DE10022814A1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Schaltvorrichtung, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, die einen Schalthebel mit einem Griffteil aufweist, und mit zumindest einem Sensor, über den zumindest eine Kenngröße für eine über das Griffteil und den Schalthebel eingeleitete Kraft erfaßbar ist, die an eine Steuereinheit leitbar ist, die zumindest abhängig von der Kenngröße eine Einheit zur Verstärkung der Schaltkraft steuert. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß der Sensor im Bereich des Griffteils angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen ist bekannt, einen Fahr­ zeuglenker beim Einlegen eines Getriebegangs zu unterstützten, indem eine vom Fahrzeuglenker aufgebrachte Schaltkraft durch eine zusätzliche Einheit verstärkt wird, beispielsweise über einen hydraulischen, elektrischen und/oder pneumatischen Ak­ tuator.

Aus der DE 43 17 464 C1 ist eine gattungsbildende Schaltvor­ richtung bekannt. Die Schaltvorrichtung besitzt ein Schalthe­ belgehäuse mit einer darin eingesetzten Lagerschale zur Lage­ rung eines um einen Lagermittelpunkt allseits beweglichen Schalthebels. Die Lagerschale stützt sich nach außen gegen ei­ ne sie umgebende Wandung des Schalthebelgehäuses ab. Zwischen dem Schalthebelgehäuse und der Lagerschale sind für jede Bewe­ gungsrichtung des Schalthebels Meßwertaufnehmer angeordnet, die eine Richtung und einen Betrag einer über den Schalthebel eingeleiteten Kraft erfassen. Diese Meßwerte werden an eine elektronische Rechnereinheit zur Regelung eines Servoelements geleitet. Das Servoelement bewirkt eine Verstärkung von Ein­ rückkräften, die ein Fahrzeuglenker beim Einrücken eines Ge­ triebegangs über den Schalthebel einbringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Schaltvorrichtung weiterzuentwickeln. Sie wird gemäß der Er­ findung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Schaltvorrichtung, insbeson­ dere für Nutzkraftfahrzeuge, die einen Schalthebel mit einem Griffteil aufweist, und mit zumindest einem Sensor, über den zumindest eine Kenngröße für eine über das Griffteil und den Schalthebel eingeleitete Kraft erfaßbar ist, die an eine Steu­ ereinheit leitbar ist, die zumindest abhängig von der Kenngrö­ ße eine Einheit zur Verstärkung der Schaltkraft steuert.

Es wird vorgeschlagen, daß der Sensor im Bereich des Griff­ teils, insbesondere in einem Fahrgastraum, angeordnet ist. Kenngrößen für Kräfte, insbesondere für deren Beträge und/oder möglicherweise deren Richtung, können besonders nahe an einer Krafteinleitungsstelle erfaßt werden. Übertragungsfehler, bei­ spielsweise bedingt durch Reibung, Spiel, sowie Belastungen des Sensors durch Feuchtigkeit, Korrosion und/oder brennkraft­ maschinenbedingte oder getriebebedingte Temperaturbelastungen können zumindest weitgehend vermieden werden. Der oder die Sensoren können in einem nahezu verschleißfreien Bereich mit ausreichendem Bauraum konstruktiv einfach befestigt werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Lösung besonders vorteilhaft flexibel an verschiedene Kraftfahrzeuge kostengünstig angepaßt bzw. für verschiede Kraftfahrzeuge ausgelegt werden. Die er­ findungsgemäße Schaltvorrichtung kann bei kleinen Stückzahlen preisgünstig realisiert und/oder kann auch zur Nachrüstung von Kraftfahrzeugen genutzt werden.

Die Steuereinheit ist vorteilhaft von zumindest einem elektro­ nischen Bauteil gebildet, wodurch die Einheit zur Verstärkung der Schaltkraft einfach entlang verschiedener Kennlinien ge­ steuert und die Schaltkraftverstärkung einfach von verschiede­ nen Parametern abhängig gemacht werden kann, beispielsweise kann bei nicht vollständig gedrückter Kupplung und/oder bei einer überhöhten Drehzahl eine Schaltkraftverstärkung vermie­ den oder nur eine geringe Verstärkung eingeleitet werden. Fer­ ner kann eine elektronische Steuereinheit kostengünstig an verschiedene Kraftfahrzeuge angepaßt werden. Neben einer elek­ tronischen Steuereinheit sind jedoch grundsätzlich andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Steuereinheiten denkbar, wie beispielsweise elektrische, hydraulische und/oder pneuma­ tische Steuereinheiten.

Besonders konstruktiv einfach und kostengünstig kann der Sen­ sor zwischen dem Griffteil und dem Schalthebel angeordnet wer­ den. Das Griffteil kann dabei schwimmend oder vorteilhaft kon­ struktiv einfach gelenkig auf dem Schalthebel gelagert werden. Mit einem gelenkig gelagerten Griffteil können mit einer ge­ wünschten Anzahl und Anordnung von Schwenkachsen gezielt nur Kenngrößen für Kräfte erfaßt werden, die in bestimmten Rich­ tungen wirken, beispielsweise können mit einer Schwenkachse quer zur Fahrtrichtung ausschließlich Kenngrößen für Kräfte in und entgegen der Fahrtrichtung erfaßt werden, d. h. Ein- und Ausrückkräfte. Wirkungen von Kräften in Wählrichtung auf den Sensor können durch das Gelenk einfach eliminiert und es kön­ nen meßtechnisch gut erfaßbare Werte erreicht werden. Werden vom Sensor bzw. von den Sensoren nur Ein- und Ausrückkräfte erfaßt, kann die Schaltvorrichtung besonders kostengünstig und platzsparend ausgeführt werden. Bei verschiedenen Anwendungs­ gebieten und besonderen Kraftfahrzeugen kann es jedoch auch sinnvoll sein, Kenngrößen für in andere Richtungen wirkende Kräfte zu erfassen und diese Kräfte entsprechend zu verstärken und/oder eine Verstärkung von Ein- und Ausrückkräften abhängig von diesen Kräften einzuleiten, wie beispielsweise Kräfte in Wählrichtung oder Kräfte in axialer Richtung des Schalthebels.

Anstatt einen Sensor oder mehrere Sensoren zwischen dem Griff­ teil und dem Schalthebel anzuordnen, kann vorteilhaft auch zu­ mindest ein Sensor oder mehrere Sensoren im Griffteil inte­ griert und vorzugsweise im Griffteil eingegossen sein. Es kann ein Griffteil geschaffen werden, das separat gefertigt und das auf seine Funktion einfach überprüft und montiert werden kann.

Im Griffteil kann ausschließlich ein Sensor oder es kann neben einem Sensor vorteilhaft zumindest ein Bauteil einer Schalt­ einheit im Griffteil integriert sein, das ein Signal des Sen­ sors verstärkt und/oder in eine entsprechende Kenngröße umwan­ delt. Insbesondere kann auch im Griffteil ein sogenanntes CAN- Bauteil (CAN: Controller Area Network) integriert sein, das ein Signal des Sensors in ein entsprechendes, in einen CAN-Bus einspeisbares Signal umwandelt und das aus dem CAN-Bus über eine entsprechende Steuereinheit ausgelesen werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß der Sensor von einem becherförmigen Bauteil umgeben ist, das eine höhere Festigkeit aufweist als das den Sensor direkt umschließende Material. Durch das becherförmige Bauteil kann eine vorteilhafte gleichmäßige Kräfteverteilung auf den Sensor und es kann durch Wahl eines geeigneten Materials des Bauteils, beispielsweise Blech, ein vorteilhafter Schutz des Sensors vor elektromagnetischen Wellen erreicht werden.

Als Sensor können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll er­ scheinende Sensoren eingesetzt werden, wie beispielsweise Dehnmeßstreifen, piezoelektrische Meßwertaufnehmer usw. Beson­ ders vorteilhaft wird der Sensor jedoch von einem Widerstand gebildet, dessen Widerstandswert sich mit einer über den Sen­ sor übertragenen Kraft verändert. Derartige Sensoren können vorteilhaft folienförmig, leicht und platzsparend ausgeführt werden, liefern genaue Meßwerte und sind zudem preisgünstig erhältlich.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche ent­ halten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,

Fig. 2 eine Variante nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Verstärkung einer Schaltkraft mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schaltvorrichtung eines Nutzkraftfahrzeugs, die ein Schaltrohr 14 mit einem Griffteil 12 aufweist. Erfindungsgemäß sind zwischen dem Schaltrohr 14 und dem Griffteil 12 Sensoren 10, 11 angeordnet, deren Wider­ standswert 21 sich mit einer über die Sensoren 10, 11 übertra­ genen Kraft 20 verändert (Fig. 3). Die Sensoren 10, 11 sind in und entgegen der Fahrtrichtung 17 auf ebenen Flächen 32, 33 des Schaltrohrs 14 befestigt. Das Griffteil 12 ist über eine quer zur Fahrtrichtung 17 verlaufende Schwenkachse 18 in und entgegen der Fahrtrichtung 17 schwenkbar auf dem Schaltrohr 14 gelagert.

Wird nach einem Wählvorgang eines Getriebegangs von einem Be­ diener 19 über das Griffteil 12 in oder entgegen der Fahrt­ richtung 17 eine Kraft 20 zum Einrücken des Getriebegangs ein­ geleitet, wird durch die Kraft 20 das Griffteil 12 auf dem Schaltrohr 14 verschwenkt und gegen einen der Sensoren 10, 11 gedrückt (Fig. 1 und 3). Durch die eingeleitete Kraft 20 ver­ ändert sich der Widerstandswert 21 des Sensors 10 bzw. 11. Der Widerstandswert 21 wird über Kabel 36 zu einem Verstärker 22 geleitet, verstärkt und in ein Spannungssignal 23 umgewandelt, das an ein Steuergerät 24 geleitet wird. Das Steuergerät 24 steuert einen elektrischen Strom 25 von Pneumatikventilen 26, über die ein Luftdruck 27 in einem Pneumatikzylinder 28 ge­ steuert wird. Über den Pneumatikzylinder 28 wird eine Kraft 29 erzeugt, die sich zu der über ein Schaltgestänge 31 übertrage­ nen Kraft 20 des Bedieners in Einrückrichtung des Getriebe­ gangs eines Getriebes 30 addiert und die Schaltkraft insgesamt verstärkt. Über das Schaltgestänge 31 wird ferner eine Reakti­ onskraft 40 übertragen, die dem Bediener 19 einen Synchronisa­ tionsvorgang und eine eingelegte Schaltstellung signalisiert, und zwar wenn ein Anschlag im Getriebe 30, im Schaltgestänge 31 oder in einer Schaltkulisse erreicht ist.

Ist der Getriebegang eingelegt und der Bediener 19 unterbricht die Krafteinleitung am Griffteil 12, wird das Griffteil 12 re­ lativ zum Schaltrohr 14 über Gummifedern 34, 35 in seine Aus­ gangsstellung zurückgestellt, die axial in Richtung Griffteil 12 hinter den Sensoren 10, 11 auf den Flächen 32, 33 des Schaltrohrs 14 angeordnet sind.

In Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel mit einem Griffteil 13 und einem Schaltrohr 39 dargestellt. Im wesentli­ chen gleichbleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den glei­ chen Bezugszeichen beziffert.

Bei der Herstellung des Griffteils 13 werden in einem ersten Schritt von Widerständen gebildete Sensoren 10, 11 und eine Schalteinheit 15 in ein becherförmiges Blechteil 16 eingelegt und mit einem elastischen, besonders weichen Kunststoff 37 ausgespritzt bzw. ausgegossen. Anschließend wird das Blechteil 16 mit einem zweiten Kunststoff 38 umspritzt, der fester ist als der Kunststoff 37.

Die Sensoren 10, 11 sind in Fahrtrichtung 17 vor und nach dem Schaltrohr 39 angeordnet und erfassen nur Kräfte 20 in und entgegen der Fahrtrichtung 17. Das Blechteil 16 führt zu einer homogenen Kräfteverteilung, wodurch die von einem Bediener 19 eingebrachten Kräfte 20 vorteilhaft erfaßt werden können. Fer­ ner schirmt das Blechteil 16 die Sensoren 10, 11 vor äußeren elektromagnetischen Wellen ab, die beispielsweise von einem Mobiltelefon ausgesendet werden.

Die Schalteinheit 15 ist mit beiden Sensoren 10, 11 über Kabel 36 verbunden und beinhaltet einen Verstärker 22 und ein Steu­ ergerät 24, über das mit einer Signalleitung 41 der elektri­ sche Strom von Pneumatikventilen 26 gesteuert werden kann, und zwar entsprechend dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 (Fig. 3).

Claims (9)

1. Schaltvorrichtung, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, die einen Schalthebel mit einem Griffteil aufweist, und mit zumin­ dest einem Sensor, über den zumindest eine Kenngröße für eine über das Griffteil und den Schalthebel eingeleitete Kraft er­ faßbar ist, die an eine Steuereinheit leitbar ist, die zumin­ dest abhängig von der Kenngröße eine Einheit zur Verstärkung der Schaltkraft steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10, 11) im Bereich des Griffteils (12, 13) an­ geordnet ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10, 11) zwischen dem Griffteil (12) und dem Schalthebel (14) angeordnet ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffteil (12) gelenkig mit dem Schalthebel (14) ver­ bunden ist.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Sensor (10, 11) im Griffteil (13) integriert ist.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10, 11) im Griffteil (13) eingegossen ist.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Griffteil (13) zumindest ein Bauteil einer Schalteinheit (15) integriert ist, die ein Signal des Sensors (10, 11) ver­ stärkt und/oder umwandelt.

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10, 11) von einem becherförmigen Bauteil (16) umgeben ist, das eine höhere Festigkeit aufweist als das den Sensor (10, 11) direkt umschließende Material (37).

8. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10, 11) nur Kenngrößen für Kräfte (20) in und/oder gegen einer Fahrtrichtung (17) erfaßt.

9. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Sensor (10, 11) von einem elektrischen Wider­ stand gebildet ist, dessen Widerstandswert (21) sich mit einer über den Sensor (10, 11) übertragenen Kraft (20) verändert, und der Widerstandswert (21) als Kenngröße für die Kraft (20) dient.