählten Fahrstufe die Bewegungsfreiheit des monostabil gelagerten Schalthebels fahrstufenabhängig begrenzt (vgl. 2). In der linken Darstellung der 2 befindet sich die Schaltbegrenzungskulisse in der N-Stellung (Leerlaufstellung des Getriebes). Der Schalthebel selbst befindet sich in der N-Stellung in der Nullstellung 3 der Schaltgasse 1. Ausgehend von dieser Stellung können die Fahrstufen R und D angewählt werden. Die Fahrstufe R wird durch Bewegen des Schalthebels nach vorne (nach oben in 2) und die Fahrstufe D durch Bewegen des Schalthebels nach hinten (nach unten in 2) eingestellt. Ein Wechsel des Schalthebels aus der N-Stellung der Schaltbegrenzungskulisse 5 heraus in die Schaltgasse 2 ist blockiert. Durch die Schaltbegrenzungskulisse 5 ist in der N-Stellung ebenfalls ein zweistufiges Schalten aufgrund der Konzeption der Kulisse blockiert. Ist der Schalthebel ausgehend von seiner Nullstellung 3 in die hinten liegende D-Stellung (Schaltpunkt S₃) bewegt worden, wird die Schaltbegrenzungskulisse 5 entsprechend verstellt, wie dieses in der mittleren Darstellung der 2 gezeigt ist. Die Bewegungsfreiheit des Schalthebels ist in der D-Stellung der Schaltbegrenzungskulisse 5 ausgehend von seiner Nullstellung 3 in anderer Weise begrenzt als in der N-Stellung. Der Schalthebel kann in der D-Stellung der Schaltbegrenzungskulisse 5 zweistufig nach vorne über den Schaltpunkt S₁ (Leerlauf) auf den Schaltpunkt S₂ (Rückwärtsgang) gebracht werden. Eine Bewegung des Schalthebels nach hinten ist dagegen durch die Schaltbegrenzungskulisse 5 blockiert. In der D-Stellung der Schaltbegrenzungskulisse 5 kann der Schalthebel zudem in die zweite Schaltgasse 2 zum manuellen Ansteuern des automatisierten Schaltgetriebes bewegt werden. Zu diesem Zweck verfügt die Schaltbegrenzungskulisse 5 über eine Schaltgassenverbindung 6. Ist der Schalthebel in die zweite Schaltgasse 2 hineinbewegt worden, befindet sich dieser grundsätzlich in der Nullstellung 4. Von dieser ausgehend können dann die Schaltpunkte S₅ bzw. S₆ angewählt werden. Befindet sich der Schalthebel in der zweiten Schaltgasse ist naturgemäß eine Anwahl der Schaltpunkte S₁ – S₄ nicht möglich.
Um den Rückwärtsgang des Getriebes einzulegen, muss der in der zweiten Schaltgasse 2 befindliche Schalthebel zunächst in die erste Schaltgasse 1 in die Nullstellung 3 gebracht werden, bevor der Schalthebel zum Anwählen des Rückwärtsgangs zu dem Schaltpunkt S₂ hin bewegt wird. Ist der Rückwärtsgang R angewählt, befindet sich die Schaltbegrenzungskulisse 5 in einer Stellung bezüglich des Schalthebels, wie diese in der rechten Abbildung der 2 gezeigt ist. Der Schalthebel selbst befindet sich naturgemäß in der Nullstellung 3 der Schaltgasse 1 und ist in dieser Stellung durch die Schaltbegrenzungskulisse 5 hinsichtlich seiner Bewegungsfreiheit entsprechend begrenzt. In der R-Stellung der Schaltbegrenzungskulisse 5 kann der Schalthebel ausgehend von seiner Nullstellung 3 lediglich zu den Schaltpunkten S₃ (Leerlauf) und S₄ (D-Stellung des Getriebes) bewegt werden. Befindet sich die Schaltbegrenzungskulisse 5 in der R-Stellung und dementsprechend auch das durch die elektrische Schalteinrichtung angesteuerte Getriebe, ist eine Bewegung des Schalthebels zu den Schaltpunkten S₁, S₂ und in die zweite Schaltgasse 2 mit ihren Schaltpunkten S₅, S₆, nicht möglich.
Durch Vorsehen einer Schaltbegrenzungskulisse, wie zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel anhand der Schaltbegrenzungskulisse 5 gezeigt, ist es mit einfachen Mitteln möglich, in Abhängigkeit von der jeweilig angewählten Fahrstufe die für eine monostabile Lagerung des Schalthebels notwendige Bewegungsfreiheit Fahrstufenanwahl abhängig zu begrenzen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zu diesem Zweck die Schaltbegrenzungskulisse 5 gegenüber dem Schalthebel bzw. seiner Lagerung bewegt.
3 zeigt gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eine Möglichkeit einer mechanischen Kopplung einer Schaltbegrenzungskulisse 7 und dem Schalthebel 8 einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 9 bezeichneten elektrischen Schalteinrichtung. Der Schalthebel 8 ist entsprechend dem in 1 gezeigten Schaltschema bewegbar gelagert. Die Schaltbegrenzungskulisse 7 ist prinzipiell aufgebaut wie die Schaltgasse 5. Der Übersicht halber ist der linke Abschnitt der Schaltbegrenzungskulisse 7 betreffend eine Führung in der Schaltgasse 2 bei der Schaltbegrenzungskulisse 7 und auch zu den weiteren Figuren beschriebenen Schaltbegrenzungskulissen nicht dargestellt. Für die weitere Beschreibung ist dieses jedoch ohne Belang. Eine Kulisse für die Schaltgasse 2 ist nicht notwendigerweise integraler Bestandteil der Schaltbegrenzungskulisse, sondern kann auch auf andere Weise realisiert sein. Der Schalthebel 8 trägt eine Zahnstange 10. Zum Übertragen der Schaltbewegung des Schalthebels 8 auf die Schaltbegrenzungskulisse 7 bei einer Fahrstufenanwahl innerhalb der ersten Schaltgasse zur Fahrstufenanwahl greift die Zahnstange 10 in Abhängigkeit der jeweils durchgeführten Bewegung in eine erste Übertragungseinheit 11 oder eine zweite Übertragungseinheit 12 ein. Die Übertragungseinheit 11 verfügt über ein Übertragungszahnrad 13, in das die Zahnstange 10 eingreifen kann. In das Übertragungszahnrad 13 der Übertragungseinheit 11 greift die Zahnstange 10 bei einer nach vorne gerichteten Bewegung des Schalthebels 8 entsprechend der in 3 gezeigten Pfeilrichtung ein. Das Übertragungzahnrad 13 sitzt auf einer Achse und ist bei einer Bewegung des Schalthebels 8 mit seiner Zahnstange 10 in der in 3 gezeigten Richtung auf der Achse frei drehend gelagert, wie dieses durch die Pfeilrichtung des Übertragungszahnrades 13 angedeutet ist. In entgegengesetzter Drehrichtung des Übertragungszahnrades 13 ist dieses drehmomentschlüssig mit der Achse verbunden. Auf derselben Achse wie das Übertragungszahnrad 13 sitzt in beiden Richtungen drehmomentschlüssig mit der Achse verbunden ein weiteres Zahnrad, das als Abtriebszahnrad 14 im Rahmen dieser Ausführungen bezeichnet wird. Das Abtriebszahnrad 14 weist eine kleinere Zahnanzahl auf als das Übertragungszahnrad 13. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zahnzahl des Abtriebszahnrades 14 um einen Zahn kleiner als diejenige des Übertragungszahnrades 13. Das Abtriebszahnrad 13 greift seinerseits in eine Zahnstange 15 der Schaltbegrenzungskulisse 7 ein. Die Übertragungseinheit 12 ist ebenso aufgebaut wie die Übertragungseinheit 11 mit dem Unterschied, dass das Übertragungszahnrad 16 der Übertragungseinheit 12 in entgegengesetzter Richtung zu dem Übertragungszahnrad 13 freilaufend gelagert ist.
3 zeigt die elektrisches Schalteinrichtung 9 in der D-Stellung der Schaltbegrenzungskulisse 7. Zum Sperren einer direkten Anwahl des Rückwärtsganges befindet sich auf der Schaltbegrenzungskulisse 7 ein Hubmagnet 17 mit einem Sperrbolzen 18. Durch den Sperrbolzen 18 ist ein Einbringen des Schalthebels 8 zum Anwählen der R-Fahrstufe blockiert. Durch die Schaltgasse 7 ist eine Bewegung des Schalthebels 8 nach hinten und somit entgegen der in 3 gezeigten Pfeilrichtung durch die Übertragungseinheit 12 gesperrt. Wird der Schalthebel 8 in die nicht definierte Richtung nach hinten bewegt, schlägt dieser an der Schaltbegrenzungskulisse 7 an, so dass diese grundsätzlich bestrebt ist, in die nicht definierte Richtung bewegt zu werden. Diese Bewegung der Schaltbegrenzungskulisse 7 wird übertragen auf das Abtriebszahnrad 19 der Übertragungseinheit 12 und somit auch auf das Übertragungszahnrad 16 entgegen seiner Freilaufrichtung. Aufgrund der unterschiedlichen Zahnzahl zwischen Abtriebszahnrad 19 und Übertragungszahnrad 16, das seinerseits bei einer solchen Bewegung in die Zahnstange 10 des Schalthebels 8 eingreift ist eine Selbstsperrung gegeben. Der Schalthebel 8 kann somit in diese Richtung nicht bewegt werden.
Möglich ist dagegen eine Bewegung des Schalthebels 8 aus der in 3 gezeigten Stellung – der D-Stellung der Schaltbegrenzungskulisse 7 – in die N- und anschließend die R-Stellung. Der Schalthebel 8 wird zu diesem Zweck in der in 3 gezeigten Pfeilrichtung nach vorne bewegt, wobei mit dem Erreichen des Schaltpunktes S₁ der Sperrbolzen 18 des Hubmagneten 17 eingezogen wird, damit der Schalthebel 8 an den Schaltpunkt S₂ gebracht werden kann. Der auf den Schaltpunkt S₂ befindliche Schalthebel 8 ist in 3a gezeigt. Die Bewegung des Schalthebels 8 mit seiner Zahnstange 10 erfolgte in Freilaufrichtung des Übertragungszahnrades 13, so dass die Schaltbegrenzungskulisse 7 zunächst nicht verstellt worden ist. Ist die Fahrstufe R angewählt und wird der Schalthebel 8 vom Fahrer losgelassen, schwingt dieser aufgrund seiner monostabilen Lagerung selbsttätig in seine Nullstellung 3 zurück. Bei dieser Rückbewegung des Schalthebels 8 wird das Übertragungszahnrad 13 der Übertragungseinheit 11 entgegen seiner Freilaufrichtung und somit drehmomentschlüssig mit der Achse angetrieben, so dass an die Rückbewegung des Schalthebels 8 in seine Nullstellung 3 der ersten Schaltgasse gekoppelt die Schaltbegrenzungskulisse 7 verstellt wird. Bei dieser Rückbewegung wird die Schaltbegrenzungskulisse 7 in ihre für die Fahrstufe R vorgesehene Stellung verstellt. Die in ihrer R-Stellung befindliche Schaltbegrenzungskulisse 7 ist in 3b gezeigt. Der Schalthebel 8 ist sodann durch die Schaltbegrenzungskulisse 7 entsprechend der R-Fahrstufenstellung bezüglich seiner möglichen Bewegungen begrenzt. Eine Bewegung des Schalthebels 8 nach vorne ist aufgrund der Ausgestaltung der Übertragungseinheit 11 ebenso gesperrt, wie dieses anhand der 3 bezüglich einer nach hinten gerichteten Bewegung aus der D-Stellung beschrieben ist.
4 zeigt eine elektrische Schalteinrichtung 20 gemäß einer weiteren Ausgestaltung. Die elektrische Schalteinrichtung 20 verfügt über einen Schalthebel 21, der monostabil ausgehend von seiner in 4 gezeigten Nullstellung entsprechend einem Schaltschema, wie dieses zu den 1 und 2 beschrieben worden ist, bewegbar ist. Lediglich der Einfachheit der Darstellung halber ist der Schalthebel 21 verschiebbar dargestellt, auch wenn dieser tatsächlich um eine Achse monostabil schwenkbar ist. Zur mechanischen Bewegungskopplung zwischen einer Bewegung des Schalthebels 21 und der Schaltbegrenzungskulisse 22 dient ein auf einer Schaltwippe 23 angeordneter Klinkenmechanismus 24, 24'. Die Schaltwippe 23 trägt an ihrem jeweiligen Ende einen Klinkenmechanismus 24 bzw. 24'. Der Klinkenmechanismus 24 besteht aus einem unter Federvorspannung stehenden Klinkenhebel 25. Dieser wirkt zur Bewegungskopplung mit Stellnasen 26 der Schaltbegrenzungskulisse 22 zusammen. Die von dem Schalthebel 21 wegweisenden Seiten der Stellnasen 26 dienen einer Bewegungsmitnahme der Schaltbegrenzungskulisse 22 bei einer Rückbewegung des Schalthebels 21 nach Anwählen einer Fahrstufe. Bei der Hinbewegung des Schalthebels 21 zum Anwählen einer Fahrstufe werden dagegen die Klinkenhebel 25 entgegen der Kraft der Rückstellfeder an den zu dem Schalthebel 21 weisenden Seiten der Stellnasen 26 vorbeigeführt. Der Klinkenmechanismus 24' ist in gleicher Weise konzipiert.
Zur Verriegelung der Schaltbegrenzungskulisse 22 dienen auf jeder Seite des Schalthebels 21 Rastbolzen 27, die mit ihrer Spitze in entsprechende Ausnehmungen eingreifen. Befindet sich die Schaltbegrenzungskulisse 22 in einer ihrer Endstellungen (R-Stellung oder D-Stellung) wird die Bewegung des Schalthebels 21 in einer Seite begrenzt. Der Schalthebel 21 liegt dann mit seinem unterhalb der Schaltwippe 23 befindlichen Abschnitt an einem federbelasteten Stellbolzen 28 an, der bei einer Bewegung des Schalthebels 21 in die nicht definierte Richtung eingedrückt und hinter den Rastbolzen 27 gebracht wird. Der Rastbolzen 27 kann sodann nicht mehr aus seiner Rastvertiefung herausbewegt werden, womit eine Bewegung der Schaltbegrenzungskulisse 22 in dieser Richtung wirksam verhindert ist.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines monostabil gelagerten Schalthebels 29 einer elektrischen Schalteinrichtung 30 und seiner Schaltbegrenzungskulisse 31. Der Schalthebel 29 dieses Ausführungsbeispiels trägt eine beidseitig wirkende Raste 32. Die durch die Schaltbegrenzungskulisse 31 definierte Kulisse bei einer Fahrstufenanwahl weist an den jeweiligen Schaltpunkten entsprechende Rastausnehmung auf. 5 zeigt die Schaltbegrenzungskulisse 31 in ihrer D-Stellung. Die Schaltbegrenzungskulisse 31 ist durch einen einen Sperrriegel 33 aufweisenden Hubmagneten 34 verriegelt. Die einzelnen Verriegelungsstellungen der Schaltbegrenzungskulisse 31 sind durch entsprechende Riegelausnehmungen 35, 36, 37 gekennzeichnet. In der D-Stellung der Schaltbegrenzungskulisse 31 greift der Sperrriegel 33 in die Riegelausnehmung 35 ein. Zum Anwählen der R-Stellung wird der Schalthebel 29 nach vorne bewegt, wie dieses durch den Pfeil in 5 gekennzeichnet ist. Bei Erreichen des ersten Schaltpunktes (S₁) wird die Sperrung der R-Stellung aufgehoben, so dass der Schalthebel 29 in die R-Stellung (S₂-Schaltpunkt) gebracht werden kann. Während dieser Bewegung bleibt die Schaltbegrenzungskulisse 31 durch Eingreifen des Sperrriegels 33 in die Riegelausnehmung 35 verriegelt. Erst wenn der Schalthebel 29 den Schaltpunkt S₂ erreicht hat und vom Fahrer zum Zurückschwingen in seine Nullstellung losgelassen wird, wie dieses in 5a durch den Pfeil angedeutet ist, wird der Hubmagnet 34 aktiviert, so dass der Sperrriegel 33 aus der Riegelausnehmung 35 herausbewegt wird. Infolge des durch die Raste 32 gebildeten Formschlusses mit der Schaltbegrenzungskulisse 31 wird diese bei der Rückbewegung des Schalthebels 29 mitgenommen. Befindet sich der Schalthebel 29 in seiner monostabilen Nullstellung, wie dieses in 5b gezeigt ist, wird der Hubmagnet 34 angesteuert, damit der Sperrriegel 33 zum Verriegeln der Schaltbegrenzungskulisse 1 in die Riegelausnehmung 37 eingreift.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Schalteinrichtung 38 mit einem monostabil gelagerten Schalthebel 39. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schaltbegrenzungskulisse 40 über einen Elektromotor 41 und einen Spindeltrieb 42 bewegbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Schaltgasse 40 entsprechend der durch den Schalthebel 39 angewählten Fahrstellung nachgefahren. Aufgrund des Spindeltriebes 42 ist der Antrieb der Schaltbegrenzungskulisse 40 selbsthemmend, so dass es keiner zusätzlichen Verriegelungsmittel bedarf. Ein Hubmagnet 43 mit einem Sperrbolzen 44 dient zum Sichern einer undefinierten Anwahl der R-Fahrstellung. Die elektrische Schalteinrichtung 38 verfügt über ein Rückstellglied 45, mit dem der Schalthebel 39 aus der Nullstellung 4 der zweiten Schaltgasse 2 in die Nullstellung 3 der ersten Schaltgasse 1 gebracht werden kann. Eine solche systemseitig bedingte Rückstellung des Schalthebels 39 in die Nullstellung 3 der Schaltgasse 1 wird für den Fall gewünscht, dass der Motor ausgestellt wird, ohne dass sich der Schalthebel 39 in der vordefinierten Nullstellung 3 der ersten Schaltgasse 1 befindet.
Mittels des elektromotorische angetriebenen Spindeltriebes 42 ist die Schaltbegrenzungskulisse 40, wie in 6a gezeigt, über ihre in 6 gezeigte Stellung hinaus nach vorne (in 6a nach oben) bewegbar, wodurch das Rückstellglied 45 in der in 6a erkennbaren Weise bewegt wird. Mit seinem Rückstellkopf 46 wird der in der Nullstellung 4 befindliche Schalthebel 39 aus dieser Stellung heraus und in die erste Schaltgasse 1 hereinbewegt. Dabei ist es grundsätzlich lediglich notwendig, dass der in einer Kulisse geführte Schalthebel 39 nur bis über den Totpunkt zum Trennen der beiden Nullstellen 3, 4 voneinander bewegt wird, da dieser anschließend aufgrund seiner Kulissenführung selbsttätig in die Nullstellung 3 der anderen Schaltgasse 1 fällt. Die Schaltbegrenzungskulisse 40 verfügt zum Auffangen des aus der Nullstellung 4 ausgeworfenen Schalthebels 39 über geneigte Flächen zum Begrenzen der Schaltgassenöftnung, so dass der Schalthebel 39 an diesen zur Anlage gebracht wird und erst wenn die Schaltbegrenzungskulisse 40 zurückbewegt wird, fällt der Schalthebel 29 in die Nullstellung 3 der Schaltgasse 1. Auf diese Weise ist eine wirksame Dämpfung des Schalthebels realisiert.

1: Schaltgasse
2: Schaltgasse
3: Nullstellung
4: Nullstellung
5: Schaltbegrenzungskulisse
6: Schaltgassenverbindung
7: Schaltbegrenzungskulisse
8: Schalthebel
9: Schalteinrichtung
10: Zahnstange
11: Übertragungseinheit
12: Übertragungseinheit
13: Übertragungszahnrad
14: Abtriebszahnrad
15: Zahnstange
16: Übertragungszahnrad
17: Hubmagnet
18: Sperrbolzen
19: Abtriebszahnrad
20: Schalteinrichtung
21: Schalthebel
22: Schaltbegrenzungskulisse
23: Schaltwippe
24, 24': Klinkenmechanismus
25: Klinkenhebel
26: Stellnase
27: Rastbolzen
28: Stellbolzen
29: Schalthebel
30: Schalteinrichtung
31: Schaltbegrenzungskulisse
32: Raste
33: Sperrriegel
34: Hubmagnet
35: Riegelausnehmung
36: Riegelausnehmung
37: Riegelausnehmung
38: Schalteinrichtung
39: Schalthebel
40: Schaltbegrenzungskulisse
41: Elektromotor
42: Spindeltrieb
43: Hubmagnet
44: Sperrbolzen
45: Rückstellglied
46: Rückstellkopf
S₁ – S₆: Schaltpunkt

Claims

Elektrische Schalteinrichtung mit einem in einer oder mehreren Schaltgassen (1, 2) monostabil gelagerten Schalthebel (8, 21, 29, 39) und mit einer relativ zu dem Schalthebel (8, 21, 29, 39) Fahrstufenanwahl abhängig bewegbaren Schaltbegrenzungskulisse (5, 7, 22, 31, 40) zum Sperren einzelner, in einer angewählten Fahrstufe nicht definierter Schalthebelbewegungen.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbegrenzungskulisse (7, 22, 31) mechanisch an eine Bewegung des Schalthebels (8, 21, 29) gekoppelt ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbegrenzungskulisse (7, 22, 31) dergestalt mechanisch an eine Bewegung des Schalthebels (8, 21, 29) gekoppelt ist, dass die Schaltbegrenzungskulisse (7, 22, 31) bei einer Rückbewegung des Schalthebels (8, 21, 29) nach Anwahl einer Fahrstufe in ihre der angewählten Fahrstufe entsprechende Stellung bewegt wird.
Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungskopplung zwischen dem Schalthebel (8, 21) und der Schaltbegrenzungskulisse (7, 22) dergestalt konzipiert ist, dass eine Bewegung des Schalthebels (8, 21) in einer in der angewählten Fahrstufe nicht definierten Bewegungsrichtung infolge der mechanischen Kopplung zwischen Schalthebel (8, 21) und Schaltbegrenzerkulisse (7, 22) blockiert ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Rückstellbewegung des Schalthebels (8) auf die Schaltbegrenzungskulisse (7) an dem Schalthebel (8) eine Zahnstange (10) angeordnet ist, die ausgehend von der Nullstellung des Schalthebels (8) in Abhängigkeit von einer Bewegung desselben in die eine oder die andere Richtung entweder in ein erstes Übertragungszahnrad (13) oder ein zweites Übertragungszahnrad (16) eingreift, welche Übertragungszahnräder (13, 16) be züglich einer Hinbewegung des Schalthebels (8) zum Auswählen einer Fahrstufe freilaufend und in der Rückbewegung des Schalthebels (8) drehmomentschlüssig jeweils auf einer Achse gelagert sind, auf der des Weiteren jeweils ein eine andere Zahnzahl aufweisendes Abtriebszahnrad (14, 19) zum Antreiben der Schaltbewegungskulisse (7) sitzt.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbegrenzungskulisse (31) in ihrer jeweiligen Stellung durch einen elektrisch ansteuerbaren Verriegelungsaktor, etwa einem Hubmagneten (34) verriegelt ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbegrenzungskulisse (40) durch einen elektrisch ansteuerbaren Stellaktor (41) angetrieben ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellaktor ein Elektromotor (41) vorgesehen ist, der die Schaltbegrenzungskulisse (40) über einen selbsthemmenden Spindelantrieb (42) antreibt.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel (8, 21, 29, 39) zum Auswählen der Fahrstufen entlang einer ersten Bewegungsbahn bewegbar gelagert ist und in einer seiner Fahrstufen in Querrichtung zur Fahrstufenanwahlbewegungsbahn verstellbar ist, um den Schalthebel (8, 21, 29, 39) in eine Nullstellung (4) einer zweiten monostabilen Lagerung zu bringen, von welcher ausgehend ein Gangwechsel manuell angesteuert werden kann.