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Die Erfindung betrifft ein Schaltmodul für ein Handschaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
EP 828 097 B1 zeigt ein Schaltmodul mit einem Schaltarm in Form einer Schaltwelle, welche zur Übertragung einer Einrückbewegung um ihre Längsachse drehbar und zur Übertragung einer Wählbewegung entlang ihrer Längsachse verschiebbar ist.
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Die
DE 10324224 A1 offenbart ein Schaltmodul für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein Schalthebel zur Übertragung einer Einrückbewegung über ein elastisches Element mit einem Schaltarm in Form einer Schaltwelle verbunden ist. Der Schalthebel ist außerdem nichtelastisch mit einem Schaltgewicht verbunden. Zur Übertragung der Einrückbewegung wird die Schaltwelle durch den Schalthebel in eine Drehbewegung um die Längsachse der Schaltwelle gebracht. Dabei kann der Schalthebel mit dem Schaltgewicht relativ zur Schaltwelle um die Längsachse der Schaltwelle eine Drehbewegung ausüben. Die Drehbewegung des Schalthebels und des Schaltgewichts um die Schaltwelle wird durch ein zwischen dem Schalthebel und der Schaltwelle angeordneten elastischen Element gedämpft.
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Die
DE 10 2006 006 651 A1 zeigt ein Schaltmodul, welches eine Servounterstützungseinrichtung oder Schaltkraftunterstützungsvorrichtung, gekoppelt mit einer Schaltwelle, aufweist. Die Servounterstützungseinrichtung weist einen Schaltarm in Form einer Steuerstange auf.
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Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass insbesondere Schaltbewegungen, welche ausgehend von einem Handschalthebel über eine Längsbewegung eines Schaltarms der bekannten Schaltmodule auf ein Wechselgetriebe übertragen werden, mit Ungleichförmigkeiten im Bewegungsablauf der beteiligten Komponenten verbunden sind, welche Ungleichförmigkeiten an dem Handschalthebel spürbar werden und von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs als unkomfortabel empfunden werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltmodul eines manuellen Getriebes darzustellen, welches sich durch einen verbesserten Schaltkomfort auszeichnet.
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Die Aufgabe wird durch ein Schaltmodul für ein manuelles Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das Schaltmodul des manuellen Getriebes weist einen durch einen Fahrer bedienbaren Handschalthebel, eine Schaltverbindung, einen Schaltarm und ein Schaltgewicht auf. Mittels der Schaltverbindung wird eine durch den Fahrer ausgelöste Schaltbewegung des Handschalthebels auf den Schaltarm übertragen, wobei der Schaltarm durch die Schaltbewegung in Richtung seiner Längsachse bewegt wird. Die Schaltverbindung kann dabei ein an sich bekanntes Schaltkabel oder ein an sich bekanntes Schaltgestänge aufweisen. Die Schaltverbindung kann auch eine elektronische Verbindung aufweisen, wie diese aus sogenannten Shift-by-Wire-Systemen bekannt ist – in diesem Fall wird die Bewegung des Handschalthebels durch einen oder mehrere Sensoren detektiert und über Verbindungsleitungen und ein elektronisches Steuergerät an eine Aktorik übertragen, welche Aktorik wiederum in Abhängigkeit von der detektierten Bewegung des Handschalthebels den Schaltarm bewegt. Mit dem Schaltarm ist eine Schaltwelle des Getriebes oder eine Steuerstange einer Schaltkraftunterstützungsvorrichtung gemeint. Das Schaltgewicht hat dabei die Aufgabe, Stöße oder Vibrationen, welche ausgehend von dem Getriebe oder auch ausgehend von dem restlichen Kraftfahrzeug sich hin zu dem Handschalthebel ausbreiten, zu dämpfen. Die Schaltbewegung kann dabei eine Einrückbewegung sein, d. h. die Bewegung des Handschalthebels zum Einrücken eines Ganges des manuellen Getriebes. Die Schaltbewegung kann aber auch eine Wählbewegung sein, d. h. die Bewegung des Handschalthebels zur Wahl einer Schaltgasse des manuellen Getriebes. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Schaltbewegung dabei durch die Längsbewegung des Schaltarms übertragen wird.
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Dabei ist zur Erzielung eines guten Stoßdämpfungs- bzw. Vibrationsdämpfungs-Verhaltens des Schaltmoduls die Schaltverbindung einerseits nichtelastisch mit dem Schaltgewicht gekoppelt. Mit der nichtelastischen Kopplung ist gemeint, dass das Schaltgewicht relativ zu einem schaltgewichtseitigen Ende der Schaltverbindung nicht wesentlich beweglich ist. Andererseits ist die Schaltverbindung auf eine elastische Weise mit dem Schaltarm gekoppelt. Mit der elastischen Kopplung der Schaltverbindung mit dem Schaltarm ist gemeint, dass ein schaltarmseitiges Ende der Schaltverbindung relativ zu dem Schaltarm elastisch beweglich ist. Die elastische Beweglichkeit wird durch ein elastisches Element bewirkt. Das elastische Element bewirkt auch eine elastische Beweglichkeit des Schaltgewichts relativ zu dem Schaltarm, wobei diese elastische Beweglichkeit relativ zu dem Schaltarm zumindest ihren Hauptbewegungsanteil in Richtung einer Längsachse des Schaltarms bzw. parallel zu der Längsachse des Schaltarms aufweist.
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Es hat sich gezeigt, dass eine wenig elastische Kopplung des Schaltgewichts mit der Schaltverbindung und eine stark elastische Kopplung des Schaltgewichts mit dem Schaltarm eine starke Verbesserung hinsichtlich einer Spürbarkeit von Stößen und/oder Vibrationen am Handschalthebel mit sich bringt. Insbesondere Stöße, die von Seiten des Getriebes in Richtung der Schaltverbindung wirken, werden mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung wirksam gedämpft. Der von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrgenommene Schaltkomfort steigt dadurch.
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Eine erste vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltgewicht an einem Getriebegehäuse auf eine Art und Weise gelagert ist, dass eine Beweglichkeit des Schaltgewichtes hauptsächlich in Richtung der Längsachse des Schaltarms gegeben ist. Auf diese Weise können selektiv Stöße und Vibrationen, welche in Längsrichtung des Schaltarms durch diesen verlaufen, gedämpft werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltgewicht drehbar an dem Getriebegehäuse gelagert ist, wobei eine Drehachse des Schaltgewichts senkrecht zu der Längsachse des Schaltarms angeordnet ist, wobei vorteilhafter Weise eine tangentiale Richtung der Anordnung des Schaltgewichts zu der Drehachse des Schaltgewichts im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Schaltarms gerichtet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine kostengünstige Lagerung des Schaltgewichts unter Ermöglichung der erfindungsgemäßen Beweglichkeit des Schaltgewichts. Außerdem ergeben sich bei einer solchen Anordnung Freiheitsgrade wie zum Beispiel Größe der Masse, Abstand der Masse von der Drehachse, Verteilung der Masse um die Drehachse, durch welche das Dämpfungssystem auf Platzgegebenheiten und auf Vibrationseigenschaften eines gegebenen Getriebes und/oder Fahrzeugs abgestimmt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltgewicht über einen Verbindungshebel an die Schaltverbindung gekoppelt ist, wobei der Verbindungshebel drehbar an dem Schaltarm gelagert ist, wobei eine erste Drehachse der Lagerung des Verbindungshebels an dem Schaltarm senkrecht zur Längsachse des Schaltarms angeordnet ist, und wobei der Verbindungshebel drehbar an dem Schaltgewicht gelagert ist, wobei eine zweite Drehachse der Lagerung des Verbindungshebels an dem Schaltgewicht senkrecht zur Längsachse des Schaltarms angeordnet ist. Durch eine derartige getriebliche Anbindung des Schaltgewichts an den Schaltarm und an die Schaltverbindung entstehen weitere Freiheitsgrade, die eine Feinabstimmung des Dämpfungssystems erlauben. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die drehbare Lagerung des Verbindungshebels an dem Schaltarm und/oder die drehbare Lagerung des Verbindungshebels an dem Schaltgewicht über ein Kugelgelenk erfolgt. Auf diese Weise können geringe Bewegungsanteile, welche von der Hauptrichtung parallel zur Längsachse des Schaltarms abweichen, toleriert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verbindungshebel über das elastische Element mit dem Schaltarm verbunden ist. Die Schaltverbindung greift somit an einem Punkt an dem Verbindungshebel an, welcher Punkt zwischen einem Ankopplungspunkt des Schaltgewichts an dem Verbindungshebel und einem Ankopplungspunkt des Verbindungshebels an dem Schaltarm angeordnet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das elastische Element zwischen einem Lagerbolzen und einer Lagerhülse der Lagerung des Verbindungshebels an dem Schaltarm angeordnet ist. Eine solche Anordnung und, zumindest abschnittsweise, zylindrische Form des elastischen Elements bedeutet eine kostengünstige Herstellung des elastischen Elements selbst und einer Einheit aus Lagerhülse, Lagerbolzen und elastischem Element. Diese Elemente können als Drehlager ausgebildet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Schaltarm eine Steuerstange einer Schaltkraftunterstützungsvorrichtung zur Übertragung der Schaltbewegung auf eine Schaltwelle des manuellen Getriebes ist. Die Steuerstange der Schaltkraftunterstützungsvorrichtung ist dabei zum Beispiel von einer in der
DE 10 2006 006 651 A1 geoffenbarten Art und Wirkungsweise. In diesem Fall kann die Dämpfungsvorrichtung, welche das Schaltgewicht und das elastische Element aufweist, besonders gut auf Stöße abgestimmt werden, welche von der Schaltkraftunterstützungsvorrichtung herrühren oder welche von dem Getriebe herrühren und über die Schaltkraftunterstützungsvorrichtung in Richtung des Handschalthebels übertragen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Übertragung der Schaltbewegung eine Übertragung der Einrückbewegung auf die Schaltwelle des manuellen Getriebes ist, wobei zur Übertragung einer Wählbewegung der Handschalthebel unverstärkt über eine zweite Schaltverbindung mit der Schaltwelle des manuellen Getriebes verbunden ist. Mit der Wählbewegung ist eine Wahl einer Schaltgasse des manuellen Getriebes gemeint.
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Vorteilhafter Weise bewirkt bei dieser Weiterbildung die Längsbewegung der Steuerstange über eine entsprechende Verbindung mit der Schaltwelle eine Drehbewegung der Schaltwelle, wodurch mittels eines Schaltfingers an der Schaltwelle der Einrückvorgang im Getriebe bewirkt wird. Die Wählbewegung erfolgt dabei vorteilhafter Weise über eine Längsbewegung der Schaltwelle, welche über die zweite Schaltverbindung durch entsprechende Bewegung des Handschalthebels ausgelöst wird. Somit wird selektiv die Einrückbewegung des Schaltmoduls durch die Schaltkraftunterstützungsvorrichtung verstärkt. Und es wird selektiv die Einrückbewegung durch das erfinderische Schaltmodul gedämpft, wohingegen die Wählbewegung ungedämpft bleibt. Dadurch werden Vibrations- und Ruckelerscheinungen, welche mit einem Synchronisationsvorgang des Einrückens verbunden sind, gedämpft.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltverbindung ein Schaltkabel aufweist, welches mit dem Schaltarm elastisch gekoppelt und mit dem Schaltgewicht unelastisch gekoppelt ist. Aufgrund der Tatsache, dass bei Verwendung eines Schaltkabels die Schaltverbindung eine geringe Masse aufweist, hat es sich für die Dämpfungseigenschaften des Schaltmoduls als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen dem Handschalthebel und dem elastischen Element die Gesamtmasse des Schaltmoduls erhöht wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Dabei zeigen
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1 eine schematische Darstellung eines Schaltmoduls,
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2 eine Konstruktionszeichnung eines Getriebegehäuses eines manuellen Getriebes mit Teilen eines beispielhaften Schaltmoduls,
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3 einen Ausschnitt aus einer Konstruktionszeichnung des manuellen Getriebes mit wesentlichen Teilen des beispielhaften Schaltmoduls,
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4 eine Draufsicht auf wesentliche Teile des beispielhaften Schaltmoduls,
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5 eine Seitenansicht der wesentlichen Teile des beispielhaften Schaltmoduls,
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6 eine erste Schnittdarstellung eines Entkopplungselements,
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7 eine zweite Schnittdarstellung des Entkopplungselements.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schaltmoduls 1 eines nicht näher dargestellten manuellen Getriebes eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Schaltmodul 1 weist einen Handschalthebel 3, eine Schaltverbindung 4, ein Schaltgewicht 8 und einen Schaltarm 5 auf. Die Schaltverbindung 4 hat die Form eines Kabelzugs, welcher nichtelastisch mit dem Schaltgewicht 8 verbunden ist. Das Schaltgewicht 8 ist über ein Verbindungselement 13 mit einem Entkopplungselement 22 verbunden. Das Entkopplungselement 22 weist eine Lagerhülse 12, einen Laberbolzen 11 und ein elastisches Element 10 auf. Dabei ist der Lagerbolzen 11 fest mit dem Schaltarm 5 verbunden, und die Lagerhülse 12 ist fest mit dem Verbindungselement 13 verbunden. Das elastische Element 10 ist zwischen dem Lagerbolzen 11 und der Lagerhülse 12 angeordnet, die Lagerhülse 12 und das elastische Element 10 umgeben den Lagerbolzen 11 konzentrisch. Die Schaltmasse 8 ist an einem nicht dargestellten Getriebegehäuse so gelagert, dass sie zumindest zum Teil in Richtung einer Längsachse 9 verschiebbar ist bzw. ihre Massenwirkung zumindest zum Teil in Richtung der Längsachse 9 wirksam ist. Eine Ausführung einer Schaltbewegung am Handschalthebel 3 bewirkt eine Bewegung des Schaltarms 5 und eine Bewegung des Schaltgewichts 8 in Richtung oder parallel zu der Längsachse 9.
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2 zeigt eine Konstruktionszeichnung eines Getriebegehäuses 114 eines nicht näher dargestellten manuellen Getriebes mit Teilen eines beispielhaften Schaltmoduls 101. Ein in 2 nicht dargestellter Handschalthebel des Schaltmoduls 101 ist über ein Schaltkabel 123, welches Teil einer Schaltverbindung 104 ist, über ein Kugelgelenk 124 mit einem Verbindungshebel 116 verbunden. Der Verbindungshebel 116 ist einerseits mit einem Entkopplungselement 122 verbunden, welches Entkopplungselement 122 seinerseits mit einer Steuerstange 152 einer Schaltkraftunterstützungsvorrichtung 118 verbunden ist. Der Verbindungshebel 116 ist andererseits mit einem Schaltgewicht 108 verbunden, welche Schaltmasse 108 an dem Getriebegehäuse 114 drehbar gelagert ist.
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3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der in 2 gezeigten Konstruktion des manuellen Getriebes mit wesentlichen Teilen des beispielhaften Schaltmoduls 101. Das in 3 nicht dargestellte Schaltkabel 123 ist mit einem Kugelkopf 117 des in 3 nicht vollständig dargestellten Kugelgelenks 124 drehbeweglich verbunden. Der Kugelkopf 117 ist fest mit dem Verbindungshebel 116 verbunden. Der Verbindungshebel 116 ist im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 109 eines Schaltarms 105 angeordnet, wobei der Schaltarm 105 bei diesem Beispiel gleichbedeutend mit der Steuerstange 152 ist. Der Verbindungshebel 116 ist über das Entkopplungselement 122 elastisch und drehbar um eine erste Drehachse 125 an der Steuerstange 152 gelagert. Auf einer dem Entkopplungselement 122 gegenüber liegenden Seite des Verbindungshebels 116 ist dieser drehbar an einem Ausleger 126 des Schaltgewichts 108 gelagert. Das Schaltgewicht 108 ist an einem Lager 129 drehbar um eine Drehachse 115 an dem Getriebegehäuse 114 gelagert, wobei das Schaltgewicht 108 den Ausleger 126 und einen weiteren Ausleger 130 aufweist, welche Ausleger 126, 130 sich jeweils ausgehend von dem Lager 129 im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse 115 und im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 109 erstrecken. Am Ende des Auslegers 126 ist ein erstes Gewichtselement 127 angeordnet, und am Ende des weiteren Auslegers 130 ist ein zweites Gewichtselement 128 angeordnet. Die Drehachse 115 des Schaltgewichts ist dabei parallel zu der ersten Drehachse 125 und senkrecht zu der Längsachse 109 des Schaltarms 105 angeordnet. Durch eine Schaltbewegung eines in 3 nicht dargestellten Handschalthebels 3, übertragen durch das ebenfalls nicht dargestellte Schaltkabel 123, wird der Verbindungshebel 116 in eine Bewegung im Wesentlichen in Richtung der Längsachse 109 des Schaltarms versetzt. Bei dieser Bewegung wird das Schaltgewicht 108 in eine Drehbewegung um die Drehachse 115 versetzt, wobei sich für die beiden Gewichtselemente 127, 128 durch ihre Anordnung eine Bewegung im Wesentlichen in Richtung der Längsachse 109 des Schaltarms 105 ergibt. Bei dieser Bewegung sind die beiden Gewichtselemente 127, 128 gegensinnig orientiert. Weiterhin resultiert bei der Wählbewegung eine Bewegung der Steuerstange 152 bzw. des Schaltarms 105 in Richtung der Längsachse 109 des Schaltarms 105. Aufgrund der Lagerung des Verbindungshebels 116 über ein zweites Kugelgelenk 119 an dem Ausleger 126 der Schaltmasse und über das Entkopplungselement 122 an der Steuerstange 152, und aufgrund der Lagerung der Schaltmasse am Lager 129, weicht die Bewegung des Verbindungshebels 116 von einer streng parallel zu der Längsachse 109 verlaufenden Bewegung ab. Diese Abweichungen werden durch die drehbaren Lagerungen um eine zweite Drehachse 131 des zweiten Kugelgelenks 119 und um die erste Drehachse 125 ermöglicht.
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4 zeigt eine Draufsicht auf wesentliche Teile des Schaltmoduls 101 mit Blick in Richtung der ersten Drehachse 125.
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5 zeigt eine Seitenansicht der wesentlichen Teile des Schaltmoduls 101 mit Blick in Richtung der Ausleger 126, 130.
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Anhand zweier Schnittdarstellungen in den 6 und 7 soll nun die Funktionsweise des Entkopplungselements 122 erläutert werden. 6 zeigt die in 5 gezeigte Anordnung in einer Darstellung eines Schnitts B-B des Entkopplungselements 122. Es ist bei dieser Darstellung zu sehen, dass der Verbindungshebel 116 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 109 des Schaltarms 105 angeordnet ist. 7 zeigt die in 5 gezeigte Anordnung in einer Darstellung eines Schnitts A-A des Entkopplungselements 122.
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Ein Lagerbolzen 111 des Entkopplungselements 122 ist über eine Schraube 120 fest mit der Steuerstange 152 verbunden. Eine Lagerhülse 112 ist fest mit dem Ausleger 126 des Schaltgewichts 108 verbunden. Zwischen der Lagerhülse 112 und dem Lagerbolzen 111 ist ein elastisches Element 110 angeordnet. Die Lagerhülse 112 wird durch eine zweite Schraube 121 so fixiert, dass sie sich nicht in Richtung der ersten Drehachse 125 bewegen kann. Die Lagerhülse 112 ist aber um die erste Drehachse 125 drehbeweglich soweit die gesamte Anordnung eine Drehbewegung erlaubt. Setzt bei einer Schaltbewegung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Kraft in Richtung der Längsachse 109 des Schaltarms 105 an dem Kugelkopf 117 an, so wird diese Kraft über die Lagerhülse 112 und das elastische Element 110 auf den Lagerbolzen 111 und somit auf die Steuerstange 152 übertragen. Die Steuerstange 152 ist dabei so gelagert, dass sie nur in Richtung der Längsachse 109 beweglich ist. Mit jeder Bewegung der Steuerstange 152 geht eine entsprechende Bewegung des Schaltgewichts 108 einher.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 101
- Schaltmodul
- 3
- Handschalthebel
- 4, 104
- Schaltverbindung
- 5, 105
- Schaltarm
- 152
- Steuerstange
- 8, 108
- Schaltgewicht
- 9, 109
- Längsachse des Schaltarms
- 10, 110
- Elastisches Element
- 11, 111
- Lagerbolzen
- 12, 112
- Lagerhülse
- 13
- Verbindungselement
- 114
- Getriebegehäuse
- 115
- Drehachse des Schaltgewichts
- 116
- Verbindungshebel
- 117
- Kugelkopf
- 118
- Schaltkraftunterstützungsvorrichtung
- 119
- Zweites Kugelgelenk
- 120
- Schraube
- 121
- Zweite Schraube
- 22, 122
- Entkopplungselement
- 123
- Schaltkabel
- 124
- Kugelgelenk
- 125
- Erste Drehachse
- 126
- Ausleger des Schaltgewichts
- 127
- Erses Gewichtselement
- 128
- Zweites Gewichtselement
- 129
- Lager des Schaltgewichts
- 130
- Weiterer Ausleger
- 131
- Zweite Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 828097 B1 [0002]
- DE 10324224 A1 [0003]
- DE 102006006651 A1 [0004, 0016]
