DE102020004344A1

DE102020004344A1 - Elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020004344A1
Application number: DE102020004344.5A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Schlanzke; Klaus Hirschfeld; Knut Moldenhauer; Christian Schirp; Cem Kara
Original assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2020-07-18
Filing date: 2020-07-18
Publication date: 2022-01-20
Also published as: WO2022017865A1

Abstract

Eine elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Betätigungshandhabe, die um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar gelagert in verschiedene Schaltstellungen bringbar ist, wobei durch mechanische Rückstellmittel eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen der Betätigungshandhabe definiert sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle der Betätigungshandhabe durch ineinander greifende konzentrische Kugelschalenabschnitte gebildet ist, deren gemeinsamer Kugelmittelpunkt oberhalb der Betätigungshandhabe liegt und den Kreuzungspunkt der beiden Verschwenkungsachsen bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Betätigungshandhabe, die um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar gelagert in verschiedene Schaltstellungen bringbar ist, wobei durch mechanische Rückstellmittel eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen der Betätigungshandhabe definiert sind.
Zukünftige Automobile werden in zunehmendem Maße die Möglichkeit eines automatisierten Fahrens bieten. Automatisiertes Fahren bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sowohl Quer- als auch Längsführung gleichzeitig vom Fahrzeug übernommen werden. In einer ersten Entwicklungsstufe, die zunächst einem teilweise automatisierten Fahren entspricht, muss der Fahrzeugführer die Handlungen des Systems permanent überwachen und in kritischen Situationen jederzeit eingreifen können.
Dazu werden entsprechende Fahrzeuge mit geeigneten Schalteinrichtungen ausgerüstet, mit denen einerseits die aktive Eingabe von Befehlen sowohl zur Längs- als auch zur Querführung des Fahrzeugs durch den Fahrer möglich sind, andererseits aber auch eine Rückmeldung an den Fahrer über die vom Fahrzeug in einem automatischen Fahrbetriebsmodus ausgeführten Aktionen erfolgen kann. Die Bedienhandhabe einer solchen Schalteinrichtung kann dabei multistabil oder auch monostabil ausgeführt sein, das heißt, sie kann entweder in mehrere feste Positionen einstellbar sein oder besitzt, wie im hier vorliegenden Fall, ähnlich einem Joystick, nur eine stabile Ruheposition, in die die Bedienhandhabe aus mehreren instabilen Stellpositionen immer wieder zurückfällt.
Die DE 10 2011 101 709 A1 zeigt eine Schalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Diese vorbekannte Schalteinrichtung weist eine im Wesentlichen wie eine Computermaus ausgebildete Betätigungshandhabe auf, die in der Mittelkonsole des Fahrzeugs angeordnet und dort um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar gelagert ist. Die beiden Verschwenkungsachsen der Betätigungshandhabe befinden sich dabei durch einen relativ langen Hebelarm von dieser beabstandet unterhalb derselben, so dass eine Verschwenkung der Betätigungshandhabe um einen relativ kleinen Winkelbetrag als im Wesentlichen ebene Bewegung wahrgenommen wird. Die Betätigungshandhabe dieser Schalteinrichtung kann bequem mit einem auf der Mittelkonsole aufliegenden Unterarm ergriffen und in dieser Stellung bedient werden.
Die Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bietet ebenfalls die Möglichkeit, bei der Bedienung der Betätigungshandhabe den Unterarm auf der Mittelkonsole ruhen zu lassen. Dabei wird durch sehr einfache konstruktive Merkmale ein beträchtlicher Funktionsumfang ermöglicht.
Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass die Lagerstelle der Betätigungshandhabe durch ineinander greifende konzentrische Kugelschalenabschnitte gebildet ist, deren gemeinsamer Kugelmittelpunkt oberhalb der Betätigungshandhabe liegt und den Kreuzungspunkt der beiden Verschwenkungsachsen bildet.
Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass eine Gehäusewand an der Oberseite der Schalteinrichtung einen konkav geformten Aufnahmebereich ausbildet, in dem die als bikonvexer, diskusförmiger Körper ausgebildete Betätigungshandhabe aufgenommen ist, wobei zwischen dem konkav geformten Aufnahmebereich und der Betätigungshandhabe zusätzlich ein Gleitelement angeordnet sein kann.
Ein Gegenlagerstück wird bevorzugt in eine zylindrische Bohrung in der Mitte der Unterseite der Betätigungshandhabe eingesetzt.
Die mechanischen Rückstellmittel für die Betätigungshandhabe können vorteilhaft dadurch bereitgestellt werden, dass diese an ihrem unteren Ende mit einem federbelasteten, zur Kooperation mit einer zugeordneten Rastkontur eingerichteten Rastbolzen verbundenen ist, und dass durch die Rastkontur eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen des Raststößels definiert sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:

1 Eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung
2 Die Schalteinrichtung aus 1 im Schnitt,
1. a) Betätigungshandhabe in der zentralen Ruhelage
2. b) Betätigungshandhabe in einer aktuatorisch ausgelenkten Stellung

Wie in der Zeichnung zu sehen, ist die Betätigungshandhabe 1 der elektrischen Schalteinrichtung als bikonvexer, diskusförmiger Körper ausgebildet. An ihrer Unterseite ist die Betätigungshandhabe 1 in ihrer Mitte mit einer zylindrischen Bohrung 1' versehen. Die Gehäusewand 3 an der Oberseite der Schalteinrichtung bildet einen konkav geformten Aufnahmebereich 3' aus, in dem die Betätigungshandhabe 1 unter Zwischenlage eines Gleitelements 4 aufgenommen ist. In der zylindrischen Bohrung 1' der Betätigungshandhabe 1 ist ein Gegenlagerstück 5 eingesetzt, das gleichzeitig mit einer Rastbolzenaufnahme versehen ist. Das Gleitelement 4, der Aufnahmebereich 3' der Gehäusewand 3 und das Gegenlagerstück 5 sind als ineinander greifende konzentrische Kugelschalenabschnitte ausgebildet und bilden zusammen ein Gleitlager für die Betätigungshandhabe 1 aus. Der gemeinsame Kugelmittelpunkt der das Lager bildenden Kugelschalenabschnitte liegt dabei oberhalb der Betätigungshandhabe 1 und markiert den Kreuzungspunkt der beiden Verschwenkungsachsen der Betätigungshandhabe 1.
In der Rastbolzenaufnahme der Betätigungshandhabe 1 ist ein federbelasteter Rastbolzen 6 aufgenommen, der mit einer zugeordneten Rastkontur 7 kooperiert. Durch die Rastkontur 7 ist eine zentrale, rastende Stellung des Rastbolzens 6 definiert. Wenn sich der Rastbolzen 6 in dieser zentralen rastenden Stellung befindet, befindet sich die Betätigungshandhabe 1 in ihrer zentralen Ruhelage. Aus dieser zentralen Ruhelage ist, die Betätigungshandhabe 1 manuell auslenkbar, wobei der Rastbolzen 6 mit der ihm zugeordneten Rastkontur 7 in der Weise kooperiert, dass die Betätigungshandhabe 1 um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar und so in verschiedene Schaltstellungen bringbar ist. Aus diesen ausgelenkten Stellungen wird die Betätigungshandhabe 1 bei Fortfall der Betätigungskraft durch das Zusammenwirken von Rastbolzen 6 und Rastkontur 7 wieder selbsttätig in ihre zentrale Ruhelage zurückgeführt.
Die Rastkontur 7 selbst ist in einer mittels zweier Aktoren 8, 9 in zwei zueinander senkrechten Richtungen aktuatorisch verstellbaren Rastkonturaufnahme 10 gehalten. Die Richtungen, in die die Rastkonturaufnahme 10 verstellbar ist, sind identisch mit den Richtungen, in die der Rastbolzen 6 bei einer manuellen Verschwenkung der Betätigungshandhabe 1 bewegt wird. Dadurch ist es möglich, die Betätigungshandhabe 1 mittels der Aktoren 8, 9 in der gleichen Weise zu verschwenken, wie dies bei einer manuellen Betätigung erfolgt. Bei einer solchen Verschwenkung der Betätigungshandhabe 1 durch einen der Aktoren 8, 9 bleibt der Rastbolzen 6 bezüglich der Rastkontur 7 in seiner zentralen, rastenden Stellung innerhalb derselben.
Die Betätigungshandhabe 1 ist mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten elektrischen oder elektronischen Schaltpositionserfassungseinrichtung verbunden, durch die die jeweils eingenommene Schaltposition und damit der jeweilige Schaltwunsch des Fahrers elektrisch oder elektronisch erfasst werden. Es kann sich hierbei z.B. um elektromechanische Kontakte oder auch um berührungslos arbeitende Schaltpositionserfassungseinrichtungen etwa auf der Basis von magnetfeldempfindlichen oder optischen Sensoren handeln. Der dem Schaltwunsch entsprechende eigentliche Schaltvorgang wird dann in einem zugeordneten elektrischen Steuergerät vorgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011101709 A1 [0004]

Claims

Elektrische Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Betätigungshandhabe (1), die um zwei zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar gelagert in verschiedene Schaltstellungen bringbar ist, wobei durch mechanische Rückstellmittel eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen der Betätigungshandhabe (1) definiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (2) der Betätigungshandhabe (1) durch ineinander greifende konzentrische Kugelschalenabschnitte gebildet ist, deren gemeinsamer Kugelmittelpunkt oberhalb der Betätigungshandhabe (1) liegt und den Kreuzungspunkt der beiden Verschwenkungsachsen bildet.
Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gehäusewand (3) an der Oberseite der Schalteinrichtung einen konkav geformten Aufnahmebereich (3') ausbildet, in dem die als bikonvexer, diskusförmiger Körper ausgebildete Betätigungshandhabe (1) aufgenommen ist.
Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem konkav geformten Aufnahmebereich (3') und der Betätigungshandhabe (1) ein Gleitelement (4) angeordnet ist.
Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungshandhabe (1) an ihrer Unterseite mittig eine zylindrische Bohrung (1') aufweist, in die ein Gegenlagerstück (5) eingesetzt ist.
Elektrische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungshandhabe (1) an ihrem unteren Ende mit einem federbelasteten, zur Kooperation mit einer zugeordneten Rastkontur (7) eingerichteten Rastbolzen (6) verbundenen ist, und dass durch die Rastkontur (7) eine zentrale, rastende und weitere tastende Stellungen des Rastbolzens (6) definiert sind.
Elektrische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (7) in zumindest einer Richtung mittels eines Aktuators (8, 9) bewegbar ist, wobei eine aktuatorische Bewegung der Rastkontur (7) eine Verschwenkung der Betätigungshandhabe (1) um eine ihrer Verschwenkungsachsen bewirkt.
Elektrische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungshandhabe (1) mit einer elektrischen oder elektronischen Schaltpositionserfassungseinrichtung verbunden ist, durch die die jeweils eingenommene Schaltposition und damit der jeweilige Schaltwunsch des Fahrers elektrisch oder elektronisch erfasst werden.
Verwendung einer elektrischen Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Gangwahlschalter.