汽车变速器的操纵装置.pdf

本发明涉及汽车变速器的操纵装置。发明涉及汽车变速器的一种操纵装置。操纵装置包括有一个换档杆(1)、一个用于感知或传输从操纵装置至汽车变速器的换档指令的传输装置，以及一个用于使换档杆(1)换档运动地支承在至少一个运动平面里的铰链装置。按照发明操纵装置的特征在于，铰链装置至少包括有一个运动地支承住换档杆(1)的四铰传动装置(2)。按照发明的操纵装置相比于当今技术针对小的结构空间要求有优点，同时改善了人机工程的性能，另外针对在换档杆上的力-行程曲线的质量，以及针对感知和信号传输。由于发明也可以在很紧凑设计的操纵装置上更好地实现可见的换档叉轴拔块凹槽或变速滑槽。

1.  用于汽车变速器的，尤其是自动变速器的操纵装置，操纵装置包括有换档杆(1)、用于将换档指令从操纵装置传输至汽车变速器的传输装置以及用于使换档杆(1)在至少一个运动平面里能换档运动地支承的铰链装置，其特征在于，铰链装置包括有至少一个能运动地支承换档杆(1)的四铰传动装置(2)。

2.  按权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，四铰传动装置(2)的在换档杆侧的铰点(6，7)的间距大于四铰传动装置(2)的在车身侧的铰点(8，9)的间距。

3.  按权利要求1或2所述的操纵装置，其特征在于，四铰传动装置(2)设置成用于在二个相互垂直的运动平面里将换档杆(1)能换档运动地支承。

4.  按权利要求3所述的操纵装置，其特征在于，四铰传动装置(2)的铰接点(6，7，8，9)设计成球窝关节。

5.  按权利要求1至4中之一所述的操纵装置，其特征在于，传输装置的在换档杆侧的作用点布置在四铰传动装置(2)的车身侧铰接点(8，9)的部位里。

6.  按权利要求1至5中之一所述的操纵装置，其特征在于，在换档杆(1)上用于产生规定的力-行程曲线的止动装置布置在四铰传动装置(2)的车身侧铰接点(8，9)的部位里。

汽车变速器的操纵装置
发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的，用于汽车变速器，尤其是自动变速器的操纵装置。
汽车的换档变速器通常借助于一个布置在司机操作范围里的操纵装置来控制或换档。为此往往使用如操纵杆或换档杆那样的操纵元件，它们例如布置在汽车的前排座之间。
对于这种型式的操纵杆或换档杆的结构和人机工程方面的要求是多种多样的。为了例如给司机传送一种操纵变速器的逼真感觉，对属于此类的操纵装置要求这些装置以一定的运动阻力来抵抗操纵，其中然而也希望操纵元件有一种顺利而平滑的运动。但同时也应该给司机传送清晰的感触或触觉的反馈，由这些反馈司机就可以在操纵时直觉地推断出所进行的换档过程。
此外还希望根据操纵元件的，例如一个换档杆的各自瞬时位置或角度位置给司机也传送一种关于变速器瞬间状态或者说关于所接入的行驶速度级的清晰的视觉反馈。以这为基础在操纵-或换档杆的部位里经常设有一个变速滑槽，在其凹槽里操纵-或换档杆可以运动，其中变速滑槽大多用符号或数字明确指示出行驶速度级。
然而在设计现代汽车时也越来越多地注意到：操纵元件占用最小可用的结构空间就够了。因此一方面既为其它结构元件提供了位置，而且另一方面按此方式也可以使司机或乘客的活动空间加大，而不会因此而加大汽车的外形尺寸。另外一个鉴于越来越多地减小尤其是汽车变速器的操纵元件的因素在于：现代的换档变速器，然而尤其是当前产生的自动变速器或自动化的汽车变速器只是还要求小的操纵力，或者甚至完全促动地进行控制。
这里尤其是包括所谓“线控换档”变速器，其中多数在座舱中的操纵元件和汽车变速器本身之间绝对不再有机械的连接。而是从操纵装置至汽车变速器，例如在“有线换档”变速器的情况下，进行换档指令的传输，大多不包括借助于电的或电子的信号。从这方面来看因此也不需要传输明显的操作力或者操作力矩，因此基本上也就对占据空间的长的操纵元件或者换档杆不再有什么结构方面的要求了。
这样的开发在汽车变速器的操纵装置的结构方面因此其结果就造成：操纵元件如操纵把手或者换档杆越来越多地设计成具有较小的外形尺寸、操纵力减小，也具有较小的换档行程。
尤其是结构空间的变小和操纵行程的减小往往造成：在一个操纵把手或换档杆的可视范围里可以不再立即表示出鲜明的凹槽轮廓或变速滑槽。因为由于操纵行程减小而且大多出于结构空间方面的考虑同样也使杆长减小，操纵手把或换档杆在位于二个相邻的换档位置之间的变速滑槽范围里的运动局部小于杆的直径。
由于在汽车变速器的操纵元件范围里总的相对运动减小了，因此也还使换档杆有瞬时位置的可靠感知越来越变得困难。按照触觉和人机工程也类似地适合于换档杆定位装置的力-行程曲线的质量，这种质量在换档杆的外形尺寸和角运动较小时就不再能毫无困难地用所要求的品质来确保。
以此为基础，因此本发明的任务是提出一种用于汽车变速器的操纵装置，用此装置来克服所提到的在现有技术中存在的缺点。本发明应该尤其是可以即使在换档行程较小时和/或在用于操纵装置的结构空间减小时既有明显的凹槽轮廓(Gassenkontur)或换肘杆，也可以实现对换档杆位置的可靠感知。此外尽管换档行程减小和/或结构空间变小，但应该可以有一种就换档过程的可靠触觉反馈而言不受限制的高质量的力-行程曲线。
该任务通过一种具有权利要求1的特征的操纵装置来解决。
优选的实施形式见从属权利要求。
就本身来说首先已知的方式，按照本发明的操纵装置包括有一个换档手把或换档杆和一个传输装置，用于将换档指令从操纵装置传输至汽车变速器。传输装置而言例如，涉及但决不仅涉及一种连杆，指一种绳索传动装置或者一种在操纵装置和汽车变速器之间具有电的或电子的信号传输功能的传感器装置。操纵装置以本身同样也已知的方式此外包括有一个铰链装置，用于在至少一个换档杆的运动平面里使换档手把或者换档杆可换挡运动地支承。
按照本发明然而操纵装置的特征在于：铰链装置包括有至少一个可活动地支承换档杆的四铰传动装置。在现有技术中换档手把或者换档杆通常借助于球形铰链或万向节与汽车结构连接，新方案的不同处在于：在换档杆和汽车结构之间因此按照发明通过至少一个四铰传动装置的连杆(Lenker)来连接。
这首先就是有利的，因为使用了一种四铰传动装置使换档杆的旋转点或摆动轴线的位置不再如同在现有技术中那样必需要布置在操纵装置本身之内，这导致了开头所述的，由此得出的换档杆运动的限制。而使用四铰传动装置则可以通过一个虚拟的旋转点或通过一个虚拟的摆动轴线来替代换档杆的真实的旋转点或真实的摆动轴线。
虚拟的旋转点或虚拟的摆动轴线可以最大程度地自由地在空间中定位。因此例如完全可以使虚拟的(然而从操纵者来说感觉到是真实的)旋转点不仅布置在操纵装置本身之外，而且在需要时例如甚至布置在汽车底板之下。操纵装置然而可以作成不变地小和紧凑，尽管换档杆有一种这样几乎任意的虚拟长度。
由于这样按照本发明差不多可以任意地定位的操纵元件的旋转点或摆动轴线当一个操纵装置的结构空间大大变小时，也如同在换档行程变小时，可以使传输装置又使操纵元件的止动装置，还有换档叉轴拔块凹槽或者变速滑槽在操纵元件上有较大的结构自由度地布置，或者说尤其才可以实施。
根据这用四铰传动装置和由于这由此可以实现的虚拟旋转点而可以实现操纵元件的运动性，这种运动性例如可以在换档杆运动时除了减小旋转分量之外同时具有较高的平移分量，此外也改善了操纵元件的由操作者所感觉到的人机工程性。换言之这意味着：操作者得到的印象是：在手中具有一个有对应的力-行程曲线的长杠杆，尽管事实上短得多的操从元件实际上借助于一个四铰传动装置而支承在一个特别紧凑的外壳里，但其中虚拟的旋转点完全可以远远地在操纵装置的外壳之外。
本发明可以首先与四铰传动装置的结构、尺寸大小和布置独立无关地实现，只要四铰传动装置允许实现操纵元件的所希望运动性的话。按照本发明的一种优选的实施形式，四铰传动装置的换档杆侧的铰接点的间距然而要大于车身侧铰接点的间距。
这有利地引起一种换档杆的运动性，其中换档杆的虚拟旋转点或虚拟摆动轴线布置在车身侧和远离换档杆。因此一种这样设计的操纵装置的所感觉到的换档性能基本上相应于以前传统的操纵元件或者换档杆的换档性能，就这些操纵元件或换档杆而言真实的旋转点比较低地布置在汽车底板的部位里。
按照本发明的另一种实施形式设置有四铰传动装置用于使换档杆在二个相互垂直的运动平面里可换档运动地支承。换言之这意味着：换档杆按此方式借助于四铰传动装置不仅可以在一个运动平面里摆动。更确切地说操纵元件或换档杆按照发明的这种实施形式借助于四铰传动装置例如既可以沿着行驶方向运动，也可以横交于行驶方向实现附加的换档过程。因此例如对于自动变速器来说既可实现速度级变换(在行驶方向上或相反于行驶方向上的杆运动)也可以实现换档叉轴拔块凹槽变换(Schaltgassenwechsel)(横交垂直于行驶方向上杆运动)。
从结构上来说，操纵元件如何在二个相互垂直的运动平面里可换档运动地支承首先是任意的，因此例如可以考虑，为此目的笼状地(kafigartig)至少设有二个四铰传动装置并且分别使四铰传动装置的二个相邻的杆旋转点布置在一个共同的(垂直于杆旋转点的旋转轴线而定位的)摆动轴线上。按此方式二个笼状布置的四铰传动装置允许例如既沿着行驶方向又横向于行驶方向实现操纵元件的运动。
按照本发明的一种优选实施形式四铰传动装置的铰接点然而设计成球窝关节。按此方式，尤其是当二个四铰传动装置成笼状组合时，从结构上就可以特别简单地实现在二个相互垂直的运动平面里使换档杆可换档运动地支承。
按照本发明的另一种优选的实施形式用于传输换档指令的传输装置或者感知装置的在换档杆侧的作用点，或者说用于产生规定的力-行程曲线的止动装置在操纵元件上分别布置在四铰传动装置的车身侧铰接点部位里。
传输装置作用点或者说操纵元件的止动装置布置在四铰传动装置的车身侧铰接点的附近使操纵装置的结构特别紧凑，因为按此方式从结构上也就并且正好利用了在操纵元件车身侧端部范围里的结构空间。
这在现有技术中当然绝对不是当然的，尤其是因为在这由现有技术所已知的操纵装置中，越靠近在换档杆的车身侧端部进行分接(Abgriff)的话，那么在换档杆上可以测得的换档行程就越小。因此在现有技术中在换档杆的车身侧端部范围里对换档指令的传输装置进行可靠的分接测量或者说显示出定量的高质量的力-行程曲线，分接或止动越靠近，那就越困难。
因为由于本发明，并且由于用此可以实现的虚拟旋转点可以将换档杆的运动设计成主要是平移的，旋转很少的，因此采用本发明然而也保证了在布置传输装置的分接时或者说在布置换档杆的止动时有大得多的结构方面的自由度。
传输装置的分接，或者说操纵元件的止动装置由于此发明因此也布置得特别节省结构空间并且正好布置在四铰传动装置的车身侧旋转点范围里。
以下根据附图对发明进行详细说明。这些附图只表示出了实施例。所示为：
图1：按照本发明的一种操纵装置的一个实施形式的侧视简图；
图2：按照现有技术的一种操纵装置的对应于图1的视图；
图3：按图1所示的操纵装置在操纵时的对应于图1和2的视图。
图1表示了一种按照本发明的操纵装置的一种实施形式的侧视简图。首先可以见到一个没有进行操纵头的换档杆1，以及一个支承这换档杆1的四铰传动装置2，该传动装置由二个摆动杆3，4以及由布置在摆动杆3，4之间的四铰连接环节5组成。连接环节5又与换档杆1连接，并因此使换档杆1运动学方面与四铰传动装置2的连接环节5的摆动运动一致。
在操纵装置的所示实施形式中四铰传动装置2的在换档杆侧的，也就是按图面来说在上面的铰接点6，7的相互间距大于四铰传动装置2的车身侧的，也就是按图面来说在下面的铰接点8，9的相互间距。由于四铰传动装置2的铰接点6，7，8，9这样布置，因而形成了一种在图1中借助于点划线10所表示的四铰传动装置2中连接环节5的并因此也是换档杆1的虚拟旋转点11的运动特征或位置。
换言之这意味着：四铰传动装置2中连接环节5的虚拟旋转点11在四铰传动装置2和换档杆1的所示位置上位于通过四铰传动装置2的二个摆动杆3，4的铰接点的连线10的交点处。旋转点11在所示的操纵装置的实施形式中按照图面来说位于下面如此地远，以至于虚拟旋转点11的实际位置不能再在图面上表示出来，因此通过四铰传动装置2的二个摆动杆3，4的铰接点6，7，8，9的点划连接线10也相应弯折表示。
由于四铰传动装置2的特殊运动特性，在操纵按照本发明的操纵装置的换档杆1时就产生一种杆运动，正如在图3中所示的那样。换言之这首先就意味着：所示的，按照本发明的操纵装置的换档杆1对于操纵者来说这样作用、运动和被感觉到，就好象换档杆1比较长，而且就好象换档杆的旋转点11按图面来说远远地在操纵装置之下或者说甚至在图面之外，正如这也是根据点划线表示的在图3所示二个操纵位置上的杆的纵轴线的延长线10所表示的那样。
因此图1和3所示的操纵装置的换档杆1的所感觉到的运动特性与一种传统的，但要长得多的换档杆是一致的。然而后者却要求在汽车里比在按照本发明的特别紧凑地可以实现的按图1和3所示的情况时有大得多的结构空间。
在所示的实施形式中，这里汽车的换档杆1的与图面一致的运动平面在汽车纵向方向上还是在汽车横向方向上延伸在汽车上首先是并不重要的。在这二种情况下分别垂直于所示运动平面延伸的杠杆运动(这里也就是进入图面里的和从图面里出来的杠杆运动)则借助于一种传统的铰链支承(Gelenklagerung)来进行，这铰链支承例如可以布置在四铰传动装置2的连接环节5里。四铰传动装置2然而也可以如此地设计，使得如所示的在图面2内的杠杆运动以及垂直于图面的杠杆运动都可以通过四铰传动装置2的对应运动来实现。在这种情况下按照本发明的优点因此在杠杆运动时既在汽车纵向方向上也在汽车横向方向上产生。
如果要将按照现有技术的一种通常的换档杆设置在一个同样也凑凑的结构空间里，正如其是由按照本发明的操纵装置所要求的那样，那么例如就产生如图2所示的图像。虽然对于按图2所示的通常的换档杆12来说，在杆端部位里或者说在(未示出)B处的换档杆头上首先可以实现如同在按照本发明的按照图3的在A处的操纵装置时那样同样的操纵行程B＝A。但对于通常设置的按图2所示的换档杆12来说，由于明显靠上的旋转点13和与之有关的杠杆运动的强烈的旋转分量，就不再能保证一个长杠杆的所希望的运动特性了。
另一方面一种通常结构的换档杆12(它应该具有一种总体上可以与按照发明的操纵装置相比的运动特性)将要求有按照本发明的操纵装置的结构空间的很多倍，这是因为一个这样的传统的换档杆12的旋转点13必需布置在下面很远处。为此在图中参见在按照本发明的操纵装置中已经缩短示出的，位于(未示出的)变速滑槽(Schaltkulisse)的平面E和虚拟的杆旋转点11之间的大间距14，并与在平面E和四铰传动装置2的实际下部旋转点8，9之间的短的并因此节省结构空间的距离15相比较。
然而通常设置的按图2所示的换档杆12在换档装置盖的平面E的高度上几乎不设有一个可见到的明显的换档叉轴拨块凹槽，更谈不上，同样也在平面E的高度上设有变速滑槽。后者首先由以下而引起：传统的换档杆12在换档运动中所经过的杆行程在图2中所标出的范围B’里就小得多，从而在那里，例如在换档杆12的不同的换档平面之间，不能布置一个变速滑槽的隔板；或者说从而在那里不能够设置有不同的换档杆位置的一种清晰的可视化物或标记。
为了说明清楚为此参见图2和3的综览，在那里尤其是参见这标以A’或B’的，在相邻的换档杆位置或换档平面之间的杠杆表面的间距的比较。可见，在按照本发明所设计的，按图3所示的换档杆1中的间距A’比这(在所示实施例时甚至小于零的)在一种传统设置的按图2所示的换档杆12时相应的间距B’要大得多。
一个变速滑槽的隔板的没有问题的布置，或者说换档杆位置和换档叉轴拨块凹槽的清晰的可视化和标记因此在一种按照本发明所设计的按图3所示的换档杆1中可以毫无困难地保证。由于采用四铰传动装置2而实现的换档杆运动的特殊运动特性，在一个换档装置盖或变速滑槽的平面E的高度上保留在单个换档杆位置之间足够的间距，以便例如在换档杆的二个换档平面之间的中间空间A’里可以布置变速滑槽的隔板。
最后，传统设置的按图2所示的换档杆12也将既会在布置换档杆位置的传输装置或可靠的感知装置时，也在实现具有所希望的力-行程曲线的换挡杆12的止动时带来问题。在一种传统设置的换档杆12中，换档杆位置的传输装置的元部件(例如软套管钢丝套、连杆或类似元部件)或者说换档杆位置的感知装置的元部件(例如霍尔传感器、微型开关或类似元部件)同样也如止动装置那样通常布置在换档杆支承装置的位于换档杆对面侧，在图2中也就是大约在用字母B”所表示的部位里。因此用于感知或止动的行程B”随着结构空间的逐渐变小或者说随着换档杆行程的减小而变得越来越小，而若使对应的构件越靠近杆12的旋转轴线13的话，那么所要求的力同时越大。
然而在一种按照本发明所设计的按图1或3所示的换档杆1中这些问题也并不出现，可以比较在一种按照本发明的按图3所示的换档杆1时这用于操纵(未示出的)传输装置或用于对换档杆位置止动的行程A”，与在一种按传统设计的换档杆12时相应的，但要小得多的行程B”。
同时一种按图1或3所示的按本发明设计的，具有换档杆1的操纵装置总体上然而仍极为紧凑，并因此其可节省汽车内部宝贵的结构空间，并以此用于乘客或者说结构上应用于其它方面。
结果因此很明显：用此发明可以为汽车变速器提供一种操纵装置，它与现有技术相比在解决以下目标矛盾方面具有重大优点：一方面是短的变换行程和小的结构空间要求之间的矛盾，另一方面是实现一种质量和人机工程方面高质量的力-行程曲线与一种可靠的感知或信号传输之间的矛盾。此外由于本发明也可以在一种设计得特别紧凑和节省结构空间的操纵装置中在一定条件下毫无困难地实现一种具有明显的换档叉轴拨块凹槽轮廓或一种变速滑槽。
本发明对于改善换档操纵的人机工程性能有重大贡献，同时减少了结构空间的要求，在汽车变速器的操纵装置的范围里，尤其是在自动变速器和自动化的换档变速器的范围时在高档的应用场合使用时。
1.换档杆
2 四铰传动装置
3，4 摆杆
5 连接环节
6，7 换档杆侧的铰点
8，9，10 车身侧的铰点
11 虚似的旋转点
12 换档杆(现有技术)
13 真实的旋转点
14，15 间距
E 变速滑槽的平面