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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Die
DE 10 2007 018 731 A1 offenbart eine Schalt- und Wählvorrichtung für einen Anschluss an ein Getriebe eines Fahrzeugs, mit einem verschwenkbar an einem Grundkörper angeordneten Schalthebel, der in wenigstens einer seiner relativen Lagen gegenüber dem Grundkörper am Gründkörper verrastbar ausgebildet ist. Es ist eine Rasteinrichtung vorgesehen, die eine schalthebelseitig am Grundkörper ausgebildete und mit Rastnuten versehene Rastfläche sowie ein zu den Rastnuten korrespondierend ausgebildetes und am Schalthebel längs verschieblich gelagertes Rastelement aufweist. Diese Schalt- und Wählvorrichtung weist den Nachteil auf, dass unerwünscht hohe Betätigungskräfte aufzubringen sind.
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Aus der
DE 20 2008 005 918 U1 ist eine Betätigungsanordnung bekannt, durch die wenigstens zwei Steuerorgane einzeln oder gemeinsam betätigbar sind. Die Betätigungsanordnung umfasst einen Bedienhebel, der um eine erste und um eine zweite Achse verschwenkbar ist, wobei die erste und die zweite Achse orthogonal zueinander in einer gemeinsamen Schwenkachsenebene liegen. Die Betätigungsanordnung umfasst ferner ein erstes und ein zweites Betätigungselement, die auf die jeweiligen Steuerorgane wirken, wobei das erste Betätigungselement um die zweite Schwenkachse verschwenkbar ist, und wobei das zweite Betätigungselement um die erste Schwenkachse verschwenkbar ist. Der Bedienhebel ist dabei mit den beiden Betätigungselementen derart gekoppelt, dass sie beim Verschwenken des Bedienhebels um beide Schwenkachsen nur eine Drehung um ihre jeweilige Schwenkachse erfahren. Diese Betätigungsanordnung weist den Nachteil auf, dass sie beim Betätigen ein unerwünscht hohes Spiel aufweist und somit die Betätigung unpräzise erfolgt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass nur geringe Betätigungskräfte aufzubringen sowie ein präzises Betätigen ermöglicht sind.
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Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung zum Wählen und Schalten zumindest eines Ganges eines Getriebes eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens, mit einem um eine erste Schwenkachse sowie eine zweite Schwenkachse schwenkbar an einem Lagerteil gelagerten Hebelelement, und mit einer Rasteinrichtung, mittels welcher das Hebelelement in zumindest einer Schwenkstellung um die erste Schwenkachse einrastbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Rasteinrichtung um die zweite Schwenkachse mit dem Hebelelement mitschwenkbar an dem Lagerteil gelagert ist.
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Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ermöglicht durch die Rasteinrichtung eine äußerst präzise Betätigung und Verstellung des Hebelelements in zumindest einer gewünschten Drehstellung. Dies vermittelt beispielsweise einem Fahrer des Kraftwagens ein sehr präzises Schaltgefühl, wodurch Gänge des Getriebes exakt und definiert einzulegen sind. Dem Fahrer wird durch die Betätigungsvorrichtung immer exakt rückgemeldet, wann der gewünschte Gang eingelegt beziehungsweise geschaltet ist.
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Insbesondere bei Kabelschaltungen in Nutzkraftwagen, bei welchen die Gänge des Getriebes über Kabel, Seilzüge oder dergleichen geschaltet werden, kann es aufgrund hoher Kabellängen zu großen Spielen und Elastizitäten kommen. Dies würde dem Fahrer am Hebelelement und an einem zugeordneten Schaltknauf ein unpräzises Schaltgefühl vermitteln, da der Schaltknauf um eine nicht unerhebliche Strecke bewegt werden kann, ohne ein Gang des Getriebes zu schalten. Dieses Problem ist durch die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung vermieden.
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Des Weiteren erfordert die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ein Aufbringen lediglich geringer Betätigungskräfte, da die Rasteinrichtung bei einem Betätigen beziehungsweise Verschwenken des Hebelelements um die zweite Schwenkachse mitschwenkbar ist. Dadurch ist eine Relativbewegung der Rasteinrichtung, beispielsweise zwischen einem Rastelement und einer mit dem Rastelement zusammenwirkenden Rastaufnahme, vermieden, was die innere Reibung der Betätigungsvorrichtung gering hält. Außerdem weist die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung dadurch einen nur äußerst geringen Verschleiß auf, was auch die Funktionserfüllungssicherheit der Betätigungsvorrichtung erhöht. Dies ist weiterhin dadurch unterstützt, dass auch Kinematikfehler durch die Betätigungsvorrichtung vermieden sind. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Schwenkachsen in einer gemeinsamen Ebene oder in voneinander beabstandeten und/oder schräg zueinander verlaufenden Ebenen angeordnet sein können.
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Wird die Betätigungsvorrichtung beispielsweise zum Wählen und Schalten von Gängen eines Getriebes eingesetzt, so erfolgt beispielsweise ein Auswählen eines Ganges beziehungsweise einer Schaltbahn durch Verschwenken des Hebelelements um die zweite Schwenkachse, während das Einlegen beziehungsweise das Schalten des gewünschten Ganges durch Verschwenken des Hebelelements um die erste Schwenkachse erfolgt. Es ist aber ohne weiteres möglich, eine dazu umgekehrte oder anderweitige Funktion beziehungsweise Funktionen sowie Einsatzzwecke der Betätigungsvorrichtung vorzusehen. In jeglicher Hinsicht vermittelt die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung durch die Darstellung eines Kreuzgelenks, bei welchem also das Hebelelement um die erste Schwenkachse sowie um die zweite Schwenkachse schwenkbar ist, wobei bei einem Verschwenken des Hebelelements um die zweite Schwenkachse die Rasteinrichtung um die zweite Schwenkachse mitschwenkbar ist, ein äußerst präzises Schaltgefühl bei nur geringen Betätigungskräften.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Rastelement der Rasteinrichtung an dem Hebelelement verschieblich, insbesondere längs verschieblich, gelagert, wobei das Rastelement mit der Rastaufnahme derart zusammenwirkt, dass durch das Zusammenwirken das Hebelelement in der zumindest einen Schwenkstellung einrastbar ist.
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Zur Darstellung der Rastaufnahme kann ein Aufnahmeelement vorgesehen sein, dass ein zumindest im Wesentlichen wellenförmiges Längsschnittprofil mit Bergen und Tälern aufweist, wobei das Rastelement eine zu den Tälern korrespondierende Außenkontur aufweist. Wir nun das Hebelelement derart verschwenkt, dass die Außenkontur des Rastelements mit einem Tal des Wellenprofils zusammenwirkt, so ist dadurch das Hebelelement eingerastet. Beim Verschwenken des Hebelelements um die erste Schwenkachse wird dann das Rastelement aus dem einen Tal des Wellenprofils verbracht, überfährt einen sich an das Tal anschließenden Berg des Wellenprofils, woraufhin es in ein zweites, sich an den Berg anschließendes Tal bewegt, mit diesem zusammenwirkt und somit das Hebelelement in einer weiteren Drehstellung um die erste Schwenkachse herum einrastet. Dabei wird nochmals deutlich, dass durch die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung durch die Mitschwenkbarkeit der Rasteinrichtung bei einem Verschwenken des Hebelelements um die zweite Schwenkachse stets kinematisch korrekte Verhältnisse gegeben sind, was zu geringen Betätigungskräften sowie zu einem geringen Verschleiß führt.
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Ebenso ist möglich, dass das Rastelement eine zu den Bergen korrespondierende Außenkontur aufweist, wobei dann die Außenkontur mit einem Berg zum Einrasten des Hebelelements zusammenwirkt.
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Die nötigen Betätigungskräfte können indes durch eine geeignete Werkstoffwahl der Rastelemente und/oder der Rastaufnahme weiter reduziert werden. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung bietet jedoch die Möglichkeit einer freien Werkstoffwahl der Rasteinrichtung beziehungsweise der Rastelemente und/oder der Rastaufnahmen.
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Zur Darstellung eines noch präziseren Schaltgefühls beim Betätigen der Betätigungsvorrichtung ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass das Rastelement unter Federkraftbeaufschlagung über zumindest ein Federelement am Hebelelement abgestützt ist. Dies gewährleistet einen sicheren und definierten Sitz des Rastelements in der korrespondierenden Rastaufnahme und damit ein präzises Betätigungsbeziehungsweise Schaltgefühl.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Betätigungsvorrichtung zum Wählen und Schalten zumindest eines Ganges eines Getriebes eines Nutzkraftwagens;
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2 ausschnittsweise eine perspektivische Ansicht einer Rasteinrichtung der Betätigungsvorrichtung gemäß 1; und
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3 ausschnittsweise eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Betätigungsvorrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren.
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Die 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 10 zum Wählen und Schalten mehrerer Gänge eines Getriebes eines Nutzkraftwagens. In der 1 schematisch dargestellt ist eine Schaltkulisse 12 mit drei Schaltgassen 14, 16 und 18, welche jeweils das Schalten zumindest zweier Gänge des Getriebes bereitstellen. Zum Wählen einer der Schaltgassen 14, 16 oder 18 ist eine Wählgasse 20 vorgesehen, entlang welcher ein mit einem Schaltknauf 22 verbundener Schalthebel 24 der Betätigungsvorrichtung 10 bewegbar ist. Der Schalthebel 24 ist somit in die gewünschte Schaltgasse 14, 16 oder 18 verbringbar, um dort den gewünschten Gang schließlich einzulegen beziehungsweise zu schalten. Zum Bewegen des Schalthebels 24 entlang der Wählgasse 20 und damit zum Auswählen einer der Schaltgassen 14, 16 oder 18 ist der Schalthebel 24 über ein an einem Lagerteil 28 der Betätigungsvorrichtung 10 um eine Schwenkachse 26 schwenkbar gelagertes Zwischenteil 30 an dem Lagerteil 28 um die Schwenkachse 26 schwenkbar gelagert. Zum Einlegen beziehungsweise Schalten eines Ganges, also zum Bewegen des Schalthebels 24 entlang einer der Schaltgassen 14, 16 oder 18 ist der Schalthebel 24 außerdem um eine weitere Schwenkachse 32 schwenkbar an dem Zwischenteil 30 und somit über dieses an dem Lagerteil 28 gelagert.
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Beim Wählen und Schalten der Gänge durch den Schalthebel 24 werden entsprechende Schaltelemente 34 ausgewählt und betätigt, die jeweilige Schaltkabel 36 umfassen. Über die Schaltkabel 36 wird das Getriebe schließlich geschaltet und der gewünschte Gang eingelegt. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Anzahl und/oder die Anordnung der Wählgasse 20, der Schaltgassen 14, 16 und 18 und/oder der Schaltelemente 34 vom Getriebe, also beispielsweise dessen Bauart, abhängen.
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Die Betätigungsvorrichtung 10 umfasst auch eine Rasteinrichtung 38, welche anhand der 2 und 3 verdeutlicht ist und mittels welcher der Schalthebel 24 in entsprechenden Drehstellungen um die Schwenkachse 32 in den Schaltgassen 14, 16 und 18 zum Schalten des gewünschten Ganges einrastbar ist. Dies vermittelt dem Fahrer des Nutzkraftwagens ein sehr präzises Schaltgefühl beim Einlegen der Gänge, da Spiele und Elastizitäten des Schalthebels 24 infolge von Spielen und Elastizitäten der Schaltkabel 36 durch die Betätigungsvorrichtung 10 beziehungsweise die Rasteinrichtung 38 zumindest reduziert wenn nicht gar eliminiert werden.
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Die Rasteinrichtung 38 umfasst dabei ein an dem Schalthebel 24 entlang einer Schiebeachse 40 an dem Schalthebel 24 längs verschiebliches Rastelement 42, welches unter Federkraftbeaufschlagung eines Federelements 44 an dem Schalthebel 24 abgestützt ist. Des Weiteren umfasst die Rasteinrichtung ein Rastaufnahmeelement 46, welches ein im Wesentlichen wellenförmiges Längsschnittprofil mit Tälern 48 und Bergen 50 aufweist. Das Rastelement 42 weist eine zu den Tälern 48 korrespondierende Außenkontur auf. Befindet sich der Schalthebel 24 in einer Drehstellung um die Schwenkachse 32, in welcher das Rastelement mit seiner Außenkontur mit einem der Täler 48 zusammenwirkt, wie in der 2 dargestellt ist, so ist dadurch der Schalthebel 24 in der entsprechenden Drehstellung eingerastet. Beim Betätigen des Schalthebels 24, also bei einem Verschwenken um die Schwenkachse 32, wird das Rastelement 24 aus dem Tal 48 hinaus bewegt und muss zunächst über einen sich an das Tal 48 anschließenden Berg 50 bewegt werden, um schließlich wieder in ein Tal 48 verbracht und mit diesem zusammenwirken zu können, um den Schalthebel 24 in einer weiteren Drehstellung um die Schwenkachse 32 einrasten zu können.
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Wie den 2 und 3 zu entnehmen ist, ist das Rastaufnahmeelement 46 über eine Schraube 52 mit dem Zwischenteil 30 verbunden. Somit ist das Rastaufnahmeelement 46 mit dem Zwischenteil 30 und somit auch mit dem Schalthebel 24 um die Schwenkachse 26 beim Auswählen eines Ganges beziehungsweise einer der Schaltgassen 14, 16 oder 18 mitschwenkbar an dem Lagerteil 28 gelagert. Gleiches gilt für das Rastelement 42, das über die Lagerung am Schalthebel 24 und dessen um die Schwenkachse 26 schwenkbare Lagerung über das Zwischenteil 30 am Lagerteil 28 ebenso um die Schwenkachse 26 mit dem Hebelelement 24 mitschwenkbar am Lagerteil 30 gelagert ist. Dies bedeutet also, dass die Rasteinrichtung 38 insgesamt über das Zwischenteil 30 mit dem Schalthebel 24 um die Schwenkachse 26 mitschwenkbar an dem Lagerteil 28 gelagert ist. Somit kommt es bei dem Auswählen einer Schaltgasse 14, 16 oder 18 durch Verschwenken des Schalthebels 24 um die Schwenkachse 26 nicht zu einer Relativbewegung zwischen dem Rastelement 42 und dem Rastaufnahmeelement 46, wodurch innere Reibung der Rasteinrichtung 38 beim Auswählen einer Schaltgasse 14, 16 oder 18 vermieden ist. Dies hält die Betätigungskräfte für die Betätigungseinrichtung 10 sowie deren Verschleiß gering. Dennoch vermittelt sie ein präzises Schaltgefühl, da die Einrastung des Schalthebels 24 in einer entsprechenden Drehstellung zum Schalten des gewünschten Ganges weiterhin in jeder der Schaltgassen 14, 16 und 18 gewährleistet ist.
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Dem Rastaufnahmeelement 46 ist eine Positioniereinrichtung zugeordnet, mittels welcher die Position des Rastaufnahmeelements 46 relativ zu dem Zwischenteil 30 sowie relativ zu dem Rastelement 42 einstellbar ist. Die Positioniereinrichtung umfasst beispielsweise ein Langloch, welches in dem Rastaufnahmeelement 46 welches von der Schraube 52 durchdrungen ist. Dadurch ist eine Einstellmöglichkeit geschaffen, das Rastaufnahmeelement 46 beispielsweise in Richtung der Schwenkachse 26 (Fahrzeuglängsrichtung) und/oder in Richtung der Schwenkachse 32 (Fahrzeugquerrichtung) in dessen Position einzustellen und zu justieren.
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Des Weiteren ist das Rastaufnahmeelement 46 unter zumindest bereichsweiser Vermittlung eines Dämmmaterials 54 mit dem Zwischenteil 30 verbunden, wodurch das Rastaufnahmeelement 46 von dem Zwischenteil 30 und damit der übrigen Betätigungsvorrichtung 10 schallentkoppelt ist.
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Die notwendige Betätigungskraft für die Betätigungsvorrichtung 10 zum Schalten eines Ganges hängt von der Gestaltung des Rastaufnahmeelements 46 und in dieser konkreten Ausführungsform von der Gestaltung des Wellenprofils ab. Eine freie Werkstoffwahl des Rastaufnahmeelements 46 sowie des Rastelements 42 stellt einen weiteren Freiheitsgrad dar zur Einstellung einer gewünschten, beispielsweise niedrigen, Reibung sowie zur Darstellung einer bestimmten Lebensdauererwartung der Betätigungsvorrichtung 10.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007018731 A1 [0002]
- DE 202008005918 U1 [0003]