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Die Erfindung betrifft einen Schaltstrang für eine Einstrangschaltvorrichtung zum Übertragen einer axialen Längsbewegung und einer Drehbewegung sowie eine Einstrangschaltvorrichtung mit einem entsprechenden Schaltstrang, insbesondere für Handschaltgetriebe in Kraftfahrzeugen.
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Kraftfahrzeuge mit einem manuell geschalteten Getriebe weisen in der Regel zwei Bowdenzüge auf, die einen im Fahrgastraum des Fahrzeugs angeordneten Schalthebel einer Schaltbox mit einem dem Getriebe zugeordneten Schaltdom verbinden, um diesen für einen Gangwechsel des Getriebes zu betätigen. Eine Schaltbewegung des Schalthebels wird in jeweils eine Bewegungskomponente in einer Längsrichtung und einer Querrichtung aufgeteilt und mittels der Bowdenzüge übertragen. Hierbei ist üblicherweise einer der beiden Bowdenzüge zur Übertragung einer Vor- und Rückbewegung des Schalthebels zum Einlegen eines Ganges und der zweite Bowdenzug für eine Übertragung einer seitlichen Bewegung des Schalthebels zum Auswählen einer Schaltgasse vorgesehen. Da die Bowdenzüge jeweils lediglich auf Zug und Druck in ihrer Längsrichtung belastet werden können, ist dem Schaltdom eine Umlenkeinheit zugeordnet, welche die Längsbewegungen eines der beiden Bowdenzüge in eine axiale Längsbewegung und eine Drehbewegung des Schaltdoms umwandelt.
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Derartige Schaltanordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass aufgrund der doppelten Anordnung der Bowdenzüge sowie deren Anbindung an den Schalthebel innerhalb der Schaltbox und der notwendigen Umlenkeinheit des Schaltdoms ein großer Bauraumbedarf besteht. Des Weiteren sind aufgrund der genannten Bauteile Nachteile hinsichtlich Gewicht und Komplexität einer Montage sowie den hiermit entstehenden Kosten verbunden. Auch ist aufgrund dessen eine Gestaltung der Schaltbox sowie des Schaltdoms entsprechend aufwendig.
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Es sind aus dem Stand der Technik außerdem Schaltvorrichtungen bekannt, die ein starres Schaltgestänge aufweisen, welches sowohl eine axiale Längsbewegung als auch eine Drehbewegung mittels eines einzigen Strangs übertragen kann. So zeigt beispielsweise die
DE 36 39 865 A1 eine mechanische Fernschaltanlage zur Gangumschaltung bei Kraftfahrzeuggetrieben, insbesondere von Lastkraftwagen und Bussen, mit einem Schaltgestänge, bestehend aus Schaltstangen und Gelenken, das die Schaltbewegungen auf eine Schaltanlage eines Schaltgetriebes überträgt. Das Schaltgestänge ist mittels Schwingenlagern beweglich am Fahrzeug gelagert, sodass eine begrenzte Dreh- und Längsbewegung des Schaltgestänges ermöglicht wird.
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Diese Schaltvorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass das Schaltgestänge zwar mittels Kardangelenken mehrmals umgelenkt ist, jedoch in seiner Gesamtheit ein starres System bildet. Es ist daher nicht möglich, einen Längenausgleich vorzusehen, welcher möglicherweise auftretende Relativbewegungen des Getriebes gegenüber dem Fahrzeug bzw. der Schaltbox ausgleichen kann. Relativbewegungen des Getriebes werden über das Schaltgestänge entlang des Fahrzeugs bis auf den Schalthebel übertragen, so dass dieser entsprechend bewegt wird. Dies gilt insbesondere für Schwingungen und Vibrationen, welche von dem Getriebe über das Schaltgestänge übertragen werden. In der dargestellten Ausführungsform wird ein längsverbauter Motor mit Getriebe eingesetzt, so dass mögliche Relativbewegungen in Längsrichtung des Schaltgestänges vergleichsweise gering ausfallen. Jedoch können insbesondere Vibrationen vollständig auf den Schalthebel und somit in den Fahrgastraum geleitet werden. Im Falle eines quer eingebauten Motors sind im Gegensatz dazu deutlich größere Relativbewegungen aufgrund lastabhängiger Wankbewegungen zu erwarten, die einen entsprechenden Längenausgleich durch das Schaltgestänge erforderlich machen.
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Des Weiteren muss bei dem bekannten Schaltgestänge zur Abstützung des Schaltgestänges am Fahrzeug eine Vielzahl von Lagerstellen, hier: Schwingenlager, vorgesehen werden, um einen Betrieb des Schaltgestänges zu ermöglichen. Die Anzahl der Abstützungen steigt entsprechend mit der Anzahl der Umlenkstellen bzw. der Gelenkstellen an, so dass ebenfalls Nachteile bezüglich Gewicht, Kosten und Komplexität gegeben sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Aufbau einer Schaltvorrichtung zu vereinfachen und die Anzahl der Bauteile zu reduzieren und somit die genannten Nachteile zu überwinden oder zumindest zu mindern.
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Dies wird erfindungsgemäß gelöst mittels eines Schaltstrangs gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1 sowie einer Einstrangschaltvorrichtung gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 8. Weitere Ausgestaltungsformen ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.
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Demnach wird ein Schaltstrang für eine Einstrangschaltvorrichtung zum Übertragen einer axialen Längsbewegung und einer Drehbewegung bereitgestellt, wobei der Schaltstrang eine Strangseele umfasst, welche zum Übertragen der axialen Längsbewegung drucksteif und zugfest sowie zum Übertragen der Drehbewegung torsionssteif ausgebildet ist. Außerdem ist die Strangseele biegbar ausgebildet und axial verschiebbar sowie drehbar in einer koaxial zu der Strangseele angeordneten Stranghülle geführt.
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Der Schaltstrang ist also dazu vorgesehen, sowohl eine axiale Längsbewegung in einer Erstreckungsrichtung des Schaltstrangs als auch eine Drehbewegung übertragen zu können. Dies bietet die Möglichkeit, alle für ein Schalten eines Handschaltgetriebes erforderlichen Bewegungen von einem Schalthebel auf einen Schaltdom mit dem einen, beschriebenen Schaltstrang zu übertragen. Da die genannten Bewegungen mit den entsprechenden Bewegungen zum Betätigen des Schaltdoms, wie voranstehend beschrieben, übereinstimmen, kann außerdem eine direkte Kopplung des Schaltstrangs bzw. der Strangseele mit dem Schaltdom vorgesehen werden. Eine zusätzliche Umlenkeinheit zum Umwandeln der Bewegungen kann somit entfallen. Auch auf Seiten des Schalthebels kann eine unmittelbare Anlenkung erfolgen, da der Schalthebel beim Einlegen des Ganges in Längsrichtung vor- und zurück und zur Auswahl einer Schaltgasse seitlich gekippt und somit eine Drehbewegung einer angelenkten Strangseele bewirkt wird.
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Um die beschriebenen Bewegungen der Strangseele bereitstellen zu können, ist zusätzlich die genannte Stranghülle vorgesehen. Die Strangseele ist innerhalb der Stranghülle angeordnet, so dass die Stranghülle als mechanische Führung und als Gegenlager für die zu übertragenden Kräfte wirkt. Zusätzlich ist die Strangseele biegbar ausgebildet und kann somit entsprechend einem gewünschten Verlauf des Schaltstrangs angepasst werden. Insbesondere kann somit eine einfache Anpassung an eine vorgegebene Einbausituation erfolgen, die einen in der Regel sehr eingeschränkten Bauraum berücksichtigen kann. Des Weiteren stellt die Biegbarkeit eine Flexibilität der Strangseele bereit, die bei geeigneter Anordnung zu einem Längenausgleich genutzt werden kann, so dass zwei relativ zueinander bewegbare Bauteile, insbesondere die Schaltbox und der an dem Getriebe angeordnete Schaltdom, miteinander verbunden werden können, ohne dass eine Übertragung der Relativbewegung des Schaltdoms zu der Schaltbox auf diese erfolgt.
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Des Weiteren kann die Stranghülle einen zugfesten und drucksteifen Schlauch umfassen, in welchem die Strangseele koaxial geführt ist. Der Schlauch bildet somit mindestens einen Teil der Stranghülle und umschließt die Strangseele in deren Umfangsrichtung, so dass diese als Schutz vor Beschädigungen und Verschmutzungen sowie äußeren Witterungseinflüssen wirkt. Vorzugsweise besteht zwischen dem Schlauch und der Strangseele lediglich ein geringer radialer Abstand, so dass die Stranghülle eng an der Strangseele anliegt und dennoch eine leichtgängige Bewegung der Strangseele in der Stranghülle möglich ist. Auf diese Weise kann sich die Strangseele insbesondere bei einem gebogenen Verlauf der Strangseele an der Stranghülle abstützen und dieses als Gegenlager nutzen. Die Stranghülle kann beispielsweise mit einem ersten und einem entgegengesetzten zweiten Ende des Schlauches in einem eingebauten Zustand fahrzeugseitig befestigt werden. Zusätzliche Befestigungen in einem zwischen den Enden angeordneten Bereich sind daher nicht zwingend notwendig. Dies können jedoch je nach Dimensionierung des Schaltstrangs insbesondere bei größeren Stranglängen vorgesehen werden, um den Schaltstrang zusätzlich zu stützen. Ebenso ist es möglich, eine Mehrzahl von Schläuchen vorzusehen, die jeweils an einzelnen definierten Abschnitten, wie beispielsweise Gelenkstellen oder Umlenkstellen der Strangseele, vorgesehen werden können, um die Strangseele an dieser Stelle zu stützen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Strangseele als flexible Kette ausgebildet, welche eine Mehrzahl von starren, über Drehgelenke schwenkbar miteinander verbundenen Kettengliedern umfasst. Eine derartige kettenförmige Ausgestaltung ermöglicht einerseits eine Biegbarkeit der Strangseele aufgrund der Drehgelenke zwischen den Kettengliedern. Andererseits ermöglicht der Aufbau eine drucksteife und zugfeste Anordnung, die darüber hinaus eine Torsionssteifigkeit bereitstellt. Jedoch kann dies nur gewährleistet werden, wenn die Strangseele in einer entsprechend ausgebildeten Stranghülle geführt wird, um ein seitliches Ausweichen der Kettenglieder insbesondere im Falle einer Druckbeanspruchung in axialer Längsrichtung und somit ein Abknicken der Strangseele zu verhindern. Auch wenn im Falle dieser Ausführungsformen der Strangseele keine „Biegung” in Form einer Materialverformung eines Elements bzw. eines Kettengliedes erfolgt, so soll dennoch die Strangseele aufgrund ihrer Flexibilität durch Schwenken der Kettenglieder zueinander als „biegbar” verstanden werden.
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Vorzugsweise können die Drehgelenke als einachsige Drehgelenke ausgebildet sein. Demnach ist jedes Kettenglied mit einem benachbarten Kettenglied über ein Drehgelenk mit einem Freiheitsgrad bzw. Drehfreiheitsgrad verbunden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine Drehachse eines ersten Drehgelenkes gegenüber einer Drehachse eines benachbarten Drehgelenks um einen Winkel, beispielsweise um 90°, um eine Längsachse der Strangseele gekippt ausgerichtet sein. Dies bedeutet, dass die Drehachsen windschief zueinander angeordnet sind. Die jeweils mit dem entsprechenden Drehgelenk verbundenen Kettenglieder sind also in verschiedene Richtungen schwenkbar, so dass eine Biegbarkeit der gesamten Strangseele in die verschiedenen Richtungen erzielt wird. Selbstverständlich kann ebenso ein jeweiliger Winkel mit einem anderen Betrag vorgesehen werden. Es ist außerdem möglich die jeweils benachbarte und in einer Längsrichtung nachfolgend angeordnete Drehachse um jeweils einen zusätzlichen Drehwinkelabschnitt zu kippen. Beispielsweise ist eine zweite Drehachse um 30° gegenüber einer ersten Drehachse gekippt. Eine dritte Drehachse ist um weitere 30°, also um 60° gegenüber der ersten Drehachse, gekippt. Für eine vierte Drehachse ergibt sich in Fortführung dieser Abfolge um weitere 30° ein Winkel von 90° gegenüber der ersten Drehachse. Diese Reihe lässt sich beliebig weiterführen oder mit alternativen Winkelbeträgen durchführen. Hierdurch lässt sich eine Steifigkeit der Strangseele unter Einschränkung ihrer Flexibilität erzielen. Jedoch kann infolge dessen eine Verkleinerung der Kettenglieder und somit eine feingliedrige Kette vorsehen werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform sind die Drehgelenke als Kreuzgelenke ausgebildet. Hiermit sind zwei benachbarte Kettenglieder räumlich gegeneinander um gleichzeitig zwei Drehachsen schwenkbar, wodurch eine besonders hohe Flexibilität und Biegbarkeit der Strangseele erzielt werden kann.
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Ebenfalls vorzugsweise ist auch die Stranghülle biegbar ausgebildet. Eine biegbare Ausgestaltung der Stranghülle ermöglicht insbesondere ein einfache Montage und eine flexible und dynamische Anpassung des Schaltstrangs an Bewegungen von Befestigungspunkten der Stranghülle relativ zueinander, wie dies beispielsweise im Falle einer Relativbewegung des Schaltdoms gegenüber der Schaltbox insbesondere im Fahrzeugbetrieb der Fall sein kann. Selbstverständlich ist aber auch eine starre Ausgestaltung der Stranghülle mit einem geeigneten stetigen Verlauf möglich.
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Des Weiteren wird eine Einstrangschaltvorrichtung mit einem Schalthebel zum Wählen eines Getriebeganges, einem Schaltdom zum Betätigen eines Getriebes, und einem Schaltstrang zum Übertragen axialer Längsbewegungen und einer Drehbewegung einer Wählbewegung des Schalthebels von dem Schalthebel auf den Schaltdom vorgeschlagen, wobei der Schaltstrang entsprechend der gegebenen Beschreibung ausgebildet ist.
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Entsprechen einer Ausführungsform weist der Schaltstrang zum Bereitstellen eines Längenausgleichs einen gekrümmten, stetigen Verlauf auf. Wie bereits voranstehend beschrieben, kann somit eine Relativbewegung des Schaltdoms gegenüber der Schaltbox kompensiert werden. Je nach Richtung wird dann der gekrümmte Verlauf gestreckt oder komprimiert.
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Vorzugsweise umfasst der gekrümmte, stetige Verlauf des Schaltstrangs mindestens abschnittsweise einen S-förmig gekrümmten Verlauf. Auf diese Weise kann in besonders einfacher Weise der voranstehend beschriebene Längenausgleich aufgrund einer Federwirkung des S-förmigen Verlaufs erzielt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Einstrangschaltvorrichtung mit einem Schaltstrang in einer schematischen Darstellung,
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2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltstrangs in perspektivischer aufgebrochender Ansicht,
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3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltstrangs in ausschnittsweiser, perspektivischer Ansicht, und
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4 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strangseele in perspektivischer Ansicht.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Einstrangschaltvorrichtung 10 mit einem Schaltstrang 11 in einer schematischen Darstellung. Die Einstrangschaltvorrichtung 10 umfasst einen Schalthebel 12 zum Wählen eines Getriebeganges eines Getriebes 13 und ist schwenkbar in bzw. an einer Schaltbox 14 angeordnet. An dem Getriebe 13 ist ein Schaltdom 15, auch als Zentralschaltwelle bezeichnet, zum Betätigen des Getriebes 13 für einen Gangwechsel vorgesehen. Der Schalthebel 12 ist über den Schaltstrang 11 mit dem Schaltdom 15 wirktechnisch verbunden, so dass ein Bewegen des Schalthebels 12 zum Auswählen eines Ganges des Getriebes 13 in einer Kulisse der Schaltbox 14 ein Betätigen des Schaltdoms 15 und somit einen entsprechenden Gangwechsel bewirkt. Der Schaltstrang 11 ist zum Übertragen axialer Längsbewegungen und einer Drehbewegung einer Wählbewegung des Schalthebels 12 von dem Schalthebel 12 auf den Schaltdom 15 vorgesehen und umfasst hierzu eine Strangseele 16, welche zum Übertragen der axialen Längsbewegung in Richtung einer Längserstreckung der Strangseele 16 und Übertragen der Drehbewegung ausgebildet ist. Hierzu ist die Strangseele 16 drucksteif und zugfest sowie torsionssteif ausgelegt. Des Weiteren ist die Strangseele biegbar ausgebildet und weist somit eine gewisse Flexibilität auf. Dies ermöglicht einen gekrümmten (in der dargestellten Ausführungsform S-förmig skizzierten) Verlauf des Schaltstrangs 11. Dieser stellt anhand seiner Biegungen eine gewisse Federwirkung bereit und ermöglicht somit einen Längenausgleich, wenn in einem Betriebszustand des Fahrzeugs Relativbewegungen des Getriebes 13 gegenüber der Schaltbox 14 auftreten.
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Weiterhin ist die Strangseele 16 axial verschiebbar sowie drehbar in einer koaxial zu der Strangseele 16 angeordneten Stranghülle 17 geführt. Diese erstreckt sich in der dargestellten Ausführungsform als eng anliegender Führungsschlauch über einen wesentlichen Abschnitt der Strangseele 16 und führt bzw. stützt diese insbesondere in den gekrümmten und gebogenen Abschnitten des Schaltstrangs 11. Insbesondere ist die Stranghülle 17 im Bereich des S-förmigen Verlaufs vorgesehen. Die Stranghülle 17 wird fahrzeugseitig beispielsweise mit einem ersten Ende an der Schaltbox 14 und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende an dem Getriebe 13 befestigt. In der dargestellten Ausführungsform ist hierzu ein spezieller Gegenhalter 18 lediglich symbolisch angedeutet. Ebenfalls dargestellt, ist eine direkte Kopplung der Strangseele 16 mit dem Schaltdom 15 über eine koaxiale Verbindung beider Bauteile. Eine Dreh- und/oder Längsbewegung der Strangseele 16 wird somit direkt in eine Dreh- bzw. Längsbewegung des Schaltdoms 15 umgesetzt. Eine zusätzliche Umlenkeinheit, wie sie aus bisherigen Schaltvorrichtungen bekannt ist, ist daher nicht vorzusehen.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltstrangs 21 in perspektivischer, aufgebrochender Ansicht. Dieser umfasst eine Strangseele 22, die steife Kettenglieder 23 aufweist, welche in der dargestellten Ausführungsform über Kreuzgelenke 24 miteinander zu einer kettenförmigen Strangseele 22 verbunden sind. Somit ist jedes Kettenglied 23 über zwei Drehachsen des Kreuzgelenks 24 räumlich zu dem benachbarten Kettenglied 23 bewegbar. Gleichzeitig können sowohl Zug- und Druckkräfte als auch Drehmomente übertragen werden. Dennoch ist die Strangseele 22 aufgrund ihres kettenförmigen Aufbaus biegbar und somit flexibel. Um ein Abknicken der Strangseele 22 zu verhindern und diese in ihren Bewegungen zu führen, ist die Strangseele 22 in der Stranghülle 25 geführt.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltstrangs 31 in ausschnittsweiser, perspektivischer Ansicht. In Übereinstimmung mit dem Schaltstrang aus 2 umfasst der dargestellte Schaltstrang 31 eine Strangseele 32, die aus starren Kettengliedern 33 besteht, die über Kreuzgelenke 34 miteinander verbunden sind. Es wird daher diesbezüglich auf die bereits gegebene Beschreibung verwiesen. Im Gegensatz dazu weist die Stranghülle 35 jedoch einen abweichenden Aufbau aus. Die Stranghülle 35 ist lediglich in einem Bereich eines jeweiligen Kreuzgelenks 34 vorgesehen und ist derart dimensioniert, dass diese das Kreuzgelenk 34 in seinem kompletten vorgesehenen Bewegungsumfang stützen und führen kann. Wird also die Strangseele 32 in einem Betrieb um beispielsweise 10 cm in Längsrichtung bewegt, so muss auch die Stranghülle mindestens eine entsprechende Länge aufweisen.
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Vorzugsweise ist an jedem Kreuzgelenk 34 der Strangseele 32 eine derartige Stranghülle 35 vorgesehen.
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strangseele 42 in perspektivischer Ansicht. Die Strangseele 42 umfasst starre Kettenglieder 43, welche über einachsige Drehgelenke 44a, 44b miteinander verbunden sind. Die Kettenglieder 43 sind jeweils U-förmig aufgebaut und um jeweils 90° zueinander gekippt. Hierbei stehen die jeweiligen Drehachsen stets um 90° gekippt zu den jeweils unmittelbar benachbarten Drehachsen. Dies bewirkt, dass ein zweites Kettenglied um eine erste Drehachse bezüglich eines ersten Kettenglieds und ein drittes Kettenglied um eine 90° zu der ersten Drehachse gekippten zweiten Drehachse schwenkbar ist. Entsprechend lässt sich diese Folge für nachfolgende Kettenglieder fortsetzen. Auf diese Weise wird ebenfalls eine entsprechende Biegbarkeit bzw. Flexibilität der Strangseele 42 bereitgestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Einstrangschaltvorrichtung
- 11
- Schaltstrang
- 12
- Schalthebel
- 13
- Getriebe
- 14
- Schaltbox
- 15
- Schaltdom
- 16
- Strangseele
- 17
- Stranghülle
- 18
- Gegenhalter
- 21
- Schaltstrang
- 22
- Strangseele
- 23
- Kettenglied
- 24
- Kreuzgelenk
- 25
- Stranghülle
- 31
- Schaltstrang
- 33
- Kettenglied
- 34
- Kreuzgelenk
- 35
- Stranghülle
- 42
- Strangseele
- 43
- Kettenglied
- 44a
- Drehachse
- 44b
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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