Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Handhabe und einem ansteuerbaren Aktuator. Die Schalteinrichtung ist dazu ausgebildet eine Schaltkulisse mit mehreren Schaltpunkten bereitzustellen und über den Aktuator eine haptische Rückmeldung zu geben, wenn ein Schaltpunkt erreicht wird, wobei die Schaltkulisse veränderbar ist.

Schalteinrichtungen in Kraftfahrzeugen dienen üblicherweise zur Auswahl der Übersetzungsstufe des Fahrzeuggetriebes und/oder zur Trennung des Kraftflusses zwischen Motor und angetriebenen Rädern und/oder zur Steuerung der Fahrtrichtung und/oder zur Wahl des Betriebsmodus des Getriebes. Bestandteile einer solchen Schalteinrichtung sind beispielsweise eine Handhabe und eine sogenannte Schaltkulisse. Während die Handhabe üblicherweise beweglich gelagert ist, ist die Schaltkulisse eine mechanische Vorrichtung um die Bewegungsmöglichkeiten der Handhabe festzulegen und haptische Rückmeldungen an den Bediener zu geben, wenn ein neuer Schaltpunkt erreicht wird.

Für verschiedene Fahrzeugmodelle werden unterschiedliche Schaltkulissen eingesetzt. Diese unterscheiden sich beispielsweise in der Anordnung der Schaltgassen und der Kräfte und Wege zum Erreichen eines Schaltpunkts. Beispielsweise können Links- und Rechtslenkermodelle unterschiedliche Schaltgassenanordnungen haben, und insbesondere weisen Modelle mit Automatik-Schaltung und Handschaltungen unterschiedliche Schaltkulissen mit unterschiedlichen Schaltgassenanordnungen auf. Bei Fahrzeugen ohne Schaltgetriebe, beispielsweise Elektrofahrzeugen, kann über die Handhabe der Schalteinrichtung ein Betriebsmodus ausgewählt werden. Für jede dieser Varianten muss die Schalteinrichtung mechanisch angepasst werden, was Entwicklungskosten und Werkzeugkosten bedeutet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Schalteinrichtung mit einer Handhabe bereitzustellen, die universell in verschiedenen Fahrzeugmodellen einsetzbar ist.

Die Schalteinrichtung umfasst eine Handhabe, ein Gehäuse und mindestens eine Sensoreinheit, die dazu ausgebildet ist, eine auf die Handhabe einwirkende Kraft zu detektieren. Bevorzugt umfasst die Sensoreinheit wenigstens einen Kraftsensor. Durch Krafteinwirkung auf die Handhabe können verschiedene Schaltpunkte angewählt werden.

Erfindungsgemäß umfasst die Schalteinrichtung einen Aktuator, der dazu ausgebildet ist die Handhabe mechanisch anzuregen und so einem Benutzer eine haptische Rückmeldung zu geben. Der Aktuator kann beispielsweise auf einem elektromagnetischen, elektrostatischen oder piezoelektrischen Wirkprinzip beruhen. Ferner umfasst eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung eine Auswerteeinheit, zur Auswertung der auf die Handhabe wirkenden Kraft. Dabei wird die Kraft bevorzugt vektoriell ausgewertet, es wird also sowohl die Wirkrichtung der Kraft also auch der Betrag der Kraft ausgewertet.

Ferner weist die Schalteinrichtung erfindungsgemäß einen Speicher, insbesondere einen nichtflüchtigen Speicher, zur Speicherung von Parametersätzen auf. Der gespeicherte Parametersatz, beziehungsweise die gespeicherten Parameters ätze dienen dazu die Bedienmöglichkeiten der Handhabe und die Schaltpunkte festzulegen. Mit Hilfe der Parameter lassen sich also die Haptik der klassischen, mechanischen Schaltkulissen und Schaltgassen von Schalteinrichtungen nachbilden.

In einer Ausführungsform ist der Speicher Bestandteil einer Steuereinheit. Die Auswerteeinheit steht in Kommunikationsverbindung mit einer Steuereinheit. Der Begriff Kommunikationsverbindung im Sinne der Erfindung ist weit auszulegen und meint jede Verbindung, die dazu geeignet ist Daten auszutauschen, beispielsweise über Kabel, WLAN, Funk, Bluetooth, Infrarot etc.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit integral mit der Auswerteeinheit ausgebildet.

Der Parametersatz umfasst insbesondere vektorielle Kraftschwellenwerte und gegebenenfalls weitere Parameter zur Ansteuerung des Aktuators/ der Aktuatoren. Der Aktuator wird über die Auswerteeinheit und/oder die Steuereinheit angesteuert. Sind mehrere Aktuatoren vorgesehen, so sind diese bevorzugt unabhängig voneinander ansteuerbar. Bevorzugt sind mehrere Aktuatoren vorgesehen. Dies können mehrere Aktuatoren der gleichen Art sein und/oder mehrere unterschiedliche Aktuatoren. Derart kann einem Benutzer unterschiedliche Rückmeldung gegeben werden, beispielsweise bei Erreichen eines stabilen Schaltpunkts, eines instabilen Schaltpunkts oder wenn ein Schaltweg in der aktuellen Schaltkulisse verboten ist. Im Aligemeinen beinhalten die vektoriellen Kraftschwellenwerte Toleranzwerte, beispielsweise Toleranzwerte für die Wirkrichtung und/oder den Betrag der jeweiligen Kraft,

Beispielsweise sind über verschiedene vektorielle Kraftschwellenwerte Schaltpunkte definiert. Wird eine Kraft auf die Handhabe ausgeübt, die in Betrag und Richtung einem dieser Kraftschwellenwerte entspricht, oder diesen übersteigt, oder diesen unterschreitet, so wird dies von der Auswerteeinheit erfasst und der Aktuator wird entsprechend angesteuert. Der Aktuator gibt einem Benutzer eine haptische Rückmeldung, wenn ein Schaltpunkt erreicht ist.

Beispielsweise wird bei Erreichen des Schaltpunkts von der Schalteinrichtung ein Signal ausgesendet, welches das Fahrzeug dazu bringt einen neuen Getriebezustand einzunehmen. Ein Getriebezustand kann beispielsweise eine Übersetzungsstufe des Fahrzeuggetriebes und/oder die Trennung des Kraftflusses zwischen Motor und angetriebenen Rädern und/oder die Steuerung der Fahrtrichtung und/oder die Wahl des Betriebsmodus des Getriebes beinhalten. Beispielsweise kann ein Getriebezustand des Fahrzeugs aber auch weitere Parameter, wie beispielsweise die Getriebedrehzahl oder eine damit verbundene Kenngröße enthalten.

Beispielsweise können je nach Getriebezustand des Fahrzeugs bestimmte Schaltpunkte aktiviert und/oder deaktiviert werden. Dadurch kann zum Beispiel erreicht werden, bestimmte Schaltvorgänge zu sperren. Schaltvorgang meint damit den Übergang von einem Schaltpunkt zu einem anderen Schaltpunkt, und damit den Übergang von einem Getriebezustand zu einem anderen Getriebezustand.

Ist ein Schaltpunkt deaktiviert, so wird beispielsweise selbst bei Erreichen der dazugehörigen Kraftschwellenwerte kein Signal ausgesendet, welches das Fahrzeug dazu bringt einen neuen Getriebezustand einzunehmen. Beispielsweise wird dann auch der Aktuator nicht angesteuert. Bevorzugt wird der Aktuator derart angesteuert, dass er dem Benutzer eine andere haptische Rückmeldung als beim Erreichen eines aktiven Schaltpunkts gibt. Das Sperren bestimmter Schaltvorgänge dient einerseits dazu, eine unbeabsichtigte Betätigung der Handhabe und damit ein unbeabsichtigtes Anwählen eines Schaltpunkts zu verhindern. Weiterhin können aber auch Schaltvorgänge vermieden werden, die

Aufgrund der Konstruktion und/oder der Bedienlogik des Getriebes zu keinem neuem Getriebezustand führen können.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind über den Parametersatz auch Zwischenpunkte definiert. Beim Erreichen eines Zwischenpunkts ändert sich der Getriebezustand des Fahrzeugs nicht. Bevorzugt erhält der Benutzer auch bei Erreichen eines Zwischenpunktes eine haptische Rückmeldung. Die Aktivierung eines Schaltpunktes kann beispielsweise über einen Zwischenpunkt ermöglicht werden.

Beispielsweise gibt es zum Aktivieren von deaktivierten Schaltpunkten einen Entriegelungsschalter, der durch den Benutzer betätigt werden kann. Der Entriegelungsschalter kann beispielsweise durch Betätigen einer mechanischen Taste oder durch Berührung einer Schaltfläche ausgelöst werden. Gemäß einer Ausführungsform ist die Handhabe aus einer Nullstellung heraus schwenkbar an dem Gehäuse gelagert. Die Handhabe ist wenigstens in einer Raumrichtung aus der Nullstellung vor- und zurück schwenkbar. Beispielsweise in positive und negative y-Richtung. Bevorzugt ist die Handhabe zusätzlich in eine dazu senkrecht stehende Raumrichtung schwenkbar an dem Gehäuse gelagert. Insbesondere ist die Handhabe in jeder Raumrichtung zwischen der Nullstellung und einem Anschlagpunkt schwenkbar. Der Anschlagpunkt ist beispielsweise eine mechanische Begrenzung des Schaltwegs. Beispielsweise definiert der Anschlagpunkt zudem einen Schaltpunkt.

Bevorzugt ist die Sensoreinheit dazu ausgebildet die auf die Handhabe einwirkende Kraft in mindestens zwei Raumrichtungen, zu detektieren. Beispielsweise kann die Kraft in den Raumrichtungen detektiert werden, in die die Handhabe schwenkbar ist. Beispielsweise umfasst die Sensoreinheit zusätzlich einen Sensor, der dazu ausgebildet ist den Grad der Verschwenkung der Handhabe aus der Nullstellung zu ermitteln.

Besonders bevorzugt sind Rückstellmittel vorgesehen, die die Handhabe in die Nullstellung zurückstellen, wenn keine Krafteinwirkung eines Benutzers mehr vorliegt. Beispielsweise ist innerhalb des Schaltweges zwischen der Nullstellung und einem

Anschlagpunkt ein Schaltpunkt vorgesehen. Wird dieser Schaltpunkt durch Verschwenken der Handhabe erreicht, so erhält der Benutzer eine haptische Rückmeldung über die Handhabe.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Speichereinheit nur einen Parametersatz, das bedeutet, es steht nur eine Schaltkulisse zur Verfügung. Je nach Fahrzeugmodell wird Herstellerseitig der entsprechende Parametersatz auf der Speichereinheit gespeichert. Bevorzugt ist die Speichereinheit dazu ausgebildet mehrere Parametersätze zu speichern. Sind mehrere Parametersätze gespeichert, so bestimmt der aktive Parametersatz welche Schaltkulisse zur Verfügung steht.

In einer Ausführungsform der Erfindung steht die Speichereinheit in Kommunikationsverbindung mit einer Benutzerschnittstelle. Der Begriff Kommunikationsverbindung im Sinne der Erfindung ist weit auszulegen und meint jede Verbindung, die dazu geeignet ist Daten auszutauschen, beispielsweise über Kabel, WLAN, Funkt, Bluetooth, Infrarot etc.

Beispielsweise können über die Benutzerschnittstelle Parametersätze auf der Speichereinheit gespeichert werden. Bevorzugt kann über die Benutzerschnittstelle der aktive Parametersatz ausgewählt werden. Die Benutzerschnittstelle ist beispielsweise über ein Bedienelement des Fahrzeugs zugänglich. Zusätzlich oder alternativ ist die Benutzerschnittstelle beispielsweise als App für ein mobiles Gerät verfügbar. In einer Ausführungsform ist die Benutzerschnittstelle in die Handhabe oder das Gehäuse integriert.

Die Änderung des Parametersatzes, beziehungsweise die Auswahl des aktiven Parametersatzes kann beispielsweise durch den Benutzer selbst erfolgen, über eine Benutzerschnittstelle oder werksseitig durch Abspeichern des Parametersatzes bei der Produktion oder durch ein Softwareupdate bei einem Wartungsvorgang. Die Anweisungen zur Änderung des aktiven Parametersatzes können von außen, beispielsweise über eine Funkantenne oder eine Kabelverbindung erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Passwort zur Änderung des Parametersatzes nötig. Beispielsweise kann das Passwort über eine Onlineplattform bereitgestellt werden. Das Passwort kann bevorzugt an der Handhabe oder der Benutzerschnittstelle eingegeben werden. Alternativ oder W

6 ergänzend kann das Passwort drahtlos, beispielsweise über Funk, oder über Stecker übermittelt werden.

In einer Ausführungsform können einzelne Parameter über die Handhabe, die Benutzerschnittstelle, oder die Steuereinheit verändert werden. Beispielsweise kann die Auswahl zwischen unterschiedlichen Parametersitzen während des Fahrzeugbetriebs erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Anzeigenbereich vorgesehen, der die aktive Schaltkulisse, anzeigt. Beispielsweise ist der Anzeigenbereich an dem Gehäuse und/oder der Handhabe ausgebildet. Bevorzugt ist auch über die Benutzerschnittstelle darstellbar, welche Schaltkulisse aktiv ist.

Die nachfolgende Beschreibung der Figuren dient der näheren Erläuterung der Erfindung. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich beispielhafte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen :

Fig. l eine schematische Darstellung einer Schalteinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ;

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Teilen einer Schalteinrichtung ;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf Teile einer Schalteinrichtung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels einer Schaltkulisse;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels einer Schaltkulisse.

In Fig. 1 ist schematisch ein Fahrzeug mit einer Schalteinrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Schalteinrichtung 1 dient der Auswahl der Übersetzungsstufe des Fahrzeuggetriebes, eventuell zur Trennung des Kraftflusses zwischen Motor und angetriebenen Rädern (Kupplungssteuerung) und, wenn das Getriebe über eine Drehrichtungsumkehr verfügt auch zur Steuerung der Fahrtrichtung. Dabei ist die Schatteinrichtung 1 als sogenanntes Shift-by-wire System ausgeführt, hat also nur eine elektrische Verbindung zum Getriebe. Die Schalteinrichtung 1 tauscht mit einer Steuereinheit 3 Daten aus, beispielsweise Steuerbefehle, Statusmeldungen. Dies kann über eine Kabelverbindung oder drahtlos erfolgen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit 3 über eine Funkantenne 4 Daten/Parameterstätze mit einer Benutzerschnittstelle 6 austauschen. Die Benutzerschnittstelle 6 kann sich außerhalb und innerhalb des Fahrzeugs befinden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Benutzerschnittstelle 6 im Fahrzeug, Sie steht in Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit 3.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung 1. Die gezeigte Schalteinrichtung 1 umfasst eine Handhabe 7, die an einem Gehäuse 8 angeordnet ist. Ferner umfasst die Schalteinrichtung eine Sensoreinheit 9, die dazu ausgebildet ist eine auf die Handhabe 7 einwirkende Kraft zu detektieren. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Aktuator 10 sowie eine Auswerteeinheit 11 integral in dem Gehäuse 8 angeordnet. Die Auswerteeinheit 11 dient zur Auswertung der auf die Handhabe 7 wirkenden Kraft und zur Steuerung des Aktuators 10. Ferner steht die Auswerteeinheit 11 in Kommunikationsverbindung mit einer Steuereinheit 3, hier nicht gezeigt. Die Steuereinheit 3 weist einen Speicher auf, der dazu geeignet ist mindestens einen Parametersatz zu speichern. Dieser Parametersatz dient dazu, die Bedienmöglichkeiten der Handhabe 7 festzulegen und beinhaltet beispielsweise Auslenkwinkel und vektorielle Kraftschwellwerte zur Definition von Schaltpunkten, sowie Parameter zur Ansteuerung des Aktuators 10.

Mit Hilfe der in dem Parametersatz gespeicherten Parameter lassen sich klassische, mechanische Schaltkulissen 20 von Schalteinrichtungen 1 nachbilden.

In Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Teile der Schalteinrichtung 1 gezeigt. Abgebildet ist die Handhabe 7 und das Gehäuse 8. Die Handhabe 7 ist in x- Richtung und in y-Richtung verschwenkbar an dem Gehäuse 8 angeordnet. Ferner umfasst das Gehäuse 8 einen Anzeigenbereich 12, in dem die gerade aktive Schaltkulisse 20 angezeigt ist.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Schaltkulisse 20. Die Schaltkulisse 20 besteht aus zwei Schaltgassen 22, einer Automatikgasse 23 mit den Schaltpunkten W, V, H und HH und dem Zwischenpunkt N, sowie einer manuellen Schaltgasse 24 mit den Schaltpunkten M-, M+ und dem Zwischenpunkt M.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Schaltpunkte VV, V, H, HH instabile Punkte. Das bedeutet, dass wenn auf die Handhabe 7 keine Kraft ausgeübt wird, wird immer die Nullstellung N, M eingenommen. In der Automatikgasse 23 ist der Zwischenpunkt N die Nullstellung und in der Schaltgasse 24 ist der Zwischenpunkt M die Nullstellung, die nach Verschwenken der Handhabe eingenommen wird. Die möglichen Schaltvorgänge, beziehungsweise Schaltwege sind durch die Linien zwischen den einzelnen Schaltpunkten VV, V, H, HH gekennzeichnet. Durch Ausüben einer Kraft mit einem bestimmten Betrag in einer bestimmten Richtung, und/oder durch Verschwenken der Handhabe 7 um einen bestimmten Winkel aus der Nullstellung N oder M wird ein Schaltpunkt VV, V, H, HH in der Schaltkulisse 20 erreicht.

Je nach Getriebezustand des Fahrzeugs können bestimmte Schaltvorgänge deaktiviert sein . Ist das Fahrzeug beispielsweise initial im Getriebezustand „neutral", was dem Zwischenpunkt N entspricht - d.h. der Kraftfluss zwischen Motor und angetriebenen Rädern ist getrennt - sind nur die Schaltpunkte V und H aktiviert. Bei Erreichen des Schaltpunkts V wird beispielsweise der Getriebezustand„vorwärts" - also Betreiben des Antriebs in Fahrtrichtung des Fahrzeugs - eingenommen. Der Schaltpunkt VV würde nach dem Erreichen des Getriebezustands „vorwärts" keine Funktion mehr haben, daher ist dieser deaktiviert. Ist andererseits der initiale Getriebezustand „rückwärts" - also Betreiben des Antriebs entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs - so wird bei Erreichen des Schaltpunkts V der Getriebezustand„neutral" eingenommen, bei nachfolgendem Erreichen des Schaltpunkts VV der Getriebezustand „vorwärts" eingenommen.

Die Betätigung der Handhabe 7 wird von der Sensoreinheit 9 erfasst und von der Auswerteeinheit 11 ausgewertet. Es erfolgt ein Abgleich mit dem aktiven Parametersatz der Steuereinheit 3. Mit dem Erreichen eines benachbarten Punktes wird ein Steuersignal gesendet und gleichzeitig der Aktuator 10 angesteuert, um dem Benutzer eine haptische Rückmeldung zu geben. Der Benutzer hat so das Gefühl einen mechanischen Gangwahlschalter zu bedienen. Wie in Figur 3 zu sehen ist, sind die Schaltmöglichkeiten in der manuellen Schaltasse 24 M-, M, M+ verschieden von der Automatikgasse 23 VV, V, N, H, HH . Es gibt in der Automatikgasse 23 in Vorwärtsrichtung jeweils zwei Schaltpunkte für die Vorwärtsrichtung V, VV und zwei für die Rückwärtsrichtung H, HH . Diese Schaltpunkte sind über Parameter in den entsprechenden Parametersätzen in dem Speicher der Steuereinheit definiert. Je nach Betriebszustand des Fahrzeugs können bestimmte Schaltvorgänge zeitweise verboten sein. Dies ist beispielsweise ebenfalls als Parameter in dem Parametersatz hinterlegt. Beispielsweise können bestimmte Schaltvorgänge erst nach Betätigen eines Entriegelungsschalters zulässig sein. Sollte der Schaltvorgang nicht erlaubt sein, so wird selbst beim Erreichen einer den Parametern entsprechenden Auslenkung und/oder vektoriellen Kraftschwelle keine haptische Rückmeldung ausgelöst, die das Erreichen eines Schaltpunkts anzeigt und es wird kein Steuersignal an das Fahrzeuggetriebe gesendet. In einer Ausgestaltung der Schalteinrichtung wird eine andere Rückmeldung an den Bediener gegeben, dass dieser Schaltvorgang derzeit nicht erlaubt ist. Dies kann beispielsweise eine akustische Rückmeldung und/oder eine andere Art der haptischen Rückmeldung sein.

In Fig. 5 ist eine weitere Schaltkulisse ' 20 gezeigt, die mit einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung realisierbar ist. Diese Schaltkulisse beinhaltet nur die Funktion zum manuellen Schalten. Die Ausgangsstellung und Nullstellung der Handhabe beim Start des Fahrzeugs ist der Zwischenpunkt N. Der Schaltpunkt R wird über den Zwischenpunkt Li erreicht. Zum Erreichen des Zwischenzustands Li ist eine Kraft und/oder ein Verschwenken der Handhabe 7 in negative x-Richtung nötig. Wird der Zwischenzustand Li erreicht, so erhält der Bediener eine haptische Rückmeldung. Der Schaltpunkt R wird über einen Richtungswechsel der auf die Handhabe 7 wirkenden Kraft in positive y-Richtung erreicht. Der Schaltpunkt R ist zudem ein stabiler Punkt, dass bedeutet, das die Handhabe 7 auf dem Schaltpunkt R verbleibt, auch wenn keine äußere Krafteinwirkung mehr besteht. Im Gegensatz dazu geht die Handhabe 7 nach Erreichen der Schaltpunkte M- oder M+ zurück in die Nullstellung, also dem Zwischenpunkt N.

Für beide Fälle, der in Fig. 4 und der in Fig. 5 gezeigten Schaltkulissen 20 ist es nicht notwendig, dass die Handhabe 7 translatorisch in den verschiedenen Schaltgassen 23, 24 bewegbar ist und mechanisch geführt wird. Es genügt ein Verschwenken und/oder ein Beaufschlagen mit Kraft der Handhabe 7 in die entsprechende Richtung. Derart kann für verschiedene Fahrzeugmodelle die gleiche Schalteinrichtung verbaut werden.

Beispielsweise ist die in Fig. 4 gezeigte Schaltkulisse 20 standardmäßig in einem Fahrzeug vorgesehen. Die in Fig. 5 gezeigte Schaltkulisse 20 wird hingegen für eine Sport-Ausführung der Fahrzeuge verwendet Eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung 1 ist dazu geeignet die in Fig. 3 und Fig. 5 beschriebenen Schaltkulissen 20 durch Änderung des Parametersatzes in der Steuereinheit 3, beide Varianten mit ein und derselben Elektronik und Mechanik umzusetzen. Mit Änderung des Parametersatzes ist hiermit eine Änderung des aktiven Parametersatzes gemeint, entweder durch vollständiges Ersetzen des Parametersatzes auf dem Speicher der Steuereinheit 3 oder durch Wechsels des aktiven Parametersatzes.