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Die
Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1
einen Wählhebel
und gemäß Patentanspruch
7 ein Verfahren zur Herstellung eines Wählhebels.
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Aus
der
DE 199 08 101
C1 ist bereits ein Wählhebel
gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1 bekannt. Der Wählhebel ist innerhalb eines Kulissenschlitzes
geführt.
Um Anschlaggeräusche des
Wählhebelschafts
an der Innenkante des Kulissenschlitzes zu dämpfen, ist ein Elastomerdämpfer an
der Innenkante des Kulissenschlitzes vorgesehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen besonders komfortablen Wählhebel
zu schaffen.
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Gemäß einem
Vorteil der Erfindung tritt zwischen dem Wählhebel und der Innenkante
des Kulissenschlitzes keine Gleitreibung auf, so dass der Wählhebel
in angenehmer Weise an der besagten Innenkante abrollt.
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Wenn
der Abwälzkörper aus
einem schwingungsdämpfenden
Werkstoff gefertigt ist, führt
ein Anschlagen des Wählhebels
an der Innenkante des Kulissenschlitzes nicht zu einem billig klingenden
Anschlaggeräusch,
sondern zu einem wertanmutendem sanften Anschlagen.
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Wenn
die Mantelfläche
des Abwälzkörpers, welcher
insbesondere als eine Hülse
ausgeführt
sein kann, leicht elastisch oder sogar gummielastisch ausgeführt ist,
kann neben dem schwingungsdämpfenden
Effekt noch eine hohe Rollreibung an der Abrollfläche erreicht
werden. Diese schließt
eine Gleitreibung mit den entsprechend negativen Auswirkungen aus.
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Gegenüber einem
Schalthebelgehäuse
gemäß
DE 199 08 101 C1 ist
die Montage des erfindungsgemäßen Wählhebels
weniger aufwändig
und damit kostengünstig.
Das Schalthebelgehäuse
bzw. wählhebelgehäuse kann
in besonders vorteilhafter Weise kostengünstig aus einem Teil gefertigt
sein, da die schwingungsisolierende Funktion im den Wählhebel
bzw. Schalthebel verwirklicht ist. Das Schalthebelgehäuse kann
erfindungsgemäß besonders
dünnwandig
und damit leicht und kostengünstig
hergestellt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Wählhebels bei Kulissenschlitzen,
deren Form ein Anschlagen des Wählhebels
an der Innenkante des Kulissenschlitzes funktionell integriert.
Eine solche funktionelle Integration ist beispielsweise bei abgestuften „P-R-N-D"-Kulissenschlitzen gegeben. Bei diesen
wird eine unbeabsichtigte Bewegung des Wählhebels beispielsweise von „D" nach „R" schon alleine dadurch
verhindert, dass der Wählhebel
bei einer geradlinigen Krafteinleitung aus „D" heraus an einem Absatz anschlägt.
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Das
verfahren gemäß Patentanspruch
7 ermöglicht
eine besonders einfache Montage eines erfindungsgemäßen Wählhebels.
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Wenn
der Wählhebelschaft
noch nicht mit dem Handschaltknauf montiert ist, kann in besonders vorteilhafter
Weise eine Hülse
des Wählhebels über den
Wählhebelschaft
in die Endstellung gezogen werden. Im Anschluss kann der Handschaltknauf
an dem Wählhebelschaft
befestigt werden.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung vor.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Wählhebel,
welcher innerhalb eines Kulissenschlitzes geführt ist,
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2 einen
Schnitt durch den zuvor genannten Wählhebel, welcher entlang Linie
II-II von 1 verläuft, und vorrangig eine zwei-Komponenten-Hülse zeigt,
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3 eine
erste mögliche
Konfiguration von Wählstellungen
des Wählhebels
innerhalb eines abgestuften „P-R-N-D"-Kulissenschlitzes
eines Automatikgetriebes,
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4 eine
zweite mögliche
Konfiguration von Wählstellungen
des Wählhebels
innerhalb eines Kulissenschlitzes eines automatisierten Handschaltgetriebes,
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5 eine
dritte mögliche
Konfiguration von Schaltstellungen des Wählhebels innerhalb eines Kulissenschlitzes
eines Handschaltgetriebes,
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6 eine
vierte mögliche
Konfiguration von Schaltstellungen des Wählhebels innerhalb des Kulissenschlitzes
eines weiteren Handschaltgetriebes,
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7 eine
fünfte
mögliche
Konfiguration von Schaltstellungen des Wählhebels innerhalb des Kulissenschlitzes
eines weiteren Automatikgetriebes,
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8 eine
alternative Ausführungsform
der zwei-Komponenten-Hülse gemäß 2,
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9 einen
Wählhebel,
welcher entlang eines gekrümmten „P-R-N-D"-Kulissenschlitzes schwenkbar
ist,
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10 eine
weitere alternative Ausgestaltung des Wählhebels und
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11 einen
Schnitt durch den zuvor genannten Wählhebel, welcher entlang Linie
XI-XI von 10 verläuft, und vorrangig eine zwei-Komponenten-Hülse zeigt.
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1 zeigt
einen Wählhebel 1 eines
nicht näher
dargestellten Kraftfahrzeuggetriebes, welcher innerhalb eines Kulissenschlitzes 2 geführt ist.
Der Wählhebel 1 ist
dabei innerhalb eines Wählhebelgehäuses 3 um
zwei in verschiedenen Ebenen orthogonal zueinander angeordneten
Schwenkachsen 4, 5 schwenkbar. Die eine Schwenkachse 4 ist
dabei auch senkrecht zur Längsachse 6 des
Wählhebels 1, d.h.
diese Schwenkachse 4 steht senkrecht zur Zeichnungsebene.
Zur Herstellung dieser beiden zueinander senkrechten Schwenkachsen 4, 5 ist
ein Kardangelenk im Bereich der beiden Schwenkachsen 4, 5 angeordnet.
Mittels nicht näher
dargestellter Signalgeber an zwei Gelenkhälften 7, 8 des
Kardangelenkes und Signalaufnehmer an dem Wählhebelgehäuse 3 sind die Wählstellungen
bzw. Schalt stellungen des Wählhebels
ermittelbar. Die möglichen Wähl- bzw. Schaltstellungen
sind dabei in verschiedenen Alternativen in 3 bis 7 dargestellt.
Bei den Handschaltgetrieben gemäß 5 und 6 finden
jedoch keine Signalgeber und -aufnehmer Anwendung sondern der Wählhebel 1 fungiert
als Schalthebel und ist unmittelbar mit einer inneren Schaltung
des jeweiligen Getriebes gekoppelt. In 3 bis 7 bedeuten:
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- P
- – Parkstellung,
- R
- – Rückwärtsgang/Rückwärtsfahrbereich,
- N
- – Neutralstellung/Leerlauf,
- D
- – Automatische Gangwahl/Fahrbereichswahl/Übersetzungswahl,
- G
- – Grundstellung
- +
- – sequentielle Hochschaltung/Hochschaltbegrenzung
hoch,
- –
- – sequentielle Rückschaltung/Hochschaltbegrenzung
zurück,
- 1
- – erster Vorwärtsgang,
- 2
- – zweiter Vorwärtsgang,
- 3
- – dritter Vorwärtsgang,
- 4
- – vierter Vorwärtsgang,
- 5
- – fünfter Vorwärtsgang,
- 6
- – sechster Vorwärtsgang,
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Die
in 1 dargestellte obere Gelenkhälfte des 7 Kardangelenkes
ist mit einem Schaft 9 des Wählhebels 1 verbunden.
Dieser Schaft 9 besteht aus Stahl. Am oberen Ende des Schafts 9 ist
ein auf ein Gewinde 16 aufgeschraubter Handschaltknauf 10,
mit dem der Bediener den Wählhebel 1 manuell in
seine Wähl-
bzw. Schaltstellungen um die beiden Schwenkachsen 4, 5 schwenken
kann.
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Der
Schaft 9 weist oberhalb und unterhalb eines Anschlagbereiches 11 einen
Durchmesser d1 auf, der größer als
der Durchmesser d2 im Anschlagbereich 11 ist. Somit bildet
sich im Anschlagbereich 11 eine Ringnut, die konzentrisch
zur Längsachse 6 des
Wählhebels 1 ist.
In diese Ringnut ist eine zwei-Komponenten-Hülse 12 eingesetzt,
die somit konzentrisch und drehbar zum Schaft 9 ist. Diese zwei-Komponenten-Hülse 12 besteht
aus zwei koaxial zueinander angeordneten Hülsen 13, 14,
von denen die radial innere Hülse 13 in
Längsrichtung
geschlitzt ist. Ein sich somit bildender Schlitz 15 ist
auch in 2 ersichtlich und sehr schmal.
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Die
geschlitzte innere Hülse 13 besteht
aus Perfluor-Alkoxylalkan,
das abgekürzt
auch als POM bezeichnet wird. POM ist ein sehr harter Werkstoff mit
einem dennoch relativ großen
elastischen Bereich und hat einen relativ geringen Reibwert. Die äußere Hülse 14 besteht
hingegen aus einem thermoplastischen Elastomer, der sehr weich und
dehnbar ist, eine hohe Dämpfung
hat und einen relativ hohen Reibwert hat.
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Zur
Montage der zwei-Komponenten-Hülse 12 auf
den Wählhebel 1 ist
der Handschaltknauf 10 demontiert, d.h. vom Gewinde 16 heruntergeschraubt.
Die komplette zwei-Komponenten-Hülse 12 wird
radial aufgedehnt, bis sie über
das Gewinde 16 herübergezogen
werden kann. Die zwei-Komponenten-Hülse 12 wird im Anschluss
nach unten über den
Schaft 9 gezogen, bis sie im Anschlagbereich 11 in
die Ringnut springt. Da die Ringnut eine größere Axiallänge hat, als die zwei-Komponenten-Hülse 12, eröffnet sich
ein Axialspiel 17. Dieses Axialspiel liegt oberhalb der
zwei-Komponenten-Hülse 12,
da diese infolge der Schwerkraft am unteren Nutabsatz 18 anliegt.
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Jede
der nur schematisch und beispielhaft in 3 bis 7 dargestellten
Kulissenschlitze hat eine Schlitzbreite, welche den Außendurchmesser der
zwei-Komponenten-Hülse 12 im
eingebauten Zustand überschreitet.
Somit ist sichergestellt, dass die zwei-Komponenten-Hülse 12 bei
Bewegungen des Wählhebels 1
- – entweder
an gar keiner Innenkante 20 bzw. 21 des Kulissenschlitzes
oder
- – ausschließlich an
einer Innenkante 20 bzw. 21 des Kulissenschlitzes
anliegt.
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Wird
nun der Wählhebel 1 vom
Bediener mit einem abwälzenden
Kontakt der zwei-Komponenten-Hülse 12 entlang
der einen Innenkante 21 geführt, so rotiert die zwei-Komponenten-Hülse 12 um die
Längsachse 6.
Um einen theoretischen Linienkontakt zwischen
- – der Innenkante
21 am Wählhebelgehäuse 3 und
- – der
zwei-Komponenten-Hülse 12
zu
erreichen, ist die gesamte um den Kulissenschlitz umlaufende Innenkante 20, 21 angeschrägt. Der
sich dabei bildende Amschrägungswinkel αKante ist
dabei nicht an jeder Stelle der Innenkante 20, 21 der
gleiche, sondern variiert über
die umlaufende Innenkante 20, 21. Der Anschrägungswinkel αKante variiert
derart, dass er an jeder Stelle parallel zur Längsachse 6 des Wählhebels 1 ist,
wenn dieser in Kontakt mit der jeweiligen Stelle der Innenkante 20 bzw. 21 ist.
Da die äußere Hülse 14 aus
einem weichen Werkstoff besteht, ist an der Stelle nur theoretisch
ein Linienkontakt und in der technischen Wirklichkeit ein Flächenkontakt.
Durch die Weichheit des Werkstoffes werden mehrere Ziele erreicht.
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Der
durch den weichen Werkstoff bedingte großflächige Kontakt des Wählhebels 1 mit
dem Wählhebelgehäuse 3 sorgt
für geringe
Spannungen im Kontaktbereich des Wählhebelgehäuses 3. Somit kann
das Wählhebelgehäuse 3 aus
einem dünnen leichten
und kostengünstigen
Werkstoff gefertigt sein, ohne dass die Gefahr besteht, dass der
Wählhebel 1 bei
Missbrauchskräften
das Wählhebelgehäuse 3 zerstört. Solche
Missbrauchskräfte
entstehen unter anderem dann, wenn ein Fahrzeuginsasse den Wählhebel 1 beim
Sitzplatzwechsel übersteigen möchte und
an dem Wählhebel 1 hängenbleibt.
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Der
weiche Werkstoff hat einen hohen Reibwert, der eine umlaufende Abwälzbewegung
der zwei-Komponenten-Hülse 12 sicherstellt.
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Der
weiche Werkstoff dämpft
die Schwingungsübertragung
der Antriebsstrangschwingungen von dem Wählhebel 1 auf das
Wählhebelgehäuse 3.
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Der
weiche Werkstoff dämpft
die Anschlaggeräusche
bei der übermäßigen Krafteinleitung
beim Schalten/Wählen
mit dem Wählhebel.
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In
einer alternativen Ausgestaltung gemäß 8 kann der
Schlitz 115 in der radial inneren Hülse 113 so schmal
gewählt
werden, dass die beiden Kanten des Schlitzes 115 im eingebauten
Zustand der zwei-Komponenten-Hülse 112 aneinander
anstoßen. Damit
kann auch ein Spiel 199 zwischen dem Schaft 109 im
Bereich des Durchmessers d102 und der radial inneren Hülse 113 sichergestellt
sein, so dass diese um den Schaft 109 rotieren kann, und
eine Sicherheit gegen Verklemmen gegeben ist.
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9 zeigt
eine mögliche
Anwendung des Wählhebels 201 gemäß 1 und 2 bei
einer Kulissenschlitzform gemäß 3.
Dabei handelt es sich um einen abgestuften „P-R-N-D"-Kulissenschlitz 202.
Durch diese Abstufung ist ein Anschlagen des Wählhebels 201 bei Schwenkbewegungen
nach vorne und hinten an die Innenkante 221 des Wählhebelgehäuses 203 zwangsläufig. Die
Anschlaggeräusche werden
in komfortabler Weise durch die weiche radial äußere Hülse 214 gedämpft. Der
Kulissenschlitz 202 folgt dreidimensional der Schwenkbewegungsbahn des
Wählhebels 201.
D.h. die zwei-Komponenten-Hülse 212 folgt
beim Schwenken des Wählhebels 201 der
gekrümmten
Bahn des in das Wählhebelgehäuse 203 eingearbeiteten
Kulissenschlitzes 202. Somit ist über die gesamte Bewegung des Wählhebels 201 sichergestellt,
dass es zwischen der zwei-Komponenten-Hülse 212 und der Innenkante 221 stets
zum abwälzenden
Kontakt und kaum zur Gleitreibung kommt. Eine Gleitreibungsanteil
kann vollkommen ausgeschlossen werden, wenn die zwei-Komponenten-Hülse mit einer kegeligen Mantelfläche ausgeführt wird,
die von sich aus bereits einer Kreisbahn folgt. Eine solche Hülse mit
kegeliger Mantelfläche
muss dabei nicht aus zwei Komponenten bestehen, sondern kann auch
eine einteilige Hülse
sein.
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10 und 11 zeigen
einen Wählhebel 301 in
einer alternativen Ausgestaltungsform. Dabei stellt 11 eine
zwei-Komponenten-Hülse 312 des Wählhebels 301 in
einem Schnitt entlang Linie XI-XI von 10 dar.
Die zwei-Komponenten-Hülse 312 umfasst
als Innenhülse 313 zwei
relativ harte Halbschalen 390 und 389, die identisch
ausgestaltet sind. Diese beiden Halbschalen 390 und 389 werden
von der äußeren Hülse 314 umschlossen,
deren Innendurchmesser mit geringen Spiel größer ist, als der Schaftdurchmesser
d1 im oberen Bereich des Schafts 309. Diese Hülse 314 weist
Dämpfungseigenschaften
auf. Da die Hülse 314 prinzipiell
koaxial auf dem Schaft 309 hin- und herverschieblich ist, können zur
Montage des Wählhebels 301 zuerst
die beiden Halbschalen 390 und 389 in die Ringnut
eingesetzt werden und im Anschluss die äußere Hülse 314 bei demontiertem
Schaltknauf 310 über
den Schaft 309 und die Halbschalen 390 und 389 geschoben
werden. Die Hülse
liegt dabei unten an einem Absatz des Schafts 309 auf,
so dass die Hülse 314 nicht
infolge der Schwerkraft weiter nach unten „rutschen" kann. Die Innenhülse 313 weist mehrere
auf die Außenfläche aufgesetzte
scharfkantige Noppen 370 auf. Diese Noppen 370 drücken sich
in die relativ weiche Hülse 314 ein.
Zum einen wird dadurch die Demontage durch den Fahrzeuginsassen
erschwert. Zum anderen wird eine relativ drehfeste Verbindung zwischen
der Hülse 314 und
der Innenhülse 313 definiert,
so dass die sich radial außen
abwälzende
Hülse ausschließlich an
der Kontaktfläche 360 zwischen Innenhülse 313 und
Schaft 309 gleitet.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Wählhebel
transversal verschieblich und nicht schwenkbar. Eine mögliche Ausgestaltung
eines transversal verschieblichen Wählhebels zeigt die
DE 100 03 140 C1 .
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Die
radial innere Komponente kann zur Verminderung der Reibung aus einem
Werkstoff bestehen, der gegenüber
Stahl etc. einen geringen Reibwert hat. Ein solcher Werkstoff ist
beispielsweise Tetrafluorethylen bzw. PTFE.
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Anstelle
des Schafts aus Stahl kann ein anderes Material vorgesehen sein.
Beispielsweise kann der Schaft auf einem Stahlkern bestehen, der
mit einem Kunststoff überzogen
ist oder aber der Schaft besteht gänzlich aus einem sehr steifen
und harten Kunststoff.
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In
einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist anstelle
einer zwei-Komponenten-Hülse
ausschließlich
eine einzige Hülse
vorgesehen.
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Es
ist auch möglich,
dass die abwälzende Hülse selbst
gegenüber
dem Schaft abwälzt.
In diesem Fall bildet die Hülse
prinzipiell einen Wälzlageraußenring,
der
- – außen gegenüber der
Innenkante des Kulissenschlitzes und
- – innen
mittels Wälzkörpern gegenüber dem
als Wälzlagerinnenring
ausgestalteten Schaft
abwälzt. Der Schaft muss dabei
nicht selbst als Wälzlagerinnenring
ausgebildet sein, sondern kann einen Wälzlagerinnenring konzentrisch
tragen.
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Bei
entsprechnden Bauraumverhältnissen müssen die
abwälzenden
Hülsen
nicht unbedingt konzentrisch zum Schaft sein, sondern können um eine
exzentrisch versetzte Achse rotieren.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die beiden Hülsen der
zwei-Komponenten-Hülse
bei der Montage des Wählhebels
für sich separat
aufgeweitet und aufgesetzt werden. Somit bildet sich die zwei-Komponenten-Hülse aus
den beiden Hülsen
erst nach dem Aufsetzen auf den Schaft bzw. nach dem Einsetzen in
die Ringnut.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Positionierung
der sind abwälzenden Hülse in Axialrichtung
auch gegenüber
der Innenkante des Kulissenschlitzes erfolgen. So kann die Hülse beispielsweise
eine ringförmige
Nut konzentrisch zur Längsachse
des Schafts aufweisen, in welche die Innenkante des Kulissenschlitzes
eingreift. Die Hülse kann
dabei aus einem relativ harten Material mit einem geringen Reibwert
gegenüber
Stahl gefertigt sein. In den Nutgrund der Ringnut ist dabei eine
weiche und dämpfende
Bahn eingeklebt oder ein weicher und dämpfender Ring eingesetzt.
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Die
Teilung der inneren Hülse
gemäß 1/2 und
die Teilung in zwei Halbschalen gemäß 10/11 muss
nicht zwangsläufig
parallel zur Längsachse
des Wählhebels
erfolgen. Beispielsweise kann die Teilung auch in einer Schrägen – d.h. mit
einer Steigung – erfolgen.
Es ist sogar ein spiralförmiger
Wendelschnitt möglich.
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Anstelle
der in 10/11 gezeigten scharfkantigen
Nocken zur Verbindung der beiden Hülsen kann auch eine umlaufende
ringförmige
Kante vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, unten und oben an der
Innenhülse
einen Absatz vorzusehen, zwischen denen ein Elastomerring gehalten
wird. Auch sind raue Oberflächen
denkbar, die eine reibschlüssige
Verbindung herstellen.
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Als
Werkstoff für
die elastisch verformbare Hülse
ist auch ein Silikon denkbar.
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Anstelle
des Kardangelenkes zur Herstellung einer Schwenkbarkeit um zwei
orthogonale Achsen ist auch die Verwendung eines Kugelgelenkes möglich.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsformen handelt
es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der
beschriebenen Merkmale für
unterschiedliche Ausführungsformen
ist ebenfalls möglich.
Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung
gehörenden
Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien
der Vorrichtungsteile zu entnehmen.