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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltservo für ein Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe, mit einem Gehäuse und einer Schaltstange, welche in dem Gehäuse längs ihrer Achse verschiebbar gelagert ist, wobei auf die Schaltstange mindestens eine Rastvorrichtung wirkt mit mindestens einem quer zur Achse der Schaltstange federnd gelagerten, in mindestens eine an der Schaltstange vorgesehene Rastkontur eingreifenden Rastkörper.
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Schaltservos, namentlich pneumatische Schaltservos nach dem beispielsweise der
DE 19539471 A1 entnehmbaren Konzept, zählen in diversen Ausführungen zum Stand der Technik. Sie kommen insbesondere im Nutzfahrzeugbereich zum Einsatz, um den Fahrzeugführer beim Schalten der Gänge zu entlasten. Verfügen solche Schaltservos, wie eingangs angegeben, über mindestens eine auf die Schaltstange wirkende Rastvorrichtung (vgl. im Hinblick auf Schaltstangen-Rastvorrichtungen z. B.
WO 95/035456 A1 ,
EP 1152174 A1 ,
KR 2001057642 ,
KR 2002009987 ,
KR 2005098518 ), so definiert diese typischerweise drei Stellungen der Schaltstange, nämlich – als Mittelstellung – eine Leerlauf- bzw. Neutralstellung und – als Außenstellungen – zwei Stellungen mit einander gegenüberliegen eingelegten Gängen (z. B. 1. und 2. Gang). Bei üblichen derartigen Rastvorrichtungen wird der Rastkörper durch eine Kugel oder Rolle gebildet; und die Rastkontur umfasst drei auf der Schaltstange ausgeführte Kalotten.
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Hinsichtlich der Funktionsweise hat sich der Stand der Technik grundsätzlich durchaus bewährt. Allerdings wäre eine dem Stand der Technik wirtschaftlich überlegene Lösung wünschenswert. Hierzu einen Beitrag zu leisten ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Gelöst wird diese Aufgabenstellung erfindungsgemäß, indem bei einem gattungsgemäßen Schaltservo die Rastvorrichtung eine Mittelstellung mit einer eindeutig definierten Mittelstellungsposition der Schaltstange und beidseits von dieser jeweils einen Außenstellungsbereich mit über einen vorgegebenen axialen Längenabschnitt der Schaltstange im Wesentlichen indifferenten Außenstellungspositionen der Schaltstange vorgibt. In grundlegender Abkehr vom Stand der Technik ist somit, mit anderen Worten, bei dem erfindungsgemäßen Schaltservo nur eine Schaltstangenstellung durch die Rastvorrichtung exakt, präzise und ausgeprägt definiert, nämlich eine Mittelstellung. Beidseits der Mittelstellung definiert die Rastvorrichtung demgegenüber jeweils einen Bereich ohne ausgeprägte Stellung der Schaltstange, d. h. jeweils einen Bereich, innerhalb dessen die Schaltstange verschiedene Positionen ohne definierte bzw. dezidierte Grenzen zueinander einnehmen kann. Der Übergang der diversen Schaltstangenpositionen innerhalb der beiden jeweiligen Außenstellungsbereiche ist somit fließend, so dass von einer Art Kontinuum gesprochen werden kann. Soweit jeweils in jenem Kontinuum ”im Wesentlichen” indifferente Außenstellungspositionen für die Schaltstange definiert sind, kommt hierdurch zum Ausdruck, dass eine absolute und vollständige physikalische Indifferenz nicht zwingend erforderlich ist. Vielmehr kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchaus auch in Betracht, dass innerhalb mindestens eines Außenstellungsbereichs ein geringfügiges energetisches Gefälle in dem Sinne besteht, dass zum Verschieben der Schaltstange innerhalb des betreffenden Außenstellungsbereichs in eine Richtung eine geringe, die Rastvorrichtung spannende Kraft aufzuwenden ist – und sich bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung der Schaltstange demgemäß die Rastvorrichtung geringfügig entspannt. Entscheidend ist, dass sich diese Kraft zumindest über einen wesentlichen Teil des betreffenden Außenstellungsbereichs nicht nennenswert ändert, d. h. im Wesentlichen konstant ist, und zudem wesentlich geringer ist als die Kraft, welche zu überwinden ist, um die Schaltstange aus ihrer exakt definierten Mittelstellung heraus in den betreffenden Außenstellungsbereich zu verschieben. Wesentlich geringer als diejenige Kraft, welche zum Verschieben Schaltstange aus ihrer Mittelstellung heraus in den betreffenden Außenstellungsbereich hinein zu überwinden ist, ist die zum Verschieben der Schaltstange innerhalb des Außenstellungsbereichs erforderlich Kraft im vorstehenden Sinne insbesondere dann, wenn sie weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% der zuerst genannten Kraft beträgt. Dies lässt sich insbesondere über die Steilheit der Flanken der Rastkontur an der Mittelstellungsposition und die Geometrie der Rastkontur in den Außenstellungsbereichen einstellen.
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Die in Anwendung der vorliegenden Erfindung erzielbaren wirtschaftlichen Vorteile ergeben sich insbesondere daraus, dass sich eine einzige Schaltservo-Ausführung für die Bestückung mehrerer verschiedener Schaltgetriebe eignet, welche sich insbesondere hinsichtlich des Schaltweges, d. h. des zum vollständigen Einlegen des Ganges erforderlichen Verschiebeweges der Schaltgabeln unterscheiden. Insoweit kann, weil nicht für jedes Getriebe ein gesonderter Schaltservo mit einer individuellen, an das jeweilige Schaltgetriebe angepassten Rastiervorrichtung bereitgestellt werden muss, der Schaltservo auf besonders ökonomische Weise in entsprechend großer Stückzahl gefertigt werden. Auch in technisch-funktionaler Hinsicht ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft; denn in Ermangelung von am Schaltservo – über dessen Rastiervorrichtung – vorgegebenen exakten, eindeutig definiert festgelegten Schaltstangenpositionen beidseits der Mittelstellung scheidet eine Kollision bzw. ein Konflikt mit einer möglichen getriebeseitigen (z. B. den Schaltgabeln selbst zugeordneten) Rastierung aus.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Rastkontur eine an der Schaltstange ausgeführte Rastnutanordnung mit hinsichtlich ihrer Breite und/oder Tiefe konturierten Rastnuten. Für den (quer zur Längsachse der Schaltstange definierten) Querschnitt der jeweiligen Rastnut kommen, insbesondere auf die Geometrie des zugeordneten Rastkörpers abgestimmt, verschiedene Möglichkeiten in Betracht. Beispielsweise kann die jeweilige Rastnut einen ausgerundeten, einen keilförmigen oder einen trapezförmigen Quereschnitt aufweisen. Die Querschnittsform kann sich dabei auch über die axiale Länge der Rastnut ändern, um einen bestimmten Schaltkraftverlauf vorzugeben. Alternativ oder zusätzlich kann sich über die axiale Länge der Rastnut auch die Dimension von deren Querschnitt ändern, beispielsweise indem die Breite und/oder Tiefe der Nut in einer Richtung zunimmt. In diesem Sinne besteht eine besonders bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung darin, dass in den beiden Außenstellungsbereichen die Breite und/oder Tiefe der jeweiligen Rastnut in Richtung weg von der Mittelstellung stetig leicht zunimmt, so dass über die Rastvorrichtung eine geringfügige Vorspannung der Schaltstange weg von der Mittelstellung vorgegeben wird, welche das Halten des jeweils eingelegten Ganges unterstützt.
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In bevorzugter Weiterbildung sind die beiden äußersten Außenstellungspositionen der Schaltstange jeweils durch den als Anschlag wirkenden End-Auslauf der jeweiligen Rastnut definiert. Ob die Schaltstange die betreffenden, durch die Anschläge definierten Extremstellungen tatsächlich einnehmen kann, richtet sich in der jeweiligen Einbausituation nach dem Getriebe, d. h. der Stellung der Schaltgabeln bei vollständig eingelegtem Gang.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung beträgt die axiale Länge der Außenstellungsbereiche mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 30% des Maßes zwischen der Mittelstellungsposition und der jeweiligen äußersten Außenstellungsposition. Bereits mit einer solchen Dimensionierung lassen sich die weiter oben dargelegten wirtschaftlichen Vorteile in einem ausgeprägten Maß erreichen, da für einen Großteil der typischen Anwendungen eine einzige Ausführung des Schaltservos geeignet ist. Bei einer besonders praxistauglichen Ausführung beträgt die axiale Länge der Außenstellungsbereiche zwischen 25% und 65%, besonders bevorzugt zwischen 25% und 50% des Maßes zwischen der Mittelstellungsposition und der jeweiligen äußersten Außenstellungsposition.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung generiert die Rastvorrichtung zwischen den Außenstellungsbereichen und der Mittelstellung jeweils in beide Bewegungsrichtungen der Schaltstange einen wirksamen Schaltwiderstand. Bei dieser Weiterbildung ist somit nicht nur beim Einlegen des Ganges, d. h. um die Schaltstange aus ihrer Mittelstellung heraus zu verschieben, ein durch die Rastiervorrichtung generierter ausgeprägter Widerstand zu überwinden, sondern auch in umgekehrter Bewegungsrichtung. Dabei können die Widerstände in beiden Bewegungsrichtungen gleich groß sein, müssen dies allerdings nicht; vielmehr können von der Bewegungsrichtung der Schaltstange abhängige unterschiedliche Widerstände der Rastvorrichtung bei typischen Anwendungsfällen der vorliegenden Erfindung durchaus günstig sein. Je nach Bewegungsrichtung unterschiedliche Widerstände lassen sich dabei insbesondere durch eine geeignete Profilierung der Rastkontur (s. o.) erzeugen, namentlich indem die beiden Flanken von Erhebungen, welche zwischen einer die Mittelstellung definierenden Kalotte und jeweils einer den Außenstellungsbereich definierenden Rastnut vorgesehen sind, unterschiedlich steil ausgeführt sind.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kenn jedoch auch, gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weitebildung, die Rastvorrichtung zwischen den Außenstellungsbereichen und der Mittelstellung jeweils allein in der Bewegungsrichtung der Schaltstange aus der Mittelposition heraus zu den Außenstellungsbereichen hin einen wirksamen Schaltwiderstand generieren. In Gegenrichtung ist indessen, um die Schaltstange aus den Außenstellungsbereichen heraus in die Mittelposition zu verschieben, kein (dezidierter) Widerstand zu überwinden, der höher ist als der zum Verschieben der Schaltstange innerhalb des betreffenden Außenstellungsbereichs in Richtung auf die Mittelstellung hin zu überwindende Widerstand (s. o.). Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Außenstellungsbereiche definierende Rastnuten weniger tief sind als eine die Mittelstellung definierende Kalotte, wobei die Rastnuten direkt und ohne Erhebung dazwischen in die Kalotte münden.
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Bei sämtlichen Ausgestaltungen der Erfindung ist möglich, dass die Rastvorrichtung (auch) eine Verdrehsicherung der Schaltstange darstellt. Dies gilt insbesondere für Rastvorrichtungen mit einer Rastkontur in Form einer Rastnutanordnung, in welche der zugeordnete Rastkörper eingreift. Dadurch erübrigt sich eine zusätzliche Verdrehsicherung, was einen weiteren günstigen ökonomischen Aspekt darstellt.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
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1 einen Axialschnitt durch einen Schaltservo nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 das freie Schaltstangenende des Schaltservos nach 1 in vergrößerter Darstellung und
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3 das freie Schaltstangenende eines Schaltservos nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Der in der Zeichnung veranschaulichte Schaltservo für ein Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe, mit einem Gehäuse
1 und einer Schaltstange
2, welche in dem Gehäuse
1 längs ihrer Achse X verschiebbar gelagert ist, entspricht, soweit sich aus den folgenden Erläuterungen nichts Gegenteiliges ergibt, hinsichtlich des technischen Konzepts und der dieses umsetzenden grundsätzlichen Bauweise dem einem Fachmann aus der Patentliteratur (z. B.
DE 19539471 A1 ,
DE 10 2011 015 713 A1 ,
US 5850760 A , etc.) sowie durch Vorbenutzung bekannten Stand der Technik. Insoweit wird, was die grundsätzliche Bauweise, die einzelnen Komponenten sowie deren funktionales Zusammenwirken angeht, insbesondere auf die
DE 19539471 A1 verwiesen, die durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird; und es erübrigen sich jegliche Ausführungen zu grundsätzlichem Aufbau und Funktionsweise.
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Wie dies bereits für aus dem vorbenutzten Stand der bekannte gattungsgemäße Schaltservos gilt, weist auch der in der Zeichnung – in zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen – veranschauliche Schaltservo nach der vorliegenden Erfindung eine auf die Schaltstange 2 wirkende Rastvorrichtung 3 auf. Diese umfasst zwei einander gegenüberliegende Rastgruppen 4. Jede Rastgruppe 4 weist einen Rastkörper 5 mit jeweils einer in einem Stößel 6 drehbar aufgenommenen Rastkugel 7 auf. Die Stößel 6 sind jeweils in einer quer zur Achse X der Schaltstange 2 orientierte Bohrung 8 des Gehäuses 1 verschiebbar geführt; auf sie wirkt jeweils eine Rastfeder 9 dergestalt, dass die betreffende Rastkugel 7 federnd in eine zugeordnete, an der Schaltstange 2 vorgesehene Rastkontur 10 eingreift.
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Die Rastvorrichtung 3 gibt einerseits eine (in 1 gezeigte) Mittelstellung mit einer eindeutig definierten Mittelstellungsposition der Schaltstange 2 vor. Hierzu weist die Rastkontur 10 eine Kalotte 11 auf, deren Geometrie dergestalt an die Rastkugel 7 angepasst ist, dass die Schaltstange 2 – bei Abwesenheit äußerer Kräfte – aufgrund der Wirkung der Rastvorrichtung 3 exakt und präzise eine genau definierte Stellung (”Mittelstellung”) relativ zum Gehäuse 1 einnimmt bzw. beibehält.
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Beidseits von der Kalotte 11 ist die Rastkontur 10 demgegenüber in Form einer Rastnut 12 ausgeführt, welche sich parallel zur Achse X erstreckt. Die beiden Rastnuten 12, deren Tiefe t jeweils geringer ist als die Tiefe T der Kalotte 11, laufen zur Mitte hin unmittelbar, d. h. ohne jegliche Stufe oder sonstige Erhebung, in die Kalotte 11 hinein aus bzw. gehen in diese über. Sie erstrecken sich in Richtung der Achse X jeweils über eine Länge L mit konstantem Querschnittsprofil. Die beiden Rastnuten 12 definieren auf diese Weise jeweils einen Außenstellungsbereich der Schaltstange 2 dergestalt, dass die Rastvorrichtung 3 über einen vorgegebenen, der Länge L der jeweiligen Rastnut 12 entsprechenden axialen Längenabschnitt der Schaltstange 2 für diese indifferente Außenstellungspositionen vorgibt. Der (durch die Lage der Rastkörper 5, d. h. den Spannungszustand der Rastfedern 9 definierte) energetische Zustand der Rastvorrichtung 3 ist somit innerhalb der Außenstellungsbereiche für sämtliche auf das Gehäuse 1 bezogenen Relativ-Positionen der Schaltstange 2 identisch.
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Die beiden äußersten Außenstellungspositionen der Schaltstange 2 in den beiden Außenstellungsbereichen sind jeweils durch einen als Anschlag A wirkenden End-Auslauf 13 der jeweiligen Rastnut 12 definiert.
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Im Sinne der von der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfassten nicht vollständigen sondern ”nur” weitgehenden Indifferenz der Außenstellungspositionen können die Rastnuten 12, in Abwandlung zu der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, insbesondere ein minimales Gefälle aufweisen, so dass sich die Tiefe t über die axiale Erstreckung L der jeweiligen Rastnut 12 stetig leicht ändert, namentlich von der Mitte nach außen hin leicht zunimmt. Alternativ oder zusätzlich nimmt auch die Breite der Rastnuten 12 von der Mitte in Richtung Ende zu. Hier ist bei der Bewegung der Schaltstange innerhalb der Außenstellungsbereich in Richtung auf die Mittelstellung hin ein geringer, sich über den Bewegungsweg nicht ändernder Widerstand zu überwinden.
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Während bei der in den 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung die Rastvorrichtung 3, bei der die beiden Rastnuten 12 unmittelbar in die Kalotte 11 hinein auslaufen, zwischen den Außenstellungsbereichen und der Mittelstellung jeweils allein in der Bewegungsrichtung der Schaltstange 2 aus der Mittelstellung heraus zu den Außenstellungsbereichen hin, nicht indessen in der Gegenrichtung, einen wirksamen Schaltwiderstand generiert, weist die Rastkontur 10 bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 zwischen der Kalotte 11 und jeder der beiden Rastnuten 12 jeweils eine Erhebung 14 auf. Diese bewirkt, dass die Rastvorrichtung 3 zwischen den Außenstellungsbereichen und der Mittelstellung jeweils in beide Bewegungsrichtungen der Schaltstange 2 einen wirksamen (dezidierten) Schaltwiderstand generiert. Hier ist die Länge L der Außenstellungsbereiche mit indifferenten Außenstellungspositionen der Schaltstange 2 dementsprechend kürzer als bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2. Die axiale Länge L der Außenstellungsbereiche beträgt hier etwa zwischen 40% des Maßes zwischen der Mittelstellungsposition und der jeweiligen äußersten Außenstellungsposition, gegenüber etwa 55% bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19539471 A1 [0002, 0016, 0016]
- WO 95/035456 A1 [0002]
- EP 1152174 A1 [0002]
- KR 2001057642 [0002]
- KR 2002009987 [0002]
- KR 2005098518 [0002]
- DE 102011015713 A1 [0016]
- US 5850760 A [0016]
