DE102012222299A1

DE102012222299A1 - Vibrationsisolierte Handschaltgetriebe-Gangschaltung mit präzisem Schaltgefühl

Info

Publication number: DE102012222299A1
Application number: DE102012222299A
Authority: DE
Inventors: Larry G. Hartleip; George Krochmal
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-06-13
Also published as: US20130145882A1; CN103161927A

Abstract

Eine Handschaltgetriebe-Gangschaltungs-Befestigungsanordnung, die eine Vibrationsisolation und ein präzises Schaltgefühl schafft. Eine längsbewegliche Befestigung schränkt die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses in allen Richtungen außer einer Längsrichtung ein. Ein Längsgestänge bewirkt, dass sich das Gangschaltungsgehäuse in Einklang mit dem Endantrieb in der Längsrichtung bewegt und nur auf aufgebrachte Kräfte zwischen dem Endantrieb und dem Gangschaltungsgehäuse parallel zur Längsrichtung reagiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gangschaltungen, die für die Fahrerauswahl von Gängen eines Handschaltgetriebes verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Gangschaltungs-Befestigungsanordnung, die eine Vibrationsisolation und ein präzises Schaltgefühl schafft.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Motor in vielen Kraftfahrzeugen mit Hinterradantrieb ist longitudinal montiert und weist ein Handschaltgetriebe auf, das fest an der Rückseite des Motorblocks angebracht ist. Der Motor und das Getriebe bilden gemeinsam einen ”Antriebsstrang”.
Verbrennungs-, Trägheits- und Ungleichgewichtskräfte innerhalb des Motors erzeugen Vibrationen mit niedriger Amplitude und hoher Frequenz, die den ganzen Antriebsstrang schütteln. Die stärkste dieser Vibrationen liegt in der Torsions- oder ”Wank”-Achse um die Motorkurbelwelle. Der Antriebsstrang ist typischerweise an der Struktur des Kraftfahrzeugs über drei Antriebsstrang-Halterungen befestigt. Der Zweck dieser Halterungen besteht darin, den Antriebsstrang sicher innerhalb des Kraftfahrzeugs zu halten, während die durch den Motor erzeugte Vibration isoliert wird.
Der Antriebsstrang wird einem weiteren Typ von Bewegung relativ zur Struktur des Kraftfahrzeugs unterzogen. Dieser andere Typ von Bewegung weist eine höhere Amplitude und niedrigere Frequenz als die durch den Motor erzeugten Vibrationen auf. Die Quellen dieses Typs von Bewegung umfassen Straßeneingaben, die verursachen, dass sich der Antriebsstrang vertikal bewegt, Beschleunigungs- oder Abbremsereignisse des Kraftfahrzeugs, die eine Längsbewegung des Antriebsstrangs relativ zur Karosserie verursachen, und eine Drehmomentreaktion des Motors, die verursacht, dass der Antriebsstrang geringfügig relativ zur Fahrzeugkarosserie wankt.
Das Handschaltgetriebe enthält mehrere Gänge, die der Fahrer über einen Schalthebel auswählen kann. Der Fahrer bewegt den Hebel in der Längsrichtung und seitlich in unterschiedliche Positionen, von denen jede mit einem gewünschten Gang des Getriebes korreliert. Das untere Ende des Schalthebels koppelt über eine Schnittstelle mit einem Gangschaltungsgehäuse. Innerhalb des Gangschaltungsgehäuses befindet sich ein Gangschaltungsmechanismus, der die Längs- und seitliche Bewegung des Schalthebels in eine Längs- und Drehbewegung einer Schaltstange umsetzt. Die Schaltstange erstreckt sich von der Innenseite des Gangschaltungsgehäuses und in das Getriebe. Die Längs- und Drehbewegung der Schaltstange in Ansprechen auf Bewegungen des Schalthebels führt zu Bewegungen innerhalb des Getriebes, die das Einlegen des gewünschten Gangs bewirken. Die Schaltstange weist zwei U-Gelenke auf, die zwischen dem Gangschaltungsgehäuse und dem Getriebe angeordnet sind. Diese Gelenke ermöglichen, dass sich der Antriebsstrang vertikal und seitlich relativ zum Gangschaltungsgehäuse bewegt, wodurch die Antriebsstrang-Vibration und -Bewegung vom Gangschaltungsgehäuse abgekoppelt wird. Sehr wenig Antriebsstrang-Vibration oder -Bewegung wird vom Getriebe durch die Schaltstange auf das Gangschaltungsgehäuse übertragen.
Das Gangschaltungsgehäuse ist zwei Hauptkraftquellen ausgesetzt. Die Schaltkräfte, die durch die Schaltstange in Ansprechen auf die Bewegung des Schalthebels durch den Fahrer übertragen werden, bestehen aus Dreh- und Längstranslationskräften. Diese Kräfte weisen den größten Effekt auf die Schaltpräzision auf. Damit die Gangauswahl innerhalb des Getriebes stattfindet, muss auf die Längs- und Drehschaltstangenkräfte in diesen gleichen Richtungen zwischen dem Getriebe und dem Gangschaltungsgehäuse reagiert werden. Schaltkräfte vom Schalthebel in das Gangschaltungsgehäuse sind am stärksten in den Längs- und seitlichen Richtungen und niedriger in der vertikalen Richtung. Daher ist ein gewisser Typ von Gangschaltungs-Befestigungsanordnung erforderlich, um das Gangschaltungsgehäuse in den Längs-, seitlichen und Torsionsrichtungen in Bezug auf das Getriebe einzuschränken. Wenn das Gangschaltungsgehäuse nicht eingeschränkt wird, verlagert sich in dieser Hinsicht das Gehäuse und/oder dreht sich, wenn der Schalthebel bewegt wird.
Im Stand der Technik sind viele Möglichkeiten bekannt, um das Gangschaltungsgehäuse in Bezug auf das Getriebe strukturell einzuschränken (zu montieren, zu befestigen, usw.). Jede solche Gangschaltungs-Befestigungsanordnung hat eine Auswirkung auf die zwei dominanten Gangschaltungsleistungsmetriken: Schaltgefühl am Schalthebel und das Niveau der Vibration, die vom Getriebe in die Gangschaltung übertragen wird, wobei nicht nur die Vibration am Schalthebel gespürt werden kann, sondern sie auch Körperschall erzeugen kann, wenn die Vibration in die Fahrzeugkarosserie übertragen wird. Folglich würde die ideale Gangschaltungs-Befestigungsanordnung sowohl ein präzises Schaltgefühl als auch so niedrig wie mögliche Vibrationsniveaus schaffen. Leider ist es sehr schwierig, beide Ziele gleichzeitig in einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung zu erreichen. In dieser Hinsicht umfassen die beim Konfigurieren einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung zu betrachtenden Hauptvariablen: die Steifigkeit, den Ort und die Geometrie der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung.
Die Steifigkeit der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung wirkt sich erheblich auf das Schaltgefühl aus. Wenn das Gangschaltungsgehäuse in Bezug auf das Getriebe steif montiert wird, dann fühlen sich die Gangauswahlen des Schalthebels aufgrund der mechanisch steifen Beziehung zwischen dem Getriebe und dem Gangschaltungsgehäuse präzise an. Wenn jedoch das Gangschaltungsgehäuse in Bezug auf das Getriebe weich befestigt wird, dann fühlen sich die Gangauswahlen des Schalthebels aufgrund der elastischen Beweglichkeit des Gangschaltungsgehäuses in Bezug auf das Getriebe unpräzise und gummiartig an.
Der Ort der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung wirkt sich erheblich auf die Vibrationsniveaus im Gangschaltungsgehäuse aus. Im Stand der Technik ist die Gangschaltung typischerweise entweder ausschließlich am Getriebe oder sowohl am Getriebe als auch an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Verständlicherweise weist eine Befestigung des Gangschaltungsgehäuses ausschließlich am Getriebe das höchste Vibrationsniveau auf.
Die Geometrie der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung wirkt sich erheblich auf die Vibrationsniveaus auf, die vom Getriebe in das Gangschaltungsgehäuse übertragen werden. Im Stand der Technik ist eine Dreiecksmontagegeometrie als sehr steif bekannt, aber folglich auch sehr effizient beim Übertragen einer Vibration vom Getriebe auf das Gangschaltungsgehäuse.
1 bis 4 veranschaulichen Gangschaltungs-Befestigungsanordnungen des Standes der Technik.
1 und 2 stellen eine schematische Ansicht einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 10 des Standes der Technik einer Gangschaltung 11 für ein Handschaltgetriebe 14 eines Endantriebs 12 dar, wobei das Gangschaltungsgehäuse 22 der Gangschaltung 10 ausschließlich mit dem Endantrieb am Getriebe verbunden ist. Eine flexible Tülle 28 ist zwischen die Fahrzeugkarosserie 24 (z. B. den ”Tunnel” 25) und das Gangschaltungsgehäuse 22 gekoppelt, schafft jedoch keine Abstützung des Gangschaltungsgehäuses. Die Gangschaltung 11 ist mit dem Endantrieb 12 am Getriebe 14 über eine gelenkige Schaltstange 18 mit einem Paar von U-Gelenken 19 betriebsfähig verbunden, wobei das Getriebe eine damit verbundene Gelenkwelle (oder Antriebswelle) 16 aufweist. Gänge des Getriebes werden vom Fahrer dadurch ausgewählt, dass der Fahrer einen schwenkbar angebrachten Schalthebel 20 der Gangschaltung 11 greift und ihn in ausgewählte Gangpositionen bewegt. Das Gangschaltungsgehäuse 22 ist mit dem Endantrieb 12 am Getriebe 14 über einen Satz von starren Armen verbunden, die in Form eines Paars von Armen 30, die in Bezug auf eine jeweilige Seite des Gangschaltungsgehäuses seitlich spitzwinklig sind, und eines zentralen starren Arms 31, der in Bezug auf die Unterseite des Gangschaltungsgehäuses vertikal spitzwinklig ist, trianguliert sind. Die Verbindung der Arme 30, 31 mit dem Getriebe 14 geschieht über ein Gelenk 32, das einen elastomeren Isolator 34 darin umfassen kann oder nicht.
In dieser Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 10 wird die Antriebsstrang-Vibration effektiv vom Getriebe 14 direkt in die Gangschaltung 11 übertragen. In dieser Hinsicht wird, da die dominante Antriebsstrang-Vibration eine Torsionswankbewegung um die Kurbelwelle ist, diese Torsionsbewegung als seitliche Vibration an der Gangschaltungsbefestigungsstelle aufgrund der Tatsache, dass sie über der Kurbelwelle angeordnet ist, registriert. Obwohl die stabile Befestigung der Gangschaltung am Getriebe die meiste Vibration am Gangschaltungsgehäuse erzeugt, schafft diese Gangschaltungs-Befestigungsanordnung ein präzises Schaltgefühl am Schalthebel. Das Vorsehen einer Isolation an den Befestigungen (wie z. B. durch den elastomeren Isolator 34) verringert die Vibrationsniveaus vom Getriebe zum Gangschaltungsgehäuse; dies verschlechtert jedoch die Schaltpräzision, so dass das Schaltgefühl weniger steif mechanisch und mehr gummiartig ist. Folglich ist die Befestigung des Gangschaltungsgehäuses ausschließlich am Getriebe (oder Antriebsstrang) typischerweise eine Gangschaltungs-Befestigungsanordnung, die in Hochleistungsfahrzeugen verwendet wird, in denen die Schaltpräzision mehr wert ist als die Vibrationsisolation.
3 und 4 stellen eine schematische Ansicht einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 10' des Standes der Technik einer Gangschaltung 11' für ein Handschaltgetriebe 14' eines Endantriebs 12' dar, wobei das Gangschaltungsgehäuse 22' der Gangschaltung 11' mit sowohl dem Endantrieb am Getriebe als auch über einen elastisches Puffer 28 mit der Fahrzeugkarosserie 24' (z. B. dem Tunnel 25') verbunden ist. Wie in 1 ist die Gangschaltung 11' mit dem Endantrieb 12 am Getriebe 14' über eine gelenkige Schaltstange 18' mit einem Paar von U-Gelenken 19' betriebsfähig verbunden, wobei das Getriebe eine damit verbundene Gelenkwelle (oder Antriebswelle) 16' aufweist. Die Gänge des Getriebes werden vom Fahrer ausgewählt, indem der Fahrer einen Schalthebel 20' der Gangschaltung 11' greift und ihn in ausgewählte Gangpositionen bewegt. Das Gangschaltungsgehäuse 22' ist mit dem Endantrieb 12' am Getriebe 14' über ein Paar von starren Armen 30' verbunden, die in Bezug auf eine jeweilige Seite des Gangschaltungsgehäuses seitlich spitzwinklig sind. Die Verbindung der Arme 30' mit dem Getriebe 14' geschieht über ein Gelenk 32', das vorzugsweise einen elastomeren Isolator 34' darin umfasst. Außerdem ist die Gangschaltung 11' mit der Fahrzeugkarosserie 24', insbesondere dem Tunnel 25' der Fahrzeugkarosserie, über einen nicht elastischen Montagerahmen 26 verbunden, der am Tunnel 25' und an dem vorstehend erwähnten elastischen Montagepuffer 28 befestigt ist, der beispielsweise aus Kautschuk besteht und der an sowohl dem Montagerahmen als auch dem Gangschaltungsgehäuse 22' befestigt ist.
Diese Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 10' ist im Stand der Technik sehr üblich, um für die Montage von Gangschaltungen zu sorgen, die Schaltstangen anstelle von Schaltkabeln verwenden. In dieser Hinsicht verwenden die meisten Handschaltgetriebe-Gangschaltungen entweder Schaltstangen oder -kabel, um die Bewegung und Kraft von der Gangschaltung auf das Getriebe zu übertragen. Kabelbetätigte Gangschaltungen sind typischerweise von der Antriebsstrang-Vibration besser isoliert, sind jedoch weniger präzise mit einem gummiartigen Gefühl und größeren Schaltkräften aufgrund der Kabelreibung und -flexibilität. Gangschaltungen des Standes der Technik unter Verwendung von Schaltstangen zeigen eine höhere Schaltpräzision aufgrund der festen Schaltstange und leichtere Schaltkräfte aufgrund der geringeren Reibung, leiden jedoch unter einer schlechten Vibrationsisolation.
Das Gangschaltungsgehäuse 22 und die Arme 30' bilden eine feste Einheit, wobei ein Vorderende dieser Einheit am Getriebe befestigt ist und ein Hinterende dieser Einheit an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Diese Befestigungen können so konfiguriert sein, dass sie sehr steif oder sehr weich sind, und dies führt zu zahlreichen Feinheiten, die nicht unmittelbar ersichtlich sind.
Wenn die vordere und die hintere Befestigung äußerst steif sind, dann wäre die Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 10' mechanisch starr, was zu keiner Vibrationsisolation wie zwischen dem Antriebsstrang und der Fahrzeugkarosserie führt. Das Schalten würde sich sehr präzise für den Fahrer anfühlen, da das Gangschaltungsgehäuse sich nicht relativ zum Getriebe bewegen würde, während es Schaltkräften von der Schaltstange in Ansprechen auf eine Bewegung des Schalthebels durch den Fahrer ausgesetzt wird. Leider würde die ganze Antriebsstrang-Vibration in die Fahrzeugkarosserie geleitet werden, was hohe Niveaus von Körperschall und unkomfortable Niveaus von Schalthebelvibration für den Fahrer verursacht. Eine stabile Befestigung würde auch die relative dynamische Bewegung des Getriebes in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie stören, wodurch eine sehr steife Gangschaltungs-Befestigungsanordnung in der Praxis nicht implementierbar ist.
Wenn andererseits die vordere und die hintere Befestigung äußerst weich sind, dann wäre die Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 10' mechanisch federnd, was zu einem hohen Niveau an Vibrationsisolation wie zwischen dem Antriebsstrang und der Fahrzeugkarosserie führt. Das Schalten würde sich für den Fahrer sehr gummiartig anfühlen, da Schaltkräfte von der Schaltstange in Ansprechen auf Bewegungen des Schalthebels das Gangschaltungsgehäuse relativ zum Getriebe bewegen würden. Obwohl das sehr weiche Montieren des Gangschaltungsgehäuses die Fahrzeugkarosserie von einigem der Antriebsstrang-Vibration und einigem der dynamischen Antriebsstrang-Bewegung isolieren würde, erzeugt leider die spitzwinklige seitliche Geometrie der Befestigungsarme zwischen dem Gangschaltungsgehäuse und dem Getriebe einen sehr effizienten Weg für die Übertragung der starken seitlichen Antriebsstrang-Vibrationen auf das Gangschaltungsgehäuse und in die Fahrzeugkarosserie.
Da beide der äußerst steifen und äußerst weichen Gangschaltungs-Befestigungsanordnungen 10' eine unannehmbare Leistung schaffen, fällt die typische Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 10', die in der Praxis verwendet wird, irgendwo zwischen diese zwei Extreme, wodurch ein bestmöglicher Kompromiss zwischen dem präzisen Schaltgefühl und der Vibrationsisolation durch die Kriterien, die für ein spezielles Kraftfahrzeug geeignet sind, gemacht wird. Leider führt dieser Kompromiss typischerweise zu einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung, die unter den gewünschten Leistungszielen für sowohl Vibrationsisolation als auch Schaltpräzision arbeitet.
Was folglich auf dem Fachgebiet erforderlich ist, ist eine Gangschaltungs-Befestigungsanordnung für ein Handschaltgetriebe, die das Gangschaltungsgehäuse von der Vibration des Antriebsstrangs (einschließlich jener des Antriebsstrangs) isoliert und gleichzeitig auch ein präzises Schaltgefühl schafft.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist eine vibrationsisolierte Gangschaltungs-Befestigungsanordnung mit Präzisionsschaltgefühl für ein Handschaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei die Gangschaltungs-Befestigungsanordnung sowohl eine längsbewegliche Befestigung des Gangschaltungsgehäuses in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie als auch ein Längsgestänge zwischen dem Gangschaltungsgehäuse und dem Endantrieb, insbesondere dem Getriebe davon, umfasst.
Um ein Präzisionsschaltgefühl zu erreichen, muss die längsbewegliche Befestigung eine angemessene Torsionseinschränkung schaffen. Folglich ermöglicht die längsbewegliche Befestigung, dass das Gangschaltungsgehäuse in Einklang den Längsbewegungen des Endantriebs in Ansprechen auf das Längsgestänge folgt. Gleichzeitig schränkt die längsbewegliche Befestigung die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses relativ zur Fahrzeugkarosserie in allen Richtungen außer der Längsrichtung ein.
Das Längsgestänge verbindet das Gangschaltungsgehäuse mit dem Getriebe und schränkt die Längsbewegung des Gangschaltungsgehäuses relativ zum Getriebe ein. Außerdem verhindert das Längsgestänge in Kombination mit der längsbeweglichen Befestigung ein Schalthebelwackeln (Schwenken des Schalthebels in Ansprechen auf eine Längsbewegung des Endantriebs, die dadurch verursacht wird, dass sich das Gangschaltungsgehäuse nicht in Einklang mit der Längsbewegung des Endantriebs bewegt), wodurch eine relative Bewegung zwischen dem Getriebe und dem Gangschaltungsgehäuse verhindert wird.
Das Längsgestänge reagiert auf aufgebrachte Kräfte nur in einer Linie damit, wobei alle anderen Richtungen aufgrund der Anwesenheit eines ”Heim-Gelenks”, das an jedem Ende des Längsgestänges angeordnet ist, keine Kraftreaktion aufweisen. Ein Heim-Gelenk ist eine Gelenkverbindung, die manchmal als ”kugelförmiges Stangenende” oder ”Stangenendlager” bezeichnet wird, das sich durch ein rotierendes sphärisches Kugelgelenk auszeichnet, das nur auf Kräfte reagiert, die in einer Linie mit der Stange aufgebracht werden, an der es befestigt ist. Folglich ist das Längsgestänge zwischen dem Getriebe und dem Gangschaltungsgehäuse derart verbunden, dass es nur auf Kräfte reagiert, die in der Längsrichtung der Bewegung aufgebracht werden. Das Längsgestänge schafft eine Bewegungseinschränkung des Gangschaltungsgehäuses in Bezug auf das Getriebe für aufgebrachte Schaltstangenkräfte, die von Fahrerschalthebelbewegungen stammen, wodurch das Schalten mechanisch steif ist, was zu einem Schaltgefühl führt, das präzise ist. Gleichzeitig verhindert das Längsgestänge aufgrund der Heim-Gelenke, dass die starke seitliche Antriebsstrang-Vibration und -Bewegung auf das Gangschaltungsgehäuse übertragen werden.
Folglich ist es eine Aufgabe der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Vibrationsisolation des Gangschaltungsgehäuses vom Antriebsstrang, den Ausgleich von Bewegungen des Antriebsstrangs relativ zur Fahrzeugkarosserie und ein präzises Schaltgefühl zu schaffen.
Diese und zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Patentbeschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlicher.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung des Standes der Technik, bei der das Gangschaltungsgehäuse ausschließlich am Getriebe befestigt ist.
2 ist eine schematische Draufsicht der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung des Standes der Technik von 1 entlang der Linie 2-2 von 1 gesehen.
3 ist eine schematische Seitenansicht einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung des Standes der Technik, bei der das Gangschaltungsgehäuse an sowohl dem Getriebe als auch der Fahrzeugkarosserie befestigt ist.
4 ist eine schematische Draufsicht der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung des Standes der Technik von 3 entlang der Linie 4-4 von 3 gesehen.
5 ist eine schematische Seitenansicht einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung gemäß einer theoretischen Form der vorliegenden Erfindung und für Lehrzwecke vorgesehen, bei der das Gangschaltungsgehäuse ausschließlich an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist.
6 ist eine schematische Draufsicht der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung von 5 entlang der Linie 6-6 von 5 gesehen.
7 ist eine schematische Seitenansicht einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung gemäß einer am meisten bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Draufsicht der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung von 7 entlang der Linie 8-8 von 7 gesehen.
9 ist eine schematische teilweise Schnittansicht der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung von 7 entlang der Linie 9-9 von 7 gesehen.
10 ist eine schematische Seitenansicht einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung von 7 nun in Ansprechen auf eine Rückwärtsbewegung des Endantriebs gezeigt.
11 ist eine schematische Seitenansicht einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung von 7 nun in Ansprechen auf eine Vorwärtsbewegung des Endantriebs gezeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In den 5 und 6 sind schematische Ansichten einer Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 50 einer Gangschaltung 52 für ein Handschaltgetriebe 54 eines Endantriebs 56 dargestellt, wobei das Gangschaltungsgehäuse 58 der Gangschaltung 52 ausschließlich mit der Fahrzeugkarosserie 60 (z. B. dem Tunnel 62) verbunden ist, die für Lehrzwecke dargestellt sind. Die Gangschaltung 52 ist mit dem Endantrieb 56 am Getriebe 54 über eine gelenkige Schaltstange 64 mit einem Paar von U-Gelenken 66 betriebsfähig verbunden, wobei das Getriebe eine damit verbundene Gelenkwelle (oder Antriebswelle) 68 aufweist. Gänge des Getriebes 54 werden vom Fahrer dadurch ausgewählt, dass der Fahrer einen Schalthebel 70 der Gangschaltung 52 ergreift und ihn in ausgewählte Gangpositionen bewegt. Das Gangschaltungsgehäuse 58 ist mit der Fahrzeugkarosserie 60, insbesondere dem Tunnel 62 der Fahrzeugkarosserie, über einen nicht elastischen Montagerahmen 72 verbunden, der am Tunnel 62 und am Gangschaltungsgehäuse 58 befestigt ist.
In der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung von 5 und 6 unterliegt die Fahrzeugkarosserie 60 sehr niedrigen Antriebsstrang-Vibrationsniveaus, da die einzige Schnittstelle dazwischen die gelenkige Schaltstange 64 ist. An sich schafft diese Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 50 eine ausgezeichnete Vibrationsisolation. Da das Gangschaltungsgehäuse 58 sicher an der Fahrzeugkarosserie in einer stationären Beziehung dazu befestigt ist, ist außerdem das Schaltgefühl des Schalthebels aufgrund der Reaktionskräfte der Schaltstange in Bezug auf das Getriebe, das starr mechanisch ist, präzise. Leider führt diese starr mechanische Beziehung zum Auftreten von ”Schalthebelwackeln”.
Die relativ geringfügige Längsbewegung 74 des Endantriebs in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie während Ereignissen des Fahrzeugbetriebs führt dazu, dass die Schaltstange 64 bewirkt, dass sich das Verbindungsende des Schalthebels 70 ebenso längs bewegt. Aufgrund des hohen mechanischen Hebelverhältnisses des Schalthebels (wobei der Abstand zwischen seinem Drehpunkt und seinem Schaltstangenverbindungsende viel kleiner ist als der Abstand zwischen seinem Drehpunkt und seinem Griffende für das Fahrergreifen), führt die geringfügige Längsbewegung der Schaltstange am Verbindungsende zu einer relativ großen Rückwärtsbewegung der Schaltstange. Diese Längsbewegung des Schalthebels wird als ”Wackeln” 76 des Griffendes des Schalthebels bezeichnet. Dieses Schalthebelwackeln 76 ist sehr unerwünscht und macht die Schalthebel-Befestigungsanordnung 50 unpraktisch. Aus diesem Grund ist diese Form der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt.
Mit Bezug auf 7 bis 11 ist eine Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 100 gemäß einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung dargestellt, die alle Vorteile der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 50 schafft, während sie das Schalthebelwackeln beseitigt.
Die Gangschaltung 102 umfasst ein Gangschaltungsgehäuse 104 und einen Schalthebel 106, wobei der Schalthebel in Bezug auf das Gangschaltungsgehäuse in eine Anzahl von Gangauswahlstellen beweglich ist, was durch einen Fahrer, der den Schalthebel ergreift, durchgeführt wird. In dieser Hinsicht führt die vorstehend erwähnte Bewegung des Schalthebels 106 zu einer zugehörigen Gangauswahl am Getriebe 108 eines Endantriebs 110 über eine Schaltstange 112 mit U-Gelenken 112' zur gelenkigen Lagerung. Die Schaltstange 112 dient zum Verbinden des Schalthebels mit dem Getriebe für die Gangauswahl in einer herkömmlich bekannten Weise. Der Endantrieb umfasst eine Antriebswelle (oder Gelenkwelle) 125 und das Getriebe ist mit einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) verbunden, was einen Antriebsstrang auch in einer herkömmlich bekannten Weise bildet.
Die Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 100 umfasst eine längsbewegliche Befestigung 116 des Gangschaltungsgehäuse 104 in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie 114 und ein Längsgestänge 118 zwischen dem Gangschaltungsgehäuse und dem Endantrieb 110, insbesondere dem Getriebe 108 davon.
Um ein Präzisionsschaltgefühl zu erreichen, muss die längsbewegliche Befestigung eine angemessene Torsionseinschränkung schaffen. Folglich ermöglicht die längsbewegliche Befestigung 116, dass das Gangschaltungsgehäuse in Einklang den Längsbewegungen des Endantriebs in Ansprechen auf das Längsgestänge 118 folgt. Gleichzeitig schränkt die längsbewegliche Befestigung 116 die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses 104 relativ zur Fahrzeugkarosserie 114 in allen Richtungen außer der Längsrichtung 115 ein.
Das einzigartige Längsgestänge 118 verbindet das Gangschaltungsgehäuse 104 mit dem Getriebe 108 und schränkt die Längsbewegung des Gangschaltungsgehäuses relativ zum Getriebe ein. Außerdem verhindert das Längsgestänge 118 in Kombination mit der längsbeweglichen Befestigung 116 das Schalthebelwackeln, da es die relative Bewegung zwischen dem Getriebe und dem Gangschaltungsgehäuse beseitigt.
Das Längsgestänge 118 besteht aus einem starren Element 134, wie beispielsweise einer Metallstange oder einem Metallstab, das an einem Ende davon ein erstes Heim-Gelenk 136 aufweist, das mit dem Getriebe 108 durch ein erstes Montageelement 140 verbunden ist, und am entgegengesetzten Ende davon ein zweites Heim-Gelenk 138 aufweist, das mit dem Gangschaltungsgehäuse 104 durch ein zweites Montageelement 142 verbunden ist. Das Längsgestänge 118 ist mit dem Getriebe und dem Gangschaltungsgehäuse derart verbunden, dass das Längsgestänge nur auf Kräfte reagiert, die in der Längsrichtung der Bewegung aufgebracht werden, wobei für Kräfte in allen anderen Richtungen aufgrund der Anwesenheit der Heim-Gelenke keine Kraftreaktion 136, 138 besteht. Das Längsgestänge 118 schafft eine Bewegungseinschränkung des Gangschaltungsgehäuses 104 in Bezug auf das Getriebe 108 für aufgebrachte Kräfte der Schaltstange 112, die von vom Fahrer eingeleiteten Bewegungen des Schalthebels 106 stammen, wodurch das Gangschalten mechanisch steif ist, was zu einem Schaltgefühl führt, das präzise ist. Gleichzeitig verhindert das Längsgestänge 118 aufgrund der Heim-Gelenke 136, 138, dass die starke seitliche Antriebsstrang-Vibration auf das Gangschaltungsgehäuse 104 übertragen wird. Elastomere Isolatoren 144 können in den Heim-Gelenken 136, 138 angeordnet sein oder nicht, wobei die elastomeren Isolatoren abgestimmt sein können, um ein gewünschtes Niveau an Erweichung der mechanischen Steifigkeit des Gangschaltens zu schaffen, wie es für ein spezielles Kraftfahrzeug geeignet ist.
Als Beispiel liegt die längsbewegliche Befestigung 116 in Form eines Schwenksystems 120 mit vier Bindegliedern vor. Ein nicht elastischer Montagerahmen 122 ist am Tunnel 114' der Fahrzeugkarosserie 114 beispielsweise über Gewindebefestigungsvorrichtungen 124 (siehe 8) befestigt. Das Schwenksystem 120 mit vier Bindegliedern besteht aus vier Schwenkbindegliedern 126. Jedes Schwenkbindeglied 126 weist ein Paar von voneinander beabstandeten Schwenklöchern 132, 132' auf. Ein Endabschnitt jedes Schwenkbindegliedes 126 122 ist über das Montageloch 132 mit dem Montagerahmen 122 beispielsweise unter Verwendung eines Niets, eines Stifts oder einer anderen Befestigungsvorrichtung 128 verbunden, die ein Schwenken am Montageloch 132 ermöglicht. Der andere Endabschnitt jedes Schwenkbindegliedes 126 ist über das Montageloch 132' mit dem Gangschaltungsgehäuse 104 beispielsweise unter Verwendung eines Niets, eines Stifts oder einer anderen Befestigungsvorrichtung 130 verbunden, die ein Schwenken am Montageloch 132' ermöglicht.
Obwohl die längsbewegliche Befestigung 116 als vorstehend beschriebenes Schwenksystem 120 mit vier Bindegliedern aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Einfachheit bevorzugt ist, kann selbstverständlich irgendeine andere mechanische Konfiguration, die eine Längsbewegung ermöglicht, während sie alle anderen Bewegungsrichtungen einschränkt, wie z. B. ein Kugel- oder Wälzlagermechanismus oder ein Schlitten, auch als Ersatz dafür verwendet werden.
Wenn man die Aufmerksamkeit nun spezieller auf 10 und 11 richtet, wird die Funktionsweise der Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 100 veranschaulicht.
Beim Vergleich von 7 und 10 wurde der Endantrieb 110 einer Rückwärtsbewegung 115' relativ zur Fahrzeugkarosserie 114 unterzogen. Das Längsgestänge 118 hat verursacht, dass sich das Gangschaltungsgehäuse 104 in Einklang mit der Rückwärtsbewegung des Endantriebs rückwärts bewegt. Während der Rückwärtsbewegung des Gangschaltungsgehäuses 104 relativ zur Fahrzeugkarosserie 114 sind die Schwenkbindeglieder 126 relativ zum Montagerahmen 122 und zum Gangschaltungsgehäuse geschwenkt, um die Rückwärtsbewegung des Gangschaltungsgehäuses auszugleichen. Während dieser ganzen Rückwärtsbewegung schafft die längsbewegliche Befestigung 116 eine Einschränkung einer Bewegung des Gangschaltungsgehäuses relativ zur Fahrzeugkarosserie in allen Richtungen außer in der Längsrichtung.
Beim Vergleich von 7 und 11 wurde der Antriebsstrang 110 einer Vorwärtsbewegung 115'' relativ zur Fahrzeugkarosserie 114 unterzogen. Das Längsgestänge 118 hat bewirkt, dass sich das Gangschaltungsgehäuse 104 in Einklang mit der Vorwärtsbewegung des Endantriebs bewegt. Während der Vorwärtsbewegung des Gangschaltungsgehäuses 104 relativ zur Fahrzeugkarosserie 114 sind die Schwenkbindeglieder 126 relativ zum Montagerahmen 122 und zum Gangschaltungsgehäuse geschwenkt, um die Vorwärtsbewegung des Gangschaltungsgehäuses auszugleichen. Während dieser ganzen Vorwärtsbewegung schafft die längsbewegliche Befestigung 116 eine Einschränkung einer Bewegung des Gangschaltungsgehäuses relativ zur Fahrzeugkarosserie in allen Richtungen außer in der Längsrichtung.
Aus dem Vorangehenden soll verständlich sein, dass die Gangschaltungs-Befestigungsanordnung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung zum vorteilhaften Isolieren des Gangschaltungsgehäuses von der Antriebsstrang-Vibration, insbesondere einer starken seitlichen Antriebsstrang-Vibration, und zum Schaffen eines zufriedenstellenden präzisen Schaltgefühls für den Fahrer dient, wobei das Schalthebelwackeln beseitigt wurde.
Für den Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, kann die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform einer Änderung oder Modifikation unterliegen. Eine solche Änderung oder Modifikation kann ausgeführt werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche begrenzt sein soll.

Claims

Befestigungsanordnung für eine Gangschaltung eines Kraftfahrzeugs, die umfasst: eine Gangschaltung mit einem Gangschaltungsgehäuse und einem Schalthebel, der beweglich mit dem Gangschaltungsgehäuse verbunden ist; eine Kraftfahrzeugkarosserie; einen Endantrieb mit einer Längsrichtung; eine längsbewegliche Befestigung, die das Gangschaltungsgehäuse mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindet, wobei die längsbewegliche Befestigung die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses relativ zur Fahrzeugkarosserie in allen Bewegungsrichtungen außer in der Längsrichtung einschränkt; und ein Längsgestänge, das das Gangschaltungsgehäuse mit dem Endantrieb verbindet; wobei das Längsgestänge das Gangschaltungsgehäuse in Einklang mit der Längsbewegung des Endantriebs in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie längs bewegt; und wobei die längsbewegliche Befestigung ermöglicht, dass sich das Gangschaltungsgehäuse in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie längs bewegt.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Längsgestänge umfasst: ein erstes Heim-Gelenk, das mit dem Endantrieb verbunden ist; ein zweites Heim-Gelenk, das mit dem Gangschaltungsgehäuse verbunden ist; und ein starres Element, das mit jedem des ersten und des zweiten Heim-Gelenks verbindet; wobei das Längsgestänge nur auf aufgebrachte Kräfte zwischen dem Endantrieb und dem Gangschaltungsgehäuse reagiert, die parallel zur Längsrichtung orientiert sind.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 2, wobei der Endantrieb ein Getriebe umfasst; wobei sie ferner eine Schaltstange umfasst, die den Schalthebel mit dem Getriebe verbindet, wobei die Bewegung des Schalthebels ein Gangschalten im Getriebe über die Schaltstange bewirkt; wobei das Längsgestänge die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses in Bezug auf das Getriebe einschränkt, so dass das Gangschalten mit einer mechanischen Steifigkeit stattfindet, was ein präzises Schaltgefühl am Schalthebel schafft.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 3, wobei das erste und/oder das zweite Heim-Gelenk einen elastomeren Isolator darin umfassen, wobei der elastomere Isolator eine vorbestimmte Erweichung der mechanischen Steifigkeit in Bezug auf das Bewirken des Schaltens von Gängen schafft.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die längsbewegliche Befestigung ein Schwenksystem mit vier Bindegliedern umfasst.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 5, wobei das erste und/oder das zweite Heim-Gelenk einen elastomeren Isolator darin umfassen, wobei der elastomere Isolator eine vorbestimmte Erweichung der mechanischen Steifigkeit in Bezug auf das Bewirken des Schaltens von Gängen schafft.
Befestigungsanordnung für eine Gangschaltung eines Kraftfahrzeugs, die umfasst: eine Gangschaltung mit einem Gangschaltungsgehäuse und einem Schalthebel, der beweglich mit dem Gangschaltungsgehäuse verbunden ist; eine Kraftfahrzeugkarosserie; einen Endantrieb mit einem Handschaltgetriebe, wobei der Endantrieb eine Längsrichtung aufweist; eine längsbewegliche Befestigung, die das Gangschaltungsgehäuse mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindet, wobei die längsbewegliche Befestigung die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses relativ zur Fahrzeugkarosserie in allen Bewegungsrichtungen außer in der Längsrichtung einschränkt; und ein Längsgestänge, das das Gangschaltungsgehäuse mit dem Getriebe verbindet, wobei das Längsgestänge umfasst: ein erstes Heim-Gelenk, das mit dem Getriebe verbunden ist; ein zweites Heim-Gelenk, das mit dem Gangschaltungsgehäuse verbunden ist; und ein starres Element, das mit jedem des ersten und des zweiten Heim-Gelenks verbindet; wobei das Längsgestänge nur auf aufgebrachte Kräfte zwischen dem Endantrieb und dem Gangschaltungsgehäuse reagiert, die parallel zur Längsrichtung ausgerichtet sind; wobei das Längsgestänge das Gangschaltungsgehäuse in Einklang mit der Längsbewegung des Endantriebs in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie längs bewegt; und wobei die längsbewegliche Befestigung ermöglicht, dass sich das Gangschaltungsgehäuse in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie längs bewegt.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 7, die ferner eine Schaltstange umfasst, die den Schalthebel mit dem Getriebe verbindet, wobei die Bewegung des Schalthebels ein Gangschalten im Getriebe über die Schaltstange bewirkt; wobei das Längsgestänge die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses in Bezug auf das Getriebe einschränkt, so dass das Gangschalten mit einer mechanischen Steifigkeit stattfindet, was ein präzises Schaltgefühl am Schalthebel schafft.
Befestigungsanordnung für eine Gangschaltung eines Kraftfahrzeugs, die umfasst: eine Gangschaltung mit einem Gangschaltungsgehäuse und einem Schalthebel, der mit dem Gangschaltungsgehäuse beweglich verbunden ist; eine Kraftfahrzeugkarosserie; einen Endantrieb mit einem Handschaltgetriebe, wobei der Endantrieb eine Längsrichtung aufweist; eine längsbewegliche Befestigung, die das Gangschaltungsgehäuse mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindet, wobei die längsbewegliche Befestigung ein Schwenksystem mit vier Bindegliedern umfasst, das die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses relativ zur Fahrzeugkarosserie in allen Bewegungsrichtungen außer in der Längsrichtung einschränkt; und ein Längsgestänge, das das Gangschaltungsgehäuse mit dem Getriebe verbindet, wobei das Längsgestänge umfasst: ein erstes Heim-Gelenk, das mit dem Getriebe verbunden ist; ein zweites Heim-Gelenk, das mit dem Gangschaltungsgehäuse verbunden ist; und ein starres Element, das mit jedem des ersten und des zweiten Heim-Gelenks verbindet; wobei das Längsgestänge nur auf aufgebrachte Kräfte zwischen dem Endantrieb und dem Gangschaltungsgehäuse reagiert, die parallel zur Längsrichtung ausgerichtet sind; wobei das Längsgestänge das Gangschaltungsgehäuse in Einklang mit der Längsbewegung des Endantriebs in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie längs bewegt; und wobei die längsbewegliche Befestigung ermöglicht, dass sich das Gangschaltungsgehäuse in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie längs bewegt.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 9, die ferner eine Schaltstange umfasst, die den Schalthebel mit dem Getriebe verbindet, wobei die Bewegung des Schalthebels ein Gangschalten im Getriebe über die Schaltstange bewirkt; wobei das Längsgestänge die Bewegung des Gangschaltungsgehäuses in Bezug auf das Getriebe einschränkt, so dass das Gangschalten mit einer mechanischen Steifigkeit stattfindet, was ein präzises Schaltgefühl am Schalthebel schafft.