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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wählvorrichtung für Automobile,
die aus einer Konsole und einem in der Konsole angeordneten einstellbaren
Teil besteht, wobei das Teil zwischen verschiedenen Stellungen einstellbar
ist, wobei die Stellungen durch wenigstens einen Schaft, der sich
durch das einstellbare Teil und die Konsole erstreckt, bestimmt und
innerhalb wenigstens eines Hohlraums in der Konsole oder dem einstellbaren
Teil angeordnet sind.
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Stand der Technik
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Es
gibt zahlreiche unterschiedliche Arten von Wählvorrichtungen für Automobile.
Beispiele hierfür sind
Betätigungsvorrichtungen,
wie beispielsweise Gangwähleinrichtungen
zur Betätigung
des Getriebes oder der Kraftübertragung
eines Automobils. Derartige Gangwähleinrichtungen weisen eine
Konsole und einen darin bewegbaren Gangwählhebel auf, wobei der Wählhebel
zwischen verschiedenen Getriebestellungen einstellbar ist. Die Aufhängung des
Wählhebels
sowie die verschiedenen Blockiervorrichtungen sind Beispiele für verschiedenartige Schwingungsquellen
und Spiele, die durch unvermeidbare Toleranzforderungen verursacht
werden. Beispielsweise kann der Wählhebel mit einem Schwenkschaft
versehen sein, welcher sich durch eine Bohrung erstreckt, wobei
das Spiel zwischen dem Schaft und der Bohrung unerwünschtes
Spiel verursachen kann. Zwischen dem einstellbaren Teil und der
Konsole, in der es gelagert ist, kann einen Blockiereinrichtung
in Form von wenigstens einem innerhalb einer Nut bewegbaren Bolzens
vorgesehen sein, wobei das wechselseitige Spiel ein Gefühl von ungewissen
Blockierstellungen und Schwingungen verursachen kann.
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Aus
der
WO 96/26847 A1 ist
eine Wahlvorrichtung bekannt, die ein einstellbares Element aufweist,
das schwenkbar an einer Konsole mittels einer Welle angebracht ist.
Die Vorrichtung weist ein federvorgespanntes Positionsbestimmungselement
auf, das mit Mitteln an der Konsole so zusammenwirkt, dass das einstellbare
Mittel einer Kraft ausgesetzt wird, die schräg zu der Welle orientiert ist.
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Darstellung der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wählvorrichtung
verfügbar
zu machen, bei der die oben erwähnten
Nachteile von übermäßigem Totgang
bzw. Spiel beseitig sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die
die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten
Patentansprüchen
zu entnehmen.
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Gemäß der Erfindung
ist vorteilhaft eine Wählvorrichtung
vorgesehen, bei der der Hohlraum wenigstens zwei zueinander konvergierende
Lagerflächen
für den
Schaft aufweist, wobei das einstellbare Teil kontinuierlich mit
einer im wesentlichen quer zum Schaft verlaufenden Kraft beaufschlagt
ist, die dieses in Berührung
mit den beiden Lagerflächen bringt.
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Bei
der Anordnung gemäß der Erfindung können die
vorgesehenen Bestandteile, die an dem Zusammenwirken zwischen dem
einstellbaren Teil und dessen zugeordneter Konsole mitwirken, mit
einer relativ großen
Toleranz hergestellt sein, ohne dass irgendein Spiel verursacht
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend näher
unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel
in den beigefügten
Zeichnungen erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine Wählvorrichtung
gemäß der Erfindung
in Form einer Gangwähleinrichtung
für ein
Automobil;
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2 einen
teilweise unterbrochenen Schnitt durch die Vorrichtung entlang der
Schnittlinie II-II in 1;
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3 einen
teilweise unterbrochenen Schnitt durch die Vorrichtung entlang der
Schnittlinie III-III in 1;
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4 einen
teilweise unterbrochenen Schnitt durch die Vorrichtung entlang der
Schnittlinie IV-IV in 1; und
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5 einen
teilweise unterbrochenen Schnitt durch die Vorrichtung entlang der
Schnittlinie V-V in 1.
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Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
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Das
dargestellte Ausführungsbeispiel
ist eine Wählvorrichtung
für eine
Automobilbetriebseinrichtung, wie beispielsweise Gangwähleinrichtung zur
Betätigung
eines Getriebes, dass einem Motor eines Automobils zugeordnet ist.
Das Getriebe kann entweder ein Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe
sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Gangwähleinrichtung
für ein
automatisches Getriebe vorgesehen und es weist, zum Zweck der Klarheit,
eine relativ einfache Wählbewegung
zur Auswahl verschiedener Übersetzungsverhältnis-Stellungen
auf, wobei in diesem Fall eine Schwenkbewegung um eine einzige Schwenkachse festgelegt
worden ist.
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Die
Wählvorrichtung,
im folgenden Betätigungsvorrichtung
genannt, weist ein einstellbares Teil, im folgenden das Betätigungsteil 1 genannt,
auf, das bewegbar in einer Konsole 2 angeordnet ist, die in
einem Automobil montiert ist. Das Betätigungsteil 1 besitzt
einen Betätigungshebel 3 mit
einem Hebelknopf 4, der von einer Bedienungsperson, beispielsweise
dem Fahrer, in dem Fall ergriffen wird, dass die Betätigungsvorrichtung
eine Gangwähleinrichtung ist.
Durch manuelle Bewegungen des Hebelknopfs soll das Betätigungsteil
zwischen unterschiedlichen Betriebsstellungen bezüglich der
Konsole verstellt werden. Das Betätigungsteil 1 ist
in der Konsole 2 mittels eines Schafts 5 bewegbar
angeordnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Konsole,
genauer gesagt an den beiden Seitenwänden 6, 7,
angebracht ist und sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch koaxial angeordnete Bohrung 8, 9 in der
Konsole erstreckt. Der Schaft 5 kann in der Konsole fest
angeordnet oder schwenkbar durch diese gela gert sein und bildet
eine geometrische Schwenkachse 10, um die das Betätigungsteil 1 schwenkbar
zwischen seinen Betätigungsstellungen gelagert
ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Hebel 3 durch einen Schwenkbewegung im wesentlichen
in einer Ebene, die sich durch die Längsachse 3' des Hebels
erstreckt, senkrecht zu der Ebene des Papiers in 1 einstellbar.
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Um
die verschiedenen festgelegten Stellungen der Betätigungsvorrichtung
für den
Fall einer Gangwähleinrichtung,
der Getriebeübersetzungsstellungen
zu definieren, sind einerseits wenigstens ein schwenkbares Positionshaltteil 11,
das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
das Betätigungsteil 1 in
dessen Wählbewegungen
begleitet, auf den anderen festgelegten Stellungen haltenden Teilen 12, 13, 14 vorgesehen,
die in der Konsole 2, siehe 2, angeordnet
sind, mit denen das bewegbare Teil zusammenwirken soll.
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Das
bewegbare Stellungshalteteil 11 ist allgemein langgestreckt
ausgebildet und wie ein Bolzen oder Kolben ausgebildet, in dem Betätigungsteil 1 angeordnet,
insbesondere in einem länglichen
Hohlraum 15, und derart mit einer Feder beaufschlagt, dass
der Bolzen 11 mit einer Federkraft längs einer Symmetrieachse 16 in
dem Hohlraum 15 vorgespannt ist. Die Federkraft wird vorzugsweise
durch eine Druckfeder vorgesehen, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch eine Schraubfeder 17, die zwischen einem festen Sitz 18,
der durch eine Schulter im Inneren des Hohlraums 15 gebildet
ist, und einer Schulter des Bolzens gefesselt ist. Die Schraubenfeder
erstreckt sich um einen Führungsbolzen 19, der
einen Fortsatz des Bolzens 11 mit verändertem Durchmesser bildet
und der in einem Abschnitt 20 mit verändertem Durchmesser des Hohlraums
aufgenommen ist.
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Aus 1 kann
weiter entnommen werden, dass das Betätigungsteil 1 gegen
Bewegung längs des
Schafts 5 in nach rechts gewandter Richtung durch ein Blockierteil 21 in
Form eines Anschlagrings 21 blockiert ist, der fest auf
dem Schaft angeordnet ist. Durch das bewegbare positionsbestimmende
Teil 11 und die festen Stellungshalteteile 12, 13, 14 und deren
Ausgestaltung ist sichergestellt, dass das Betätigungsteil 1 einem
Drehmoment um ein Schwenkzentrum 22 an dem Blockierteil 21 unterworfen
ist. Dieses Drehmoment wird genauer gesagt, wie in 1 angegeben,
durch die stellungshaltenden Teile 12, 13, 14 erzeugt,
die wie angewinkelte Führungsflächen gestaltet
sind, die zusammen mit der Federkraft des Bolzens 11 eine
Kraftkomponente erzeugen, welche um den Punkt 22 ein Drehmoment
im Uhrzeigersinn vermitteln.
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Aus 1 lässt sich
weiterhin entnehmen, dass der Schaft 5 sich durch Hohlräume 23, 24 in dem
Betätigungsteil
erstreckt. Dadurch, dass das Betätigungsteil
in zwei Schafthülsen 25, 26 unterteilt
ist, werden zwei separate Hohlräume 23, 24 gebildet,
die zueinanderweisend angeordnet sind, d. h. miteinander fluchten,
und die mit einer vorbestimmten Symmetrie bezüglich des Schafts 5 und
deren geometrischen Achse 10 vorgesehen sind.
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Wie
aus den Schnittansichten 2 und 3 erkennbar, ist
der Schaft 5 aus Gründen
der Klarheit nur gestrichelt gezeigt, in einer herkömmlichen
Weise in zylindrischer Form mit einer zylindrischen Außenfläche 27 gestaltet,
d. h. zeigt im Querschnitt einen kreisförmigen Umfang. Gemäß der Erfindung weisen
jedoch die beiden Hohlräume
Querschnitte auf, die eine Querschnittsgestaltung besitzen, welche
von der Kreisform abweichen, was auch als nicht kreisförmige Form
bezeichnet werden kann. Eine gemeinsame Bezeichnung für die beiden
Hohlräume 23, 44 ist,
dass jeder Hohlraum wenigstens zwei Lagerflächen 28, 29, 30, 31 für die Außenfläche 27 des Schafts 5 aufweist,
die ineinander übergehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Lagerflächen
eben, könnten
jedoch auch gekrümmt
gestaltet sein, wobei sie eine konkave oder konvexe Form besitzen,
beispielsweise durch die Hohlräume, die
eine ovale Querschnittsform zeigen. Der Winkel zwischen den Lagerflächen sollte
derart bemessen sein, dass keine Gefahr zur Selbstarretierung besteht,
d. h. dass der Schaft in das Innere der Hohlräume geklemmt wird. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Winkel zwischen den Lagerflächen etwa rechtwinklig, könnte jedoch
in einem großen
Bereich variiert werden. Die beiden Lagerflächen innerhalb jeden Paares
von Lagerflächen
sollten auf diese Weise gleichzeitig Lagerflächen für die Außenfläche 27 des Schafts
bilden, und eine Voraussetzung dafür ist, dass der Betätigungsschaft
zunächst nicht „den Boden" gegen die Übergangsabschnitte 32, 33 zwischen
den Lagerflächen
erreicht. Dementsprechend sollten die Übergangsabschnitte 32, 33 jeden
Hohlraums einen kleineren Krümmungsradius als
der Schaft 5 aufweisen, wodurch ein Zwischenabstand 34, 35 stets
zwischen den entsprechenden Übergangsabschnitten
und der Außenfläche 27 des Schafts
beibehalten wird. Daneben ist die einzige weitere Anforderung an
die Abmessungen und Form im wesentlichen, dass der Schaft 5 mit
einem passend ausgelegten Hohlraum oder Zwischenabstand zu den Hohlraumwänden aufnehmen.
Wie in den 2 und 3 erkennbar,
sind die Wandabschnitte 36, 37, 38, 39, 40, 41 der
Hohlräume
in einem solchen Abstand von den gegenüberliegenden Wandabschnitten
im Inneren der Hohlräume
angeord net, dass der Schaft 5 mit einem gewissen Spiel relativ
zu seiner Außenfläche 27 aufgenommen
ist.
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Wie
in den 2 und 3 erkennbar, sind die beiden
Hohlräume 23, 24 bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
derart gestaltet, dass ihre V-Formen einander gegenüberliegen.
Genauer gesagt, sind die Lagerflächen 28, 29 derart
gedreht, dass sie zueinander in der nach oben gerichteten Richtung
zu dem Federteil 17 und den Positionshalteteilen 11 bis 14 zusammenlaufen,
während
die Halteflächen 30, 31 in
dem anderen Hohlraum 24 in der nach unten gerichteten Richtung
relativ zu den Teilen zusammenlaufen. Das oben beschriebene Drehmoment
erzeugt wechselseitig entgegengesetzte Kräfte auf den entsprechenden
Achshülsen 25, 26 und,
genauer gesagt, eine nach unten gerichtete Kraft, siehe Pfeil 42 in 2,
auf den Achsenbund 25 und eine nach oben gerichtete Kraft,
siehe Pfeil 43 in 3, auf der
Achshülse 26.
Dies resultiert in zwei Paaren wechselseitig zusammenlaufender Lagerflächen 28, 29, 30, 31,
die stets danach trachten, den Schaft 5 zu kontaktieren,
genauer gesagt, dessen Außenfläche 27.
Demgemäß tritt
an den aktiven Kontaktflächen kein
Spiel auf, das von der Bedienungsperson wahrgenommen wird, vielmehr
wird die Betätigungsvorrichtung
mittels ihres Betätigungsteils 1 „spielfrei" auf der Betätigungsachse 5 in
der Betätigungskonsole 2 gelagert.
Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass genauer betrachtet, kein
Flächenkontakt,
sondern mehr ein Punktkontakt zwischen den Kontaktflächen vorliegt
und dass, genauer gesagt, dieser Kontakt exakt in den erwähnten Abschnitten
II-II und III-III auftritt, wenn das Betätigungsteil durch das Drehmoment prinzipiell
einer geringen Verschwenkung relativ zu der Betätigungsachse unterliegt, jedoch
ohne irgend eine praktische Bedeutung. Das Schwenkzentrum 22 bildet
dem gemäß einen Mittelpunkt
für einen
der Hülsen 25.
Die andere Achshülse 26 wird
entsprechend in einem zweiten Zentrierpunkt 26 zentriert. Mit
der Zeit verändert
sich der Punktkontakt in einen Flächenkontakt aufgrund des Verschleißes der
Kontaktflächen,
was in der Praxis jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf die Wirkungsweise
hat.
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Aus 2 ist
genauer zu entnehmen, wie die Positionshalteteile 11 bis 14 angeordnet
sind. Das sich bewegende Stellungshalteteil 11, d. h. der
Bolzen 11, besitzt eine gerundete Endfläche 44, die aufgrund
der Wirkung der Druckfeder 17 stets danach trachtet, elastisch
gegen eine Innenfläche
der Konsole 2 anzuliegen, entweder an den Führungsflächen 46,
die durch entsprechende feste Stellungshalteteile 12, 13, 14 gebildet
sind, oder an den Zwischenführungsflächen 47.
Die Endfläche 44 liegt
an den Flächen
während
der Wählbewegung
des Betätigungshebels 3 in
jeder Wählrichtung
an, siehe Pfeil 48, 49 in 2. Alle
festen Positionshalteteile sowie die Zwischenführungsflächen 47 sind derart
konfiguriert, dass sie bezüglich
einer imaginären
radialen Ebene durch den Bolzen 11 abgewinkelt sind, wodurch
das Drehmoment in allen Stellungen beibehalten wird.
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Wie
in 2 zu erkennen, sind die festen Positionshalteteile 12, 13, 14 wie
Hohlräume
oder Ausnehmungen mit gerundeten Übergangsflächen 50 gestaltet.
Die Ausnehmungen und die übergangsabschnitte
sind so geformt, dass sie einzelne Rückhaltungen bzw. Schaltstellungen
bilden, von denen jede eine bestimmte Betriebsfunktion der Betätigungsvorrichtung
festlegt, jedoch eine Schwenkbewegung des Hebels unter Überwindung
der elastischen Kraft des Federteils 17 ermöglicht.
Wenn die Betätigungsvorrichtung
aus einer Gangwähleinrichtung
des Typs be steht, der bei Automatikgetrieben verwendet wird, weisen
die Übersetzungseinstellungen
grundsätzlich
eine Vorwärtsfahrstellung
D, eine neutrale Stellung N und eine Rückwärtsstellung R auf. Durch Auswahl
der Ausnehmungsform in der Weise, dass die Bolzenendfläche 44 nicht
ihren Boden erreicht, sondern von den beiden Lagerflächen gehalten
wird, die zueinander konvergieren, wird analog dem Spielabsorbieren
bei der Betätigungsachse
kein Spiel bei der Berührung
zwischen den Positionshalteteilen auftreten.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird
eine weitere Ursache für
das Spiel gemäß dem Prinzip
der Erfindung beseitigt, d. h. zwischen dem positionsbestimmenden
Teil 11 und dessen Verankerung in dem Betätigungsteil 1.
Das sich bewegende positionsbestimmende Teil 11 bzw. der
Bolzen überträgt die gegen
die Konsole 2 eingestellten Stellungen auf das Betätigungsteil 1 über seine
Verankerung in dem zugeordneten länglichen Hohlraum 15. Umgekehrt überträgt das Betätigungsteil
seine Schwenkbewegung um den Schaft 5, die durch die Bewegung
seitens der Bedienungsperson verursacht wird, auf den Bolzen 11 über den
Hohlraum 15 und, genauer gesagt, dessen Lagerflächen gegen
die Außenfläche 53 des
Bolzens, siehe 4. Wie aus der 4 erkennbar,
ist die Außenfläche des
Bolzens nur mit einer gestrichelten Linie, die einen kreisförmigen Umfang,
d. h. eine zylindrische Außenfläche zeigt,
angedeutet, während
der Hohlraum 15 vollständig
analog zu den Hohlräumen 23, 24 für den Schaft 5 gestaltet
ist. Umgekehrt ist der im Durchmesser verringerte Abschnitt 20 um
den Führungsbolzenabschnitt 19 des
Bolzens analog zu dem Hohlräumen
um den Betätigungsschaft 5 gestaltet,
siehe 5. Genauer gesagt sind der Hohlraum 15 und der
im Durchmesser verringerte Abschnitt 20 nicht kreisförmig, wobei
sie bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel
Lagerflächen 54, 55, 56, 57 oder
Lagerpunkte aufweist, die paarweise zueinander konvergieren, wobei
sie einen spielfreien Kontakt gegen die entsprechende Außenfläche durch
die Lagerflächen
gewährleisten,
von denen in jedem Abschnitt zwei vorliegend und die entsprechende
Außenfläche durch
die Lagerflächen
gewährleisten,
von denen in jedem Abschnitt zwei vorliegen und die teilweise einander
gegenüberliegen.
In einem Übergangsabschnitt 54' zwischen den
Lagerflächen
ist ein Zwischenspielraum 50' für den Bolzen
und seine Verlängerung
entsprechend derart vorgesehen, dass ein „Aufsitzen" vermieden wird.
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Das
von der Federkraft auf das bewegbare positionsbestimmenden Teil 11 im
Zusammenhang mit den geneigten Führungsflächen der
Positionshalteteile 12, 13, 14 erzeugte
Drehmoment schafft eine Kraftwirkung in dem Hohlraum 15 angrenzend
an die Verankerung des Bolzens, im wesentlichen in Richtung des
Pfeils 58, während
eine entgegengesetzte Kraft, siehe Pfeil 59 in 5,
in diesem Abschnitt auftritt, d. h. zwischen dem Führungsstift 19 und
dem Abschnitt 20 mit verringertem Durchmesser.
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Durch
die Halteflächen 54, 55,
die in Richtung der Kraft gemäß Pfeil 59 zusammenlaufen,
und den Hohlraum von 5, der in entgegengesetzte Richtung
gedreht ist, was die zugeordneten Lagerflächen 56, 57 zum
Zusammenlaufen in der entgegengesetzten Richtung veranlasst, d.
h. in der selben Richtung wie der Pfeil 59, wird eine spielfreie
Anlage gegen die Lagerflächen
jederzeit gewährleistet.
Hierbei wird neben dem Eliminieren von Spiel zwischen dem Betätigungsteil
und der Betätigungsachse
eine spielfreie Stellungsbeibehaltung des Betätigungsteils in seiner ausgewählten Betriebsstellung
ebenfalls gesichert, was ein ausgeprägtes Gefühl und eine Verringerung der
Gefahr von Vibration schafft.
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Die
Erfindung ist nicht auf die obige Beschreibung und die in den Figuren
veranschaulichten Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche variiert
werden. Es ist beispielsweise denkbar, einen ähnlichen Effekt für den Fall
zu erreichen, dass das Drehmoment durch einen lineare Kraft ersetzt wird,
beispielsweise gegen den Schaft, wobei die konvergierenden Halteflächen der
Hohlräume
nicht einander gegenüberliegen.
Aus Gründen
der Klarheit wurde eine sehr einfache Betätigungsvorrichtung ausgewählt, während in
der Praxis eine Betätigungseinrichtung,
wie z. B. eine Gangwähleinrichtung,
mit einem wesentlich komplexeren Bewegungsmuster vorgesehen sein
kann, das nötig
ist, während
von dem spielbeseitigenden Prinzip gemäß der Erfindung Gebrauch gemacht
wird. Weiterhin wurde nicht beschrieben, wie Bewegung und Stellung
der Betätigungsvorrichtung
auf den zu betätigenden
Mechanismus übertragen
werden. Dies wird einfach mittels eines Drahtes oder eines Gelenkarms
erreicht, der mit dem Betätigungsteil
verbunden ist, welcher von der geometrischen Achse der Betätigungsachse
beabstandet ist, was eine Umformung der Schwenkbewegung in eine
lineare hin- und hergehende Bewegung ermöglicht, die z. B. auf ein Getriebe übertragen
wird. Alternativ können
die Bewegungen und Stellungen des Betätigungsteils elektrisch oder
optisch abgefühlt und
als Signale an das Getriebe übertragen
werden. Es ist auch denkbar, die Bewegung und Stellung des Betätigungsteils
hydraulisch an das Getriebe zu übertragen.