DE102005058244B4

DE102005058244B4 - Schaltmodul

Info

Publication number: DE102005058244B4
Application number: DE102005058244A
Authority: DE
Inventors: Jaume Prat Terradas
Original assignee: Fico Cables SA
Current assignee: Fico Cables SA
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2025-12-07
Also published as: JP2009518221A; DE102005058244A1; US20080295632A1; JP5356824B2; US8757025B2; WO2007065656A1

Abstract

Schaltmodul (1) für einen Wählhebel eines Automatikgetriebes, aufweisend: a. einen linear verschieblich gelagerten Schieber (10, 200), der mit einem Wählhebel in Eingriff bringbar ist und von dem Wählhebel aus einer Ruhelage in zwei entgegengesetzte Schaltrichtungen verschoben werden kann; b. eine mit dem Schieber (10, 200) verbundene Messeinrichtung (20, 92, 94) zur Bestimmung der Position des Schiebers (10, 200); dadurch gekennzeichnet, dass c. die Messeinrichtung (20, 92, 94) die tatsächliche Position des Schiebers (10, 200) kontinuierlich über dessen gesamten Verschiebeweg misst; und d. die Schaltpunkte des Automatikgetriebes auf elektronischem Weg beliebigen Verschiebepositionen des Schiebers (10, 200) zugeordnet werden.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schaltmodul für einen Wählhebel eines Automatikgetriebes gemäß den Obergriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 3, welches geeignet ist, die Schaltstellungen eines Wählhebels, insbesondere für den manuellen Schaltmodus, zu signalisieren.
2. Stand der Technik
Bei modernen Automatikgetrieben ist zusätzlich zu den normalen Automatikbetriebsarten auch eine Betriebsart möglich, bei der der Fahrer durch Antippen des Wählhebels einen Gang hoch bzw. herunterschalten kann. In diesem Schaltmodus wird üblicherweise beim Antippen des Wählhebels nach vorne (in Fahrtrichtung) ein höherer Gang gewählt und bei einem Antippen des Wählhebels nach hinten ein niedriger Gang. Nach dem Antippen des Wählhebels nach vorne bzw. nach hinten, stellt sich der Wählhebel üblicherweise automatisch in seine Mittelstellung bzw. Ruhelage zurück.
Zum Erkennen und Signalisieren der Schaltstellungen werden Schalter oder Schaltmodule verwendet, die mit dem Wählhebel verbunden sind und üblicherweise elektrische Signale an die Getriebesteuerung bereitstellen. Daneben dienen Schaltmodule dazu den Wählhebels nach dem Antippen wieder in seine Ruhelage zurückzustellen.
In der EP 0 846 897 A1 wird ein Schaltmodul dargestellt, bei dem der Wählhebel beim Schalten in beiden Schaltrichtungen jeweils einen federbelasteten Stößel betätigt, der einen Mikroschalter aktiviert. Beim Schaltvorgang wird die Feder des jeweiligen Stößels gespannt, und nach dem Schaltvorgang wird der Wählhebel durch den Druck der Feder automatisch in seine Ruhelage zurückgeführt. Diese Konstruktion ist aufwendig in der Herstellung und weist bedingt durch die zwei Stößel, zwei Federn und zwei Mikroschalter viele mechanische Komponenten auf.
In der EP 1 036 959 A1 ist ein Schaltmodul dargestellt, das einen Schieber aufweist, der durch zwei entgegengesetzt wirkende Federn in seiner Mittellage gehalten wird. Im manuellen Schaltmodus ergreift der Wählhebel den Schieber, um ihn, wenn gewünscht, in eine der zwei Schaltrichtungen zu verschieben. Der Schieber weist weiterhin eine Raste auf, in die ein federbelasteter Stopper eingreift, um die Mittellage des Schiebers und damit die Mittellage des Wählhebels genau zu definieren. Beim Schaltvorgang muss auf den Wählhebel eine ausreichende Kraft ausgeübt werden, damit der Stopper die Raste verlassen kann. Wird der Wählhebel in einer der zwei Schaltpositionen losgelassen, wird er durch den Schieber durch eine der Rückholfedern in seine Neutralstellung bewegt. Dabei rastet der Stopper in der Neutralstellung wieder in die Raste ein, um die neutrale Position genau zu bestimmen. Die EP 1 036 959 A1 zeigt daher einen Schieber mit einer Raste, die lediglich dazu dient, eine ungewollte Bewegung des Schiebers aus der neutralen Position heraus zu verhindern, und nicht um den Schieber in seine neutrale Position zurückzubewegen. Dazu sind zusätzlich zwei Rückholfedern erforderlich.
Einen ähnlichen konstruktiven Aufbau eines Schaltmoduls mit einem Schieber und einer Raste ist in der DE 10 2004 006 150 B3 gezeigt. Hier wird mittels einer Rollenführung und der Raste ein Druckpunkt in der Mittelstellung des Wählhebels und eine Kraft-Weg-Kennlinie realisiert. Zusätzlich sind aber zwei Rückstellfedern an den jeweiligen Enden des Schiebers angeordnet, die den Schieber und den Wählhebel in die Mittelstellung zurückbewegen.
Weiterhin ist bei den oben genannten Schaltmodulen konstruktionsbedingt, das Schaltverhalten fest vorgegeben. Die erforderlichen Schaltwege, Schaltkräfte und das Gefühl beim Schalten, insbesondere eine haptische Rückmeldung für einen erfolgreichen Gangwechsel ist nicht über den gesamten Schaltweg einstellbar oder definierbar. Weiterhin sind die oben genannten Schaltmodule durch die Verwendung von Rückstellfedern und Rasten o. ä. konstruktiv aufwendig und anfällig für Verschleiß.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltmodul für einen Wählhebel eines Automatikgetriebes gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3 bereitzustellen, das einfacher herzustellen ist, weniger Bauteile aufweist und daher kostengünstiger ist. Weiterhin soll durch die Erfindung ein Schaltmodul bereitgestellt werden, bei dem die Schaltwege, Schaltkräfte und das Schaltgefühl genau definiert und eingestellt werden können. Insbesondere sollen die Schaltpunkte des Schaltmoduls einstellbar sein. Zusätzlich soll das Schaltmodul zuverlässiger arbeiten und sein Schaltgefühl soll möglichst über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs konstant bleiben.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch ein Schaltmodul gemäß dem Patentanspruch 1 und dem Patentanspruch 3.
Insbesondere werden die o. g. Aufgaben gelöst durch ein Schaltmodul für einen Wählhebel eines Automatikgetriebes gemäß Patentanspruch 1, aufweisend einen linear verschieblich gelagerten Schieber, der mit einem Wählhebel in Eingriff bringbar ist und von dem Wählhebel aus einer Ruhelage in zwei entgegengesetzte Schaltrichtungen verschoben werden kann, eine mit dem Schieber verbundene Messeinrichtung zur Bestimmung der Position des Schiebers, wobei die Messeinrichtung ausgestaltet ist, die tatsächliche Position des Schiebers kontinuierlich über dessen gesamten Verschiebeweg zu messen.
Mit der Messeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 ist es möglich, die tatsächliche Position des Schiebers kontinuierlich über den gesamten Verschiebeweg zu messen, wodurch es möglich ist, beliebige Schaltpositionen des Wählhebels festzulegen. Somit geschieht die Definition der Schaltpunkte auf elektronischem Weg und ist nicht durch die mechanischen Gegebenheiten vorgegeben, wie dies im Stand der Technik der Fall ist. Insbesondere können die Schaltpunkte beliebigen Verschiebepositionen des Schiebers zugeordnet werden. Damit ist es möglich die Schaltwege und das Schaltgefühl für das Herauf- oder Herunterschalten des Getriebes genau zu definieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schaltmodul weiterhin mindestens eine im Wesentlichen senkrecht zum Schieber verschieblich gelagertes Rückstellelement, das gegenüber mindestens einer bezüglich des Schiebers geneigten Führungsfläche derart vorgespannt ist, dass auf den Schieber über dessen gesamten Verschiebeweg eine Rückstellkraft in Richtung seine Ruhelage ausgeübt wird, wobei die Rückstellkraft alleine ausreichend ist, den Schieber und den Wählhebel aus jeder beliebigen Position in die Ruhelage zurückzubewegen.
Die o. g. Aufgaben werden auch gelöst durch ein Schaltmodul für einen Wählhebel eines Automatikgetriebes gemäß Patentanspruch 3, aufweisend einen linear verschieblich gelagerten Schieber, der mit einem Wählhebel in Eingriff bringbar ist und von dem Wählhebel aus einer Ruhelage in zwei entgegengesetzte Schaltrichtungen verschoben werden kann, eine dem Schieber zugeordnete Messeinrichtung zum Detektieren der Schaltposition des Schiebers; mindestens ein im Wesentlichen senkrecht zum Schieber verschieblich gelagertes Rückstellelement, das gegenüber einer bezüglich des Schiebers geneigten Führungsfläche derart vorgespannt ist, dass auf den Schieber über dessen gesamten Verschiebeweg eine Rückstellkraft in Richtung seiner Ruhelage ausgeübt wird, wobei die Rückstellkraft alleine ausreichend ist, den Schieber und den Wählhebel aus jeder beliebigen Position in die Ruhelage zurückzubewegen.
Durch die Kombination aus Rückstellelement und geneigter Führungsfläche, die so geformt ist, den Schieber über den gesamten Verschiebeweg in Richtung seiner Ruhelage zu verstellen, wird eine einfache, sichere und genaue Möglichkeit bereitgestellt, dass Schaltgefühl bzw. das Betätigungsgefühl des Wählhebels eines Automatikgetriebes zu bestimmen. Durch die Form und Neigung der Führungsfläche kann dem Benutzer eine haptische Rückmeldung über den Schaltvorgang gegeben werden. Gleichzeitig wird durch die Führungsfläche der Schieber und somit der Wählhebel automatisch in ihre Ruhelage zurückgestellt, ohne dass zusätzliche Rückholfedern oder ähnliches vorgesehen werden müssen.
Die Funktion der haptischen Rückmeldung und die Rückstellung des Wählhebels werden miteinander kombiniert und durch Schieber und vorgespanntes Rückstellelement integriert. Auf diese Weise hat das Schaltmodul im Wesentlichen nur zwei bewegliche Bauteile (Schieber und Rückstellelement) und ist daher besonders verschleißfest, zuverlässig und sicher.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Rückstellelement ein in einem Gehäuse gelagerter federvorgespannter Stößel. Ein im Gehäuse verschieblich gelagerter Stößel stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar ein Rückstellelement bereitzustellen, das senkrecht zum Schieber angeordnet ist.
Bevorzugt ist die Führungsfläche an dem Schieber angeordnet und weist eine effektive Breite auf, die größer ist als der maximale Verschiebeweg des Schiebers. Somit wird sichergestellt, dass der Stößel jederzeit auf eine schräge Führungsfläche drückt, um eine Rückstellkraft auf den Schieber auszuüben, um ihm sicher in eine Ruhelage zurückzubewegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Führungsfläche zwei im Wesentlichen symmetrische Teilflächen auf, die in Richtung des Rückstellelements konvex geformt sind und zwischen sich eine Ruhelage definieren. Durch diese besondere Form wird ein Schaltgefühl bereitgestellt, bei dem der Wahlhebel aus der Ruhelage durch eine vergleichsweise hohe Kraft ausgelenkt werden muss und diese Kraft nach Überschreiten eines Maximums zu den Endstellungen hin abnimmt, so dass eine haptische Rückmeldung der Schaltfunktion bereitgestellt wird. Das Schaltgefühl entspricht dann ungefähr dem des Einrastens eines Ganges bei einem gewöhnlichen Schaltgetriebe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Stößel am Schieber zugewandten Ende eine drehbar gelagerte Rolle auf. Durch die Rolle verringert sich die Reibung zwischen dem Stößel und dem Schieber. Dadurch wird das gewünschte charakteristische Schaltgefühl noch genauer einstellbar und der Verschleiß geringer.
Bevorzugt ist der Stößel in einer metallischen Führung gelagert, die aus einem pulvermetallurgischen Material hergestellt ist. Die metallische Führung ermöglicht in Kombination mit dem bevorzugt aus Kunststoff bestehenden Stößel eine sehr genaue und reibungsarme Lagerung des Stößels. Somit wird weiterhin der Verschleiß verringert und das Schaltgefühl verbessert. Zwischen dem Pulver-metallurgisch hergestellten Material und dem bevorzugt aus Kunststoff bestehenden Stößel ergibt sich eine sehr reibungsarme Lagerung mit einem nahezu konstanten Reibungsverhalten über die gesamte Lebensdauer des Schaltmoduls.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Rückstellelement eine im Schieber gelagerte federvorgespannte Rolle. Indem eine Rolle direkt in den Schieber integriert wird, kann ein besonders kleines Schaltmodul bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist die Führungsfläche in ein Gehäuse des Schaltmoduls eingeformt. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Rolle mittels einer Feder über ein Keilelement federvorgespannt wird. Das Keilelement überträgt die Kraft der Feder auf die Rolle, so dass diese senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers gegen die Führungsfläche vorgespannt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Rollen, die durch eine gemeinsame Feder vorgespannt werden, als Rückstellelemente innerhalb des Schiebers gelagert. Durch die Verwendung von zwei Rollen als Rückstellelemente können die Rückstellfunktionen für beide Bewegungsrichtungen aufgeteilt werden. Damit können höhere und genauer dosierte Rückstellkräfte erzeugt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Schaltmodul weiterhin ein Gehäuse und eine Leiterplatte auf, die mittels O-Ringen spielfrei in dem Gehäuse gelagert ist. Die O-Ringe dienen einerseits als Dämpfungsmittel und andererseits gleichen sie Toleranzen des Gehäuses aus, so dass die Leiterplatte spielfrei und vibrationsgeschützt im Gehäuse des Schaltmoduls gelagert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messeinrichtung einen Permanentmagneten auf, der am Schieber befestigt ist und mit zwei feststehenden Hall-Sensoren zusammenwirkt. Durch die Verwendung eines Permanentmagneten und mindestens zwei Hall-Sensoren wird eine besonders sichere Bestimmung der Position des Schiebers möglich, da auf bewegliche Kontakte oder ähnliches verzichtet werden kann. Weiterhin sind Hall-Sensoren optischen Sensoren vorzuziehen, da sie weniger empfindlich gegenüber Staub, Kunststoffabrieb oder Schmiermittel sind. Solch eine Messeinrichtung muss daher nicht aufwendig gegen Staub oder Fette geschützt werden.
Weiterhin können die Hall-Sensoren nicht nur als Schalter eingesetzt werden, sondern können die tatsächliche Stärke des auf sie einwirkenden Magnetfelds bestimmen. Somit können sie zusammen mit einem beweglich angeordneten Magneten als Positions-Messmittel eingesetzt werden, mit dem die tatsächliche Entfernung zwischen Magneten und Hall-Sensor gemessen werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden beide Hall-Sensoren in der Ruhelage des Schiebers durch den Permanentmagneten im Wesentlichen mit der gleichen Stärke angeregt. Dies bedeutet, dass der Permanentmagnet geometrisch so angeordnet ist, dass das auf die Hall-Sensoren in der Ruhelage einwirkende Magnetfeld ungefähr gleich ist. In diesem Zustand detektieren die Hall-Sensoren die Ruhelage des Wählhebels.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schaltmodul weiterhin eine Schaltelektronik auf, die bei bestimmten, von den Hall-Sensoren gemessenen Werten ein digitales Schaltsignal an das Automatikgetriebe ausgibt. Mittels der Messeinrichtung wird aus der genauen Position des Schiebers ein digitales Schaltsignal berechnet, wenn die Position des Schiebers eine bestimmte Schaltposition erreicht.
Bevorzugt ist die Schaltelektronik so eingerichtet, dass bestimmte Schwellwerte einstellbar sind, bei denen ein entsprechendes Schaltsignal ausgegeben wird, um gewünschte Schaltpositionen des Schiebers einzustellen. Durch die rein elektronische Lagebestimmung des Schiebers und damit des Wählhebels zusammen mit der magnetischen Positionsbestimmung kann die Schaltelektronik auf gewünschte Schaltpositionen des Schiebers eingestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, das Schaltmodul auf unterschiedliche Schaltcharakteristiken (z. B. komfortabel oder sportlich) oder auf bestimmte Bedürfnisse der Fahrer (kurzer Schaltweg, langer Schaltweg) einzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Schaltelektronik so eingerichtet, dass aus den gemessenen Positionsänderungen die Geschwindigkeit des Schiebers und damit die des Wählhebels berechnet wird. Aus der Geschwindigkeit mit der der Fahrer den Wählhebel bewegt, lassen sich Informationen ableiten, in welcher Verkehrssituation sich der Fahrer befindet (Anfahren, Beschleunigen, Überholen, Ausrollen vor einer Ampel, etc.). Daraufhin kann die Motor- und Getriebesteuerung entsprechend angepasst werden.
Die bevorzugten Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigt:
1: eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Schaltmoduls im zusammengebauten Zustand;
2: eine dreidimensionale Darstellung des Schaltmoduls aus 1, wobei der Gehäusedeckel entfernt wurde, um die inneren Komponenten darzustellen;
3: eine Abfolge von drei Schaltstellungen a, b, c des Schaltmoduls aus 2;
4: eine dreidimensionale Darstellung eines Gehäuses mit einer metallischen Führung zur Lagerung eines Stößels;
5: eine dreidimensionale Darstellung eines Stößels mit einer Rolle;
6: eine dreidimensionale Darstellung des Stößels ohne montierte Rolle;
7: eine dreidimensionale Darstellung einer Rolle eines Stößels;
8: eine dreidimensionale Darstellung der metallischen Führung aus 4;
9: eine dreidimensionale Darstellung eines Gehäuses mit Befestigungsstiften und daran montierten O-Ringen;
10: eine dreidimensionale Darstellung eines Gehäuses mit Befestigungsstiften und einer daran befestigten Leiterplatte;
11: eine vergrößerte Schnittansicht durch das Schaltmodul der 1 im Bereich von Befestigungsstiften zur Befestigung einer Leiterplatte;
12: eine dreidimensionale Darstellung eines Gehäuses von der Rückseite;
13: eine dreidimensionale Darstellung eines Gehäusedeckels von der Unterseite mit Befestigungselementen;
14: eine dreidimensionale Darstellung des Gehäusedeckels aus 13 von der Oberseite;
15: eine dreidimensionale Darstellung eines Schiebers mit einem eingefügten Einsatz;
16: eine dreidimensionale Darstellung des Schiebers von 15 ohne Einsatz;
17: eine dreidimensionale Darstellung des Schiebers von 15 von der Rückseite mit eingefügtem Magneten;
18: eine dreidimensionale Darstellung eines Einsatzes;
19: ein Diagramm, das den Kraftverlauf an dem Schieber über den Verschiebeweg zeigt;
20: ein Diagramm, das die von den Hall-Sensoren ausgegebene Spannungen und Schaltsignale über den Verschiebeweg zeigt;
21: eine dreidimensionale Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltmoduls;
22: eine dreidimensionale Teildarstellung eines Endes eines Schiebers mit Feder, Keilelement und Rolle; und
23: eine dreidimensionale Teilschnittdarstellung des Schaltmoduls aus 21 zur Darstellung der inneren Komponenten des Schiebers in der Ruheposition (a) und wenn der Schieber nach links verschoben wurde (b).
5. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert.
In 1 ist ein Schaltmodul 1 mit einem Gehäuse 60, einen Schieber 10 und einem Gehäusedeckel 70 dargestellt. Das Schaltmodul 1 ist ein relativ flaches kompaktes Bauteil, welches innerhalb einer Wählhebeleinheit (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeuges befestigt werden kann. Zu diesem Zweck weist das Schaltmodul 1 im Gehäuse 60 zwei Befestigungsöffnungen 68 auf, damit es mittels Schrauben, Nieten oder Ähnlichem innerhalb der Wählhebeleinheit befestigt werden kann.
Das Gehäuse 60 ist mittels eines Gehäusedeckels 70 teilweise verschlossen, um die inneren Komponenten des Schaltmoduls 1 zu schützen. Zur einfachen Montage des Gehäusedeckels 70 am Gehäuse 60 ist dieser mit Klipsen 72 ausgestattet, die entsprechende Vorsprünge 61 am Gehäuse ergreifen.
In 1 ist dargestellt, dass der Gehäusedeckel 70 einen Bereich über dem Schieber 10 frei lässt, der eine Betätigungsöffnung 16 aufweist. In dieser Betätigungsöffnung 16 greift ein Vorsprung 5 (sh. 22) eines Wählhebels (nicht dargestellt) ein, um den Schieber 10 in einer Führungsnut 66 linear zu verschieben. Um ein Spiel zwischen dem Vorsprung 5 des Wählhebels und der Betätigungsöffnung 16 des Schiebers 10 zu minimieren, ist in die Betätigungsöffnung 16 ein Einsatz 100 aus einem weicheren Kunststoffmaterial eingebracht. Der Einsatz 100 gleicht Fertigungstoleranzen zwischen Schaltmodul 1 und dem Wählhebel aus und verhindert Geräusche beim Übergang zwischen dem Automatikmodus und dem manuellen Modus der Wählhebeleinheit.
In 2 ist ein Schaltmodul 1 ohne den Gehäusedeckel 70 dargestellt, um die inneren Komponenten des Schaltmoduls 1 zu zeigen. Im Gehäuse 60 ist der Schieber 10 linear verschieblich in einer entsprechenden Führungsnut 66 gelagert. Der Schieber 10 besteht im Wesentlichen aus einem länglichen prismatischen Bauteil, an dem eine Führungsfläche 12 angeordnet ist. Die Führungsfläche 12 weist eine erste Teilfläche 13 und eine zweite Teilfläche 14 auf, die an dem Schieber 10 in Verschiebungsrichtung hintereinander angeordnet sind.
Senkrecht zu dem Schieber 10 ist als ein Rückstellelement ein Stößel 30 verschieblich im Gehäuse 60 angeordnet und mittels einer Feder so gegen die Führungsfläche 12 des Schiebers 10 vorgespannt. Am Ende des Stößels 30 ist eine Rolle 32 drehbar angeordnet, welche auf der Führungsfläche 12 abrollen kann. Die Rolle 32 verringert die Reibung zwischen dem Schieber 10 und dem Stößel 30. Der Stößel 30 bewirkt zusammen mit der Führungsfläche 12, dass der Schieber 10 nach einer Auslenkung in seine in 2 dargestellte Ruhelage zurückgestellt wird. Dies wird mit Bezug auf 3 noch genauer beschrieben.
Als ein Teil einer Messeinrichtung 20, 92, 94 weist der Schieber 10 weiterhin einen Magneten 20 auf, der an dem Schieber 10 befestigt ist und der nach unten absteht.
Das Schaltmodul 1 weist weiterhin eine Leiterplatte 90 auf, die im Gehäuse 60 befestigt ist. Auf der Leiterplatte 90 sind zwei Hall-Sensoren 92, 94 nebeneinander parallel zur Bewegungsrichtung des Schiebers 10 angeordnet. Die Hall-Sensoren 92, 94 sind so auf der Leiterplatte 90 ausgerichtet, dass der Permanentmagnet 20 beide Hall-Sensoren in der Ruhelage des Schiebers 10 im Wesentlichen mit der gleichen Stärke anregt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Permanentmagnet 20 mittig zu den Hall-Sensoren 92, 94 ausgerichtet.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 die Funktion des Schaltmoduls 1 erläutert. Die 3a stellt einen Zustand dar, bei dem der Schieber 10 durch den Wählhebel (nicht dargestellt) nach rechts verschoben wurde, beispielsweise um manuell in einen höheren Gang zu schalten. 3b zeigt die Position des Schiebers 10, wenn sich der Wählhebel in seiner Ruheposition bzw. neutralen Position befindet, oder wenn der Wählhebel nicht im Eingriff mit dem Schieber 10 steht und sich in der Automatikschaltkulisse befindet. Schließlich zeigt 3c eine Position, in der der Schieber 10 durch den Wählhebel nach links verschoben wurde, beispielsweise, um manuell in einen niedrigeren Gang zu schalten.
Wird der Schieber 10 nach rechts verschoben, wie in 3a dargestellt, drückt die im Wesentlichen konvex geformte Teilfläche 13 der Führungsfläche 12 den Stößel 30 entgegen der Federwirkung der Feder 50 nach unten, wobei die Feder 50 stärker gespannt wird. Gleichzeitig bewegt sich der Permanentmagnet 20 zusammen mit dem Schieber 10 nach rechts, so dass die Magnetwirkung auf den linken Hall-Sensor 92 abnimmt und auf den rechten Hall-Sensor 94 zunimmt. Somit misst der rechte Hall-Sensor 94 ein stärkeres Magnetfeld als der linke Hall-Sensor 92, der nun weiter vom Permanentmagnet 20 entfernt ist. In diesem Zustand ist die magnetische Feldstärke am rechten Hall-Sensor 94 höher als in der Ruhlage des Schiebers 10. Die magnetische Feldstärke am linken Hall-Sensor 92 ist dann niedriger als in der Ruhlage des Schiebers 10.
Im in 3c dargestellten Zustand ist der Schieber 10 nach links verschoben worden, wobei die Teilfläche 14 der Führungsfläche 12 den Stößel 30 entgegen der Kraft der Feder 50 nach unten auslenkt. Dabei verschiebt sich auch der Permanentmagnet 20 nach links, wodurch der linke Hall-Sensor 92 einem stärkeren Magnetfeld ausgesetzt ist als der rechte Hall-Sensor 94. In diesem Zustand ist die magnetische Feldstärke am linken Hall-Sensor 92 höher als in der Ruhlage des Schiebers 10. Die magnetische Feldstärke am rechten Hall-Sensor 94 ist dann niedriger als in der Ruhlage des Schiebers 10.
Die beim Verschieben des Schiebers 10 gemessen Werte der Hall-Sensoren 92 und 94 sind im Diagramm 120 von 20 dargestellt, in dem die Messwerte in mV über dem Verschiebeweg des Schiebers 10 aufgetragen wurde. Die Kurve 122 entspricht dabei dem Messwert des linken Hall-Sensors 92 und die Kurve 124 entspricht dem Messwert des rechten Hall-Sensors 94.
Man erkennt an der Kurve 122, dass der Messwert des linken Hall-Sensors 92 von einem Maximum von ca. 1800 mV bei einer Verschiebung von –5 mm (Schieber 10 ganz nach links verschoben) stetig auf ca. 200 mV bei einer Verschiebung von +5 mm (Schieber 10 ganz nach rechts verschoben) abnimmt. In der Ruhelage des Schiebers 10, d. h. bei einer Verschiebung von 0 mm, gibt der Hall-Sensor 92 ca. 1250 mV aus.
Der Messwert des rechten Hall-Sensors 94 nimmt von einem Minimum von ca. 200 mV bei einer Verschiebung von –5 mm (Schieber 10 ganz nach links verschoben) stetig auf ca. 1800 mV bei einer Verschiebung von +5 mm (Schieber 10 ganz nach rechts verschoben) zu. In der Ruhelage des Schiebers 10, d. h. bei einer Verschiebung von 0 mm, gibt der Hall-Sensor 92 wie der Hall-Sensor 94 ca. 1250 mV aus.
Beim Verschieben des Schiebers 10 aus seiner Ruhelage (3b) in eine Position gemäß den 3a oder 3c muss eine Federkraft der Feder 50 überwunden werden, die über die Führungsfläche 12 (Teilflächen 13, 14) auf den Stößel 30 übertragen wird. Je nach Federkonstante der Feder 50 und Form der Führungsfläche 12 ergibt sich über den Verschiebeweg eine definierte Betätigungskraft. Die Form der Führungsfläche 12 bzw. ihrer Teilflächen 13, 14 kann so gewählt werden, dass der Benutzer eine haptische Rückmeldung beim Schalten der Gänge erhält. Bei der dargestellten konvexen Form der Teilflächen 13, 14 muss der Wählhebel aus der Ruhelage durch eine vergleichsweise hohe Kraft ausgelenkt werden, wobei diese Kraft nach dem Überschreiten eines Maximums in Richtung der Endstellungen abnimmt. Der Fahrer kann daher den Schaltvorgang fühlen.
In 19 zeigt die Kurve 110 die gewünschte Kraft am Schieber 10 über dessen Verschiebeweg. Eine Position von 0 mm entspricht der Ruhelage des Schiebers 10. Bei einer Verschiebung nach links, in Richtung –5 mm, ist die zugehörige Kraft am Schieber 10 entsprechend ihrer Richtung negativ aufgetragen. Bei einer Verschiebung nach rechts, in Richtung +5 mm ist die zugehörige Kraft am Schieber 10 entsprechend ihrer Richtung positiv aufgetragen. Die Kurven 112 zeigen typische zulässige Toleranzbereiche um die Kurve 110 herum.
Das Diagramm zeigt, dass zunächst auf den ersten Millimetern sowohl nach links (– Richtung) als auch nach rechts (+ Richtung) die Kraft stark ansteigt, bis bei einem Verschiebeweg ca. bei ±1,2 mm eine Maximalkraft von ca. ±80 N erreicht ist. Danach nimmt die benötigte Kraft bis auf ca. ±60 N ab. In dieser Ausführungsform hat der Schieber 10 einen Verschiebeweg von ±5 mm, um die Ruhelage.
Der Kraftverlauf 110 ergibt sich als ein Ergebnis der konvexen Form der Teilflächen 13, 14 der Führungsfläche 12, deren Anstieg mit zunehmender Auslenkung immer geringer wird. Gleichzeitig nimmt durch die stärkere Kompression der Feder 50 die Druckkraft zu, die von dem Stößel 30 auf die Führungsfläche 12 wirkt. Um einen gewünschten Kraftverlauf 110 zu erhalten, müssen zusätzlich Reibungskräfte und der Durchmesser der Rolle 32 zur Berechung der Form der Führungsfläche 12 berücksichtigt werden.
Wird der Wählhebel in einer seiner Endstellungen losgelassen, ist die Kraft des Schiebers 10 ausreichend, ihn in seiner Ruhelage zurückzustellen. Zu diesem Zweck ist die Feder 50, der Stößel 30 und die Führungsfläche 12, bzw. ihre Teilflächen 13, 14 so ausgestaltet, dass eine ausreichende Rückstellkraft erzeugt wird und keine weiteren Rückstellmittel benötigt werden.
Aufgrund des gewünschten Kraftverlaufs 110 sollte die Reibung in dem System möglichst gering sein. Daher ist der Stößel 30 an seinem der Führungsfläche 12 zugeordneten Ende mit der Rolle 32 ausgestattet, wie sie in 7 zu sehen ist. Die Rolle 32 weist Achsen 33 auf, die wie in den 5 und 6 dargestellt, in oben offene Lager 35 eingeklipst werden.
Wie in 6 zu sehen, weist der Stößel 30 weiterhin an zwei gegenüber liegenden Seiten leicht hervorstehende Führungsflächen 31 auf, die in Bewegungsrichtung des Stößels 30 verlaufen. Durch die streifenförmige Ausgestaltung der seitlichen Flächen 31 des Stößels 30 wird die Reibung des Stößels 30 in der Führung 62 verringert.
Auf ähnliche Weise kann auch die Rolle 32 durch hervorgehobene Führungsflächen 34 am Stößel 30 gestützt werden.
Zur weiteren Verringerung der Reibung des Stößels 30 kann in die Führung 62 eine metallische Führung 40 eingesetzt werden. Die metallische Führung 40 ist im Wesentlichen U-förmig geformt ist, wie in 8 zu sehen, und weist bevorzugt zwei exakt parallele Seitenwände 42 auf. Diese sind durch eine Bodenwand 44 miteinander verbunden. Die Bodenwand 44 dient weiterhin als Auflagefläche für die Feder 50. Die metallische Führung 40 ist bevorzugt aus einem pulvermetallurgischen Material hergestellt, bevorzugt DIN SINT-D11, einer hochfesten und hoch abriebfesten Eisen-Kohlenstoff-Kupfer-Legierung. Durch die Bereitstellung einer metallischen Führung 40 kann die Reibung am Stößel 30 minimiert werden, wodurch sich das Schaltgefühl besser einstellen lässt.
Wie in 9 darstellt, weist das Gehäuse 60 zur Montage der Leiterplatte 90 drei Stifte 64 auf, die von der Seitenwand des Gehäuses 60 rechtwinklig nach oben abstehen. Wie in 10 und 11 dargestellt, weist die Leiterplatte 90 den Stifte 64 entsprechende Befestigungsöffnungen 96 auf, so dass die Leiterplatte 90 auf die Stifte 64 aufgesteckt werden kann. Um die Leiterplatte 90 spielfrei und vibrationsgeschützt im Gehäuse 60 zu lagern, sind auf die Stifte 64 jeweils O-Ringe 80 aufgesteckt, die als Dämpfungsmittel dienen.
In 11 ist die Art der Befestigung der 9 und 10 im Detail vergrößert dargestellt. Die O-Ringe 80 liegen auf Befestigungspfosten 65 auf, die Leiterplatte 90 von der Wand des Gehäuses 60 beabstanden. Die O-Ringe 80 drücken die Leiterplatte 90 im montierten Zustand gegen Montagehülsen 74 des Gehäusedeckels 70. Da die O-Ringe 80 bei der Montage zusammengedrückt werden, werden Toleranzen des Gehäuses 60 und des Gehäusedeckels 70 ausgeglichen und die Leiterplatte 90 ist auch bei starken Vibrationen spielfrei gelagert und somit vor Beschädigungen geschützt. Die Montagehülsen 74 beabstanden ebenfalls die Leiterplatte 90 von der Wand des Gehäusedeckels 70. Somit sind die elektrischen Bauteile auf der Leiterplatte 90, insbesondere die Hall-Sensoren 92, 94 vor mechanischen Belastungen geschützt.
12 zeigt die Rückseite des Gehäuses 60 mit den beiden Befestigungsöffnungen 68 und den Vorsprüngen 61.
In 13 ist die Unterseite des Gehäusedeckels 70 dargestellt, wobei insbesondere die Klipse 72 und die Montagehülsen 74 dargestellt sind. 14 zeigt die Oberseite des Gehäusedeckels 70 mit den Klipsen 72. Der Gehäusedeckel 70 weist weiterhin eine plattenförmige Verlängerung 76 nach oben auf, die den hinteren Teil des Schiebers 10 abdeckt und die Leiterplatte 90 vor eindringendem Schmutz bewahrt.
In den 15 bis 17 ist der Schieber 10 dargestellt. In 15 wurde der Einsatz 100 in die Aufnahme 16 für den Wählhebel eingebracht. Der Einsatz 100 ist in 18 separat dargestellt und besteht aus einem im Wesentlichen U-förmigen Bauteil, dessen Seitenwände zur Öffnung hin auseinander gebogen sind, um das Eingreifen mit dem Wählhebel zu erleichtern. Der Einsatz 100 besteht aus einem weicheren Kunststoff, wie beispielsweise POM (Polyoxymethylen), um, wie oben beschrieben, einen spielfreien Eingriff des Wählhebels in den Schieber 10 zu ermöglichen.
In den 15 bis 17 ist die Form der Führungsfläche 12 dargestellt. Die Führungsfläche 12 besteht aus zwei im Wesentlichen zueinander symmetrischen Teilflächen 13, 14, die in Richtung des Stößels 30, d. h. in den 15–17 nach unten, konvex geformt sind und eine im Allgemeinen V-förmige Öffnung bilden. Die Teilflächen 13, 14 definieren zwischen sich eine Stelle, die der Ruhelage des Schiebers 10 entspricht. In der Ruhelage des Schiebers 10 befindet sich das Ende des Stößels 30, bzw. die Rolle 32, an der tiefsten Stelle des V, d. h. genau zwischen den Teilflächen 13, 14.
Die Teilflächen 13, 14 werden durch zwei im Wesentlichen dreieckige Elemente gebildet, die mit dem Schieber 10 einteilig ausgebildet sind und im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers 10 abstehen. Die Führungsfläche 12 weist eine effektive Breite b auf, die leicht größer ist, als die maximale Verschiebeweg des Schiebers 10. Damit ist sichergestellt, dass das Ende des Stößels 30, bzw. die Rolle 32, stets gegen eine schräge Teilfläche 13, 14 der Führungsfläche 12 drückt und somit über den gesamten Verschiebeweg des Schiebers 10 eine ausreichend starke Rückstellkraft auf diesen ausübt. Der Anstellwinkel der konvex geformten Flächen 13, 14 wurde so gewählt, dass der Stößel 30 den Schieber 10 derart zurückstellen kann, dass auch der damit verbundene Wählhebel in seine Ruheposition zurückgestellt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Anstellwinkel ungefähr 45°.
Die 17 und 21 zeigen weiterhin einen Permanentmagneten 20, der an dem Schieber 10, 200 durch Überformen befestigt ist. In den dargestellten Ausführungsformen weist der Permanentmagnet 20 eine im Wesentlichen flache rechteckige Form auf. Er könnte aber ebenso genauso gut rund oder anderweitig geformt sein, nur sollte die Anordnung der Hall-Sensoren 92, 94 auf die Form des Permanentmagneten 20 abgestimmt sein. Der Permanentmagnet 20 ist im Wesentlichen ein Neodymmagnet mit hoher magnetischer Feldstärke. Durch die Maßnahme ist das Schaltmodul 1 unempfindlich gegenüber von außen einwirkenden im Allgemeinen schwächeren Magnetfeldern.
Wie bereits beschrieben sind im Diagramm 120 der 20 die resultierenden Spannungen der Hall-Sensoren 92 und 94 dargestellt. Jeder Position des Schiebers 10 bzw. 200 ist ein eindeutiger Spannungswert des Hall-Sensors 92 (Kurve 122) und ein eindeutiger Spannungswert des Hall-Sensors 94 (Kurve 124) zugeordnet. Mit diesen beiden Spannungswerten lässt sich daher die exakte Position des Schiebers 10, 200 genau messen.
Die von den Hall-Sensoren 92, 94 gemessenen Werte werden von einer Schaltelektronik verarbeitet, die sich auf der Leiterplatte 90 befindet oder auch außerhalb des Schaltmoduls angeordnet sein kann. Die Schaltelektronik überwacht periodisch die Spannungswerte der Hall-Sensoren 92, 94 und vergleicht sie mit eingestellten Schwellwerten, ab denen ein Schaltsignal an das Getriebe (nicht dargestellt) ausgegeben wird.
Diese digitalen Schaltsignale sind beispielhaft in den unteren Diagrammen 130 und 132 der 20 dargestellt. Das Schaltsignal 130 ist beispielsweise ein Signal an das Getriebe einen niedrigeren Gang einzulegen, das Schaltsignal 132 ist beispielsweise ein Signal für einen höheren Gang. Die Schwellwerte können beliebig eingestellt werden, so dass die Schaltposition 126, 128 des Schiebers 10, 200, die notwendig ist, ein Schaltsignal 130, 132 auszulösen, beliebig eingestellt werden kann.
Im dargestellten Beispiel ist für das Zurückschalten eine untere Schaltposition 126 von –2,0 mm eingestellt und für das Hochschalten eine obere Schaltposition 128 von beispielsweise +3,3 mm. Dies bedeutet, dass das Signal 130, um einen Gang herunter zu schalten, ab einer Verschiebung von –2 mm eine hohe Spannung bzw. eine logische 1 annimmt, wobei von 5 bis –2 mm das Signal eine logische 0 ist. Das Signal 132 nimmt, um einen Gang hoch zu schalten, ab einer Verschiebung von +3,3 mm eine hohe Spannung bzw. eine logische 1 an, wobei es von –5 bis +3,3 mm es eine logische 0 ist.
Im dargestellten Beispiel setzt die Schaltelektronik das Signal 130 auf den Wert 1, wenn der linke Hall-Sensor 92 eine Spannung 122 von 1700 mV oder mehr misst (sh. Kurve 122 in 20). Alternativ könnte die Schaltelektronik das Signal 130 auf den Wert 1 setzen, wenn der rechte Hall-Sensor 94 eine Spannung 124 von weniger als 700 mV misst.
Entsprechendes gilt für das Signal 132. Die Schaltelektronik setzt das Signal 132 auf den Wert 1, wenn der rechte Hall-Sensor 94 eine Spannung 124 von 1800 mV oder mehr misst (sh. Kurve 124 in 20). Alternativ könnte die Steuerelektronik das Signal 132 auf den Wert 1 setzen, wenn der linke Hall-Sensor 92 eine Spannung 122 von weniger als 300 mV misst.
Aus diesen Überlegungen wird klar, dass es grundsätzlich ausreichend ist, nur einen Hall-Sensor, entweder 92 oder 94, zu verwenden, um die genaue Position des Schiebers 10, 200 zu ermitteln. Aus Sicherheitsgründen werden aber bevorzugt zwei Hall-Sensoren 92, 94 verwendet, um eine Redundanz zu erzeugen. Das System ist dann weniger anfällig für von außen einwirkende Magnetfelder.
Die oben dargestellte Messmethode kann dadurch abgewandelt werden, dass in der Schaltelektronik die Kurven 122 und 124 gespeichert sind und aus den gemessen Spannungen der Hall-Sensoren 92, 94 zunächst die aktuelle Position des Schiebers 10, 200 berechnet wird. Diese Position wird dann mit den gewünschten und ebenfalls in der Schaltelektronik gespeicherten Schaltpositionen verglichen. Beim Unter- bzw. Überschreiten der Schaltpositionen wird dann ein entsprechendes Signal 130 bzw. 132 an das Getriebe ausgegeben. Die Kommunikation mit dem Getriebe und anderen Komponenten des Fahrzeugs erfolgt bevorzugt über einen Datenbus.
Die Schaltelektronik, die bevorzugt einen 8 Bit Mikrokontroller umfasst, kann auch so eingerichtet sein, dass aus den gemessen Positionsänderungen die Geschwindigkeit des Schiebers 10, 200 und damit die Geschwindigkeit des Wählhebels gemessen bzw. berechnet wird. Aus der Geschwindigkeit mit der der Fahrer den Wählhebel betätigt, lassen sich Informationen ableiten, die für eine optimale Steuerung des Getriebes oder des Motors verwendet werden könnten. So kann die Schaltgeschwindigkeit wichtige Hinweise darauf geben in welcher Verkehrssituation sich der Fahrer befindet (Anfahren, Beschleunigen, Überholen, Ausrollen vor einer Ampel, etc.).
Die 21–23 zeigen eine weitere Ausführungsform des Schaltmoduls 1. Die elektrischen Komponenten, wie die Leiterplatte 90 und die Hall-Sensoren 92, 94, sowie die Schaltelektronik und deren entsprechende Funktionen entsprechen den bereits beschriebenen Ausführungsformen.
Die Ausführungsform der 21–23 unterscheidet sich in der Ausgestaltung des Schiebers 200 und der Rückstellelemente 230, 232. Hier sind zwei Rollen 230, 232 als Rückstellelemente innerhalb des Schiebers 200 senkrecht verschieblich zu dessen Bewegungsrichtung gelagert. Die Rollen 230, 232 werden von einer gemeinsamen Feder 240, die bevorzugt als Spiralfeder bereitgestellt ist, über zwei Keilelemente 220, 222 in 23 nach oben gedrückt. 22 zeigt im Detail, wie die Feder 240 auf das Keilelement 222 wirkt und die Rolle 232 durch die Keilwirkung nach oben gedrückt wird.
Die Rollen 220, 222 werden dadurch gegen zwei besonders geformte Führungsflächen 212, 214 vorgespannt, die in das Gehäuse 60 eingeformt sind. Wie gut in 23a) zu sehen, weisen die Führungsflächen 212, 214 eine im Wesentlichen abgerundete dreieckige Form auf mit jeweils zwei bezüglich des Schiebers 200 geneigten Flächen 215, 216. Mittels dieser Flächen, werden bei einer Auslenkung des Schiebers 200 aus der Ruhelage die Rollen 220, 222 in den Schieber 200 hinein, d. h. in 23 nach unten, gedrückt, wie in 23b) dargestellt. Dabei wird das Keilelement 220 bezüglich des Schiebers 200 nach rechts gedrückt und das Keilelement 222 nach links. Gleichzeitig wird die Feder 240 komprimiert.
Wird der Schieber 200 in einer ausgelenkten Stellung (wie beispielsweise die Stellung nach 23b)) freigegeben, indem der Schalthebel losgelassen wird, drückt die Feder 240 den Schieber 200 über das Keilelement 222 und die Rolle 232 zurück zur Ruhelage. Dabei bewegen sich die Rollen 230, 232 entlang der Führungsflächen 212, 214 nach oben.
Der Kraftverlauf des Schaltmoduls 1 wird durch die Form der Führungsflächen 212, 214, die Größe der Rollen 230, 232, die Form der Keilelemente 220, 222, die Stärke der Feder 240 und die verwendeten Materialien bestimmt und ist beispielhaft in 19 dargestellt.
Die Rollen 230, 232 und die Führungsflächen 212, 214 dienen einerseits zur Rückstellung des Schiebers 200 und des Schalthebels und andererseits dienen sie gleichzeitig zur Definition eines gewünschten Kraftverlaufs, um dem Benutzer eine haptische Rückmeldung über den Schaltvorgang bereitzustellen. Wie beschrieben wird in dieser Ausführungsform, wie auch schon bei der Ausführungsform nach den 1–8, vorteilhafterweise zur Realisierung beider Funktionen insgesamt nur eine Feder 50, 240 benötigt.
Das Gehäuse 60, die Gehäuseabdeckung 70 und die Schieber 10 und 200 bestehen bevorzugt aus einem Glasfaser verstärkten Kunststoffmaterial, besonderes bevorzugt PA 6.6 + 30GF + 2% MoS₂. Durch den Zusatz von MoS₂ wird das Kunststoffmaterial selbstschmierend, so dass es hervorragende Gleiteigenschaften aufweist und nur ein Minimum an Schmiermittel erfordert. Der Einsatz 100, der Stößel 30 und die Keilelemente 220, 222 bestehen bevorzugt aus POM (Polyoxymethylen). Die Rollen 32, 230 und 232 besteht aus einem Stahl F 2114 und haben bevorzugt einen Durchmesser von 6 mm. Die Federn 50 und 240 besteht bevorzugt aus einem Federstahldraht nach DIN 17223 CAL.C. Die O-Ringe bestehen bevorzugt aus NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk). Der Magnet 20 ist bevorzugt ein Neodymmagnet mit den Abmessungen 7 × 7 × 2,5 mm. Die metallische Führung 40 besteht aus einem pulvermetallurgischen Metall, besonders bevorzugt DIN SINT-D11.
Bezugszeichenliste

1: Schaltmodul
5: Vorsprung
10: Schieber
12: Führungsfläche
13: erste Teilfläche
14: zweite Teilfläche
16: Betätigungsöffnung
20: Permanentmagnet
30: Rückstellelement, Stößel
31: Führungsflächen
32: Rolle
33: Achsen
34: Führungsflächen
35: Lager
40: metallische Führung
42: Seitenwände
44: Bodenwand
50: Feder
60: Gehäuse
61: Vorsprünge
62: Führung
64: Stifte
65: Befestigungspfosten
66: Führungsnut
68: Befestigungsöffnungen
70: Gehäusedeckel
72: Klipse
74: Montagehülsen
76: plattenförmige Verlängerung
80: O-Ringe
90: Leiterplatte
92: linker Hall-Sensor
94: rechter Hall-Sensor
96: Befestigungsöffnungen
100: Einsatz
110: Kurve für Kraftverlauf
112: Kurven für Toleranzbereich
120: Spannungs-Verschiebungs-Diagramm
122: Kurve für linken Hall-Sensor
124: Kurve für rechten Hall-Sensor
126: untere Schaltposition
128: obere Schaltposition
130: Signaldiagramm für das Herunterschalten
132: Signaldiagramm für das Hochschalten
200: Schieber
212, 214: Führungsflächen
215, 216: geneigte Flächen
220, 222: Keilelemente
230, 232: Rückstellelemente, Rollen
240: Feder

Claims

Schaltmodul (1) für einen Wählhebel eines Automatikgetriebes, aufweisend: a. einen linear verschieblich gelagerten Schieber (10, 200), der mit einem Wählhebel in Eingriff bringbar ist und von dem Wählhebel aus einer Ruhelage in zwei entgegengesetzte Schaltrichtungen verschoben werden kann; b. eine mit dem Schieber (10, 200) verbundene Messeinrichtung (20, 92, 94) zur Bestimmung der Position des Schiebers (10, 200); dadurch gekennzeichnet, dass c. die Messeinrichtung (20, 92, 94) die tatsächliche Position des Schiebers (10, 200) kontinuierlich über dessen gesamten Verschiebeweg misst; und d. die Schaltpunkte des Automatikgetriebes auf elektronischem Weg beliebigen Verschiebepositionen des Schiebers (10, 200) zugeordnet werden.
Schaltmodul gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend mindestens ein im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers (10, 200) verschieblich gelagertes Rückstellelement (30, 230, 232), das gegenüber mindestens einer bezüglich der Bewegungsrichtung des Schiebers (10, 200) geneigten Führungsfläche (12, 212, 214) derart vorgespannt ist, dass auf den Schieber (10, 200) über dessen gesamten Verschiebeweg eine Rückstellkraft in Richtung seiner Ruhelage ausgeübt wird, wobei die Rückstellkraft alleine ausreichend ist, den Schieber (10, 200) und den Wählhebel aus jeder beliebigen Position in die Ruhelage zurückzubewegen.
Schaltmodul (1) für einen Wählhebel eines Automatikgetriebes, aufweisend: a. einen linear verschieblich gelagerten Schieber (10, 200), der mit einem Wählhebel in Eingriff bringbar ist und von dem Wählhebel aus einer Ruhelage in zwei entgegengesetzte Schaltrichtungen verschoben werden kann; b. eine dem Schieber (10, 200) zugeordnete Messeinrichtung (20, 92, 94) zum Detektieren der Schaltpositionen des Schiebers (10, 200); und c. mindestens ein im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers (10, 200) verschieblich gelagertes Rückstellelement (30, 230, 232), das gegenüber mindestens einer bezüglich der Bewegungsrichtung des Schiebers (10, 200) geneigten Führungsfläche (12, 212, 214) derart vorgespannt ist, dass auf den Schieber (10, 200) über dessen gesamten Verschiebeweg eine Rückstellkraft in Richtung seiner Ruhelage ausgeübt wird, wobei die Rückstellkraft alleine ausreichend ist, den Schieber (10, 200) und den Wählhebel aus jeder beliebigen Position in die Ruhelage zurückzubewegen; dadurch gekennzeichnet, dass d. die Führungsfläche (212, 214) in ein Gehäuse (60) des Schaltmoduls (1) eingeformt ist; und e. das Rückstellelement (230, 232) eine im Schieber (200) gelagerte federvorgespannte Rolle (230, 232) ist, die mittels einer Feder (240) über ein Keilelement (220, 222) federvorgespannt wird.
Schaltmodul gemäß Anspruch 2, wobei das Rückstellelement (30, 230, 232) ein in einem Gehäuse (60) gelagerter federvorgespannter Stößel (30) ist.
Schaltmodul gemäß Anspruch 4, wobei die Führungsfläche (12) an dem Schieber (10) angeordnet ist und eine Breite (b) in Bewegungsrichtung des Schiebers (10) (effektive Breite) aufweist, die größer ist als der maximale Verschiebeweg des Schiebers (10).
Schaltmodul gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Führungsfläche (12) zwei im Wesentlichen zueinander symmetrische Teilflächen (13, 14) aufweist, die in Richtung des Stößels (30) konvex geformt sind und zwischen sich die Ruhelage definieren.
Schaltmodul gemäß einem der Ansprüche 4–6, wobei der Stößel (30) am dem Schieber (10) zugewandten Ende eine drehbar gelagerte Rolle (32) aufweist.
Schaltmodul gemäß einem der Ansprüche 4–7, wobei der Stößel (30) in einer metallischen Führung (40) gelagert ist, die aus einem pulvermetallurgischen Material hergestellt ist.
Schaltmodul gemäß Anspruch 2, wobei das Rückstellelement (230, 232) eine im Schieber (200) gelagerte federvorgespannte Rolle (230, 232) ist.
Schaltmodul gemäß Anspruch 9, wobei die Führungsfläche (212, 214) in ein Gehäuse (60) des Schaltmoduls (1) eingeformt ist.
Schaltmodul gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Rolle (230, 232) mittels einer Feder (240) über ein Keilelement (220, 222) federvorgespannt wird.
Schaltmodul gemäß einem der Ansprüche 9–11, wobei zwei Rollen (230, 232), die durch die eine gemeinsame Feder (240) vorgespannt werden, als Rückstellelemente innerhalb des Schiebers (200) gelagert sind.
Schaltmodul gemäß einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend ein Gehäuse (60) und eine Leiterplatte (90), die mittels O-Ringen (80) spielfrei in dem Gehäuse (60) gelagert ist.
Schaltmodul gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (20, 92, 94) einen Permanentmagneten (20) aufweist, der am Schieber (10, 200) befestigt ist und mit zwei feststehenden Hall-Sensoren (92, 94) zusammenwirkt.
Schaltmodul gemäß Anspruch 14, wobei beide Hall-Sensoren (92, 94) in der Ruhelage des Schiebers (10, 200) durch den Permanentmagneten (20) im Wesentlichen mit der gleichen Stärke angeregt werden.
Schaltmodul gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, weiterhin aufweisend, eine Schaltelektronik, die bei bestimmten, von den Hall-Sensoren (92, 94) gemessenen Werten ein digitales Schaltsignal an das Automatikgetriebe ausgibt.
Schaltmodul gemäß Anspruch 16, wobei die Schaltelektronik so eingerichtet ist, dass bestimmte Schwellwerte einstellbar sind, bei denen ein entsprechendes Schaltsignal ausgegeben wird, um gewünschte Schaltpositionen des Schiebers (10, 200) einzustellen.
Schaltmodul gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Schaltelektronik so eingerichtet ist, dass aus den gemessenen Positionsänderungen die Geschwindigkeit des Schiebers (10, 200) und damit die Geschwindigkeit des Wählhebels berechnet wird.