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Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine externe Schaltbetätigung zum händigen Einlegen der Gänge eines manuellen Schaltgetriebes bei einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor.
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Für manuelle Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, insbesondere Stufengetriebe, gibt es regelmäßig eine externe Schaltbetätigung, bei der man mit einem Schalt- oder Wählhebel die verschiedenen Gänge, zum Beispiel die sechs Vorwärts- und einen Rückwärtsgang eines Sechsganggetriebes, von Hand einlegen kann. Die Bewegung des Schalthebels bei einem PKW folgt hierbei meist einem H-Schaltbild mit mehreren Schaltgassen und einer Wählgasse.
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Ist der Schalthebel in einer mittigen Wählgassenposition, so befindet er sich zum Beispiel zwischen den Positionen für den 3. und 4. Gang. Dann wird angestrebt, dass die von Hand aufzubringende Kraft, nachfolgend Wählkraft genannt, für eine Bewegung dieses Schalthebels in die zwei entgegengesetzten Richtungen der Wählgasse, d.h. in Fahrzeugquerrichtung nach links bzw. rechts (nachfolgend „Wählrichtungen“), gleich groß ist.
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Für diese vom Fahrer aufzubringende Wählkraft gibt es zwei Beiträge, nämlich einen ersten Beitrag für die Aktuierung der internen, in das Getriebe hineinragenden Schaltbetätigung und einen zweiten Beitrag durch Nutzung der externen Schaltbetätigung. Ist der erste Beitrag für die zwei Wählrichtungen ungleich, wie es nachfolgend stets vorausgesetzt wird, muss der zweite Beitrag auch entsprechend ungleich ausfallen, um in der Summe gleich große Wählkräfte beim Bewegen des Schalthebels in die zwei Wählrichtungen zu gewährleisten.
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Die
DE 195 20 209 A1 beschreibt ein manuelles Getriebe mit einem Getriebeschaltmechanismus, das mit einem Schalthebel zusammenwirken soll. Das Getriebe verfügt über zwei Wellen, wobei eine Torsionsfeder die erste Welle umschlingt und bis zur zweiten Welle reicht.
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Die
WO 2016/142 595 A1 beschreibt eine externe Schaltbetätigung mit zwei Federn, die unterschiedlich große Federkräfte für das Schalten bereitstellen.
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Eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bereitstellung einer externen Schaltbetätigung mit einem Schalthebel, für die zum Bewegen des Schalthebels in der Wählgasse und ausgehend von einer mittigen Wählgassenposition für die beiden Wählrichtungen unterschiedlich große Kräfte erforderlich sind. Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Unterschied in der Wählkraft für die beiden Wählrichtungen leicht anpassen zu können, wenn man die externe Schaltbetätigung auch bei einem neuen Fahrzeugvariante, insbesondere eine solche mit einer anderen internen Schaltbetätigung, einsetzen will.
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Diese und weitere Aufgaben werden durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen besitzen die in den anhängigen Ansprüchen aufgeführten weiteren Merkmale.
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Eine erste Ausführungsform betrifft eine externe, zum Beispiel im Mittelkonsolenbereich zwischen den Vordersitzen angeordnete Schaltbetätigung zum Einlegen der Gänge eines manuellen Getriebes, insbesondere Handschaltgetriebes und bspw. ein Fünf- oder Sechsganggetriebes. Diese weist ein Basisteil mit genau einer Wählfeder auf, das im Fahrzeug mit der Karosserie, bspw. dem Tunnel, verbunden ist und einen Schalt- oder Wählhebel aufweist. Der Schalthebel ist in einem logischen H-Schaltbild führ- bzw. bewegbar, das mehrere Schaltgassen und eine Wählgasse aufweist. Der Schalthebel ist beim Bewegen des Schalthebels entlang der Wählgasse um eine Schwenkachse des Basisteils verschwenkbar, wobei das Verschwenken gegen die Kraft der Wählfeder erfolgt, die derart ausgebildet ist, dass deren Federkraft für die beiden Wählrichtungen unterschiedlich groß ist.
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Mit dieser Ausgestaltung wird die für den Wählvorgang erforderliche Kraft für die beiden Wählrichtungen durch eine Wählfeder, die eine Schenkelfeder sein kann, vorgegeben. Die Wählfeder gewährleistet, dass die notwendige Kraft für die beiden Wählrichtungen unterschiedlich groß ist. Diese Wahl ist konstruktiv einfach und vermindert den Anpassungsbedarf in der Entwicklung, wenn zu einem späteren Zeitpunkt die externe Schaltbetätigung auch mit einer anderen internen Schaltvorrichtung genutzt werden soll, bspw. im Rahmen eines neuen Fahrzeugprojekts, weil dann nur die Wählfeder modifiziert werden muss.
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Die Wahl genau einer Wählfeder vermeidet oder vermindert Geräuschprobleme und geht Funktionsproblemen aus dem Weg, die beim Zusammenspiel mindestens zweier, miteinander zusammenwirkender Federn auftreten könnten.
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Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Schenkelfeder zwei Schenkel mit jeweils einem Krafteinleitungspunkt, weist die Schenkelfeder eine Symmetrieachse auf und haben die Krafteinleitungspunkte bezogen auf die Richtung der Symmetrieachse einen Versatz Δx.
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Durch diese Ausbildung ist der Hebelarm für die beiden Schwenkrichtungen unterschiedlich lang, die sich damit einstellenden Federkräfte unterschiedlich groß und dadurch die Wählkraft für die Bewegung des Schalthebels entlang der beiden Wählrichtungen unterschiedlich.
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Die externe Schaltbetätigung kann ferner so ausgestaltet sein, dass das Basisteil ein Widerlager für die Schenkelfeder mit Anlageflächen für deren Schenkel hat und die Anlageflächen bezogen auf die Symmetrieachse mit einem Versatz Δx angeordnet sind. Hierdurch wird auch bei größeren Unterschieden in der Wählkraft für die beiden Wählrichtungen eine stabile und flächige Anlage für die Schenkel bereitgestellt.
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Nachfolgend soll die externe Schaltbetätigung anhand der Figuren näher erläutert werden, wobei die Figuren nicht maßstabsgerecht sind und lediglich in exemplarischer Weise eine mögliche Ausführungsform zeigen. Es zeigen.
- 1 ein Schaltsystem mit einer externen und einer hiermit zusammenwirkenden internen Schaltbetätigung;
- 2 ein H-Schaltbild für die externe Schaltbetätigung;
- 3 die externe Schaltbetätigung;
- 4 eine Detailansicht der externen Schaltbetätigung.
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1 zeigt ein Schaltsystem 5 mit einer externen Schaltbetätigung 10 und einer internen Schaltbetätigung 15 eines Kraftfahrzeugs mit einem manuellen Getriebe (nicht gezeigt) und in Wirkverbindung dazwischen angeordnetem Schalt- und Wählkabel 25 bzw. 30. Beim manuellen Einlegen einer neuen Gangstufe eines manuellen Getriebes mit H-Schaltbild wird durch Bewegen des Schalthebels 20 entlang einer Schaltgasse das Schaltkabel 25 vor- oder zurückbewegt, und zwar von je nachdem, ob ein kleinerer oder größerer Gang eingelegt wird. Bei einer Bewegung des Schalthebels 20 in der Wählgasse nach links oder rechts wird entsprechend das Wählkabel 30 vor- oder zurückbewegt. Die Bewegungen von Schalt- und Wählkabel 25 bzw. 30 werden kinematisch an die interne Schaltbewegung 15 übertragen, bedingen entweder eine axiale oder eine rotatorische Bewegung der Schaltwelle 35, was wiederum zum Einlegen einer neuen Gangstufe im Getriebeinnern führt.
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Die externe Schaltbetätigung 10 besitzt ein im Kraftfahrzeug karosseriefest zu verbauendes Basisteil 40 und oberhalb dessen den besagten Schalthebel 20, der in einem H-Schaltbild 42 führbar ist. Das in 2 gezeigte H-Schaltbild 42 ist exemplarisch und zeigt die Situation für ein 6-Gang-Getriebe mit drei Schaltgassen 45, 45' und 45", einer Wählgasse 50 und einem Rückwärtsgang R.
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Bei einer Wählbewegung schwenkt der Schalthebel 20 um eine in 3 gezeigte, senkrecht zur Figurenebene stehende Schwenkachse 55 der externen Schaltbetätigung 10. Da der einstückig mit dem Schalthebel 20 ausgebildete Wählfinger 60 in eine Öffnung 61 des Wählumlenkhebels 65 eingreift und ein Pin 70 des Wählkabels 30 in eine weitere Öffnung 62 des Wählumlenkhebels 65, bewirkt eine Wählbewegung ein Verschwenken des Wählumlenkhebels 65 um die Achse 55, was durch den Doppelpfeil D angedeutet ist, und damit eine Bewegung des Wählkabels 30.
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4 zeigt das Basisteil 40 aus derselben Blickrichtung wie 3, aus Gründen der Anschaulichkeit jedoch ohne den Wählumlenkhebel 65. Kommt es bei einem Wählvorgang zu einem Verschwenken des Schalthebels 20 um die besagte Achse 55, so verändert dies die Federspannung der in 4 sichtbaren Schenkelfeder 65. Die Schenkelfeder 65 besitzt die Schwenkachse 55 umschlingende bzw. darauf gewickelte Windungen 57 und, in x-Richtung gesehen, unterschiedlich lange Schenkel 75 und 75', die den Wählfinger 60 umfassen.
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Die Schenkel 75 und 75', insbesondere deren gerade Endabschnitte, definieren eine Ebene, die von der Schwenkachse 55 in einem Punkt P durchstoßen wird. Der Punkt P definiert den Ursprung eines kartesischen Koordinatensystems, dessen x-Achse entlang der Symmetrieachse S der Schenkelfeder 65 und parallel zu deren Endabschnitten verläuft. Im eingebauten Zustand der externen Schaltbetätigung 10 fällt die x-Achse mit der Fahrzeuglängsachse zusammen, längs derer im Bereich des Basisteils 40 bei einem Wählvorgang das Wählkabel 30 bewegt wird. Die x-Richtung zeigt entsprechend im Fahrzeug nach vorne bzw. in 3 nach rechts. Senkrecht zur Ebene der 3 und entgegengesetzt zur Blickrichtung verläuft die y-Achse, die z-Richtung in 3 wie auch im Fahrzeug senkrecht nach oben.
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Wegen der unterschiedlichen Erstreckung der Schenkel 75, 75' in x-Richtung kommt es in dieser Richtung zu einem Versatz der Krafteinleitpunkte K1 und K2 um eine Strecke Δx. Die Verbindungslinien vom Punkt P zu den beiden Krafteinleitpunkten K1 und K2 definieren Hebelarme H1 und H2, die wegen des Versatzes Δx unterschiedlich lang sind. Dies wiederum führt zu unterschiedlich großen Wählkräften bei einer Bewegung des Wählhebels 20 in die beiden Richtungen der Wählgasse, also in Fahrzeugquerrichtung nach links bzw. rechts, bzw. für die beiden Drehrichtungen um die Schwenkachse 55. Ein größerer Versatz bedingt dabei einen größeren Kraftunterschied.
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Wie einleitend ausgeführt wird die Kraft, die der Fahrer bei Bewegung des Schalthebels in die beiden Wählrichtungen aufbringen muss, auch durch die interne Schaltbetätigung mitbestimmt. Bedingt die interne Schaltbetätigung einen Kraftunterschied ΔF für die beiden Wählrichtungen, so muss die externe Schaltbetätigung einen entgegengesetzt wirkenden Kraftunterschied - ΔF verursachen, damit in der Summe der Kraftunterschied Null ist. Die Abstimmung erfolgt dann so, dass bei bekannter Federkonstanten D der Schenkelfeder 65 der Versatz so gewählt wird, dass die externe Schaltbetätigung einen Kraftunterschied ΔF=D*Δx bewirkt. Die Wählkraft ist damit leicht einstellbar.
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Das Basisteil 40 besitzt für die Schenkelfeder 65 ein Widerlager 80 mit sich in x-Richtung erstreckenden länglichen Abschnitten 85, 85', auf die sich die Endabschnitte der Schenkel 75, 75 wegen der Federkraft anpressen. Der jeweilige Krafteinleitpunkt K1, K2 ist dabei weitgehend in der Mitte des jeweiligen Abschnitts 85, 85' gelegt, um die Federkraft gleichmäßig aufzunehmen und damit die Dauerhaltbarkeit des Widerlagers 80 zu gewährleisten.
