DE4010137C2 - Vorrichtung zur Lagerung eines Schalthebels - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lagerung eines Schalthebels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein bodenseitig gelagerter Schalthebel dient dazu, Getrie­ beräder durch eine Betätigung in wenigstens zwei Richtun­ gen zu schalten, beispielsweise nicht nur in einer Rechts/ Links-Richtung, sondern auch in einer diese Richtung recht­ winklig kreuzenden Längsrichtung, weshalb die Vorrichtung zur Lagerung des Schalthebels eine solche Konstruktion aufweisen muß, die eine Schräg- oder Kipplage für den Schalthebel in wenigstens zwei Richtungen zuläßt. Um dem Fahrer eines Automobils ein realistisches Gefühl einer Schalthebelbetätigung zu vermitteln, wird für die Schalt­ hebel-Lagerungsvorrichtung gefordert, daß sie einen gewis­ sen Widerstand gegenüber der Betätigungskraft aufbringt, jedoch auch die ruhige, glatte Bewegung des Schalthebels ermöglicht.

Eine Vorrichtung zur Lagerung eines Schalthebels, die diese Forderung erfüllt, ist Gegenstand der JP-GM-Schrift Nr. 60-65 829 und in der beigefügten Fig. 5 schematisch dargestellt. Hiernach ist ein Schalthebel 50 mit einem Kugelteil 51 versehen, das zwischen einem Paar von oberen und unteren Sitzen oder Schalen 52 gehalten ist, welche jeweils eine annähernd halbkugelförmige Innenfläche haben, die mit dem Kugelteil 51 in Berührung ist. Da insofern das Kugelteil 51 mit Bezug zu den Sitzen 52 in mehreren Richtungen dre­ hen kann, wird der Schalthebel 50 so gelagert, daß er in wenigstens zwei Richtungen, die sich einander rechtwinklig kreuzen, schräg verlagert werden kann. Die Sitze 52 sind innerhalb einer von oben her angebrachten Haube 53 aufge­ nommen. Zwischen die Oberfläche des oberen Sitzes 52 und die Innenfläche der Haube 53 ist ein elastisches Element, z. B. eine Feder 54, in einem komprimierten Zustand einge­ baut. Die Haube 53 wird fest an einem unter dieser befind­ lichen Gehäuse durch (nicht gezeigte) Befestigungsmittel, wie Schrauben, angebracht. Demzufolge wirkt an den Berüh­ rungsflächen des Kugelteils 51 und der Sitze 52 eine Be­ rührungsbelastung, die auf die elastische Kraft der Feder 54 zurückgeht. Das oben erwähnte realistische Gefühl der Betätigung des Schalthebels 50 wird durch die Reibungs­ kraft, die aus der genannten Berührungsbelastung resul­ tiert, erzeugt.

Bei der oben beschriebenen Vorrich­ tung wird folglich der Schalthebel 50 durch insgesamt fünf Bauteile gelagert, nämlich das Paar von oberen und unte­ ren Sitzen 52, die Feder 54, die Haube 53 und das diese unten haltende Gehäuse. Um die Kosten herabzusetzen und den Vorgang zum Zusammenbau zu erleichtern, ist es jedoch erwünscht, die Anzahl der erforderlichen Bauteile zu ver­ mindern.

Die Reibungskraft zwischen dem Kugelteil 51 und den Sitzen 52 wirkt als eine Widerstandskraft oder Betäti­ gungsbelastung gegenüber einer Kraft die zum Betätigen des Schalthebels 50 erforderlich ist, so daß dem Fahrer das tatsächliche Schaltgefühl am Schalthebel 50 vermittelt wird. Die Reibungskraft wird jedoch in hohem Maß durch die Maßgenauigkeit und die Oberflächenrauheit der Außenfläche des Kugelteils 51 sowie der Innenfläche der Sitze beein­ flußt, wie auch die Maßgenauigkeit der Haube 53 von Bedeu­ tung ist, so daß diese Faktoren in bezug auf die erwähnte Reibungskraft von erheblicher Wirkung sind. Um die Rei­ bungskraft auf einen Auslegungs- oder Sollwert zu brin­ gen, ist eine erhöhte Präzision in der maschinellen Bear­ beitung der Bauteile der herkömmlichen Lagerungsvorrich­ tung erforderlich, was konsequenterweise zu einer Erhö­ hung der Zahl der Bearbeitungsvorgänge und damit zu einer mäßigen Produktionsleistung sowie hohen Kosten führt.

Aus der Druckschrift DE 26 34 938 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Lagerung eines Schalthebels bekannt, bei dem ein aus Kunststoff gefertigtes Gehäuse einen kugeligen Innenraum bildet, in dem sowohl die obere Fläche, als auch die untere Fläche des Kugelteils eines Schalthebels aufnehmbar ist. In einem Bereich dieses als einteiliges Kugellager ausgebildeten Gehäuses sind in meridionaler Richtung ausgebildete Schlitze sowie eine nach außen öffnende konische Öffnung ausgebildet, so daß das Kugelteil des Schalthebels durch diese Öffnung des schlitzseitigen Bereichs des Gehäuses in den kugeligen Aufnahmeraum des letzteren hineingedrückt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Lagerung eines Schalthebels zu schaffen, die bei der Montage keine große Kraft erfordert und eine stabilisierte, konstante Schalthebel-Betätigungsbelastung gewährleistet.

Ein Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, eine solche Vorrichtung zur Lagerung eines Schalthebels zur Verfügung zu stellen, die eine möglichst geringe Anzahl von Bauteilen umfaßt, die keine hohe Bearbeitungspräzision erfordern, womit eine Steigerung in der Produktivität, sowie eine Minimierung der Produktionskosten erreicht werden können.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden durch den Reibungsdruck zwischen dem Kugelteil sowie der Aufnahmefläche und ein Reibungsdruck zwischen dem Kugelteil sowie der Haltefläche erzeugt, wobei die Reibungskraft zwischen dem Kugelteil und den genannten Flächen die Schalthebel-Betätigungsbelastung hervorruft bzw. darstellt. Da ein Bearbeitungsfehler durch die Elastizität oder Verschiebung auf seiten des elastischen Lagerungsteils absorbiert wird, ist keine besonders hohe Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich, so daß dadurch der Vorgang zum Zusammenbau erleichtert und eine Kostensenkung erreicht wird.

Da ferner gemäß der Erfindung an der Innenfläche eines na­ hezu zylindrischen Lagerungsteils ein vorra­ gender Lagerkranz, in den das Kugelteil eingesetzt wird, ausgebildet und dieser Lagerkranz mit der oben er wähnten Aufnahmefläche versehen ist, kann die Anzahl der erforderlichen Bauteile vermindert werden. Zusätzlich wird bei dem Erfindungsgegenstand ein Halteelement mit einer Kappe vorgesehen, das über die obere, offene Stirnseite des Lagerungsteils gesetzt wird, wobei mit der unteren Fläche der Kappe das elastische Lagerungsteil einstückig ausgebildet wird, so daß dadurch die Anzahl der erforderlichen Teile weiter vermindert werden kann, was ebenfalls zu einem leichteren Vorgang bei der Montage und zu niedrigeren Kosten beiträgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Lagerung eines Schalthebels;

Fig. 2 eine Unteransicht eines Halteelements;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung zur Verdeutlichung der allgemeinen Konstruktion;

Fig. 4 eine Übersichtsdarstellung der Vorrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Lagerungsvorrichtung nach dem Stand der Technik, die eingangs bereits abge­ handelt wurde.

Gemäß Fig. 1 ist ein Schalthebel-Lagerkörper 1 am (nicht dargestellten) Boden eines Fahrzeugs fest angebracht. Eine zylindrische Schalthebel-Lagerung 2 ist ein integrierter Bestandteil des Lagerkörpers 1, wobei an der Innenumfangs­ fläche der Lagerung 2 einstückig ein vorragender Lager­ kranz 3 ausgebildet ist. Dieser Lagerkranz 3 weist eine konkav-sphärische Aufnahmefläche 6 auf, die aufwärts ge­ richtet ist und nahezu dieselbe Krümmung wie das Kugel­ teil 5 des Schalthebels 4 hat sowie mit diesem Kugelteil 5 in Berührung ist.

Ein Halteelement 7 ist mit einem Kappenteil bzw. einer Kappe 8 versehen und von oben her über das offene, obere Ende der Schalthebel-Lage­ rung 2 gesetzt, wobei ein übergreifendes Randstück 9 an der Außenumfangsfläche der Lagerung 2 anliegt. An der un­ teren Fläche des Halteelements 7 ist einstückig ein Lagerungsteil 10 ausgebildet, das in die Schalthebel-Lagerung 2 eingepaßt ist.

Ein Schalthebel-Durchtritt 11 zieht sich senkrecht durch das elastische Lagerungsteil 10 sowie die Kappe 8, und der obere Teil dieses Durchtritts 11 ist kegelförmig vom Zentrum des Kugelteils 5 zur Außenoberfläche der Kappe 8 hin erweitert.

Im elastischen Lagerungsteil 10 sind Zungenstücke bzw. Zungenabschnitte 13 ausgebildet, die durch zahlreiche Schlitze 12 voneinander getrennt sind, wobei diese Schlitze 12 im großen und ganzen parallel zur Mittelach­ se des in die Lagerung 2 eingesetzten Schalthebels 4 ver­ laufen. Die Zungen 13 kragen insofern aus, wobei sie oben an der Innenfläche der Kappe 8 befestigt sind, während das untere Ende der Zungen frei und damit elastisch verlager­ bar ist. An der Innenfläche des elastischen Verlagerungs­ teils 10 oder an der Innenfläche einer jeden Zunge 13 ist eine konkav-sphärische Halte- oder Sperrfläche 14 mit der­ selben oder einer geringfügig größeren Krümmung, wie sie das Kugelteil 5 des Schalthebels 4 hat, ausgebildet.

Das Halteelement 7 wird am Körper 1 befestigt, indem das eine Randstück 9 mit dem Kappen-Befestigungsteil 15 des Körpers 1 und das andere Randstück 9 mit dem Winkelhebel- Befestigungsteil 16 über Stifte 17 verbunden wird, wobei das Halteelement 7 den oberen Endabschnitt der zylindri­ schen Schalthebel-Lagerung 2 abschließt. Das Halteelement 7 ist mit einem in radialer Richtung verlaufenden Wählhe­ bel-Ein- oder Durchführteil 18 versehen.

Im folgenden wird näher auf den Schalthebel 4 eingegangen, der im großen und ganzen wie ein im einschlägigen Stand der Technik bekannter Schalthebel ausgebildet ist und an einem zwischenliegenden Abschnitt ein Kugelteil 5 hat, wie die Fig. 3 zeigt. Dieses Kugelteil 5 ist nicht vollkommen sphärisch, jedoch ist wenigstens zum Teil an der unteren Seite eine Kugelfläche ausgebildet. Diese Kugelfläche und die oben erwähnte Aufnahmefläche 6 haben nahezu dieselbe Krümmung, so daß demzufolge das Kugelteil 5 von unten her durch die Aufnahmefläche 6 abgestützt wird, indem die bei­ den Flächen miteinander in Berührung gehalten werden. Auch weist die obere Seite des Kugelteils an wenigstens einem Teil dieser eine sphärische Fläche mit derselben Krümmung wie die unten liegende sphärische Fläche auf. Damit wird das Kugelteil 5 drehbar gehalten, wobei die Halte­ fläche 14 des elastischen Verlagerungsteils 10 auf die obere sphärische Fläche Druck ausübt.

Die Schalthebel-Lagerungsvorrichtung, die die oben be­ schriebene Anordnung umfaßt, wird in der nachstehend be­ schriebenen Weise zusammengebaut.

Gemäß Fig. 4 wird zuerst der Schalthebel 4 in die Lagerung 2 eingesetzt, wobei das Kugelteil 5 auf dem Lagerkranz 6 ruht. Dann wird das Halteelement 7 angebracht, wobei das eine Randstück 9 mit dem Kappen-Befestigungsteil 15 und das andere Randstück 9 mit dem Winkelhebel-Befestigungs­ teil 16 über die Stifte 17 verbunden wird, so daß das Hal­ teelement am Lagerkörper 1 fest ist. Hierbei ist es notwen­ dig, den Wählhebel 19, der radial vom Kugelteil 5 vorsteht, mit dem Einführteil 18 im Halteelement 7 auszurichten. Vor dem Einsetzen der Stifte 17 in das Winkelhebel-Befesti­ gungsteil 16, wird der eine Stift durch den Wählwinkelhe­ bel 21 sowie eine Wendelfeder 20 geführt und dann am Befe­ stigungsteil 16 angebracht; anschließend werden die Stifte 17 durch Schnappringe 22 gesichert.

Das auf diese Weise eingebaute und gestützte Kugelteil 5 des Schalthebels 4 wird durch die Federkraft des elasti­ schen Lagerungsteils 10 zwischen der Aufnahmefläche 6 und der Haltefläche 14 derart gehal­ ten, daß das Lagerungsteil 10 bei einem Druck gegen die Kugelfläche elastisch verformt wird. Als Folge dessen wird sich ein Anlage- oder Kontaktdruck zwischen dem Kugelteil 5 sowie der Aufnahmefläche 6 und zwischen dem Kugelteil 5 sowie der Haltefläche 14 erhöhen, womit folglich eine Reibungskraft als ein Widerstand oder eine Betätigungsbe­ lastung gegen eine zum Betätigen des Schalthebels 4 erfor­ derliche Kraft zur Wirkung gebracht wird.

Die oben beschriebene Anordnung oder Baugruppe erleichtert die maschinelle Bearbeitung sowie den Zusammenbau der Bau­ teile und führt zu einer stabilisierten Betätigungs- oder Betriebsbelastung, und zwar aus den im folgenden erläu­ terten Gründen.

Bei dem beschriebenen Aufbau haben zwei Montage- oder Paß­ genauigkeiten einen Einfluß auf die durch die elastische Verschiebung des elastischen Lagerungsteils 10 zu er­ langende Betätigungsbelastung, und zwar eine Paßgenauig­ keit zwischen der Haltefläche 14 sowie dem Kugelteil 5 und eine Paßgenauigkeit zwischen der Schalthebel-Lagerung 2 sowie dem elastischen Lagerungsteil 10. Von diesen Paß- oder Montagegenauigkeiten wird für die erstgenannte, d. h. die Genauigkeit zwischen der Haltefläche 14 sowie dem Kugelteil 5, gefordert, daß sie hoch genug ist, um die elastische Verformung des elastischen Lagerungsteils 10 zuzulassen, wenn die Haltefläche 14 gegen das Kugelteil 5 gedrückt wird. Das bedeutet, daß die Krümmung der Halteflä­ che 14 nicht geringer sein muß als die der sphärischen Fläche (muß nicht größer sein im Krümmungsradius) des Ku­ gelteils 5, weshalb eine besonders hohe Bearbeitungsge­ nauigkeit über der oben angegebenen Grenze nicht erforder­ lich ist. Für die letztgenannte Paßgenauigkeit, d. h. die­ jenige zwischen der Schalthebel-Lagerung 2 und dem elasti­ schen Lagerungsteil 10, wird gefordert, daß sie hoch ge­ nug ist, um einen gewissen Spiel- oder Freiraum zwischen diesen Teilen zu bieten, so daß auf das elastische La­ gerungsteil 10 ein Druck, um es weiter zu öffnen, ausge­ übt werden kann. Eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit wird insofern für dieses Teil nicht verlangt.

Es werden im wesentlichen zwei Bauteile verwendet, um das Kugelteil 5 des Schalthebels 4 zu halten, nämlich die Schalthebel-Lagerung 2, die einstückig mit dem Lagerkör­ per 1 ausgebildet ist, und das Halteelement 7, das als ein Teil mit dem die Haltefläche 14 bildenden elastischen Lagerungsteil 10 ausgestaltet ist. Zu diesen Bauteilen kommen die Stifte 17 als Befestigungsmittel hinzu. Es wird also nur eine geringe Anzahl an Bauteilen benötigt, wo­ durch auch die Montagearbeit erleichtert wird.

Da ferner die Betriebs- oder Betätigungsbelastung des Schalthebels 4 durch die elastische Kraft des Lagerungs­ teils 10 erzeugt wird und, wie gesagt wurde, eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit nicht erforderlich ist, sind nur wenige Faktoren vorhanden, die die Betätigungsbelastung beeinflussen, so daß folglich eine konstante, stabilisier­ te Betätigungsbelastung erhalten werden kann.

Im folgenden wird auf die Materialien der Schalthebel-La­ gerungsvorrichtung eingegangen. Da eine vergleichsweise große Belastung auf den Lagerkörper 1 und die mit diesem einstückig ausgebildeten Teile bei einer Betätigung des Schalthebels 4 ausgeübt wird, ist es anzustreben, den La­ gerkörper der Schalthebel-Lagerungsvorrichtung und die zugeordneten Teile aus Metall zu fertigen, um ihre mecha­ nische Festigkeit zu erhöhen. Jedoch wird für das Halte­ element 7 und die mit diesem einstückig ausgebildeten Tei­ le eine hohe mechanische Festigkeit nicht verlangt, wobei diese Teile auch noch von einfacher Gestalt sind, so daß sie deshalb aus nichtmetallischen Materialien, wie Kunst­ harzen, gefertigt werden können.

Durch die oben beschriebene Anordnung kann eine zuverläs­ sigere Bewegung des Schalthebels 4 gewährleistet werden, was auf die Reibungskraft und auch eine Fettschmierung zwischen dem Kugelteil 5 sowie der Aufnahmefläche 6 zurück­ zuführen ist, wenn Fett in die das elastische Lagerungs­ teil 10 in eine Vielzahl von auskragenden oder hängenden Zungenstücken 13 unterteilenden Schlitze 12 gefüllt wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Lagerung eines Schalthebels (4) für ein Schaltgetriebe, der an einem zwischenliegenden Abschnitt mit einem Kugelteil (5) versehen ist, das eine sphärische Fläche mit einer festen Krümmung an wenigstens einem Teil der unteren Seite und an einem Teil der oberen Seite aufweist, wobei das Kugelteil mittels eines an der unteren Seite eines Halteele­ ments (7) ausgebildeten, in radialer Richtung des Kugelteils (5) elastischen Lagerungsteils (10) auf einem Lagerkörper (1) schwenkbar gelagert ist, gekennzeichnet dadurch, daß

• - das Lagerungsteil (10) eine der oberen sphärischen Fläche des Kugelteils (5) entsprechende konkav-sphärische Haltefläche (14) aufweist, wobei der Krümmungsradius der Haltefläche (14) kleiner als der Krümmungsradius der oberen sphärischen Fläche des Kugelteils (5) ist, und das Halteelement (7) auf dem Lagerkörper (1) derart gelagert ist, daß das Lagerungsteil (10) sich öffnen kann, wenn das Lagerungsteil (10) das Kugelteil (5) aufnimmt
• - und der Lagerkörper (1) eine der unteren sphärischen Fläche des Kugelteils (5) entsprechende konkav-sphärische Aufnahme­ fläche (6) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lagerungsteil (10) mit einer Mehrzahl von durch Schlitze (12), die im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Schalthebels (4) verlaufen, getrennten Zungenstücken (13), welche sich vom Halteelement (7) aus abwärts erstrecken, versehen ist, wobei die Haltefläche (14) an einer dem Kugelteil (5) zugewandten Fläche eines jeden Zungenstücks (13) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen zylindrische Schalthebel-Lagerung (2), in die das Kugelteil (5) eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, gekennzeichnet durch einen von der Innenfläche der Schalthebel-Lagerung (2) vorragenden Lagerkranz (3), an welchem die Aufnahmefläche (6) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (7) mit einem Kappenteil (8) versehen ist, das über dem oberen, offenen Endabschnitt der Schalthebel-Lagerung (2) angebracht ist, und daß das elastische Lagerungsteil (10) vorragend ausgebildet sowie in die Schalthebel-Lagerung unter dem Kappenteil eingepaßt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen einstückig mit der Schalthebel- Lagerung (2) ausgestalteten Lagerkörper (1) und durch ein einstückig mit dem Kappenteil (8) ausgebildetes, übergreifendes Randstück (9), das mit der Außenumfangsfläche der Schalthebel-Lagerung (2) in Anlage ist, wobei das Halteelement (7) am Lagerkörper durch in das Randstück und den Lagerkörper eingesetzte Stifte (17) gehalten ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltelement (7) und das elastische Lagerungsteil (10) einstückig miteinander ausgebildet und aus Kunstharz gefertigt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (12) mit Schmierfett gefüllt sind.