DE69811668T2

DE69811668T2 - Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE69811668T2
Application number: DE69811668T
Authority: DE
Inventors: Anders GRÖNHAGE; Kenneth Skogward
Original assignee: Kongsberg Automotive AB
Current assignee: Kongsberg Automotive AB
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: SE9702507D0; SE517453C2; SE9702507L; JP4203127B2; DE69811668D1; EP0991542A1; WO1999000265A1; AU7952398A; KR20010020521A; EP0991542B1; JP2002506402A; US6237435B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung, bestehend aus einem Steuerhebel und einer Steuerkonsole und mit wenigstens einem ersten Schwenkgelenk, mit dessen Hilfe der Steuerhebel relativ zu der Steuerkonsole zum Schalten zwischen einer Zahl von Steuerstellungen gelenkig gelagert ist, wobei die Steuerstellungen des Steuerhebels um das Schwenkgelenk für das Umsetzen in zugeordnete Betriebszustände einer Anordnung , die zu steuern ist, vorgesehen sind, wobei das Schwenkgelenk

– ein erstes Lagerteil für den Steuerhebel in der Steuerkonsole bildet und für das Verschwenken des Steuerhebels relativ zu der Steuerkonsole um eine unbegrenzte Zahl von räumlichen Schwenkachsen vorgesehen ist, wobei der Steuerhebel
– ein zweites Lagerteil, das ein zweites, ein Verschwenken des Steuerhebels relativ zu der Steuerkonsole ermöglichendes Schwenkgelenk bildet, welches zusammen mit dem ersten Schwenkgelenk eine Schwenkachse für den Steuerhebel bildet, und
– ein drittes Lagerteil aufweist, das ein Steuerteil bildet, wobei das erste Lagerteil aus
– einer Kugel und
– Gelenkpfanne bzw. einem Gelenklager besteht, wobei das zweite und dritte Lagerteil durch Bolzen bzw. Stifte gebildet sind, die in der Steueranordnung längs ihrer jeweiligen Längsachsen montiert sind, wobei die Steuerkonsole aus einem Gehäuse mit nach innen gerichteten Flächen besteht.

Für eine allgemeine Art von Steueranordnungen, insbesondere Getriebesteuerungen für Motorfahrzeuge gibt es eine Anzahl bekannter Lösungen. Diese sind im allgemeinen im Prinzip für ein spezielles Bewegungsschema ausgelegt, wie zum Beispiel die Getriebesteuerung für Handschaltgetriebe oder für Automatikgetriebe. Die häufigsten Arten von Automatikgetrieben sind vollautomatisch mit automatischem Gangwechsel zwischen verschiedenen Getriebestufen. Jedoch wurden kürzlich Automatikgetriebe entwickelt, die dem Fahrer die Möglichkeit geben, die gewünschte Getriebestellung einfach durch leichtes Hin- und Herschwenken des Schalthebels mit kleinen Bewegungen zu bestimmen.
Das Dokument mit dem nächstliegenden Stand der Technik, die Europäische Patentschrift EP-A-756 112, offenbart einen Wählhebel für ein Kraftfahrzeuggetriebe, der innerhalb eines Schlitzes in einem Gehäuse schwenkbar gelagert ist und mit einer relativ schwenkbaren Platte geschaltet wird, die einen federbelasteten Stift trägt, dessen Achse durch das Zentrum des Schwenkpunkts geht. Der Stift wird in ein Netzwerk von Kanälen in der Oberfläche des Gehäuses gedrückt, wobei Ausnehmungen an den Enden des zweiten Kanals angeordnet sind. Das andere Ende der Platte wird durch die kugelige Spitze eines in der Führung gleitenden Fingers gehalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Grundausführung für eine Steueranordnung zu schaffen, die für mehrere verschiedene Arten von Steueranwendungen verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Steueranordnung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bolzen jeweils in Richtung auf eine Nut und wenigstens eine bestimmte bzw. begrenzte Spur vorgespannt sind, die in den nach innen gerichteten Flächen gebildet sind, wobei die Längsachse der Bolzen den Schwenkpunkt des ersten Lagerteils schneidet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines anschaulichen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines anschaulichen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steueranordnung, bei der ein hinterer Teil entfernt und die Steueranordnung in Fahrstellung D ist,
2 eine entsprechende perspektivisch Ansicht, bei der Teile der Steueranordnung weggeschnitten sind und bei der sich die Steueranordnung in Fahrstellung D befindet,
3 eine Seitenansicht der Steueranordnung in Fahrstellung D, bei der verdeckte Teile gestrichelt dargestellt sind,
4 eine in der Steueranordnung angeordnete Nut, die ein Beispiel eines Bewegungsschemas für den Steuerhebel darstellt,
5 einen Querschnitt durch die Steueranordnung in Fahrstellung D entlang der Linie A-A in 3,
6 einen Querschnitt durch die Steueranordnung in Fahrstellung D entlang der Linie B-B in 5,
7 einen Querschnitt entsprechend der 5, jedoch in Stellung M,
8 einen Querschnitt durch die Steueranordnung entlang der Linie VIII-VIII in 7 und
9 eine Draufsicht der Steueranordnung, bei der ein Abdeckteil entfernt ist, um eine in der Steueranordnung enthaltene Erfassungsfunktion zu zeigen.
Die erfindungsgemäße Steueranordnung ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Gangsteuereinrichtung für Automatikgetriebe, bei der auch eine Funktion der handbetätigten Wahl der Getriebestellung eingeschlossen ist. Die Gangsteuereinrichtung ist vollständig getrennt ohne die Übertragungsfunktionen dargestellt, die benötigt werden, um die mechanischen Stellungen der Gangsteuereinrichtung in die Zahnradstellung des Getriebes umzuwandeln. Dies kann entweder durch vollständig elektrische Erfassung und Übertragung der Stellungen der Gangsteuereinrichtung oder mechanisch mittels eines oder mehrerer Drähte oder Bindeglieder oder alternativ eine Kombination von elektrischer und mechanischer Übertragung erfolgen.
Die Grundkonstruktion wird zuerst unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Sie besteht in bekannter Weise aus einem Steuerhebel 1 und einer Steuerkonsole 2, in der der Steuerhebel 1 angelenkt ist, so dass er verschiedene Steuerstellungen einnehmen kann. Die Steuerkonsole 2 ist als Gehäuse mit zwei Seitenteilen 3, 4, Vorder- und Hinterteilen 5, von denen das Hinterteil um der Klarheit willen weggelassen ist, und einem Abdeckteil 6 ausgebildet. Der Steuerhebel 1 ragt mit seinem Hebelteil 7 durch das Abdeckteil 6 durch eine Nut 8, die entsprechend dem aktuellen Bewegungsschema des Steuerhebels 1 ausgebildet ist. Am oberen Ende hat der Steuerhebel 1 einen nicht dargestellten Steuerknopf, der zum Handhaben durch den Fahrer vorgesehen ist, um die Steuerstellung auszuwählen.
Der Steuerhebel 1 ragt in einen Raum im Gehäuse und seien Stellung innerhalb des Gehäuses wird durch drei Lagerteile gesteuert, d. h. durch drei Lagerpunkte. Am unteren Ende hat der Steuerhebel ein Schwenkgelenk 9, das einen definierten Lagerpunkt 10 in der Steuerkonsole 2 bildet, der den ersten Lagerpunkt darstellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Lagerpunkt 10 oder dieses Lagerteil durch eine Kugel 11 gebildet, die am unteren Ende des Hebelteils 7 angeordnet und in einer Gelenkpfanne 12 in einem Bodenteil 13 der Steuerkonsole 2 angeordnet ist. Das Schwenkgelenk 9 als solches erlaubt ein Schwenken des Steuerhebels 1 im Raum um eine unbegrenzte Zahl verschiedener geometrischer Schwenkachsen.
Erfindungsgemäß hat der Steuerhebel 1 ein zweites Lagerteil 14 an einem zweiten Lagerpunkt, das zusammen mit dem ersten Lagerteil, d. h. dem Schwenkgelenk 9, eine Schwenkachse 16 für den Steuerhebel 1 bildet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel relativ zur Steuerkonsole 2 eingestellt werden kann. Die Schwenkachse 16 ist in ihrer Ausrichtung relativ zum Hebelteil 7 und dessen Längsachse 18 fixiert, kann aber alternativ in ihrer Ausrichtung im Gehäuse fixiert sein. Das zweite Lagerteil 14 ist als federbelasteter Bolzen 19 bzw. Kolbenstift ausgebildet, der an seinem äußeren Ende 21 kugelig geformt ist. Indem das kugelige äußere Ende 21 entlang einer Spur, zum Beispiel in Nuten zwischen definierten Punkten entlang der Innenwand 23 der Steuerkonsole 2 bewegt wird, kann es zwischen verschiedenen geometrischen Achsenstellungen, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Stellungen relativ zur Steuerkonsole 2, verstellt werden.
Zusätzlich dazu, dass in 2 ein Teil der Steuerkonsole 2 weggeschnitten ist, ist ein Teil des Steuerhebels 1 ebenfalls entfernt, insbesondere ein Teil eines Halters 28, der am unteren Ende des Hebelteils 7 befestigt ist. Der Halter 28 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als plattenähnliches Teil ausgelegt, das eine erste Bohrung 29 aufweist, in der der Bolzen 19 mittels einer Druckfeder 30 zwischen der Innenwand 23 der Steuerkonsole 2 und dem Boden der axialen Bohrung federnd gespannt ist. In entsprechender Weise ist ein Steuerteil 15 in Form eines Bolzens 20 bzw. Steuerstifts in eine zweite Bohrung 31 eingepasst und mittels einer Druckfeder 32 zwischen dem Boden der Bohrung 31 und der Innenwand der Steuerkonsole 2, genauer zwischen verschiedenen Steuerspuren und Raststellungen an der Innenwand des Abdeckteils 6, gespannt. Das Steuerteil 15 bildet das dritte Lagerteil, d. h. den dritten Lagerpunkt, der entlang Spuren, zum Beispiel in Nuten zwischen verschiedenen Stellungen im Gehäuse, genauer in der Innenwand des Abdeckteils 6, verschiebbar ist, wie im Folgenden im Einzelnen beschrieben wird.
Erfindungsgemäß steuert das Steuerteil 15 das Bewegungsschema des Steuerhebels 1 im Zusammenwirken mit den Spure bzw. Steuerspuren 27, 37, die gemäß dem gewünschten Bewegungsschema ausgebildet werden können.
Wie am besten aus 6 zu erkennen ist, ist die Spur bzw. Steuerspur 27 als Ausnehmung mit einer Anzahl von Raststellungen in Form von Vertiefungen 33, 34, 35 in der Spur ausgebildet, die jeweils eine Steuerstellung des Steuerhebels 1 darstellen. Die Raststellungen können durch Aufbringen einer zusätzlichen Kraft auf den Steuerhebel 1 überwunden werden. Die erforderliche Kraft wird durch Wahl der Form der Vertiefungen 33, 34, 35, d. h. die Neigung der Ränder und die Höhe der dazwischenliegenden Erhebungen 33' und die Federkonstante der Druckfeder 32 ausgewählt. Die Raststellungen können auch mittels eines nicht dargestellten Verriegelungsmechanismus blockiert werden, der gelöst werden muss, bevor der Steuerhebel 1 in eine bestimmte Richtung geschwenkt wird. Bei einem Automatikgetriebe können die drei Stellungen zum Beispiel die Rückwärtsstellung R in der Vertiefung bzw. Raststellung 33, die neutrale Stellung N in der Vertiefung bzw. Raststellung 34 und die Fahrstellung D in der Vertiefung bzw. Raststellung 35 darstellen (s. 4).
So werden die zuvor beschriebenen Raststellungen in der Spur 27 aktiviert, wenn das Lagerteil 14 bzw. Schwenkgelenk in der in 5 dargestellten Stellung ist, wobei der Bolzen 19 bzw. Kolbenstift am Lagerpunkt 24 der Steuerkonsole 2 anliegt.
Bei dem in 7 dargestellten Beispiel kann der Lagerpunkt 24 entlang der Innenwand 23 der Steuerkonsole 2 aufgrund der Tatsache verschoben werden, dass der Bolzen 19 mit seinem Ende 21 in einer Nut 36 in der Steuerkonsole 2 zur gleichen Zeit verschiebbar ist, in der der Bolzen 20 von der Spur 27 in eine zweite Spur 37 geschaltet werden kann. Diese hat eine neutrale Stellung 38 in Form des Bodens einer Ausnehmung, die einen Widerstand erzeugt, der überwunden werden muss, um das Ende 22 des Bolzens 20 zu einem der zwei geneigten Abschnitte 39, 40 der Spur 37 zu bewegen. Diese Spur 37 stellt eine alternative Gangwechselart dar, bei der der automatische Gangwechsel durch einen handbetätigten Gangwechsel ersetzt wird, indem der Steuerhebel 1 aus einer neutralen Stellung M (s. 4) vorwärts in eine Stellung + oder rückwärts in eine Stellung – bewegt wird, ist es möglich, das Getriebe für jede Bewegungsrichtung, vorwärts bzw. rückwärts hinauf- oder herunterzuschalten.
Um das zuvor beispielhaft beschriebene Bewegungsschema zu ermöglichen, ist die Nut 8, wie am besten aus 4 ersichtlich ist, mit einer Hauptnut 41 versehen, die für das Wählen zwischen den Raststellungen der Spur 27 verwendet wird, und mit einer Seitennut 42 für die alternative Gangwechselart, bei der sich das Ende 22 des Bolzens 20 gemäß den 7 und 8 in der Spur 37 befindet. Zum Übergang zwischen den zwei Nuten ist eine Quernut 43 für den Hebelteil 7 vorhanden, die einen Querweg mit einem erhabenen Teil bildet, der die Haltstellung definiert.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel tritt in keinem Fall Spiel auf, weil das Schwenkgelenk des Steuerhebels 1, d. h. der erste Lagerpunkt unter Vorspannung steht, einerseits mittels des zweiten Lagerteils bzw. Lagerpunkts, d. h. durch den Bolzen 19 bzw. Kolbenstift und andererseits von oben durch das dritte Lagerteil bzw. den dritten Lagerpunkt, d. h. den Bolzen 20 bzw. dessen als Raststift dienendes Ende 22. Die normalen Steuerkräfte werden vom ersten Schwenkgelenk 9 und dem Steuerteil 15 aufgenommen, während die Nut 8 im Abdeckteil 6 Überlastungskräfte aufnimmt und so das Lagerteil vor Beschädigung schützt. Die Lagerteile in der Steueranordnung können daher relativ kleine Abmessungen erhalten.
Wie aus den Figuren offenkundig ist, haben die Oberkante 28' des Halters 28 und die Unterseite 6' des Abdeckteils 6 eine sphärische Form, mit einer Krümmung, deren Mittelpunkt im Schwenkmittelpunkt des Steuerhebels 1 liegt. Die einander zugewandten sphärischen Oberflächen bilden Lagerflächen füreinander und haben ein Spiel, das so gewählt ist, dass Hubbewegungen des Steuerhebels begrenzt sind.
9 schließlich zeigt eine Draufsicht, bei der das Abdeckteil und das Vorder- und Hinterteil entfernt sind, d. h. nur die Seitenteile 3, 4 der Steuerkonsole 2 sind dargestellt. In den Seitenteilen sind Schaltelemente 41', 42', 43', 44' angeordnet, deren Anzahl bei dem dargestellten Beispiel vier beträgt und die z. B. aus Mikroschaltern bestehen. Diese können, wenn sie in einer Schaltung entsprechend verbunden sind, logische Funktionen bilden, die Informationen über die verschiedenen Stellungen des Steuerhebels 1 geben. Die Schaltelemente sind mit Sensorarmen ausgerüstet, die durch Zusammenwirken mit gekrümmten Steuerflächen 45, 46, 47, 48 , 49, 50 des Halters 28 die Schaltelemente betätigen, die Informationen über die verschiedenen Stellungen beim gewöhnlichen Gangwechsel geben.
In 9 ist der Steuerhebel beispielsweise in der Steuerstellung D für das Schaltgetriebe dargestellt, wobei das Schaltelement 43' unbetätigt, d. h. offen, und das Schaltelement 44' betätigt, d. h. geschlossen, ist. In der Steuerstellung N sind beide Schaltelemente betätigt, während in der Steuerstellung R das Schaltelement 43' unbetätigt ist. Diese Information kann zur elektrischen Übertragung zum Getriebe, z. B. über Magnetventile, verwendet werden. Die Steuerstellungen bei der alternativen Gangwählart in der Seitennut 42 können ebenfalls in Zusammenwirkung mit den zwei Schaltelementen 41', 42' erfasst werden, die in diesem Fall vorteilhaft die beiden alternativen Stellungen des Bolzens 19 gemäß 5 bzw. 7 erfassen. Die Verwendung von zwei Schaltern zur logischen Steuerung ist im Einzelnen in der Schwedischen Patenanmeldung Nr. SE 9600847-9 beschrieben.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene und in der Zeichnung dargestellte anschauliche Ausführungsbeispiel beschränkt und kann stattdessen innerhalb des Umfangs der Patentansprüche abgewandelt werden. Zum Beispiel ist es im Prinzip denkbar, dass der Bolzen 20 bzw. Steuerstift als Schwenkachse bei der alternativen Gangwählart dient. In diesem Fall ist es erlaubt, dass der Bolzen 19 eine Seitwärtsbewegung ausführt, d. h. die Achsfunktionen wechseln zwischen zwei Achsen. Beide Bolzen können anstatt im Halter axial im Gehäuse montiert und gegen Oberflächen des Halters vorgespannt sein.

Claims

Steueranordnung, bestehend aus – einem Steuerhebel (1) und – einer Steuerkonsole (2) und mit – wenigstens mit einem ersten Schwenkgelenk (9) – mit dessen Hilfe der Hebel relativ zu der Steuerkonsole zum Schalten zwischen einer Zahl von Steuerstellungen gelenkig gelagert ist, wobei die Steuerstellungen des Steuerhebels um das Schwenkgelenk für das Umsetzen in zugeordnete Betriebszustände einer Anordnung, die zu steuern ist, vorgesehen sind, wobei das Schenkgelenk (9) – ein erstes Lagerteil für den Steuerhebel (1) in der Steuerkonsole bildet und für das Verschwenken des Steuerhebels relativ zu der Steuerkonsole um eine unbegrenzte Zahl von räumlichen Schwenkachsen vorgesehen ist, wobei der Steuerhebel (1) – ein zweites Lagerteil (14) aufweist, das ein zweites ein Verschwenken des Steuerhebels relativ zu der Steuerkonsole ermöglichendes Schwenkgelenk bildet, welches zusammen mit dem ersten Schwenkgelenk eine Schwenkachse (16) für den Steuerhebel bildet, – einem dritten Lagerteil (15), das ein Steuerteil bildet, wobei das erste Lagerteil (10) aus – einer Kugel (11) und – Gelenkpfanne (12) besteht, wobei das zweite und dritte Lagerteil (14, 15) durch Bolzen (19, 20) gebildet sind, die in der Steueranordnung längs ihrer jeweiligen Längsachsen montiert sind, wobei die Steuerkonsole (2) aus einem Gehäuse mit nach innen gerichteten Flächen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen jeweils in Richtung auf eine Nut und wenigstens eine begrenzte Spur (27, 37) vorgespannt sind, die in den nach innen gerichteten Flächen gebildet sind, wobei die Längsachse (16, 17) der Bolzen den Schwenkpunkt (10) des ersten Lagerteils schneidet.
Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen in einem Halter (28) montiert sind, der auf dem Steuerhebel befestigt ist.
Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (27) Vertiefungen (33, 34, 35) aufweist, die verschiedene Stellungen für den Hebel (1) ergeben.