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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Betäti-
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gung von Schaltgetrieben zu Versuchs zwecken.
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Insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie besteht Bedarf an einer
Vorrichtung dieser Art, welche z.B. in der Lage ist, ausgehend von einem durch einen
Computer simulierten Fahrprogramm die für ein solches Fahrprogramm erforderlichen
Schaltbewegungen in das Schaltgetriebe einzugeben0 Die den jeweiligen Gängen zugeordneten
Endpositionen müssen dabei von der Vorrichtung mit hoher Wiederkehrgenauigkeit erreicht
werden, wobei andererseits die Möglichkeit gegeben sein muß bauartbedingte Abweichungen,
aber auch Abweichungen aufgrund von Fertigungstoleranzen, Abnutzung usw. zu berücksichtigen,
d.h. es muß die Möglichkeit bestehen, die Vorrichtung auf möglichst einfache Weise
auf das jeweils auf dem Prüfstand befindliche Schaltgetriebe abzustimmen.
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Eine derartige Vorrichtung sollte frei programmierbar sein, es muß
die Möglichkeit bestehen, in beliebiger Reihenfolge zwischen den einzelnen Gängen
zu schalten.
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In den den einzelnen Gängen zugeordneten Endpositionen muß ein ausreichend
hohes Haltemoment zur Verfügung stehen.
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Schließlich soll auch die Möglichkeit gegeben sein, entweder unmittelbar
auf die Schaltwelle des Getriebes einzuwirken, oder aber mittelbar über den für
die Betätigung vorgesehenen Schalthebel bzw. Schaltknüppel.
Aufgabe
der Erfindung ist die Schaffung einer diesen Anforderungen gerecht werdenden Vorrichtung.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß an einem formschlüssig in
definierter Position an einem Schaltgetriebe befestigbaren Getriebeaufnahme kugelgelenkarzig
ein Hebel gelagert ist, welcher einerseits einen Gelenkanschluß für ein Getriebestellorgan
besitzt und andererseits an einem zweier Schlitten eines Kreuzschlittensystems angelenkt
ist, welches um eine zu seinen Schlittenführungsebenen parallele Achse verschwenkbar
an der Getriebeaufnahme gelagert ist, und daß jeder der beiden Schlitten jeweils
mittels eines Schrittmotors längs einer ihm zugeordneten Führung verstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen einfachen, robusten Aufbau
auf. Die Verwendung von Schrittmotoren ermöglicht auf einfache Weise die Einstellung
der Vorrichtung auf das jeweils zu testende Getriebe und die Einhaltung der erforderlichen
Endpositionen mit großer Wiederkehrgenauigkeit. Dabei steht ein großes Haltemoment
zur Verfügung. Die Vorrichtung ist außerdem nicht lagegebunden, sie kann vertikal,
horizontal und in jeder gewünschten oder nach den Umständen erforderlichen Schräglage
angeordnet werden0 Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
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Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der
Erfindung wird diese näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur unmittelbaren Betätigung der Schaltwelle
am Getriebe, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zur Betätigung
einer Knüppelschaltung und Fig. 4 eine Draufsicht zu Fig. 3.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen übereinstimmende Bauteile sind mit
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, einander entsprechende, jedoch in der Gestaltung
voneinander abweichende Bauteile sind für das zweite Ausführungsbeispiel durch ein
gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel um in 100 erhöhtes Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Als Basis der insgesamt mit 10 (Fig. 1) bzw. 100 (Fig.
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3) bezeichneten erfindungsgemäßen Vorrichtung dient eine Lagerplatte
12 bzw. 112o In ihrem unteren Bereich sind die Lagerplatten 12 bzw. 112 mit einer
Bohrung 14 versehen, welche dazu dient, die Lagerplatte 12 bzw. 112 um eine durch
die Bohrung 14 verlaufende
horizontale Achse 16 verschwenkbar an
einer der jeweiligen Aufgabenstellung angepaßten, später näher erläuterten Tragkonstruktion
zu lagern, Parallel zur Lagerplatte 12 bzw. 112 ist eine Distanzplatte 18 angeordnet,
wobei zwischen der Lagerplatte 12 bzw. 112 und der Distanzplatte 18 mit Abstand
voneinander und zueinander parallel zwei stabförmige Schlittenführungen 20 und 22
verlaufen. Mittig zwischen beiden Schlittenführungen 20 und 22 ist in den Lagerplatten
12 bzw0 112 einerseits und der Distanzplatte 18 andererseits eine Gewindespindel
24 gelagert, welche mit einem Überlastschutz 26 versehen ist. Zum Antrieb der Gewindespindel
24 dient ein Schrittmotor 28, welcher beim ersten Ausführungsbeispiel an die Lagerplatte
12 angeflanscht ist, beim zweiten Ausführungsbeispiel dagegen an die Distanzplatte
18.
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Auf den Schlittenführungen 20 und 22 ist ein erster Schlitten 30 gelagert,
welcher in geeigneter Weise mit einem nicht näher dargestellten Gewinde versehen
ist, das mit der Gewindespindel 24 in Eingriff steht, so daß der Schlitten 30 bei
einer Drehung der Gewindespindel 24 längs der Schlittenführungen 20 und 22 verstellbar
ist0 Der erste Schlitten 30 weist mit Abstand voneinander angeordnete und parallel
zu den Schlittenführungen 20 und 22 verlaufende, nach oben ragende Flansche 32
und
34 auf, wobei am Flansch 32 mit Abstand voneinander zwei zueinander parallel und
rechtwinklig zu den Schlittenführungen 20 und 22 verlaufende Schlittenführungen
36 und 38 angebracht sind, wobei sich diese Schlittenführungen 36 und 38 in einer
vom ersten Schlitten 30 abgewandten Richtung erstrecken und an ihrem vom Flansch
32 abgewandten Ende durch eine Distanzplatte 40 miteinander verbunden sind. Auf
den Schlittenführungen 36 und 38 ist ein zweiter Schlitten 42 geführt, welcher mit
einem Gewinde 44 mit einer Gewindespindel 46 in Eingriff steht, welches sich zwischen
den beiden Schlittenführungen 36 und 38 erstreckt und in dem Flansch 32 und der
Distanzplatte 40 gelagert ist. Am Flansch 34 ist ein Schrittmotor 48 befestigt,
welcher zum Antrieb der Gewindespindel 46 dient. Auch die Gewindespindel 46 ist
mit einem Überlastschutz 50 versehen.
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Mit dem zweiten Schlitten 42 ist über ein Kugelgelenk 52 das eine
Ende eines zweiarmigen Hebels 54 bzw. 154 verbunden. Dieser zweiarmige Hebel 54
bzw. 154 ist in einem Kugelgelenk 56 bzw. 156 schwenkbar gelagert, welches an einer
Getriebeaufnahme 58 bzw0 158 angeordnet ist0 Das andere Ende des zweiarmigen Hebels
54 bzw0 154 ist mit einem Kreuzgelenk 60 an einem Ende einer Schaltstange 62 verbunden,
deren anderes Ende über ein weiteres Kreuzgelenk 64 mit einer Wellenaufnahme 66
verbunden ist, die in bekannter Weise mit der Schaltwelle 68 eines Schaltgetriebes
70 verbunden ist.
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Die Getriebeaufnahme 58 nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar
auf das Schaltgetriebe 70 aufgesetzt, wobei der in der Getriebeaufnahme 58 gelagerte
zweiarmige Hebel 54 einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet, welche
ihre Schaltbewegung unmittelbar auf die Schaltwelle 68 überträgt, so daß die bei
Kraftfahrzeuggetrieben im Bereich des Schalthebels bzw.
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Schaltknüppels vorhandene Rückfahrsperre bei dieser Anordnung fehlt,
so daß keine Notwendigkeit besteht, Vorkehrungen zu treffen, um beim gewünschten
Einlegen des Rückwärtsganges diese Sperre zu überwinden.
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Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
ist der zweiarmige Hebel 154 der dem Schaltgetriebe 70 zugeordnete Schaltknüppel,
welcher zur Überwindung der Rückfahrsperre entgegen einer Vorspannkraft im Bereich
des Kugelgelenks 156 axial beweglich ist, so daß, wie nachfolgend noch erläutert
wird, eine Vorkehrung getroffen werden muß, um die Rückfahrsperre zu überwinden,
falls das Einlegen des Rückwärtsgangs durchgeführt werden soll.
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Für den Fall, daß der Rückwärtsgang lediglich dadurch gesichert ist,
daß für das Einlegen des Rückwärtsgangs eine erhöhte Schaltkraft ausgeübt werden
muß, entfallen besondere Vorkehrungen zur Überwindung der Rückfahrsperre, es muß
lediglich der Überlastschutz 26 bzw. 50 derart dimensioniert werden, daß die erhöhte
Schaltkraft ausgeübt werden kann.
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Da es sich bei dem zweiarmigen Hebel 154 um den dem Schaltgetriebe
70 zugeordneten Schaltknüppel handelt, dessen Länge unterschiedlich sein kann, ist
beim zweiten Ausführungsbeispiel die Tragkonstruktion für die erfindungsgemäße Vorrichtung
vertikal justierbar, d.h.
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die Lagerplatte 112 ist um die Achse 16 verschwenkbar an einem Support
172 gelagert, der seinerseits in vertikaler Richtung verschieblich und mittels einer
Feststellschraube 174 justierbar an der Getriebeaufnahme 158 angeordnet ist, während
beim ersten Ausführungsbeispiel die Lagerplatte 12 um die Achse~16 verschwenkbar
unmittelbar an der Getriebeaufnahme 58 gelagert ist.
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Wegen der Lagerung im Kugelgelenk 56 bzw. 156 führt das mittels des
Kugelgelenks 52 mit dem zweiten Schlitten 42 verbundene Ende des zweiarmigen Hebels
54 bzw. 154 bei der Schaltbewegung eine längs einer Kugelfläche verlaufende Bewegung
aus, welcher sich das Kugelgelenk 52 aufgrund der Verschwenkbarkeit der Lagerplatte
12 bzw. 112 um die horizontale Achse 16 anpassen kann.
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Im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels wird die Schwenkbewegung
um die horizontale Achse 16 dann zwangsweise mittels eines einerseits am Support
172 und andererseits an der Lagerplatte 112 angreifenden Stellzylinders 176 herbeigeführt,
wenn die Sperre für den Rückwärtsgang durch Ausübung einer Axialkraft auf den zweiarmigen
Hebel 154 überwunden werden-s-ollO
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einem Schaltgetriebe 70 verbunden worden ist, werden die Positionen des durch
die Schlitten 30 und 42 gebildeten Kreuzschlittens von Hand eingestellt,wozu die
Gewindespindeln 24 und 46 jeweils mit einem Handrad 78 bzw0 80 versehen sind. Die
von einer definierten Nullstellung ausgehende Einstellung der beiden Schlitten 30
und 42 auf die gewünschte Endposition wird von einer der Gewindespindel 24 zugeordneten
Abtastvorrichtung 82 und einer der Gewindespindel 46 zugeordneten Abtastvorrichtung
84 verfolgt, wobei die Abtastvorrichtungen 82 und 84 jeweils auf der vom zugeordneten
Schrittmotor (28, 48) abgewandten Seite des jeweiligen Überlastschutzes 26 bzw.
50 angeordnet ist, um die tatsächliche Schlittenbewegung ermitteln zu können. Die
ermittelten Werte werden entweder in digitaler Form an einen Steuercomputer für
die erfindungsgemäße Vorrichtung weitergegeben oder zur Programmierung der Schrittzahl
auf die Schrittmotoren 28 bzw. 48 übertragen.
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Das Erreichen der vorgegebenen Endpositionen für die einzelnen Gänge
kann durch die Abtastvorrichtungen 84 und 82 überwacht werden. Haben die Schrittmotoren
28 und 48 die vorgegebene Schrittzahl ausgeführt, ohne daß die Abtastvorrichtungen
82 bzw. 84 das Erreichen der vorgegebenen Endposition feststellen, so ist dies ein
Anzeichen dafür, daß der Überlastschutz 26 bzw.
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50 in Funktion getreten ist. Liegt die Abweichung außerhalb einer
vorgegebnen Toleranz, kann ein Fehlersignal
ausgelöst werden,
so daß die Ursache für das Ansprechen der Sicherheitsvorrichtungen festgestellt
werden kann.
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Die Betätigung der Vorrichtungen 10 bzw. 110 durch Schrittmotoren
28 und 48 hat den Vorteil, daß in der Endposition ein hohes Haltemoment zur Verfügung
steht und daß die Vorrichtungen 10 bzw0 110 nicht lagegebunden sind. Sie können
senkrecht, schräg oder horizontal angeordnet werden, die Darstellung in der -Zeichnung
ist deshalb lediglich beispielsweise zu verstehen.
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Außerdem ermöglichen die Schrittmotoren eine freie Programmierbarkeit
mit sehr hoher Auflösegenauigkeit.
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Die Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 kann statt mit der Getriebeaufnahme
158 mit einer Tragkonstruktion versehen werden, welche zum Einbau in den Fahrgastraum
eines Kraftfahrzeugs geeignet ist, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch
unmittelbar im Kraftfahrzeug betrieben werden kann. Dabei besteht auch die Möglichkeit,
auf der Tragkonstruktion weitere, über Stellmotoren betätigbare Antriebe vorzusehen,
um in genau definierten Bewegungen die Pedale für Kupplung, Bremse und Gas betätigen
zu können.
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