Betätigungseinrichtung mit Zusatzschaltelement

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur manuellen Steuerung bzw. Betätigung eines technischen Systems gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Gattungsgemäße Betätigungseinrichtungen kommen beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, zur manuellen Anwahl von Schaltstufen bzw. zur Gangvorwahl bei Gangwechselgetrieben von Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Solche Betätigungsemrichtungen, bei denen es sich beispielsweise um einen zwischen den Vordersitzen eines Kraftfahrzeugs angeordneten Betätigungshebel handeln kann, werden im Bereich des Hebelknaufs häufig mit einem zusätzlichen Schaltelement, beispielsweise mit einem Schalter, einem Taster oder auch mit einem Sensor ausgestattet.

Ein solches zusätzliches Schaltelement kann beispielsweise dazu herangezogen werden, neben der mit dem Betätigungshebel ausgeführten Hauptbetätigung zusätzliche Funktionen zu aktivieren oder zu deaktivieren.

Beispielsweise kann es sich dabei um das manuelle Starten oder Stoppen des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs handeln, oder es kann damit beispielsweise die P-Position (Parksperre) eines automatisierten Schaltgetriebes

BESTATIGUNGSKOPIE

eingelegt werden.

Betätigungseinrichtungen bzw. Betätigungshebel mit im Bereich des Knaufes angeordneten Zusatzschaltelementen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die DE 100 25 357 Al einen Gangschalthebel mit einem in den Schaltknauf integrierten Schalter zur Betätigung weiterer Funktionen des Kraftfahrzeugs.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Betätigungseinrichtungen bzw. Betätigungshebeln mit Zusatzschaltelementen ist es jedoch erforderlich, den beispielsweise im Knauf des Betätigungshebels angeordneten Zusatzschalter eigens zu verdrahten, bzw. eine flexible elektrische Leitungsverbindung vom starren Sockelbereich des Betätigungshebels durch den Betätigungshebel hindurch bis in den Knaufbereich des Betätigungshebel zu verlegen, um die elektrischen Schaltsignale des Zusatzschaltelements zum jeweiligen Schaltempfänger übertragen zu können.

In diesem Fall wird jedoch bei jeder Bewegung des Betätigungshebels die elektrische Leitung - im Bereich der Verbindung des Betätigungshebels mit dem Hebelsockel - mitbewegt bzw. sogar jedes Mal auf Biegung verformt. Diese andauernde Biegeverformung der elektrischen Leitungsverbindung zwischen dem Zusatzschaltelement und dem Hebelsockel kann jedoch zur Ermüdung des Verbindungskabels und schlussendlich zu Beschädigung oder Versagen der Signalübertragung zwischen Zusatzschaltelement und Schaltempfänger führen.

Ferner ist es bereits bei der Montage einer derartigen bekannten Betätigungseinrichtung mit Zusatzschaltelement erforderlich, dass die elektrische Leitung zwischen dem beweglichen Betätigungselement und dem unbeweglichen Sockelbereich besonders sorgfältig verlegt wird. Denn einerseits benötigt die

elektrische Leitung im überführungsbereich zwischen Betätigungselement und Sockelbereich einen bestimmten unverbauten Freiraum für den Längen- und Bewegungsausgleich. Andererseits muss sichergestellt sein, dass die elektrische Leitung trotz der erforderlichen gewissen Beweglichkeit nicht zwischen den relativbeweglichen Bauteilen der Betätigungseinrichtung eingeklemmt werden kann. Beides erfordert jedoch große Sorgfalt beim Zusammenbau und führt damit zu einer vergleichsweise aufwändigen und kostenintensiven Montage bei den bekannten Betätigungseinrichtungen mit Zusatzschaltelement.

Schließlich ist auch die Anordnung eines elektrischen Schaltelements beispielsweise im Knauf eines Betätigungshebels ebenfalls nicht unproblematisch, da das elektrische Schaltelement in diesem Fall zusätzlichen äußeren Einflüssen ausgesetzt ist. Derartige zusätzliche äußere Einflüsse, beispielsweise Erschütterungen beim Bewegen und am Endanschlag des Bedienelements, Missbrauchskräfte, oder auch - insbesondere beim Kraftfahrzeug - starke Erwärmung, können zur vorzeitigen Alterung oder zum Ausfall des elektrischen Schaltelements führen. Dies ist jedoch, insbesondere wenn ein derartiges Zusatzschaltelement bei sicherheitskritischen Anwendungen zum Einsatz kommt, kaum akzeptabel.

Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinrichtung für ein technisches System zu schaffen, beispielsweise zur Betätigung eines Gangwechselgetriebes, die ein Zusatzschaltelement aufweist und mit der sich die genannten Nachteile des Standes der Technik überwinden lassen. Insbesondere soll die Betätigungseinrichtung die mit der - beim Stand der Technik vorhandenen - Anordnung des Zusatzschaltelements verbundene Problematik der empfindlichen, bewegten Kabelführung und des unzureichenden Schutzes des elektrischen Kontaktgebers vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unter ansprüche .

Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung umfasst dabei in an sich zunächst bekannter Weise ein Betätigungselement, das in zumindest zwei verschiedene Schaltstellungen verbracht werden kann. Ferner umfasst die Betätigungseinrichtung zumindest ein Zusatzschaltelement, wobei das Zusatzschaltelement auf eine Signalgebereinrichtung wirkt, die einen beispielsweise elektrischen oder elektronischen Signalgeber aufweist.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Betätigungseinrichtung jedoch dadurch aus, dass Zusatzschaltelement und Signalgebereinrichtung mittels einer mechanischen übertragungseinrichtung verbunden sind. Dabei ist der Signalgeber aber nicht am Betätigungselement angeordnet, sondern mit dem Sockelbereich der Betätigungseinrichtung verbunden.

Die Befestigung des Signalgebers im Sockelbereich der Betätigungseinrichtung bringt es mit anderen Worten mit sich, dass der Signalgeber sowohl optimal geschützt im Sockelbereich angeordnet ist, und dass auf diese Weise ferner auch die Verkabelung zwischen Signalempfänger und Signalgeber durchgängig fest und unbeweglich montiert werden kann.

Damit werden jedoch bereits die eingangs beschriebenen Nachteile bei Betätigungseinrichtungen mit im Betätigungselement angeordneten Signalgebern vollständig beseitigt. Denn dank der mechanischen übertragungsverbindung zwischen Zusatzschaltelement und Signalgebereinrichtung, sowie dank der sockelfesten Montage des Signalgebers, entfallen sämtiiche mit Verdrahtung und

Signalgeberanordnung verbundenen Probleme der aus dem Stand der Technik bekannten Betätigungseinrichtungen mit Zusatzschaltelement.

Die Erfindung wird dabei zunächst einmal unabhängig davon verwirklicht, wie die übertragungseinrichtung konstruktiv ausgeführt und angeordnet ist, und welcher Art der Signalgeber ist, solange mit der übertragungseinrichtung und mit dem Signalgeber eine zuverlässige Auslösung des Schaltsignals bei Betätigung des Zusatzschaltelements sichergestellt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch der Signalgeber ein Hallsensor. Die Ausführung der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung mit einem Hallsensor ist vorteilhaft insofern, als auf diese Weise eine berührungslose übertragung des Schaltsignals vom Betätigungselement auf den Sockelbereich der Betätigungseinrichtung, bzw. auf den Signalgeber ermöglicht wird. Die berührungslose übertragung des Schaltsignals ist wartungs- und abnutzungsfrei, und begünstigt somit die langlebige und zuverlässige Funktion der Betätigungseinrichtung.

Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung ist der Signalgeber als optischer Sensor, oder als Mikroschalter ausgeführt. Ein optischer Sensor weist - da er ebenfalls berührungslos arbeitet - ähnliche Vorteile wie ein Hallsensor auf, während ein als Mikroschalter ausgeführter Signalgeber beispielsweise besonders kostengünstig realisiert werden kann. Da auch Mikroschalter eine hohe Anzahl an Schaltspielen bewältigen, kann auch im Fall des Einsatzes eines Mikroschalters eine zuverlässige und langlebige Betätigungseinrichtung dargestellt werden.

Die Erfindung lässt sich verwirklichen unabhängig von der konkreten Ausführung und Gestalt des Betätigungselements, solange sich dabei um ein mechanisches oder

elektromechanisches, bewegliches Betätigungselement handelt. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ist jedoch das Betätigungselement ein Schalthebel, ein Drehschalter oder ein Schiebeschalter. Bei solchen Betätigungselementen kann jeweils im Bereich des Betätigungselements ein Zusatzschaltelement angeordnet werden, das in erfindungsgemäßer Weise auf den im Sockelbereich der Betätigungseinrichtung angeordneten Signalgeber wirkt.

Die konstruktive Ausführung des Zusatzschaltelements ist zunächst ebenfalls beliebig, solange das Zusatzschaltelement bei der Betätigung eine zumindest geringfügige mechanische Bewegung erfährt, die sich mittels der mechanischen übertragungseinrichtung auf die im Sockelbereich der Betätigungseinrichtung angeordnete Signalgebereinrichtung übertragen lässt.

Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Zusatzschaltelement ein Drucktaster oder Druckschalter bzw. ein Wippschalter oder Schiebeschalter ist. Diese Ausführungen des Zusatzschaltelements lassen sich für die unterschiedlichsten Schaltzwecke einsetzen, und weisen bei der Betätigung jeweils den erforderlichen Schaltweg auf.

Nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Betätigungselement ein Wählhebel für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise für ein Automatikgetriebe. Vorzugsweise dient dabei das Zusatzschaltelement zur Einlegung der Parksperre des Automatikgetriebes.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung dient das Zusatzschaltelement zum Starten und/oder Stoppen des Motors eines Kraftfahrzeugs. Auf diese Weise wird der Bedienungskomfort des Kraftfahrzeugs verbessert, da Motorstart und Einlegen einer Fahrstufe zumeist in engem zeitlichen

Zusammenhang stehen und damit auch von der Bedienung her mit Vorteil vereinheitlicht werden können.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 in schematischer isometrischer Darstellung eine Ausführungsform einer

Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung die Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 ohne Gehäuse; Fig. 3 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 und 2 in Betätigungsstellung des

Zusatzschaltelements; Fig. 4 in schematischer Darstellung die Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 in der rückwärtigen Ansicht; Fig. 5 in einer Fig. 4 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 bis 4 in Betätigungsstellung des

Zusatzschaltelements; Fig. 6 in einer Fig. 2 und 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht eine weitere

Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung; Fig. 7 in einer Fig. 6 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 6 in Betätigungsstellung des

Zusatzschaltelements; Fig. 8 in schematischer Darstellung die Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 6 und 7 in der rückwärtigen Ansicht; und Fig. 9 in einer Fig. 8 entsprechenden Darstellung und Ansicht die

Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 6 bis 8 in Betätigungsstellung des

Zusatzschaltelements.

Fig. 1 zeigt in schematischer isometrischer Darstellung eine Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Betätigungseinrichtung für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe.

Man erkennt in der Darstellung der Fig. 1 zunächst einmal das als Schalthebel ausgebildete Betätigungselement 1, das entlang der strichlierten Linie 2 relativ zu einem Sockelbereich 3 schwenkbeweglich angeordnet ist. Der Schalthebel 1 lässt sich somit in Fahrtrichtung vor und zurück bewegen, um so beispielsweise die verschiedenen Schaltstufen eines Automatikgetriebes anzuwählen.

Ferner geht aus Fig. 1 das im Bereich des Knaufes 4 des Schalthebels 1 angeordnete zusätzliche Schaltelement 5 hervor, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als Druckschalter bzw. Drucktaster 5 ausgebildet ist. Mit diesem Drucktaster 5 lassen sich weitere Funktionen des Kraftfahrzeugs steuern, zum Beispiel kann damit die Parksperre des Automatikgetriebes eingelegt, oder aber der Motor des Kraftfahrzeugs gestartet und gestoppt werden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1, wobei in den Darstellungen der Fig. 2 und 3 das im Sockelbereich 3 der Betätigungseinrichtung angeordnete Gehäuse entfernt wurde, um die Funktionsweise der übertragungseinrichtung und der Signalgebereinrichtung 8 der Betätigungseinrichtung erkennbar zu machen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der im Knauf 4 angeordnete Drucktaster 5 über ein innerhalb des Schaftes 7 des Schalthebels 1 angeordnetes [nicht sichtbares) übertragungsgestänge mit einem U-förmig ausgebildeten Schwinghebel 8 verbunden. Der Schwinghebel 8 ist mittels eines Bolzens 9 schwenkbar im unteren Bereich des Schalthebelschafts 7 am Schalthebel 1 befestigt. Die oberhalb des

Schwinghebels 8 erkennbaren Buchsen 10 stellen die Lagerung des Schalthebels 1 dar, um die die Schwenkbewegung 2 des Schalthebels 1 gemäß Fig. 1 stattfindet.

Der Schwinghebel 8 weist im mittleren Bereich seiner Schenkel 11 jeweils ein Langloch 12 auf, das von einem übertragungsbolzen durchgriffen wird, der wiederum mit dem unteren Ende des übertragungsgestänges im Schalthebelschaft 7 verbunden ist. Die so gebildete übertragungseinrichtung führt dazu, dass der Schwinghebel 8 beim Drücken des im Hebelknauf 4 angeordneten Drucktasters 5 über übertragungsgestänge, übertragungsbolzen und Langlöcher 12 nach unten verschwenkt wird.

Der Schwinghebel 8 trägt dabei im Bereich seines der Schwingachse 9 gegenüberliegenden Querschenkels einen Permanentmagneten 13, der zur Auslösung des als Magnetsensor bzw. Hallsensor ausgebildeten Signalgebers 6 der Betätigungseinrichtung dient.

In der Darstellung der Fig. 3 ist der Drucktaster 5 in der niedergedrückten Stellung dargestellt, wodurch über übertragungsgestänge, übertragungsbolzen, Langloch 12 und Schwinghebel 8 der Permanentmagnet 13 des Schwinghebels 8 in den Bereich des Magnetsensors 6 verbracht ist. Hierdurch löst der Magnetsensor 6 ein elektrisches bzw. elektronisches Signal aus, das zum entsprechenden Schaltempfänger übertragen werden kann.

Hieraus geht der erfindungsgemäße Vorteil hervor, der insbesondere darin besteht, dass sowohl der Signalgeber 6 als auch die (hier nicht dargestellte) Verkabelung zum Signalgeber 6 fest und optimal geschützt im Sockelbereich 3 der Betätigungseinrichtung angeordnet werden kann. Beschädigungen des Signalgebers 6 oder einer zu einem Signalgeber geleiteten, bewegten

Kabelverbindung, wie sie beim Stand der Technik anzutreffen sind, sind damit dank der Erfindung ausgeschlossen.

Die weiteren in Fig. 2 und 3 erkennbaren Signalgeber 14 dienen der Positionserkennung des Schalthebels 1 und der Erzeugung der entsprechenden elektrischen bzw. elektronischen Schaltsignale.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 abgebildeten Schalthebel 1 handelt es sich um einen Schalthebel, der nach jeder Betätigung selbsttätig in die Mittelstellung zurückkehrt. Zu diesem Zweck weist der Schalthebel 1 an seinen unteren Ende eine Funktionskontur 15 auf, in die eine federbelastete Rolle 16 eingreift dergestalt, dass der Schalthebel 1 nach dem Loslassen aufgrund der Federwirkung der mit der Rolle 16 verbundenen Blattfeder 17 stets wieder in die aufrechte Mittelstellung zurückkehrt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Betätigungseinrichtung gemäß der Fig. 1 bis 3 nochmals in der rückwärtigen Ansicht (bezogen auf die Fahrtrichtung eines mit der Betätigungseinrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs]. Dabei zeigt Fig. 4 Drucktaster 5, übertragungsgestänge und Schwinghebel 8 in der Neutralstellung, während dieselben Elemente in Fig. 5 jeweils in Betätigungsstellung dargestellt sind.

Durch eine Zusammenschau von Fig. 4 und Fig. 5 wird erkennbar, dass beim Herunterdrücken des Drucktasters 5 auch der Schwinghebel 8 nach unten bewegt wird, wodurch der Permanentmagnet 13 des Schwinghebels in unmittelbare Nähe des Magnetsensors bzw. Signalgebers 6 verbracht wird. Auf diese Weise wird das mit der Betätigung des Drucktasters 5 verbundene Schaltsignal berührungsfrei ausgelöst und übertragen.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Betätigungseinrichümg gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Betätigungseinrichtung handelt es sich ebenfalls um die Betätigung eines shift-by- wire-Schaltgetriebes, bzw. eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 bis 9 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5 insbesondere dadurch, dass die übertragung des Schaltsignals vom Drucktaster 5 auf den hier als Mikroschalter 18 ausgebildeten Signalgeber bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 bis 9 nicht berührungslos, sondern vielmehr mittels eines mit dem übertragungsgestänge verbundenen übertragungsstiftes 19 erfolgt. Dabei zeigen die Fig. 6 und 8 Drucktaster 5, übertragungsgestänge, Mikroschalter 18 und übertragungsstift 19 jeweils in der nicht betätigten Neutralstellung, während die Fig. 7 und 9 die Situation bei Betätigung des Druckschalters 5 darstellen.

Bei der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Ausführungsform sind Mikroschalter 18 und übertragungsstift 19 so ausgebildet, dass eine Auslösung des Mikroschalters 18 nur in der neutralen Mittelstellung des Schalthebels 1 erfolgen kann. Der übertragungsstift 19, bzw. der Auslöser 20 des Mikroschalters 18 können jedoch ohne weiteres auch so ausgebildet werden, dass eine übertragung des Schaltsignals vom Drucktaster 5 auch in der aus der Mittelstellung ausgelenkten Betätigungsstellung des Schalthebels 1 erfolgen kann.

Hierzu kann entweder der übertragungsstift 19 des übertragungsgestänges, oder der Auslöser 20 des Mikroschalters 18 - oder aber auch beide Elemente 19 und 20 - beispielsweise mit einer (nicht dargestellten) Auslöserkufe versehen werden, die unabhängig von der momentanen Relativwinkelstellung zwischen Betätigungshebel 1 und Sockelbereich 3, bzw. zwischen Betätigungshebel 1 und dem

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am Sockelbereich 3 befestigten Mikroschalter 18, die übertragung des Schaltsignals vom Drucktaster 5 auf den Mikroschalter 18 erlaubt.

Aus den Fig. 6 und 7 geht ferner wieder eine Magnetsensoranordnung 14 hervor, die zusammen mit einem im unteren Bereich des Schalthebels 1 angeordneten Permanentmagneten zur Detektion der jeweiligen momentanen Position des Schalthebels 1 dient. Ferner geht aus den Fig. 6 bis 9 auch wieder eine mit dem unteren Ende des Schalthebels 1 verbundene Funktionskontur 15 hervor, die zusammen mit der federbelasteten Rolle 16 dafür sorgt, dass der Schalthebel 1 nach jeder Schaltbetätigung wieder in die Mittelstellung zurückkehrt.

Im Ergebnis wird damit deutlich, dass mit der Erfindung eine Betätigungseinrichtung für technische Systeme, dabei insbesondere für Gangwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen geschaffen wird, bei der ein am Betätigungselement angeordnetes Zusatzschaltelement besonders robust und störungsarm ausgeführt werden kann. Insbesondere werden mit der Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile bezüglich der empfindlichen Kabelführung zum Zusatzschaltelement, sowie bezüglich des mit der exponierten Anbringung verbundenen unzureichenden Schutzes des Kontaktgebers beseitigt. Die Erfindung leistet damit einen Beitrag zur dauerhaft sicheren Bedienbarkeit von technischen Systemen, insbesondere bei der Anwendung im Bereich der Kraftfahrzeugsysteme bzw. der Getriebebetätigung.

Bezugszeichenliste

Schalthebel, Betätigungselement

Bewegungsrichtungen

Sockelbereich

Hebelknauf

Zusatzschaltelement, Drucktaster

Signalgeber, Magnetsensor

Hebelschaft

Schwinghebel

Lagerbolzen, Schwingachse

Lagerbuchse

Schenkel

Langloch

Permanentmagnet

Signalgeber

Funktionskontur

Rolle

Blattfeder

Mikroschalter

übertragungsstift

Auslöser