DE4320591A1 - Schaltvorrichtung zur Anordnung im Bereich eines Bedienungshebels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur Anord­ nung, vorzugsweise zur Integration, im Bereich eines Be­ dienungshebels, vorzugsweise eines Gangschaltungshebels für ein Kraftfahrzeug mit einem Schaltungsgetriebe.

Im Straßenverkehr sind Kraftfahrzeuge üblich, die entweder ein Schaltungsgetriebe aufweisen oder ein Automatikgetriebe. Es sind aber jetzt Bestrebungen im Gange, auch Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, mit Schaltungsgetriebe im Bereich der Schaltung so teilweise zu automatisieren, daß zwar das Schaltungsgetriebe beibehalten wird, aber dennoch weitgehend die Vorteile einer automatischen Schaltung erzielt werden.

Zur Einlegung eines anderen Ganges bei einem Schaltungsge­ triebe muß während des Schaltvorganges die Kupplung des Ge­ triebes betätigt werden, wozu dem Fahrer des Kraftfahrzeuges ein Kupplungspedal zur Verfügung steht. Ein im Bereich der Schaltung automatisiertes Schaltungsgetriebe sieht vor, die Kupplungsbetätigung beim Schalten durch den Fahrer unnötig zu machen, indem die Kupplung automatisch durch die Betätigung des Gangschaltungshebels elektrisch betätigt wird. Dies setzt eine Schaltvorrichtung voraus, die auf eine Betätigung des Gangschaltungshebels reagiert und zuverlässig bei jedem Schaltvorgang die Kupplung betätigt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine solche Schaltvorrichtung anzugeben, die zur Anordnung an einem Gang­ schaltungshebel geeignet ist, aber auch grundsätzlich in an­ deren Bedienungshebeln eingesetzt werden könnte, bei denen eine ähnliche zusätzliche Funktion erzielt werden soll.

Die Aufgabe wird durch eine Schaltvorrichtung erfindungs­ gemäß gelöst, die sich auszeichnet durch wenigstens einen elektrischen Schalter, der so angeordnet ist, daß sich bei Be­ dienung des Bedienungshebels eine Relativbewegung zwischen dem Schalter und einem auf ein Betätigungselement des Schalters einwirkendes Auslöseelement ergibt, wobei der Relativbewe­ gungsweg so bemessen ist, daß er als Betätigungsweg des Be­ tätigungselementes ausreichend ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also nicht nur die Betätigung der Kupplung vom Fußbereich des Fahrers in den Bereich des Gangschaltungshebels oder eines sonstigen Bedie­ nungshebels verlegt, sondern die Schaltvorrichtung wird so ausgebildet und angeordnet, daß mit Vorteil die zur Bedienung des Bedienungshebels notwendige Bewegung gleichzeitig auch automatisch die Schaltvorrichtung betätigt, gegebenenfalls erst nach Durchlaufen eines gewissen Bedienungswegabschnittes, um versehentliches Auslösen der Schaltvorrichtung durch geringes Berühren des Bedienungshebels zu vermeiden. Hierzu ist eine Relativbewegung zwischen einem erfindungsgemäß vorgesehenen elektrischen Schalter notwendig und einem Auslöseelement, welches im einfachsten Fall eine irgendwie geartete Anschlagfläche sein könnte, gegen die das Be­ tätigungselement des Schalters gedrückt wird, sofern es sich bei dem Schalter beispielsweise um einen Druckschalter handelt, was vorzugsweise vorgesehen ist, indem das Betäti­ gungselement des Schalters als Stößel ausgebildet ist.

Die notwendige Relativbewegung kann durch die Bedienungs­ bewegung des Bedienungshebels insgesamt erreicht werden. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, daß eine solche Relativbewegung innerhalb des Bedienungshebels möglich ist, wobei in der Praxis ein Relativbewegungsweg von einem Millimeter bis wenigen Millimetern ausreichend ist. Dies wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung da­ durch verwirklicht, daß der Schalter in einem Bereich des Be­ dienungshebels angeordnet ist, der sich im Bereich einer Hand­ habe, vorzugsweise im Innern eines Knaufes des Bedienungshe­ bels befindet, und daß die Handhabe zur Ermöglichung der Rela­ tivbewegung zwischen Schalter und Auslöseelement beweglich am Bedienungshebel angeordnet ist und der Schalter und das Aus­ löseelement auf Handhabe und Bedienungshebel aufgeteilt sind. Die im Idealfall geringfügige Bewegung der Handhabe gegenüber dem Rest des Bedienungshebels reicht mit Vorteil erfindungsge­ mäß also aus, um die Schaltvorrichtung zu betätigen.

Eine nächste Weiterbildung der Erfindung, für die auch selbständiger Schutz beansprucht wird, zeichnet sich aus durch ein Kipplagerorgan zur Ausbildung eines Kipplagers im Bereich des Bedienungshebels zur Ermöglichung der Relativbewegung zwischen Schalter und Auslöseelement per Kippbewegung wenig­ stens eines Bedienungshebelteiles. Es wird erfindungsgemäß also vorzugsweise nicht eine Verschiebbarkeit eines Bedie­ nungsteiles begünstigt, sondern eine Kippbarkeit bzw. eine kippbare Lagerung, so daß unter Umständen ein relativ langer Kipphebelarm zur Verfügung steht, durch den es möglich ist, sehr genau die für die Betätigung der Schaltvorrichtung zu be­ nötigende Kraft einzustellen und ebenso den benötigten Betäti­ gungsweg. Dies ist insbesondere auch im Hinblick darauf von Vorteil, daß elektrische Schalter nur mit bestimmten Toleran­ zen reproduzierbar zu fertigen sind. Diesen Toleranzen muß bei der praktischen Anordnung und Ausbildung der Schaltvorrichtung Rechnung getragen werden.

Vorzugsweise ist das Kipplagerorgan zur Befestigung der Handhabe am Bedienungshebel selbst vorgesehen, wobei sogar vorzugsweise das Kipplagerorgan im wesentlichen als, vorzugs­ weise lösbarer Bedienungshebelabschnitt ausgebildet sein kann.

Eine weitere Weiterbildung, für die ebenfalls selbständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, daß das Kipplagerorgan zur Erzielung der Kippbarkeit wenigstens teil­ weise aus einem federnd biegbaren Material, vorzugsweise aus Kunststoff, ausgebildet ist. Hierdurch wird das Kipplagerorgan besonders kostengünstig und dennoch zuverlässig herstellbar, und es ist in der Formgebung relativ einfach zu produzieren, insbesondere ist keine Vielzahl von Einzelteilen notwendig, wie es beispielsweise der Fall wäre, wenn eine Kippachse vorgesehen wäre, die gelagert und fixiert werden müßte.

Zur genaueren Definition des Kipplagerpunktes ist das biegbare Material nach einer Weiterbildung vorzugsweise zusätz­ lich materialgeschwächt, beispielsweise, gegebenenfalls beid­ seitig, eingekerbt. Damit ist also der Kipplagerpunkt sehr ge­ nau definierbar, wodurch auch der Kipphebelarm sehr genau de­ finiert ist, der, wie bereits weiter oben angedeutet, bei­ spielsweise auch im Hinblick auf die Schaltertoleranzen wich­ tig ist. Es ist damit also mit Vorteil der Bewegungsablauf bei jeder Kippbewegung sehr genau reproduzierbar vorgegeben. Zu­ fälligkeiten entfallen weitgehend trotz der Biegbarkeit des Materials.

Es gibt unterschiedliche Ausführungsformen von Gangschal­ tungshebeln in Kraftfahrzeugen, insbesondere unterschiedliche Schaltungsgegebenheiten, vor allem im Hinblick auf die Einle­ gung des Rückwärtsganges. Bei einigen Kraftfahrzeugmodellen ist es notwendig, vor der Einlegung des Rückwärtsganges eine Verriegelung zu lösen, indem beispielsweise ein Betätigungs­ ring unter dem Knauf des Gangschaltungshebels in Richtung des Knaufes angehoben wird. Dies bedingt also eine zusätzliche Mechanik, die einen eigenen Raumbedarf hat. Insbesondere bei derartigen Gangschaltungshebeln ist es nach einer Weiterbil­ dung der Erfindung vorteilhaft, wenn das Kipplagerorgan in einen Knauf des Bedienungshebels einschiebbar ist und die Ma­ terialschwächung zur Festlegung des Kipplagerpunktes so ange­ ordnet ist, daß sie sich im Bereich des unteren Randes des Knaufes befindet, so daß einerseits günstig ein Kipphebelarm ausgebildet wird, andererseits aber auch weder die Kipplage­ rung die Verriegelung des Rückwärtsganges beeinträchtigt, noch umgekehrt die Verriegelung die Kipplagerung der erfindungsge­ mäßen Schaltvorrichtung.

Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Schalter an einem kippbaren Kipparm des Kipplagerorganes angeordnet ist, der relativ zu einem feststehenden Auslösearm bewegbar ist.

Das Kipplagerorgan kann also beispielsweise kostengünstig insgesamt als Kunststoff-Spritzgußteil ausgebildet sein und beispielsweise zwei parallele Arme aufweisen, von denen ein Arm kippend bzw. biegend bewegbar ist und der andere relativ dazu als Auslöseelement feststehend ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kipplager­ organ zwei zueinander im Abstand parallel angeordnete, mit freien Enden aufragende Kipparme auf, zwischen denen sich der zungenförmige feststehende, ebenfalls dazu parallele Auslöse­ arm befindet, wobei der Schalter an einer die freien Enden der Kipparme miteinander verbindenden Brücke derart angeordnet ist, daß sein Betätigungselement zum Auslösearm weist. Die Kipparme können also biegend bzw. kippend an dem zwischen ihnen befindlichen Auslösearm vorbeibewegt werden, wobei der vor dem Auslösearm liegende Schalter gegen diesen Auslösearm gedrückt wird.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung zwei als Paar angeord­ nete Schalter aufweist, die in einander entgegengesetzte Rich­ tungen betätigbar sind, so daß einander entgegengesetzte Bewe­ gungen des Bedienungshebels jeweils zu Schaltvorgängen führen. Dies ist insbesondere bei Gangschaltungshebeln notwendig, die zur Bedienung einer sogenannten H-Schaltung vorgesehen sind, bei der Gangschaltungshebel somit beispielsweise zur Einlegung des ersten Ganges und des dritten Ganges in unterschiedliche Richtungen bewegt werden muß, wobei gleichwohl jedesmal gekup­ pelt werden muß. Außerdem muß natürlich die Kupplung sowohl beim Einlegen, als auch beim Herausnehmen eines Ganges betä­ tigt werden, wozu auch eine Bewegung des Bedienungshebels in unterschiedlichen Richtungen notwendig ist.

Eine weitere Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, daß das Schaltorgan eine nicht-lineare Kraftkennlinie als Funktion des Betätigungsweges aufweist, derart, daß am Anfang des Betätigungsweges zunächst eine relativ höhere Kraft aufzu­ bringen ist als in späteren Bewegungsabschnitten.

Auch dies ist beispielsweise vorteilhaft, um eine zufäl­ lige bzw. versehentliche Betätigung der Schaltvorrichtung be­ reits bei einem zufälligen Berühren des Bedienungshebels zu vermeiden.

Die gewünschte Kraftkennlinie mit einer höheren Anfangs­ kraft und einer sich dann kontinuierlich oder sprunghaft ver­ mindernden Kraft ist durchaus ungewöhnlich, weil beispiels­ weise die Kennlinie einer Feder gerade umgekehrt verläuft.

Die erfindungsgemäß erwünschte Kennlinie kann aber bei­ spielsweise durch Haftungskräfte im weitesten Sinne erzielt werden, wobei in erster Linie Magnetkräfte in Frage kommen, unter Umständen aber beispielsweise auch Adhäsionskräfte. Vor­ zugsweise wird also die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit einer derartigen Rückhalteeinrichtung ausgerüstet, die bei­ spielsweise wenigstens einen Magneten, einen Klebstoff oder dergleichen aufweist.

Ausführungsbeispiele, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit einem Kipplagerorgan, welches zum Teil in einen geschnit­ ten dargestellten Knauf eingeschoben ist,

Fig. 2 das Kipplagerorgan mit einem Schalterpaar gem. Fig. 1 ohne Knauf in einer vergrößerten Darstellung in derselben Seitenansicht,

Fig. 3 das Kipplagerorgan gemäß Fig. 2 in einer um 90° ge­ drehten Seitenansicht,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Schaltvorrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 und

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltvor­ richtung in einem Gangschaltungshebel mit Rückwärts­ gang-Verriegelung.

Fig. 1 zeigt den Knauf 1 eines Gangschaltungshebels, in dem eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 2 teilweise axial eingeschoben ist. Die Schaltvorrichtung 2 umfaßt zwei Mikro­ schalter 3, die an einem Kipplagerorgan 4, welches ein Kipp­ lager 5 aufweist, angeordnet sind. Das Kipplagerorgan 4 ist als Bedienungshebelabschnitt auf das freie Ende eines Bedie­ nungshebels aufsteckbar, wodurch auch der Knauf 1 an dem Be­ dienungshebel befestigt wird, allerdings gegenüber diesem re­ lativ um das Kipplager 5 bewegbar.

Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Seitenansichten der Schalt­ vorrichtung 2 gemäß Fig. 1 ohne den Knauf 1. Gleiche Bauele­ mente sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 1. Das Kipplagerorgan 4 weist, in der Fig. 3 erkennbar, zwei zueinander parallele Kipparme 6 auf, die um das bzw. die Kipplager 5 kippbar sind, die nichts anderes darstellen, als materialschwächende Einkerbungen in einem selbst, jedenfalls in der verbleibenden Materialstärke, biegbaren Material, bei­ spielsweise Kunststoff, aus dem das Kipplagerorgan 4 insge­ samt, beispielsweise als Spritzgußteil, gefertigt ist.

Zwischen den Kipparmen 6 befindet sich eine feststehende Zunge als Auslösearm 7, gegenüber dem die Kipparme 6 relativ bewegbar sind.

Die freien Enden der Kipparme 6 sind jeweils miteinander mit einem Brückenteil 8, welches rahmenförmig ausgebildet ist, verbunden. Auf diesem Brückenteil 8 sind beidseitig des Aus­ lösearmes 7 die Schalter 3 angeordnet, und zwar so, daß die Stößel 9 der Schalter 3 als Betätigungselemente dem Auslösearm 7 zugewandt sind. Bei der Bewegung der Kipparme 6 um die Kipp­ lagerpunkte 5 werden somit die Schalter 3 mitgenommen und re­ lativ zu dem Auslösearm 7 bewegt, und zwar dergestalt, daß je­ weils ein Betätigungsstößel 9 eines der Schalter 3 betätigend gegen diesen Auslösearm 7 gedrückt wird.

Dies ist auch noch einmal in der Draufsicht der Fig. 4 er­ kennbar, in der gleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugs­ zahlen bezeichnet sind, wie in den vorhergehenden Figuren.

Fig. 5 zeigt in der Seitenansicht in einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel im wesentlichen einen gesamten Gangschaltungshe­ bel 10 mit einer Hebelstange 11, einem Knauf 1 und einem Kipp­ lagerorgan 4 als Verbindung zwischen Knauf 1 und Hebelstange 11 und als Fortsetzungsabschnitt der Hebelstange 11 in den Knauf 1 hinein.

Der Gangschaltungshebel 10 weist eine Besonderheit dadurch auf, daß sich unterhalb des Knaufes 1 eine Rückwärtsgang-Ver­ riegelung 12 mit einem gegen eine Feder 13 anhebbaren Betäti­ gungsring 14 befindet, die ihrerseits Raumbedarf hat. Das Kipplagerorgan 4 ist so ausgebildet, daß sich das Kipplager im unteren Randbereich des Knaufes 1 befindet bzw. etwas unter­ halb des Knaufes 1, je nach dem, ob der Betätigungsring 14 noch mit zum Knauf 1 gerechnet wird oder nicht. Damit ist eine erfindungsgemäße Anordnung gefunden, bei der weder das Kipp­ lager 5 die Rückwärtsgang-Verriegelung 12 stört, noch die Rückwärtsgang-Verriegelung 12 das Kipplager 5 stört.

Zudem unterscheidet sich die Schaltvorrichtung 2 gemäß Fig. 5 von der Schaltvorrichtung 2 der vorhergehenden Figuren dadurch, daß ein zungenförmiger Auslösearm 7 fehlt und statt dessen ein Stangenabschnitt der Betätigungsstange 11 bzw. ihrer Fortsetzung im Kipplagerorgan bis zu den Schaltern 3 verlängert ist, so daß die Schalter 3 bei der Kippbewegung des Kipplagerorganes gegen diese Kernstange, die beispielsweise aus Metall sein kann, gedrückt werden.

Dieses Prinzip der Schaltvorrichtung 2 kann natürlich auch bei einem normalen Gangschaltungshebel gemäß Fig. 1 angewendet werden. Umgekehrt kann ein Kipplagerorgan gemäß den Fig. 2 bis 4 auch in einem Gangschaltungshebel 10 gemäß Fig. 5 einge­ setzt werden.

Claims (15)

1. Schaltvorrichtung zur Anordnung, vorzugsweise zur Inte­ gration, im Bereich eines Bedienungshebels, vorzugsweise eines Gangschaltungshebels für ein Kraftfahrzeug mit einem Schal­ tungsgetriebe, gekennzeichnet durch, wenigstens einen elektrischen Schalter (3), der so angeordnet ist, daß sich bei Bedienung des Bedienungshebels (10) eine Re­ lativbewegung zwischen dem Schalter (3) und einem auf ein Be­ tätigungselement (9) des Schalters (3) einwirkendes Auslöse­ element (7) ergibt, wobei der Relativbewegungsweg so bemessen ist, daß er als Betätigungsweg des Betätigungselementes (9) ausreichend ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Betätigungselement des Schalters (3) als Stößel (9) ausgebildet ist und der Schalter (3) vorzugsweise als so­ genannter Mikroschalter ausgebildet ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schalter (3) in einem Bereich des Be­ dienungshebels (10) angeordnet ist, der sich im Bereich einer Handhabe, vorzugsweise im Inneren eines Knaufes (1), des Be­ dienungshebels (10) befindet, und daß die Handhabe zur Ermög­ lichung der Relativbewegung zwischen Schalter (3) und Auslöse­ element (7) beweglich am Bedienungshebel (10) angeordnet ist und der Schalter (3) und das Auslöseelement (7) auf Handhabe (1) und Bedienungshebel (10) aufgeteilt sind.

4. Schaltvorrichtung, vorzugsweise nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch ein Kipplagerorgan (4) zur Ausbildung eines Kipplagers (5) im Be­ reich des Bedienungshebels (10) zur Ermöglichung der Relativ­ bewegung zwischen Schalter (3) und Auslöseelement (7) per Kippbewegung wenigstens eines Bedienungshebelteiles (1, 6).

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kipplagerorgan (4) zur Befestigung der Handhabe (1) am Bedienungshebel (10) vorgesehen ist.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kipplagerorgan (4) im wesentlichen als, vorzugsweise lösbarer Bedienungshebelabschnitt ausgebildet ist.

7. Schaltvorrichtung, vorzugsweise nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kipplagerorgan (4) zur Erzielung der Kippbarkeit wenigstens teilweise aus einem federnd biegbaren Material, vorzugsweise aus Kunststoff, ausgebildet ist.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das biegbare Material zur Festlegung des Kipplager­ punktes (5) materialgeschwächt, vorzugsweise eingekerbt, ist.

9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, 6 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kipplagerorgan (4) in einen Knauf (1) des Bedienungshebels (10) einschiebbar ist und die Material­ schwächung so angeordnet ist, daß sie sich im Bereich des un­ teren Randes des Knaufes (1) befindet.

10. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schalter (3) an einem kippbaren Kipparm (6) des Kipplagerorgans (4) angeordnet ist, der rela­ tiv zu einem feststehenden Auslösearm (7) bewegbar ist.

11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kipplagerorgan (4) zwei im Abstand zuein­ ander parallel angeordnete, mit freien Enden aufragende Kipp­ arme (6) aufweist, zwischen denen sich der zungenförmige feststehende, ebenfalls dazu parallele Auslösearm (7) befin­ det, und daß der Schalter (3) an einer die freien Enden der Kipparme (6) miteinander verbindenden Brücke (8) derart ange­ ordnet ist, daß sein Betätigungselement (9) zum Auslösearm (7) weist.

12. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, zwei als Paar ange­ ordnete Schalter (3), die in einander entgegengesetzten Rich­ tungen betätigbar sind.

13. Schaltvorrichtung, vorzugsweise nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung eine nicht-lineare Kraftkennlinie als Funktion des Betätigungsweges aufweist, derart daß am Anfang des Betätigungsweges zunächst eine relativ höhere Kraft aufzu­ bringen ist, als in späteren Betätigungswegabschnitten.

14. Schaltvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Erhöhung der notwendigen Anfangs-Betäti­ gungskraft eine Rückhalteeinrichtung vorgesehen ist.

15. Schaltvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung einen Magneten auf­ weist.