DE69915408T2

DE69915408T2 - Schalthebelvorrichtung

Info

Publication number: DE69915408T2
Application number: DE69915408T
Authority: DE
Inventors: James Michael Dearborn Cook
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: EP0962681A3; EP0962681A2; DE69915408D1; US6122986A; EP0962681B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalt-Aufbau für ein Motorfahrzeug, der eine laterale Schaltebene und eine sich in Längsrichtung erstreckende Schaltebene aufweist, und spezieller einen solchen Schaltmechanismus für ein handbetätigtes Verteilergetriebe in einem Vierradantrieb-Motorfahrzeug.
Handbetätigte Verteilergetriebe schließen ein Schaltmuster ein das typischerweise eine längsgerichtete Ebene und eine laterale Ebene einschließt, um unbeabsichtigtes Schalten in einen unerwünschten Fahrbereich (wie etwa niedrigen Gang im 4-Rad-Antrieb) zu verhindern. Es wurden zahlreiche Vorrichtungen erdacht um einen Hebel bereitzustellen, welcher diese Bewegungen in den längsgerichteten und lateralen Ebenen ermöglicht. Diese Vorrichtungen sind kompliziert und bestehen aus mehreren Teilen, einschließlich eines Paars von Verbindungen und einer federnden Verbindung, um den Hebel in eine zentrierte Stellung zurückzustellen. Ein Beispiel einer derartigen Vorrichtung ist in U.S.-Patent 5,398,565, an Broek, ('565er-Patent) veranschaulicht. Wie in 6 des '565er-Patents veranschaulicht, bewegt sich der Hebel durch Drehung um einen Bolzen 68 in Längsrichtung. Der Hebel dreht sich um einen Schulter-Drehzapfen 68. Eine Feder 110 ist innerhalb einer Tasche 106 zusammengedrückt, um einen Stempel 108 gegen einen Vorsprung 76 vorzuspannen, um den Hebelsatz-Aufbau – relativ zu dem Stellglied 26, wie in 2 gezeigt – entgegen dem Uhrzeigersinn um den Drehzapfen 100 vorzuspannen. Dieser und andere Schalthebel-Aufbauten der bisherigen Technik waren aus zahlreichen Teilen konstruiert, was den Preis des Aufbaus erhöht, die Wahrscheinlichkeit des Versagens eines der Teile steigert, und für das System ein Potential schafft – aufgrund der sich aufaddierenden Toleranzen der Teile – nicht so zu arbeiten wie gewünscht. Ferner umfaßt die Vorspannvorrichtung eine Feder, welche in der Herstellung typischerweise erheblich schwankt und oft in unerwünschten Schaltanstrengungen resultiert.
Es wäre daher wünschenswert einen aus weniger Teilen hergestellten Schalthebel-Aufbau bereitzustellen und eine verlässliche Vorspannvorrichtung zu besitzen.
EP-A-0 289 754 legt einen Schalthebel-Aufbau offen der einen Schalthebel einschließt, der mit einer Hülse verbunden ist, die zur Drehung um die Achse eines Bolzens gestützt ist. Ein flexibles Lager ist zwischen dem Bolzen und der Hülse bereitgestellt. Der Schalthebel-Mechanismus ist für einen PRNDL-Schaltmechanismus eines Automatikgetriebes beabsichtigt und schließt einen auf dem Schalthebel angeordneten Haltestift ein, der nach oben hin in Kontakt mit einer linearen Nockenfläche vorgespannt ist, die mit Haltenuten gebildet ist. Wenn der Hebel dreht tritt der Stift abwechselnd in die Haltenuten ein und verläßt sie, wobei jede einer der PRNDL-Stellungen des Hebels entspricht.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung einen Schalthebel-Aufbau bereitzustellen, der aus weniger Teilen hergestellt ist und eine verläßliche Vorspannvorrichtung aufweist.
Dementsprechend umfaßt ein Schalthebelaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung: einen Bolzen, der eine feststehende Achse aufweist; eine zur Drehung um die Achse des Bolzens gestützte Hülse; einen mit der Hülse verbundenen Schalthebel; und ein flexibles Lager (28), das zwischen dem Bolzen und der Hülse bereitgestellt ist; dadurch gekennzeichnet, daß:
der Schalthebel-Aufbau an ein handbetätigtes Verteilergetriebe eines Motorfahrzeuges angeschlossen ist, das in der Lage ist zwischen Bereichen des Betriebs mit Vierrad-Antrieb geschaltet zu werden; der Schalthebel in ersten und zweiten gemeinsam parallelen, sich in Längsrichtung erstreckenden Schaltbahnen und in einer dritten lateralen Schaltbahn beweglich ist, welche die ersten und zweiten Schaltbahnen verbindet; der Schalthebel in der ersten Schaltbahn zwischen einer ersten Mehrzahl von Schaltauswahl-Stellungen beweglich ist, und in der zweiten Schaltbahn zwischen einer zweiten Mehrzahl von Schaltauswahl-Stellungen; und das Lager eine Nachgiebigkeit aufweist, welche die Hülse befähigt sich aus der Ausrichtung mit der Bolzenachse zu einer zweiten Achse hin zu drehen, wenn der Schalthebel in die dritte, laterale Schaltbahn bewegt wird, um zwischen der ersten und zweiten Mehrzahl von Schaltstellungen zu wählen; wobei einer derartigen Bewegung in der dritten, lateralen Schaltbahn durch die Nachgiebigkeit des Lagers Widerstand entgegengesetzt wird.
Es ist folglich ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung einen Schalthebel-Aufbau bereitzustellen, der aus weniger Teilen hergestellt ist und eine verläßliche Vorspannvorrichtung aufweist.
Dementsprechend schließt ein Schalthebel-Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung ein zylindrisches Bauglied ein, das eine feststehende Achse aufweist. Ein ringförmiges Bauglied wird zur Drehung um die Achse des zylindrischen Baugliedes gestützt. Ein Hebel ist mit dem ringförmigen Bauglied verbunden und innerhalb einer ersten Schaltbahn und einer zweiten, mit der ersten Schaltbahn im Wesentlichen parallelen Schaltbahn beweglich. Die zweite Bahn ist mit der ersten Spur durch eine halbierende Bahn verbunden. Ein nachgiebiges Bauglied wird bereitgestellt um den Hebel von der ersten Bahn zu der zweiten Bahn zu bewegen. Das nachgiebige Bauglied wird zwischen dem zylindrischen Bauglied und dem ringförmigen Bauglied bereitgestellt.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
1 eine isometrische Ansicht eines Verteilergetriebe-Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine teilweise Vorderansicht des in 1 gezeigten Schalteraufbaus ist;
3 eine teilweise Seitenansicht des in 1 gezeigten Schalteraufbaus ist; und
4 eine Planansicht des in 1 gezeigten Schalteraufbaus ist.
Unter Bezug auf 1 schließt ein Schalteraufbau 10 zunächst einen Schalthebel 12 zur Bewegung in einer Schaltkulisse 14 bereit. Die Schaltkulisse 14 schließt eine erste längsgerichtete Bahn 16 ein, die von einer lateralen Bahn 18 gequert wird, die mit einer zweiten längsgerichteten Bahn 20 verbunden ist. Die Schaltkulisse 14 schließt mehrere Stellungen ein, einschließlich einer Zweiradantrieb-Fahrstellung, einer Vierradantrieb-Fahrstellung im hohen Gang, und einer Vierradantrieb-Fahrstellung im niedrigen Gang. Außerdem kann innerhalb der Schaltkulisse 14 auch eine Neutralstellung geschaffen werden. Die laterale Bahn 18 verhindert unbeabsichtigtes Schalten von der ersten längsgerichteten Bahn 16 zu der zweiten längsgerichteten Bahn 20, wenn man den Hebel vor/zurück schaltet, und verhindert dadurch unbeabsichtigtes Schalten in einen unerwünschten Bereich, welcher ansonsten während einer derartigen Schaltung auftreten kann.
Der Schalthebel 12 ist mit einem zylindrischen Bauglied 22 verbunden, das zur Drehung um einen Schulterbolzen 24 gestützt ist, der eine Achse 26 aufweist. Der Bolzen 24 ist bevorzugt an dem Verteilergetriebe 25 befestigt. Folglich rotiert die Hülse 22 um die Achse 26 des Bolzens 24, wenn der Hebel 12 in Längsrichtung in der ersten Bahn 16 oder der zweiten Bahn 20 bewegt wird. Ein Lager 28 wird zwischen dem zylindrischen Bauglied 22 und Bolzen 24 bereitgestellt.
Das Lager 28 ist bevorzugt aus einem Gummi- oder Nylonmaterial hergestellt. Dieses Lager 28 isoliert die Bauglieder von einer Relativbewegung und verhindert daher Lärm durch Fahrzeugvibrationen. Noch bedeutender weist das Lager 28 eine Nachgiebigkeit auf, welche das zylindrische Bauglied 22 befähigt sich aus der Ausrichtung mit der Achse 26 zu einer zweiten Achse 27 zu drehen, wie am besten in 2 zu sehen ist. Während dieser Bewegung wird der Schalthebel 12 in der lateralen Bahn 18 bewegt. Das zylindrische Bauglied liegt dann in einer zweiten, die erste Achse 26 schneidenden Achse 27.
Während dieser Bewegung wird das Lager 18 zusammengedrückt, so daß das zylindrische Bauglied 22 nicht länger mit Bolzen 26 koaxial ist. Dem Hebel 12 wird dann erlaubt sich in der Schaltkulisse 14 in Längsrichtung zu bewegen, während sich das zylindrische Bauglied 22 um den Bolzen 24 dreht, und sich dadurch in die zweite längsgerichtete Bahn 20 zu bewegen. Wie am besten in 3 zu sehen ist, schließt das Lager 28 bevorzugt ein Paar von bogenförmigen Schlitzen 29, 31 ein, welche sich entlang der Achse 27 davon durch das Lager 28 hindurch erstrecken. Die bogenförmigen Schlitze 29, 31 sind, wie in 3 veranschaulicht, bevorzugt über und unter der Achse 27 bereitgestellt, um ein Zusammenpressen des Lagers 28 in der lateralen Bahn zu befähigen und um darin zu helfen die Schaltanstrengung auf ein angenehmes Niveau abzustimmen. Wie am besten in 4 zu sehen, schließt das Lager 24 einen spiralförmigen Schlitz 33 ein, um die Montage über dem Schulterbolzen 24 zu erleichtern.
Der Schalteraufbau 10 schließt weiterhin eine an dem zylindrischen Bauglied angebrachte Verbindung 30 ein. Diese Verbindung ist in einer bekannten Art und Weise an einem Kabel oder einem Stab (nicht gezeigt) angeschlossen, das/der an dem Verteilergetriebe angebracht ist, um eine manuelle Schaltung davon in einer bekannten Art und Weise zu befähigen.
Wie in 4 gezeigt ist die Schaltkulisse 14 in einer Platte 40 gebildet, welche bevorzugt an dem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) befestigt ist. Die Schaltkulisse schließt eine Zweiradantrieb-Fahrstellung 41, eine Vierradantrieb-Fahrstellung im hohen Gang 42, eine Neutralstellung 43, und eine Zweiradantrieb-Fahrstellung im niedrigen Gang 44 ein. Einer Bewegung in der lateralen Bahn 18 wird, wie oben beschrieben, durch die Nachgiebigkeit von Lager 28 Widerstand entgegengesetzt. Wenn der Hebel 12 in die Neutralstellung 43 bewegt wird, so trennt das Verteilergetriebe den Motor in einer den Fachleuten bekannten Art und Weise antriebsfähig von den Antriebsrädern. In einer bevorzugten Ausführungsform geschieht das dadurch, daß man ein Planeten-Sammelgetriebe in einer den Fachleuten bekannten Art und Weise antriebsfähig ausrückt. Während man den Hebel 12 in die Vierradantrieb-Stellung im niedrigen Gang 44 bewegt, wird das Planeten-Sammelgetriebe in einen niedrigen Bereich geschaltet.
In einer alternativen Ausführungsformm, wie in 3 veranschaulicht, ragt ein Stift 72 parallel zu der Achse 26 aus dem Schalthebel 12, und es wird eine Nut bereitgestellt in welcher der Stift folgt, während das zylindrische Bauglied 22 um den Bolzen 24 gedreht wird. Anstatt der lateralen Bahn 18 schließt die alternative Ausführungsform eine Raste 74 in der Nut 70 ein. Der Stift 72 befähigt den Hebel 12 dazu von einem Zweiradantrieb-Modus zu einem Vierradantrieb-Modus im hohen Gang bewegt zu werden, während er zu der Raste 74 dreht. Der Hebel 12 wird in eine zweite Bahn 78 der Nut 70 niedergedrückt, um das Verteilergetriebe auszurücken und folglich eine Neutralstellung zu erzielen. Während der Stift 72 in dem unteren Teilstück der Nut 78 nach vorne bewegt wird, wird ein Vierradantrieb-Modus im niedrigen Gang eingerückt. Das Lager 28 erlaubt es dem zylindrischen Bauglied 22 senkrecht zu der Achse des Bolzens 24 niedergedrückt zu werden.
Ein Fachmann erkennt daß das Lager 28 konstruiert sein kann, um den Hebel 12 entweder zu der ersten längsgerichteten Schaltbahn 16, der zweiten längsgerichteten Schaltbahn 20, oder einer Stellung in der lateralen Schaltbahn 18 – zwischen den beiden längsgerichteten Schaltbahnen 16, 20 – vorzuspannen.
Alternativ bewegt sich Schalthebel 12 in einer Schaltkulisse 14 die ein H-förmiges Muster aufweist, wie es einem Fachmann bekannt ist. Die laterale Bewegung wird bevorzugt gegen die Nachgiebigkeit des Lagers ausgeführt, und die Bewegung vor/zurück des Hebels wird – in einer Art und Weise ähnlich der oben für den Verteilergetriebe-Schalter beschriebenen – drehend gegen den Bolzen verrichtet.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform dreht der Bolzen 24 um die Achse 26, und das Lager 28 und das zylindrische Bauglied 22 drehen sich damit.

Claims

Ein Schalthebel-Aufbau, der umfaßt: einen Bolzen (4), der eine feststehende Achse aufweist; eine zur Drehung um die Achse des Bolzens (4) gestützte Hülse (22); einen mit der Hülse (22) verbundenen Schalthebel (12); und ein flexibles Lager (28), das zwischen dem Bolzen und der Hülse bereitgestellt ist; dadurch gekennzeichnet, daß: der Schalthebel-Aufbau an ein handbetätigtes Verteilergetriebe eines Motorfahrzeuges angeschlossen ist, das in der Lage ist zwischen Bereichen des Betriebs mit Vierrad-Antrieb geschaltet zu werden; der Schalthebel in ersten und zweiten gemeinsam parallelen, sich in Längsrichtung erstreckenden Schaltbahnen (16, 20) und in einer dritten lateralen Schaltbahn (18) beweglich ist, welche die ersten und zweiten Schaltbahnen (16, 20) verbindet; der Schalthebel in der ersten Schaltbahn (16) zwischen einer ersten Mehrzahl von Schaltauswahl-Stellungen (41, 42) beweglich ist, und in der zweiten Schaltbahn (20) zwischen einer zweiten Mehrzahl von Schaltauswahl-Stellungen (43, 44), und das Lager (28) eine Nachgiebigkeit aufweist, welche die Hülse (22) befähigt sich aus der Ausrichtung mit der Bolzenachse (26) auf einer zweiten Achse (27) hin zu drehen, wenn der Schalthebel (12) in die dritte, laterale Schaltbahn (18) bewegt wird, um zwischen der ersten und zweiten Mehrzahl von Schaltstellungen zu wählen; wobei einer derartigen Bewegung in der dritten, lateralen Schaltbahn durch die Nachgiebigkeit des Lagers (28) Widerstand entgegengesetzt wird.
Ein Schalthebel-Aufbau gemäß Anspruch 1, in dem die erste Mehrzahl von Schaltauswahl-Stellungen (41, 42) eine Zweirad-Fahrstellung (41) und eine Vierrad-Fahrstellung (42) umfaßt; und die zweite Mehrzahl von Schaltauswahl-Stellungen (43, 44) eine Neutralstellung (43) und eine niedrige Zweirad-Stellung (44) umfaßt.
Ein Schalthebel-Aufbau gemäß Anspruch 1 oder 2, in dem das Lager (28) einen längsgerichteten, bogenförmigen Schlitz (29, 31) darin aufweist.
Ein Schalthebel-Aufbau gemäß Anspruch 3, in dem der bogenförmige Schlitz (29, 32) im Wesentlichen parallel zu dieser Achse ist.
Ein Schalthebel-Aufbau gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem das Lager (28) aus einem Nylon- oder Gummimaterial besteht.
Ein Schalthebel-Aufbau gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, in dem das Lager (28) weiterhin einen spiralförmigen Spalt (33) umfaßt.
Ein Verfahren ein Schaltmuster für einen Schalthebel-Aufbau bereitzustellen, der einen Bolzen (4) umfaßt, der eine feststehende Achse (26) aufweist; eine zur Drehung um die Achse des Bolzens (4) gestützte Hülse; einen mit der Hülse (22) verbundenen Schalthebel (12); und ein flexibles Lager (28), das zwischen dem Bolzen und der Hülse bereitgestellt ist; dadurch gekennzeichnet, daß: das Verfahren auf einen Schalthebel-Aufbau angewandt wird, der an ein handbetätigtes Verteilergetriebe eines Motorfahrzeugs angeschlossen ist, das in der Lage ist zwischen Bereichen des Betriebs mit Vierrad-Antrieb geschaltet zu werden, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Bereitstellen einer Schaltkulisse für den Schalthebel, die den Schalthebel befähigt sich in ersten und zweiten, sich gemeinsam parallel in Längsrichtung erstreckenden Schaltbahnen (16, 20) zu bewegen; und eine die ersten und zweiten Schaltbahnen (16, 20) verbindende dritte, laterale Schaltbahn (18); wobei der Schalthebel in der ersten Schaltbahn (16) zwischen einer ersten Mehrzahl von Schaltauswahl-Stellungen (41, 42) und in der zweiten Schaltbahn (20) zwischen einer zweiten Mehrzahl von Schaltauswahl-Stellungen (43, 44) beweglich ist; und Anordnen des Lagers (28), um eine Nachgiebigkeit aufzuweisen, welche die Hülse (22) befähigt sich aus der Ausrichtung mit der Bolzenachse (26) zu einer zweiten Achse (27) hin zu drehen, wenn der Schalthebel (12) in die dritte, laterale Schaltbahn (18) bewegt wird, um zwischen der ersten und zweiten Mehrzahl von Schaltstellungen zu wählen; wobei einer derartigen Bewegung in der dritten, lateralen Schaltbahn durch die Nachgiebigkeit des Lagers (28) Widerstand entgegengesetzt wird.