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Die
Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges Handschaltgetriebe,
mit einem schwenkbaren Schaltteil, dessen Bewegung in eine Schaltbewegung
an einem inneren Schaltelement der Schaltvorrichtung gewandelt wird.
Sie betrifft vorzugsweise eine Schaltvorrichtung, bei der das Schaltteil
als schwenkbarer Schalthebel, insbesondere Handschalthebel im Kraftfluss
zwischen einem Handschaltknauf und dem inneren Schaltelement der Schaltvorrichtung
angeordnet ist.
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Eine
derartige Schaltvorrichtung ist aus der Praxis bekannt. Durch die
Kontaktbewegung eines schwenkenden Schaltfingers in einem linear
geführten
Schaltmaul bzw. einem linear geführten
Schaltfinger in einem schwenkenden Schaltmaul ergibt sich zwangsläufig eine
ungleichförmige Übersetzung,
die über
den Schaltweg hinweg so zunimmt, dass die Kräfte am Handschalthebel bis
zur Endstellung hin leicht reduziert werden. Eine gezielte Veränderung der Übersetzung
nur im mittleren Bereich des Schaltweges ist hierdurch nicht zu
erreichen. Maßnahmen zur
Schaltkraftreduzierung mittels veränderter Hebelverhältnisse
bedingen den Nachteil vergrößerter Schaltwege.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die Schaltkräfte am Handschalthebel zu reduzieren, ohne
die Gesamtschaltwege dabei zu erhöhen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird bei einer Schaltvorrichtung der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, dass eine gleichförmige Schaltbewegung des Schaltteils
durch eine Kopplung zweier im Kraftfluss befindlicher Schwenkhebel,
die über
eine Kurvenbahn miteinander formschlüssig in Verbindung stehen,
in eine ungleichförmige
Schaltbewegung beim inneren Schaltelement gewandelt wird und damit
eine über
den Schaltweg ungleichförmige
Schalthebelübersetzung
erzeugt wird.
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Vorzugsweise
ist das schwenkbare Schaltteil als Handschalthebel des Getriebes
ausgebildet.
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Bei
der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
stehen somit in der Kraftkopplung zwischen äußerem Schalthebel, somit dem
Handschalthebel, und dem inneren Schaltelement zwei Hebel in gelenkartiger
Weise über
die Kurvenbahn in Verbindung. Entsprechend dem Kurvenverlauf verändert sich
die Hebelübersetzung über dem
Schwenkwinkel. Die Kurvenbahn ist insbesondere so gestaltet, dass
die größte Kraftübersetzung
im Schaltwegbereich des Synchronisiervorgangs wirksam ist und die
geringeren Übersetzungen
bei Schaltbeginn und Schaltende wirksam sind.
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Über die
Kurvenbahn stehen die beiden Schwenkhebel in Art eines Koppelgetriebes
miteinander formschlüssig
in Verbindung. Die Kurvenbahn ist insbesondere als Kulissenbahn
ausgebildet, womit aufgrund dieser Gestaltung die Zwangsführung der
beiden Schwenkhebel in diesem Bereich sichergestellt ist. Der erfindungsgemäße Zweck
lässt sich aber
durchaus auch mit einer Kurvenbahn erreichen, sofern sichergestellt
ist, dass die beiden Schwenkhebel sich dauerhaft im Bereich der
Kurvenbahn kontaktieren. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden,
dass der eine Schwenkhebel ein Mitnahmeelement aufweist, das unter
Einwirkung einer Feder gegen die Kurvenbahn des anderen Schwenkhebels gedrückt wird.
Bei dieser Alternative ist insbesondere eine verzahnte Bahn vorgesehen
und es ist der Schwenkhebel mit einem drehbar gelagerten Zahnrad
verbunden.
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Es
wird allerdings als bevorzugt angesehen, wenn einer der Schwenkhebel über ein
Mitnahmeelement in der Kulissenbahn, die sich im anderen Schwenkhebel
befindet, geführt
ist. Das Mitnahmeelement, das mit der Kulissenbahn oder der Kurvenbahn
zusammenwirkt, ist insbesondere als Mitnahmebolzen oder, unter dem
Aspekt der Reibungsoptimierung, als Rolle ausgeführt. Eine baulich besonders
einfache Gestaltung der Schaltvorrichtung ergibt sich, wenn die
Schwenkhebel um ortsfeste Drehachsen schwenkbar sind. Hierdurch
lässt sich
eine einfache Lagerung der Schwenkhebel, auch zueinander, bewerkstelligen.
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Bevorzugt
ist die ungleichmäßige Schaltbewegung
am inneren Schaltelement so ausgelegt, dass bei konstanter Schaltbewegung
am Handschalthebel die Schaltbewegung im Bereich des Synchronisierungsvorgangs
langsamer abläuft,
als in den Anfangs- und/oder
Endbereichen. Durch entsprechende Kurvengestaltung entsteht eine Schwenkkinematik,
bei dem dem Mitnahmeelement je nach Schwenkwinkel ein unterschiedlicher
Rampenwinkel in der Kontaktfläche
der Kurvenbahn entgegensteht. Damit lässt sich eine Vergrößerung der Kraft-Weg-Übersetzung
ausschließlich
im mittleren Bereich bewirken, in dem das Synchronisieren des geschalteten
Ganges stattfindet.
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Wird
bei einem Handschaltgetriebe im Kraftfluss zwischen äußerem Handschalthebel
und innerem Schaltelement die erfindungsgemäße Koppelung der beiden Schwenkhebel
eingesetzt, lässt
sich durch entsprechende Gestaltung der Kurvenbahn bzw. der Kulisse
das Schaltverhalten positiv beeinflussen. Bei gleichförmiger Schaltbewegung
des Handschalthebels kann die Schaltbewegung des inneren Schalthebels
in den Schaltbereichen, bei denen geringere Betätigungskräfte benötigt werden, durch die Schaltvorrichtung
beschleunigt werden. Die Bewegung des Schaltelements aus der Neutralposition
heraus in den Bereich des Synchronpunktes, bei dem alle Spiele und
Leerwege überwunden
werden müssen,
erfolgt schneller und ebenso das Durchschalten in die Kupplungsverzahnung
nach dem Synchronisieren im Endbereich des Schaltvorgangs. Im mittleren
Schaltwegbereich, in dem der Synchronvorgang stattfindet und entsprechend
der Schaltgeschwindigkeit höhere
Schaltkräfte
auftreten können, findet
eine langsamere Schaltbewegung des Schaltelements statt, bei reduzierter
Schaltkraft am Handschalthebel. Bei Handschaltgetrieben, bei denen
die Schaltbetätigung über eine
Drehbewegung einer Schaltwelle stattfindet, befindet sich in der
Regel innerhalb des Getriebes bereits ein Schwenkhebel zur Betätigung der
Innenschaltung. Durch entsprechende Modifikation dieses Hebels kann
es möglich
gemacht werden, lediglich mit der Integration eines zusätzlichen
Schwenkhebels bzw. Koppelhebels das Getriebe für diese Funktion zu erweitern.
Grundsätzlich
hat die Integration des zusätzlichen
Schwenkhebels/Koppelhebels in das Schaltgetriebe den Vorteil der Ölschmierung.
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Wird
der zusätzliche
Schalthebel bzw. der Koppelhebel in das äußere Handschaltgerät integriert,
lassen sich bei gleichem Schaltweg die Schaltkräfte von jedem beliebigen Handschaltgetriebe ohne
jegliche Änderung
am Getriebe reduzieren oder es können
alternativ die Schaltwege bei gleichen Schaltkräften reduziert werden. Dies
stellt einen großen
Vorteil bei Verwendung von Übernahmegetrieben
aus anderen Baureihen dar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird somit eine Schaltvorrichtung
für ein
mehrstufiges Handschaltgetriebe vorgeschlagen, bei der in der Kraftkopplung
zwischen äußerem Schalthebel
und innerem Schaltelement zwei Hebel in gelenkartiger Weise über ein
Kulissenprofil in Verbindung stehen. Entsprechend dem Kulissenverlauf verändert sich
die Hebelübersetzung über dem Schwenkwinkel.
Die Kulisse ist so gestaltet, dass die größte Kraftübersetzung im Schaltwegbereich
des Synchronisierungsvorgangs wirksam ist und die geringeren Übersetzungen
bei Schaltbeginn und Schaltende.
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Bei
der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
mit einer Übersetzungsverstärkung im
mittleren Schaltbereich, dem Bereich des Synchronisiervorganges,
und einer Übersetzungsreduzierung
in den Anfangs- und Endbereichen des Schaltweges lassen sich die
Schaltkräfte
am Schalthebel reduzieren, ohne den Gesamtschaltweg am Schalthebel
zu erhöhen.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und der Zeichnung selbst.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Beschreibung erläutert und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Darstellung zweier Schwenkhebel einer Schalteinrichtung eines mehrstufigen
Handschaltgetriebes in einer Stellung, die der Neutralstellung in einer
Schaltgasse des Schaltgetriebes entspricht, veranschaulicht in einer
Stirnansicht und einer Seitenansicht,
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2 die
stirnseitige Darstellung der Anordnung gemäß 1, veranschaulicht
in einer ausgeschwenkten Endstellung der beiden Schwenkhebel, die
der Stellung bei geschaltetem Gang entspricht,
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3 für die Anordnung
gemäß der 1 und 2 eine
Diagrammdarstellung der in 2 eingezeichneten
Schwenkwinkel A und B der beiden Schwenkhebel,
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4 eine
Diagrammdarstellung des Schwenkhebels A und der Hebelübersetzung
i der beiden Schwenkhebel gemäß Anordnung
in den 1 und 2,
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5 eine
Ausführungsform
der Schaltvorrichtung, die in ein äußeres Handschaltgerät des mehrstufigen
Handschaltgetriebes integriert ist,
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6 eine
vergrößerte Darstellung
eines Details gemäß 5,
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7 eine
Ansicht A gemäß 6,
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8 eine
gegenüber
der Ausführungsform nach
der 7 abgewandelte Variante, bei der die Schwenkachse
des mit dem Handschalthebel gekoppelten Koppelhebels um 90° gedreht
ist,
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9 eine
gegenüber
der Ausführungsform nach
der 5 modifizierte Variante, bei der eine Anbindung
eines Seilzuges oberhalb des Drehpunktes des Koppelhebels erfolgt,
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10 eine
vergrößerte Darstellung
eines Teilbereiches der Anordnung gemäß 9,
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11 eine
vergrößert dargestellte
Ansicht A aus 9,
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12 eine
vergrößerte Darstellung
des bei der Ausführungsform
nach den 9 bis 11 Verwendung
findenden Koppelhebels mit eingezeichneten Hebelübersetzungen i,
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13 eine
vergrößerte Ansicht
gemäß 11 einer
bezüglich
der dort dargestellten Variante abgewandelten Variante, bei der
der Koppelhebel nicht einseitig, sondern beidseitig umgriffen ist,
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14 eine
vergrößerte Darstellung
des nach den 9 bis 11 Verwendung
findenden Koppelhebels mit einem federnden Druckstück an der
beim Gang auslegenden rückführenden
Innenkontur der Kulissenbahn,
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15 eine
vergrößerte Darstellung
des nach den 9 bis 11 Verwendung
findenden Koppelhebels mit einem federnden Druckstück an der
beim Gangeinlegen führenden
Außenkontur
der Kulissenbahn und
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16 eine
vergrößerte Darstellung
des nach den 9 bis 11 Verwendung
findenden Koppelhebels mit spitz zulaufender Kulissenkontur im Bereich
der Neutralstellung.
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Die 1 und 2 veranschaulichen,
dass zwei Schwenkhebel 1 und 6, deren Drehpunkte 5 und 12 sich
auf einem festen Abstand zueinander befinden, in beiden Schwenkrichtungen
formschlüssig
dadurch gekoppelt sind, dass ein auf dem Schwenkhebel 1 fest
verbundener Mitnahmebolzen 8 in einer Führungs- oder Kulissenbahn 7 des
Schwenkhebels 6 beidseitig geführt wird. Statt eines Mitnahmebolzens 8 kann
durchaus ein Mitnahmeelement vorgesehen sein, das reibungsarm als
Rolle ausgeführt
ist.
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Über die
gekrümmte
Kulissenbahn 7 lassen sich Ungleichförmigkeiten der Schwenkwinkel
der beiden Schwenkhebel 1 und 6 zueinander erzeugen. Die
hier dargestellte Kulissenkontur erzeugt beim Schwenken des Hebels 1 über dem
Winkel A einen ungleichförmigen
Schwenkwinkel B am Hebel 6, wie es in 3 veranschaulicht
ist und damit eine ungleichförmige
Kraft-Weg-Übersetzung
i über
dem Schwenkwinkel, wie es in 4 gezeigt
ist. Die Strecklage beider Schwenkhebel stellt hierbei den Nulldurchgang
der Schwenkwinkel dar und wird im Folgenden als Neutralpunkt 13 bzw.
Neutralbereich bezeichnet. In diesem Neutralbereich 13,
der einen Anfangsbereich darstellt, sowie in den beiden Endbereichen 14 erzeugt
die dargestellte Zwangsführung eine
beschleunigte Bewegung des Hebels 6 und im mittleren Bereich 15 eine
verzögerte
Bewegung. Dieses bewirkt im mittleren Bereich 15 entsprechend eine
Vergrößerung der
Kraftübersetzung
i. Der Hebel 6 mit der Kulissenbahn wird im Folgenden Koppelhebel
genannt.
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Die 5 bis 12 zeigen
die Verwendung der Schaltvorrichtung bei einem Handschaltgetriebe im
Kraftfluss zwischen äußerem Handschalthebel und
innerem Schaltelement. Durch eine solche Hebelkopplung lässt sich
durch entsprechende Kulissengestaltung das Schaltverhalten positiv
beeinflussen. Bei gleichförmiger
Schaltbewegung des Handschalthebels kann die Schaltbewegung des
inneren Schaltelements in den Schaltbereichen, bei denen geringere
Betätigungskräfte benötigt werden,
durch die Vorrichtung beschleunigt werden. Die Bewegung des Schaltelements
aus der Neutralposition heraus in den Bereich des Synchronpunktes,
in dem alle Spiele und Leerwege überwunden
werden müssen, erfolgt
schneller und ebenso das Durchschalten in die Kupplungsverzahnung
nach dem Synchronisieren im Endbereich des Schaltvorgangs. Im mittleren Schaltwegebereich,
in dem der Synchronvorgang stattfindet oder entsprechend der Schaltgeschwindigkeit
höhere
Schaltkräfte
auftreten können,
findet eine langsamere Schaltbewegung des Schaltelements statt,
bei reduzierter Schaltkraft am Handschalthebel.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 5, 6 und 7,
bei denen der Kuppelhebel 6 in ein äußeres Handschaltgerät integriert
ist, ist der Schalthebel 1 mit seiner Drehachse 12 für die Schaltbewegung
in einem Schwenkkörper 3 gelagert.
Dieser wiederum ist in einem Schaltbockgehäuse 2 so drehbar gelagert,
dass die Drehachse 11 des Schwenkkörpers 3 senkrecht
zur Drehachse 12 des Schalthebels 1 steht und
das Schwenken des Schalthebels 1 in Wählrichtung ermöglicht.
Im Gegensatz hierzu ist bei herkömmlichen
Handschaltgeräten
der Schalthebel direkt mit einem Seilzug oder einer Schaltstange über ein
Kugelgelenk formschlüssig
verbunden.
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Die
Darstellung der 5 bis 7 zeigt beispielhaft
die drehbar gelagerte Anbindung des Koppelhebels 6 an eine
Halterung 4, die in fester Verbindung mit dem Schwenkkörper 3 steht.
Das untere Ende des Schalthebels 1 trägt den Mitnahmebolzen 8,
der, wie oben beschrieben, in die Kulissenbahn 7 des Koppelhebels 6 hineinragt
und spielarm die Bewegung beider Hebel koppelt. Der Mitnahmebolzen 8 ist
in der Kulissenbahn 7 in beiden Schwenkrichtungen spielarm
geführt.
Die Position der Kulissenbahn 7 und des Mitnahmebolzens 8 ist
vorzugsweise zueinander einstellbar. Die Kulissenbahn ist insbesondere
aus dem Koppelhebel ausgestanzt. Das untere Ende des Koppelhebels 6 ist über ein
Seilzuggelenk 9 mit einem Seilzug 10 formschlüssig verbunden. 7 veranschaulicht,
dass der Koppelhebel 6 zwischen dem Schalthebel 1 und
der Halterung 4, die als Halteplatte ausgebildet ist, angeordnet
ist.
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8 zeigt
eine Variante, bei der die Schwenkachse des Koppelhebels 6 um
90° gedreht ist.
Diese Anordnung ermöglicht
eine reduzierte Gesamthöhe
des Schaltbocks. Da das untere Ende des Schalthebels 1 in
den Endlagen nach oben schwenkt, muss der Mitnahmebolzen 8 eine
kugelförmige
Kontaktoberfläche
aufweisen. Die Kulissenbahn 7 muss entsprechend der Schwenkkinematik
des Mitnahmebolzens 8 eine räumliche Ausprägung aufweisen.
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Die 9 bis 12 zeigen
eine gegenüber der
Ausführungsform
nach den 5 bis 7 abgewandelte
Variante, bei der sich die Anbindung 9 des Seilzuges 10 oberhalb
des Drehpunktes 5 des Koppelhebels 6 befindet.
Hiermit lässt
sich ebenfalls eine geringere Gesamthöhe des Schaltbocks bzw. der
Halterung 4 darstellen. 9 zeigt
den Schalthebel 1 in seiner Neutralstellung. 10 veranschaulicht
die Anordnung bei in der Stellung eines geschalteten Gangs befindlichem
Schalthebel 1. In der Darstellung gemäß 11 sind
der Koppelhebel 6 und das Schaltbockgehäuse 2 geschnitten
dargestellt.
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Für die Ausführungsform
nach den 9 bis 11 zeigt
die 12 die ungleichförmige Kraft-Weg-Übersetzung
i bezogen auf die veranschaulichte eine Auslenkrichtung des Koppelhebels 6 um
dessen Drehpunkt 5. Ebenso ist in 12 dargestellt,
in welchen Bereichen der Kurvenbahn sich bei Kontaktierung mit dem
Mitnahmebolzen 8 welche Kraft-Weg-Übersetzungen ergeben. Es wird
insofern auf die Erläuterungen
zur Diagrammdarstellung gemäß 4 und
diese Figur selbst Bezug genommen, ferner auf die Darstellung der 2 Bezug
genommen.
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13 zeigt
eine Darstellung gemäß 11 für eine bezüglich der
dort veranschaulichten Variante geringfügig abgewandelte Variante.
Statt der einseitigen Lagerung des Koppelhebels 6 gemäß 11 ist
der Koppelhebel 6 gemäß der Variante nach 13 beidseitig
gelagert. Entsprechend ist die Halterung 4 U-förmig gestaltet
und nimmt im Bereich des U die Drehachse 5 auf und es ist
das untere Ende des Schalthebels 1 U-förmig gestaltet, zur Aufnahme des
Koppelhebels 6 zwischen den Schenkeln des U.
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Beim
Gangeinlegen findet die Kraftübertragung
vom Schalthebel 1 auf den Koppelhebel 6 über die
Anlage des Mitnahmeelements 8 an die außenliegende Mitnahmekontur 17 der
Kulissenbahn 7 statt. Beim Gangauslegen kommt hingegen
die innenliegende Mitnahmekontur 16 der Kulissenbahn 7 zur Anlage
mit dem Mitnahmeelement 8. Das Mitnahmeelement 8 ist
somit im Schwenkhebel 1 zweiseitig gelagert und es ist
des Weiteren die Drehachse 5 zweiseitig gelagert.
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Abhängig vom
Spiel des Mitnahmeelements 8 in der Kulissenbahn 7 kommt
es beim Überfahren der
Neutralstellung bis kurz vor Erreichen dieser Position beim Mitnahmeelement 8 zum
Wechsel der Anlage von der inneren Mitnahmekontur 16 hin
zur außenliegenden
Mitnahmekontur 17. Dieser Wechsel ist als Kippspiel am
Schalthebel 1 spürbar.
Dieses Spiel kann durch spitz zulaufende Kulissenkonturen 22 und 23 verringert
werden, wie es in 16 dargestellt ist.
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Das
Kippspiel im Bereich der Neutralstellung kann auch durch Federelemente
in diesen Konturbereichen bedampft werden. Hierzu können z.
B. Blattfederelemente oder über
Federn 19 und 21 vorgespannte Druckstücke 18 und 20 ein
freies Bewegen des Mitnahmeelements 8 während des Anlagewechsels behindern,
wie es der Darstellung der 14 und 15 zu
entnehmen ist.
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- 1
- Schwenkhebel,
Schalthebel
- 2
- Schaltbockgehäuse
- 3
- Schwenkkörper
- 4
- Halterung
- 5
- Drehachse
- 6
- Schwenkhebel,
Koppelhebel
- 7
- Kulissenbahn
- 8
- Mitnahmebolzen
- 9
- Seilzuggelenk
- 10
- Seilzug
- 11
- Drehachse
- 12
- Drehachse
- 13
- Neutralpunkt,
Neutralbereich
- 14
- Endbereich
- 15
- mittlerer
Bereich
- 16
- innenliegende
Mitnahmekontur der Kulissenbahn
- 17
- außenliegende
Mitnahmekontur der Kulissenbahn
- 18
- Druckstück
- 19
- Federelement
- 20
- Druckstück
- 21
- Federelement
- 22
- spitze
Kontur der innenliegenden Mitnahmekontur
- 23
- spitze
Kontur der außenliegenden
Mitnahmekontur
- 24
- Anschlag
der Druckstücke