DE102013207211B4

DE102013207211B4 - Schalteinrichtung zum Schalten eines Handschaltgetriebes eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013207211B4
Application number: DE201310207211
Authority: DE
Inventors: Karsten FABIAN; Gerhard Ronner; Norbert Wagner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2033-04-23
Also published as: DE102013207211A1

Abstract

Schalteinrichtung (1) zum Schalten eines Handschaltgetriebes eines Fahrzeugs, mit – einem Schalthebel (2) und – einem sich in einer Fahrzeuglängsrichtung (6) erstreckenden Schaltarm (4), an dem der Schalthebel (2) schwenkbar gelagert ist, – einer Schaltstange (9), über die der Schalthebel (2) mit einer Schaltwelle (11) des Handschaltgetriebes gekoppelt ist, wobei die Schaltstange (9) über ein Kreuzgelenk (10) mit der Schaltwelle (11) gekoppelt ist, und – das Kreuzgelenk eine erste Schwenkachse (12) aufweist, die sich in einer Querrichtung (5) des Fahrzeugs erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzgelenk (10) eine zweite Schwenkachse (16) aufweist, die in einer Neutralstellung des Schalthebels (2) schräg zu einer Längsachse (6) des Fahrzeugs und schräg zu einer Hochachse (17) des Fahrzeugs ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Schalteinrichtung ist aus der DE 41 00 574 A1 bekannt. Zum technischen Hintergrund der Erfindung zählen ferner die DE 19543 791 A1 , DE 2743875 A1 sowie die DE 10 2011 051 125 A1 .
Bei Fahrzeugen mit längs eingebautem Handschaltgetriebe ist üblicherweise eine sog. „äußere Schaltung” vorgesehen, bei denen der Schalthebel über Stangen und Gelenke mit einer zentrale Schaltwelle des Getriebes verbunden ist. Bei der Funktionsauslegung wird einerseits eine weitgehende Entkoppelung des Schalthebels von Starrkörperschwingen und Bewegungen des Motor-/Getriebeverbunds angestrebt und andererseits eine hinreichend direkte Anbindung des Schalthebels an das Getriebe um einen möglichst hohen Schaltkomfort, d. h. präzise Schaltbewegungen zu ermöglichen.
Diese Funktionsanforderungen sind teilweise konfligierend. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Diesel-Motoren ergibt sich aufgrund des vergleichsweise hohen Anregungspegels des Diesel-Motors ein Zielkonflikt. Translatorische Bewegungen in Querrichtung des Fahrzeugs sowie Schwenkbewegungen des Motor-/Getriebeverbunds um die Fahrzeuglängsachse werden vom hinteren Getriebeende in die äußere Schaltung eingeleitet. Um eine Übertragung dieser Schwingungen auf den Schalthebel zu vermeiden, sind gewisse „Entkopplungsmaßnahmen” erforderlich, welche bisweilen sich ungünstig auf das „Schaltgefühl” auswirken.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung zu schaffen, bei der den Anforderungen „Entkoppelung des Schalthebels vom Motor-/Getriebeverbund” und „Schaltkomfort” in ausgewogener Weise Rechnung getragen wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Schalteinrichtung zum Schalten eines Handschaltgetriebes eines Fahrzeugs mit einem Schalthebel und einem sich in einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Schaltarm. Der Schaltarm ist eine Komponente, an dem der Schalthebel schwenkbar gelagert ist, z. B. über ein Kugelgelenk oder über ein Kreuzgelenk. Der Schalthebel steht nach oben von dem Schaltarm ab. In diesem Bereich ist üblicherweise ein Schaltknauf auf den Schalthebel aufgesteckt.
Unterhalb der Lagerstelle im bzw. am Schaltarm erstreckt sich der Schalthebel ein Stück weit nach unten. Ein unteres Ende des Schalthebels ist gelenkig über eine Schaltstange mit einer Schaltwelle (Zentralschaltwelle) des Handschaltgetriebes gekoppelt. Die Zentralschaltwelle steht üblicherweise ein Stück weit aus einem Gehäuse des Handschaltgetriebes heraus. Durch Verschwenken der Zentralschaltwelle um ihre Längsachse können einzelne Schaltgassen des Handschaltgetriebes angewählt werden. Durch Verschieben der Zentralschaltwelle in ihre Längsrichtung können einzelne Gänge innerhalb der einzelnen Schaltgassen geschaltet, d. h. ein- bzw. ausgelegt werden.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein vorderes, d. h. getriebeseitiges Ende der Schaltstange über ein „Kreuzgelenk” mit der Schaltwelle des Getriebes gekoppelt ist. Unter dem Begriff „Kreuzgelenk” ist ganz allgemein eine Gelenkanordnung zu verstehen, die zwei Schwenkfreiheitsgrade aufweist. Das Kreuzgelenk kann durch zwei Schwenkgelenke gebildet sein, wobei sich in einer Draufsicht – bzw. in Längsrichtung der Schaltstange betrachtet – die beiden Schwenkachsen des „Kreuzgelenks” kreuzen.
Nach der Erfindung weist das „Kreuzgelenk” eine erste Schwenkachse auf, die sich in einer Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Über diesen ersten Schwenkfreiheitsgrad wird erreicht, dass der Motor-/Getriebeverbund in gewissem, begrenzten Umfang Nickbewegungen um eine Querachse des Fahrzeugs in Bezug auf die Schaltstange machen kann.
Eine zweite Schwenkachse des „Kreuzgelenks” verläuft

a) schräg zu einer Längsachse des Fahrzeugs und
b) schräg zu einer Hochachse des Fahrzeugs.

Die zweite Schwenkachse erstreckt sich in einer durch eine Längsachse des Fahrzeugs und eine Hochachse des Fahrzeugs aufgespannten Ebene oder in einer dazu parallelen Ebene. In Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet erstreckt sich die zweite Schwenkachse von hinten unten nach vorne oben. Denkbar wäre auch die umgekehrte Richtung, d. h. von hinten oben nach vorne unten.
Durch eine derart „schräg stehende zweite Schwenkachse” wird erreicht, dass Wählmomente zum Anwählen einzelner Schaltgassen von der Schaltstange auf die Zentralschaltwelle des Getriebes übertragen werden können. Durch geeignete Wahl des Neigungswinkels der Schwenkachse nach vorne oder hinten kann eine Winkelübersetzung zwischen Schaltstange und Zentralschaltwelle eingestellt werden, so dass eine Übersetzung der Wählbewegung des Schalthebels zur Zentralschaltwelle eingestellt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das „Kreuzgelenk” eine Gelenkhülse auf, welche über die erste Schwenkachse (sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckende Schwenkachse) mit der Schaltstange gekoppelt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Gelenkhülse eine Ausnehmung aufweist, in die ein Ende der Schaltwelle des Handschaltgetriebes ragt, wobei das Ende der Schaltwelle über einen die zweite Schwenkachse bildenden Gelenkzapfen gelenkig mit der Gelenkhülse verbunden ist.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schalteinrichtung gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung; und
2 einen Längsschnitt durch die Schalteinrichtung der 1
Die 1 und 2 zeigen eine Schalteinrichtung 1 mit einem Schalthebel 2, der über ein Kugelgelenk 3 in einem Schaltarm 4 schwenkbar gelagert ist.
Durch Verschwenken des Schalthebels 2 in einer Querrichtung 5 des Fahrzeugs können einzelne Schaltgassen eines hier nicht näher dargestellten Handschaltgetriebes angewählt werden. Durch Verschwenken des Schalthebels 2 in Längsrichtung 6 des Fahrzeugs können innerhalb einzelner Schaltgassen die einzelnen Gänge geschaltet, d. h. ein- bzw. ausgelegt werden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, weist der Schalthebel 2 einen oberhalb des Kugelgelenks 3 befindlichen oberen Abschnitt 2a und einen unterhalb des Kugelgelenks 3 befindlichen unteren Abschnitt 2b auf. Der untere Abschnitt 2b ist über ein Schwenkgelenk 7, welches in der in 2 gezeigten Neutralstellung des Schalthebels 4 betrachtet, eine sich in Querrichtung 5 des Fahrzeugs erstreckende Schwenkachse 8 aufweist, gelenkig mit einer Schaltstange 9 verbunden.
Die Schaltstange 9 erstreckt sich im Wesentlichen in Längsrichtung 6 des Fahrzeugs nach vorne. Ein vorderes, getriebeseitiges Ende 9a der Schaltstange ist über ein Kreuzgelenk 10 mit einer Schaltwelle 11 eines hier nicht näher dargestellten Handschaltgetriebes gelenkig verbunden. Das Kreuzgelenk 10 weist eine erste Schwenkachse 12 auf, die sich parallel zu einer Querrichtung 5 des Fahrzeugs erstreckt. Über diese erste Schwenkachse 12 ist die Schaltstange 9 gelenkig mit einer Gelenkhülse 13 des Kreuzgelenks 10 verbunden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Gelenkhülse 13 eine Ausnehmung 14 auf, in die ein Ende der Schaltwelle 11 hineinragt.
Ein die Ausnehmung 14 bildender Abschnitt der Gelenkhülse 13 und das Ende der Schaltwelle 11 weisen eine schräge Bohrung auf, in die ein die Schaltwelle 11 mit der Gelenkhülse 13 verbindender Gelenkzapfen 15 eingesetzt ist.
Der Gelenkzapfen 15 definiert eine zweite Schwenkachse 16 des Kreuzgelenks 10.
Wie am besten aus 2 ersichtlich ist, ist die zweite Schwenkachse 16 schräg zur Längsachse 6 des Fahrzeugs und schräg zu einer Hochachse 17 des Fahrzeugs angeordnet. Anders ausgedrückt erstreckt sich die Schwenkachse 16 in einer Ebene, welche durch die Längsachse 6 und die Hochachse 17 aufgespannt ist, oder in einer dazu parallelen Ebene und zwar, wie aus 2 ersichtlich ist, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet, von hinten unten nach vorne oben.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der Schalthebel 2 somit über das Schwenkgelenk 7 und das Kreuzgelenk 10 mit der Schaltwelle 2 gekoppelt, was eine Übertragung von Wählmomenten (Verschwenken des Schalthebels 2 in Querrichtung 5) und eine Übertragung von Schaltkräften (Druck- bzw. Zugkräften, die im wesentlichen in Längsrichtung der Schaltstange 9 wirken, ermöglichen.
Der Schaltarm 4 ist bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel über drei in Längsrichtung 6 verschiebbare Lager an bzw. in der Karosserie des Fahrzeugs gelagert. Ein erstes Lager 18 ist an dem dem Getriebe abgewandten Ende des Schaltarms 4 vorgesehen. Bei dem ersten Lager 18 kann es sich beispielsweise um ein Gummilager handeln, das eine gewissen Relativverschiebung des Schaltarms 4 in Längsrichtung 6 ermöglicht und in Richtungen senkrecht zur Längsrichtung 6 den Schaltarm 4 weitgehend fest hält, wobei in Richtungen senkrecht zur Längsrichtung 6 eine gewisse Elastizität vorgesehen sein kann, z. B. durch ein in dem ersten Lager 18 vorgesehenes Elastomerelement. In einem Bereich zwischen dem Schalthebel 2 und dem Kreuzgelenk 10 sind zwei weitere Lager vorgesehen, nämlich ein linkes Lager 19 und ein rechtes Lager 20, die ebenfalls einen Verschiebefreiheitsgrad in Längsrichtung 6 aufweisen und in Richtungen quer zur Längsrichtung 6 (abgesehen von gewissen Lagerelastizitäten) im wesentlichen starr sind.
Zur Abstützung von in Längsrichtung 6 wirkenden Kräften ist eine so genannte Pendelstütze 21 vorgesehen. Ein hinteres Ende der Pendelstütze 21 ist über ein Kugelgelenk 22 mit dem Schaltarm 4 verbunden. Ein vorderes Ende der Pendelstütze 21 ist über ein Schwenkgelenk 23 mit einem Pendelstützenhalter 24 verbunden. Das Schwenkgelenk 23 weist eine Schwenkachse 25 auf, die ebenfalls schräg zur Längsachse 6 des Fahrzeugs und schräg zur Hochachse 17 des Fahrzeugs verläuft und die sich, bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet, von hinten unten nach vorne oben erstreckt. Alternativ dazu ist jedoch auch ein anderer Verlauf der Schwenkachse denkbar, z. B. von hinten oben nach vorne unten.
Der Pendelstützenhalter 24 wiederum ist über eine sich in Querrichtung 5 des Fahrzeugs erstreckende Schwenkachse 25 gelenkig mit einem hier nicht näher dargestellten Gehäuse eines Handschaltgetriebes verbunden.

Claims

Schalteinrichtung (1) zum Schalten eines Handschaltgetriebes eines Fahrzeugs, mit – einem Schalthebel (2) und – einem sich in einer Fahrzeuglängsrichtung (6) erstreckenden Schaltarm (4), an dem der Schalthebel (2) schwenkbar gelagert ist, – einer Schaltstange (9), über die der Schalthebel (2) mit einer Schaltwelle (11) des Handschaltgetriebes gekoppelt ist, wobei die Schaltstange (9) über ein Kreuzgelenk (10) mit der Schaltwelle (11) gekoppelt ist, und – das Kreuzgelenk eine erste Schwenkachse (12) aufweist, die sich in einer Querrichtung (5) des Fahrzeugs erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzgelenk (10) eine zweite Schwenkachse (16) aufweist, die in einer Neutralstellung des Schalthebels (2) schräg zu einer Längsachse (6) des Fahrzeugs und schräg zu einer Hochachse (17) des Fahrzeugs ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schwenkachse (16) sich in einer durch eine Längsachse (6) und eine Hochachse (17) des Fahrzeugs aufgespannten Ebene oder in einer dazu parallelen Ebene erstreckt und, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet; sich von hinten unten nach vorne oben oder von hinten oben nach vorne unten erstreckt.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzgelenk (10) eine Gelenkhülse (13) aufweist, welche über die erste Schwenkachse (12) mit der Schaltstange (9) gekoppelt ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkhülse (13) eine Ausnehmung (14) aufweist, wobei ein Ende der Schaltwelle (11) über einen die zweite Schwenkachse (16) bildenden Gelenkzapfen (15) gelenkig mit der Gelenkhülse (13) verbunden ist.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel (2) über ein Kugelgelenk (3) im oder am Schaltarm (4) gelagert ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (9) unterhalb des Kugelgelenks (3) mit dem Schalthebel (2) verbunden ist.
Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (9) über ein Schwenkgelenk (7), mit dem Schalthebel (2) gekoppelt ist, wobei das Schwenkgelenk (7) eine Schwenkachse (8) aufweist, die, in einer Neutralstellung des Schalthebels (2) betrachtet, in einer Querrichtung (5) des Fahrzeugs verläuft.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (4) ein erstes, dem Getriebe abgewandtes Ende aufweist, welches über ein erstes Lager (18) in Längsrichtung (6) des Fahrzeugs verschieblich an einer Karosserie des Fahrzeugs gelagert ist.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (4) in einem Bereich zwischen dem Schalthebel (2) und dem Kreuzgelenk (10) über ein auf einer linken Seite des Schaltarms (4) vorgesehenes zweites Lager (19) und über ein auf der gegenüberliegenden Seite des Schaltarms vorgesehenes drittes Lager (20) in Längsrichtung (6) verschieblich an einer Karosserie oder an einem Karosserieelement gelagert ist.