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Für die Beurteilung
der Patentfähigkeit
in Betracht gezogene Druckschriften:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe
mit wenigstens einem Vorwärtsgang
und einem Rückwärtsgang,
wobei die Schaltvorrichtung mehrere Schaltmodi aufweist:
- – einen
manuellen Schrittschaltmodus (M), in welchem das Getriebe von einem
aktuell eingelegten Gang von Hand in den nächsthöheren und/oder nächstniedrigeren
Gang schaltbar ist, und
- – einen
Automatikmodus (A), in welchem Gangwechsel von einer Getriebesteuerung
nach vorbestimmten Regeln automatisch durchgeführt werden, und in welchem
wenigstens eine Vorwärtsfahrt-Betriebs-stufe,
eine Neutral-Betriebsstufe und eine Rückwärtsfahrt-Betriebsstufe anwählbar sind,
die
Schaltvorrichtung weiterhin umfassend:
- – einen
in mehrere Richtungen bewegbaren Schalthebel zum Auslösen eines
Gangwechsels im Schrittschaltmodus, zum Anwählen der Betriebsstufen im
Automatikmodus und zum Wechseln zwischen Schrittschaltmodus und
Automatikmodus, der sich nach jedem Schaltvorgang selbsttätig in seine
Ausgangsposition zurückstellt, sowie
- – wenigstens
eine Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung, welche mit der Gangwechsel
veranlassenden Getriebesteuerung verbunden ist, und welche abhängig von
der Bewegung des Schalthebels eine Schaltabsicht des Fahrers erkennt und
ein entsprechendes Schaltsignal an die Getriebesteuerung überträgt.
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Dabei
ist mit einem Wechsel zwischen Schrittschaltmodus und Automatikmodus
sowohl das Umschalten von dem Schrittschaltmodus in den Automatikmodus
als auch vom Automatikmodus in den Schrittschaltmodus bezeichnet.
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Derartige
Schaltvorrichtungen sind in unterschiedlichen Varianten bekannt
und in Fahrzeugen eingebaut. Als Beispiel seien genannt die „Speed-Gear”-Schaltvorrichtung
des Fiat Punto sowie die Schaltvorrichtung „Sequentronic” im C-Klasse-Sportcoupé von Mercedes
Benz.
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Die „Speed-Gear”-Schaltvorrichtung
weist einen Schrittschaltmodus und einen Automatikmodus auf, wobei
jedem Modus eine eigene, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schaltgasse
zugeordnet ist und wobei die Schaltgasse im Automatikmodus fünf Rastpositionen
für die
Betriebsstufen Parken (P), Rückwärts (R),
Neutral (N), Vorwärtsfahrt (D
= Drive) und niedrige Gänge
(L = Low) umfasst.
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Als
weitere bekannte Schaltvorrichtung sei die Multitronic von RUDI
erwähnt,
die ebenfalls eine Automatikgasse mit Rastpositionen des Schalthebels für einzelne
Betriebsstufen sowie eine parallel zur Automatikgasse vorhandene
Schrittschaltgasse aufweist.
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In
allen genannten Schaltvorrichtungen wird der Schalthebel durch eine
Schwenkbewegung orthogonal zur Automatikgasse oder/und zur Schrittschaltgasse
von der einen in die jeweils andere Gasse bewegt.
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Die „Sequentronic” weist
ebenfalls zwei parallele in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schaltgassen
auf, wobei die eine Schaltgasse dem Schrittschaltmodus zugeordnet
ist, und in der anderen Schaltgasse die Betriebsstufen N und R anwählbar sind.
Darüber
hinaus kann bei der „Sequentronic” durch
eine Schwenkbewegung des Schalthebels in einer Richtung orthogonal
zur Schrittschaltgasse, genauer gesagt: von der Schrittschaltgasse
ausgehend in Richtung von der N-R-Gasse weg, ein Automatikmodus
gewählt
werden, in dem ein Gangwechsel der Vorwärtsfahrt-Gänge automatisch erfolgt. Im
Anwählpunkt
des Schalthebels für
den Automatikmodus ist eine Verrastung vorgesehen, in die der Schalthebel nach
Anwählen
des Automatikmodus einrastet, bis der Fahrer den Schalthebel von
Hand in eine andere Position stellt.
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Nachteilig
an den bekannten Schaltvorrichtungen des Standes der Technik ist,
dass diese Schaltvorrichtungen einen komplizierten Aufbau aufweisen,
um die Bewegung des Schalthebels und seine Verrastung in bestimmten
Betriebsstufen zu ermöglichen.
Durch zwei in der Regel zueinander parallel vorgesehene Schaltgassen
sowie durch die zumindest in der Automatikgasse vorgesehenen mehreren
Rastpositionen des Schalthebels sind der Fertigungsaufwand und somit
die Herstellkosten der Schaltvorrichtungen des Standes der Technik
hoch. Darüber
hinaus muss der Fahrer bei einigen Schaltvorgängen entlang einer zumindest
einfach, z. T. sogar mehrfach abgewinkelten Bewegungslinie bewegen.
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D1:
Aus der
DE 39 29 268
A1 ist eine Schaltvorrichtung bekannt, bei der sich ein
Schalthebel in vier Richtungen bewegen lässt und nach dem Schalten selbsttätig in seine
Ausgangsposition zurückkehrt.
Dieser schaltet ein automatisches Getriebe im Schrittschaltmodus
und im Automatikmodus, wobei ein in der Mittelkonsole des Fahrzeuges
angebrachtes Schaltbild sich bei jeder Schaltung ändert und sich
bestimmte Schaltmodi, Betriebsstufen und Gänge mit verschiedenen Schaltstrategien
erreichen lassen, was zur Erhöhung
der Komplexität
beiträgt
und aus Sicherheitsaspekten nur bedingt zulässig ist.
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In
der
DE 197 14 495
A1 wird versucht, die zuvor dargestellten Nachteile zu
beseitigen, doch auch hier sind die Schaltmodi nicht eindeutig der
ersten Schaltebene, und Betriebsstufen und Gänge nicht eindeutig der zweiten
Schaltebene zugeordnet, was die Betätigung für den Fahrer erschwert.
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Weitere
bekannte Ausführungen
für Schaltvorrichtungen,
bei denen der Schaltmodus in einer ersten Schaltebene und Gangwahl
und Betriebsstufenwahl in einer zweiten Schaltebene erfolgen, besitzen
keine Schalthebel, die in der ersten Schaltebene selbsttätig in die
Ausgangsstellung zurückkehren, was
zu neuen Nachteilen für
den Fahrer führt.
Diesen Mangel zu beseitigen, wird durch ein zusätzliches Stellglied in der
DE 199 20 650 A1 versucht.
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Der
Vollständigkeit
halber sei die von Alfa Romeo eingesetzte Schaltung „Selespeed” erwähnt. Diese
Schaltung ist für
ein automatisiertes manuelles Getriebe, bei der das Ein- und Auskuppeln
sowie das Einlegen eines Ganges auf manuelle Gangwechselanweisung
des Fahrers hin durch entsprechende Vorrichtungen automatisch erfolgt.
Die Selespeed-Schaltung umfasst einen Schalthebel, der aus einer
Grundstellung heraus vom Fahrer ausgelenkt wird und nach dem Loslassen
in diese selbsttätig
zurückkehrt.
Die Selespeed-Schaltung
weist zwei zueinander parallele Schaltgassen auf, wobei die eine Gasse
dem manuellen Schrittschaltmodus für die Vorwärtsfahrt-Gänge zugeordnet ist und in der
anderen Gasse manuell ein Leerlauf und der Rückwärtsgang angewählt werden
können.
Durch Drücken
eines vom Schalthebel gesondert ausgebildeten und entfernt angeordneten
Schalters kann ein Automatikmodus, in dem die Vorwärtsfahrt-Gänge drehzahlabhängig automatisch
gewechselt werden, ein- und ausgeschaltet werden. Die Schaltvorrichtung
ist jedoch so eingestellt, dass eine vom Fahrer über den Schalthebel gegebene
manuelle Anweisung Vorrang vor den Anweisungen des Automatikmodus
hat und diesen beendet. Der Automatikmodus weist keine Betriebsstufen
auf. Darüber
hinaus ist die Schaltung dann, wenn ein Fahrer einen automatischen
Schaltbetrieb wünscht,
aufgrund des gesondert vorhandenen Schalters sehr umständlich zu
bedienen.
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Es
ist nach dem zuvor Gesagten die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art, mit vollwertigen
Automatik- und Schrittschaltmodi, anzugeben, die einen einfachen
Aufbau aufweist, leicht zu bedienen ist und die kostengünstig mit
hoher Qualität
gefertigt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bei
der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
ist der Schalthebel in eine Grundstellung vorgespannt und befindet
sich ohne äußere Krafteinwirkung,
beispielsweise durch den Fahrer, in dieser Grundstellung. Um einen
Gangwechsel durchzuführen
oder um eine andere als die aktuelle Betriebsstufe zu wählen oder
um zwischen Automatikmodus und Schrittschaltmodus zu wechseln, bewegt
der Fahrer den Schalthebel aus der Grundstellung in die dem gewünschten
Schaltvorgang zugeordnete Richtung aus der Mehrzahl von Richtungen,
in die der Schalthebel bewegbar ist. Es ist dabei auch denkbar,
dass der Fahrer den Schalthebel nacheinander in zwei Richtungen
bewegen muss, um einen gewünschten Schaltvorgang
auszulösen.
Lässt der
Fahrer nach erfolgtem Schaltvorgang den Schalthebel los bzw. beendet
er das Ausüben
einer Kraft auf den Schalthebel, so wird dieser aus seiner ausgelenkten
Stellung durch die Vorspannung in die Grundstellung zurückbewegt.
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Die
Bedienbarkeit der Schaltvorrichtung ist weiter dadurch vereinfacht,
dass wenigstens einem Teil der Richtungen, in die der Schalthebel
bewegbar ist, je nach gerade eingestelltem Schaltmodus und/oder
je nach angewählter
Betriebsstufe unterschiedliche Schaltvorgänge zugeordnet sind. Dabei ist
jedoch einer Bewegungsrichtung des Schalthebels zu jedem Zeitpunkt
stets nur ein Schaltvorgang zugeordnet. Dieser zugeordnete Schaltvorgang
kann jedoch für
jeden Schaltmodus oder auch für
einen Teil der Schaltmodi ein anderer Schaltvorgang sein.
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Somit
ist es nicht nötig,
für den
Schrittschaltmodus und für
den Automatikmodus jeweils getrennte Schaltgassen vorzusehen. Es
ist weiterhin nicht nötig,
im Automatikmodus neben der Grundstellung weitere Rastpositionen
für den
Schalthebel vorzusehen. Die Schaltvorrichtung kann daher bezüglich ihres
konstruktiven Aufbaus im Vergleich zu den bisher bekannten Schaltvorrichtungen
wesentlich einfacher aufgebaut sein.
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Durch
die veränderliche
Zuordnung von Schalthebelbewegungen und Schaltvorgängen wird der
benötigte
Bewegungsfreiheitsgrad des Schalthebels erheblich herabgesetzt.
Es reicht daher aus, den Schalthebel in nur wenige Richtungen bewegbar auszuführen. Es
ist damit bspw. realisierbar, dass alle in einem Schaltmodus möglichen
Schaltvorgänge durch
eine von der Grundstellung ausgehende, vzw. geradlinige, Bewegung
oder eine Folge von derartigen Bewegungen durchgeführt werden
kann.
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Mit
dem Begriff Schaltvorgang ist in dieser Anmeldung sowohl ein Wechsel
von einem Gang in einen anderen im Schrittschaltmodus, als auch
ein Wechsel von einer Betriebsstufe in eine andere im Automatikmodus
bezeichnet.
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Mit
Getriebesteuerung ist eine Einrichtung bezeichnet, welche von der
erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
entsprechende Schaltsignale erhält
und auf Grundlage der erhaltenen Schaltsignale nach vorbestimmten
Regeln eine Aktorik ansteuert, um so den vom Fahrer gewünschten
Schaltvorgang am Getriebe bzw. an einer Kupplung-Getriebe-Einheit
durchzuführen.
Die vorbestimmten Regeln können
beispielsweise auf Motordrehzahlen basieren.
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Es
ist nach dem oben Gesagten vorstellbar, dass den Richtungen, in
die der Schalthebel bewegbar ist, nur in Abhängigkeit des augenblicklich
festgelegten Schaltmodus unterschiedliche Schaltvorgänge zugeordnet
sind. Beispielsweise könnten
im manuellen Schrittschaltmodus einer Richtung ein Gangwechsel zum
nächsthöheren Gang,
einer weiteren Richtung ein Gangwechsel zum nächstniedrigeren Gang und einer
dritten Richtung ein Wechsel zum Automatikmodus zugeordnet sein.
Im Automatikmodus ist dann einer Richtung die Vorwärtsfahrt-Betriebsstufe,
einer weiteren die Neutral-Betriebsstufe, einer weiteren der Sport-Modus
und schließlich
einer vierten Richtung ein Wechsel in den manuellen Schrittschaltmodus
zugeordnet.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu können
die Zuordnungen der Schaltvorgänge
zu den Bewegungsrichtungen des Schalthebels auch von der jeweils
angewählten
Betriebsstufe abhängen.
So kann bspw. lediglich durch Vor- und Zurückbewegen des Schalthebels
in Fahrzeuglängsrichtung
durch alle Betriebsstufen gewechselt werden.
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Das
von der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
an die Getriebesteuerung übertragene Schaltsignal
ist vorteilhafterweise ein elektrisches Schaltsignal. Es kann aber
auch daran gedacht sein, ein optisches Signal durch Lichtleiter
von der Schaltvorrichtung an die Getriebesteuerung zu übertragen. Im
Vergleich zu den bisher bei Kfz-Schaltvorrichtungen üblichen
mechanisch, d. h. durch Seilzug, übertragenen Schaltsignalen,
erlauben die oben genannten nicht-mechanischen Signale bei äußerst geringem
baulichem Aufwand ein größeres Verhältnis von der
Anzahl an übertragbaren
Schaltsignalen zu der Anzahl an unterscheidbaren Bewegungsrichtungen. Mit
nicht-mechanischen Schaltsignalen kann bspw. durch mehrfaches Bewegen
des Schalthebels in kurzer zeitlicher Folge in der gleichen Richtung
ein anderes Schaltsignal übertragen
werden als bei lediglich einer einfachen Bewegung.
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Es
ist jedoch im einfachsten Fall auch vorstellbar, dass das an die
Getriebesteuerung übertragene
Schaltsignal lediglich die Richtung anzeigt, in die der Schalthebel
bewegt wurde. Beispielsweise kann in der Getriebesteuerung eine
Zuordnung von Schalthebelbewegung und Schaltvorgang in Abhängigkeit
vom gerade vorliegenden Schaltmodus und/oder von der gerade angewählten Betriebsstufe hinterlegt
sein. Wird der Schaltmodus bzw. die Betriebsstufe gewechselt, so
kann z. B. die Schalthebelbewegung-Schaltvorgang-Zuordnung des bisherigen Schaltmodus
bzw. der bisherigen Betriebsstufe deaktiviert und die Zuordnung
des neuen Schaltmodus bzw. der neuen Betriebsstufe aktiviert werden.
So könnte
eine veränderliche
Zuordnung von Schalthebelbewegungen und Schaltvorgängen auf
einfache Weise mit Hilfe der Getriebesteuerung verwirklicht werden.
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Die
zuvor genannten Betriebsstufen des Automatikmodus stellen eine für einen
Betrieb eines Kraftfahrzeugs notwendige Mindestanzahl an Betriebsstufen
dar. Der Bedienungskomfort und die Sicherheit des abgestellten Wagens
können
jedoch weiter erhöht
werden, wenn im Automatikmodus zusätzlich zu den genannten Betriebsstufen
eine Park-Betriebsstufe wählbar
ist.
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Die
Schaltcharakteristik des Getriebes kann eine bessere Anpassung an
die Wünsche
des Fahrers oder/und auf die Fahrsituation bieten, wenn im Automatikmodus
eine Sport-Vorwärtsfahrt-Betriebsstufe
oder ein Sport-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus und eine
Economy-Vorwärtsfahrt-Betriebsstufe
oder ein Economy-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
anwählbar sind.
Dadurch kann der Fahrer je nach Wunsch die Schaltcharakteristik
für eine
Vorwärtsfahrt
seines Kfz wählen.
So können
sich Sport- und Economy-Modus beispielsweise durch die obere Motorgrenzdrehzahl unterscheiden,
bei welcher die Getriebesteuerung einen Gangwechsel in den nächsthöheren Gang durchführt, oder/und
sie können
sich durch die untere Motorgrenzdrehzahl unterscheiden, bei welcher
die Getriebe steuerung einen Gangwechsel zum nächstniedrigeren Gang durchführt. Dabei
ist die obere Motorgrenzdrehzahl des Sport-Modus größer als
die des Economy-Modus.
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Ein übersichtliches,
für den
Fahrer leicht verständliches
Bewegungsschema des Schalthebels, mit dem zwischen den Schaltmodi
gewechselt werden kann und mit dem im Automatikmodus alle Betriebsstufen
anwählbar
und im Schrittschaltmodus Gangwechsel auslösbar sind, kann erreicht werden, wenn
der Schalthebel von seiner Grundstellung ausgehend in vier Richtungen
bewegbar ist. Vorzugsweise ist der Schalthebel in diese Richtungen
ausschließlich
geradlinig bewegbar, d. h. verschiebbar oder/und verschwenkbar.
Ein be-sonders übersichtliches
Bewegungsschema des Schalthebels ergibt sich dabei, wenn je zwei
der vier Bewegungsrichtungen des Schalthebels längs einer gemeinsamen Bewegungsachse
in entgegengesetzter Richtung verlaufen, wo-bei die beiden Bewegungsachsen
vorzugsweise orthogonal zueinander stehen. Dabei entspricht es der
gängigen
Praxis, dass die eine Bewegungsachse in Fahrzeuglängsrichtung
und die andere Bewegungsachse in Fahrzeugquerrichtung verläuft, weshalb
eine derartige Konfiguration vom Gesichtspunkt der Eingewöhnung an
die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung
auch für
die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung
bevorzugt ist.
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Um
den Fahrer, der von den Schaltvorrichtungen des Standes der Technik
her gewohnt ist, dass eine Bewegung des Schalthebels in Fahrzeugquerrichtung
einen Wechsel zwischen Schaltgassen oder/und Schaltmodi bewirkt,
während
eine Bewegung des Schalthebels in Fahrzeuglängsrichtung einen Gangwechsel
oder Betriebsstufenwechsel bewirkt, möglichst schnell mit dem Bewegungsschema des
Schalthebels der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
vertraut zu machen, kann die Schaltvorrichtung derart aufgebaut
sein, dass eine Bewegung des Schalthebels in Fahrzeuglängsrichtung
einen Gangwechsel oder einen Betriebsstufenwechsel bewirkt, und
dass eine Bewegung des Schalthebels in Fahrzeugquerrichtung einen
Wechsel zwischen Schrittschaltmodus und Automatikmodus oder einen
Wechsel zwischen einem Sport-Modus und einem Economy-Modus bewirkt.
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Die
Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung kann eine Steuereinheit und
Sensoren umfassen, wobei die Steuereinheit durch geeignete Sensoren
in der Lage ist, eine Bewegung des Schalthebels zu erkennen und
entsprechende Schaltsignale an die Getriebesteuerung und gewünschtenfalls
weitere Steuersignale an andere Bauelemente des Fahrzeugs auszugeben.
Der Vorteil einer eigenen Steuereinheit für die Schaltvorrichtung liegt
darin, dass dann, wenn geeignete Kommunikationsschnittstellen definiert sind,
Schaltvorrichtung und Getriebesteuerung, gegebenenfalls Schaltvorrichtung,
Getriebesteuerung und Getriebe, voneinander gesondert bezogen und eingebaut
werden können.
Es ist aber auch denkbar, die Funktionalität der Steuereinheit der Schaltvorrichtung
in die Getriebesteuerung zu integrieren, um dadurch Bauraum einzusparen.
In diesem Fall bildet dann die Getriebesteuerung einen Teil der
Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung.
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Das
Funktionsspektrum der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung kann
dadurch erhöht
werden, dass die Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung, insbesondere
die Steuereinheit oder/und die Getriebesteuerung, bei einer Betätigung des
Schalthebels eine Information über
die Betätigung
wenigstens einer weiteren Betätigungsvorrichtung
berücksichtigt. Die
Betätigungsvorrichtung
kann beispielsweise eine mechanische Verriegelungs- oder Entriegelungstaste am
Schalthebel und/oder ein Fahrpedal, wie z. B. Gaspedal oder Bremspedal,
oder/und ein einfacher elektrischer Schalter sein.
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Es
ist beispielsweise auch denkbar, dass die Betätigungsvorrichtung an der Schaltvorrichtung,
insbesondere am Schalthebel, oder am Lenkrad vorgesehen ist. Dann
kann ein Gangwechsel, ein Betriebsstufenwechsel oder ein Wechsel
zwischen den Schaltmodi durch Bewegen des Schalthebels bewirkt werden,
während
eine Betätigung
der Betätigungsvorrichtung
einen Teil der Schalthebelfunktionen zusätzlich zu diesem bewirken kann,
etwa ein manuelles Hoch- oder
Herunterschalten von Gängen.
Somit kann die Bedienbarkeit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung noch
weiter verbessert werden. Weiterhin wird durch ein Vorsehen der
Betätigungsvorrichtung
am Lenkrad die Fahrsi cherheit erhöht, da bestimmte, vorzugsweise
häufig
ausgeführte,
Schaltvorgänge
ausgeführt
werden können,
ohne dass der Fahrer die Hände
vom Lenkrad nehmen muss.
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Es
ist auch möglich
und der Sicherheit des Fahrers und seiner Mitfahrer dienlich, dass
die Schaltvorrichtung, insbesondere die Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung,
etwa durch die Steuereinheit oder/und die Getriebesteuerung, zumindest bei
bestimmten Bewegungen des Schalthebels eine Betätigung des Bremspedals berücksichtigt.
Dann wäre
es beispielsweise möglich,
dass ein Betriebsstufenwechsel von der Neutral-Betriebsstufe in
eine Vorwärtsfahrt- oder Rückwärtsfahrt-Betriebsstufe
nur dann durchgeführt
werden kann, wenn während
der Bewegung des Schalthebels das Bremspedal niedergedrückt ist,
um ein sofortiges Anfahren des Fahrzeugs nach Anwählen der
Vorwärtsfahrt- oder Rückwärtsfahrt-Betriebsstufe
zu verhindern. Gleiches ist auch für ein Anwählen einer Vorwärts- oder
Rückwärtsfahrt-Betriebsstufe
aus der Park-Betriebsstufe vorteilhaft.
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Eine
an der Schaltvorrichtung, insbesondere am Schalthebel, angeordnete
Betätigungsvorrichtung
kann zusätzlich
oder alternativ zum oben genannten auch dem folgenden Zweck dienen:
Die Schaltvorrichtung könnte
beispielsweise derart ausgebildet sein, dass der Schalthebel in
einem der Schaltmodi nur dann bewegbar ist, wenn gleichzeitig die
Betätigungsvorrichtung
betätigt
ist. Die Betätigungsvorrichtung
kann dazu mit einer Verriegelungsvorrichtung gekoppelt sein, welche
in einem der Schaltmodi eine Bewegung des Schalthebels nur bei betätigter Betätigungsvorrichtung
gestattet. Dadurch kann dem Fahrer beispielsweise angezeigt werden, ob
er sich im Schrittschaltmodus oder im Automatikmodus befindet. Dies
ist vor allem deshalb vorteilhaft, da der Fahrer aufgrund des in
eine Grundstellung vorgespannten Schalthebels durch Betrachtung
der Stellung des Schalthebels keine Information über den Schaltzustand der Schaltvorrichtung
bzw. des Getriebes erhält.
Durch das vorgeschlagene Merkmal kann der Fahrer, ohne seinen Blick
von der Fahrbahn abwenden zu müssen,
allein aus der Bewegbarkeit des Schalthebels ohne oder mit niedergedrückter Betätigungsvorrichtung
erkennen bzw. erfühlen,
in welchem Schaltmodus sich die Schaltvorrichtung bzw. das Getriebe
befindet. Durch das Vorsehen der Betätigungsvorrichtung am Schalthebel kann
der Fahrer mit der Hand, mit der er den Schalthebel bewegt, gleichzeitig
die Betätigungsvorrichtung
betätigen.
Dadurch wird die Bedienung vereinfacht.
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Aus
Gründen
der leichten Erkennbarkeit des Schaltzustands der Schaltvorrichtung
bzw. des Getriebes ist es weiterhin vorteilhaft, eine Anzeige für den Fahrer
vorzusehen, beispielsweise im Armaturenbrett oder an einer Schaltkulisse
der Schaltvorrichtung, welche ihn über den genauen Schaltzustand
des Getriebes informiert. Dabei kann es ausreichen, wenn die Anzeigevorrichtung
alphanummerische Zeichen verwendet und beispielsweise bei angewähltem Automatikmodus
die gewählte
Betriebsstufe oder bei angewähltem
Schrittschaltmodus den eingelegten Gang anzeigt. Die Anzeige kann
aber darüber
hinaus auch die aktuelle Zuordnung von Schalthebelbewegungen und
Schaltvorgängen
anzeigen.
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Die
Getriebesteuerung kann vereinfacht ausgeführt sein, wenn bereits die
Schaltvorrichtung, beispielsweise die Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung,
dabei insbesondere die Steuereinheit, einen Filter aufweist, der
nur Schaltsignale für
Schaltvorgänge,
welche von einer vorbestimmten und in der Schaltvorrichtung hinterlegten
Schaltlogik zugelassen sind, an die Getriebesteuerung überträgt. Für die Getriebesteuerung
ist es dann ausreichend, für
jedes erhaltene Schaltsignal ohne weitere Prüfung den entsprechenden Schaltvorgang
durchzuführen.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu dem Filter kann die Schaltvorrichtung eine Warnvorrichtung umfassen,
die im Falle einer Fehlbetätigung
der Schaltvorrichtung ein akustisches und/oder optisches und/oder
fühlbares
Signal an den Fahrer ausgibt. Eine derartige Warnung erhöht die Standzeit
des Getriebes und senkt das Risiko eines Schadens oder sogar eines
Unfalls als Folge einer Fehlschaltung. Das akustische Signal kann
ein Warnton oder eine Stimmausgabe sein, als optisches Signal sind
dauerhafte oder blinkende Lichtzeichen im Armaturenbrett oder an
der Schaltvorrichtung denkbar. Ein fühlbares Signal kann beispielsweise
eine Schwingungsanregung des Schalthebels sein, welche durch einen
im Schalthebel untergebrachten Vibrationsgenerator hervorgerufen
werden kann.
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Eine
Schaltabsicht des Fahrers kann auf einfache Art und Weise dadurch
erkannt werden, dass die Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung wenigstens
einen Drehwinkelgeber aufweist, mit dem der Schalthebel unmittelbar
oder über
ein Getriebe gekoppelt ist. Der Drehwinkelgeber kann beispielsweise
ein Potentiometer oder ein optischer oder magnetischer Drehwinkelgeber
sein. Darüber
hinaus kann die Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung auch zwei mit
Drehwinkelgebern der oben genannten Art versehene Wellen aufweisen,
mit welchen der Schalthebel kardanisch zur gemeinsamen Drehung verbunden ist.
Dies ermöglicht
eine besonders kompakte Ausführung
der Schaltvorrichtung, da Schalthebel und Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung
als eine aus wenigen Bauteilen bestehende, gegebenenfalls vormontierte
Baueinheit eingebaut werden kann.
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Alternativ
dazu kann die Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung wenigstens einen
elektrischen Schalter, vorzugsweise Mikroschalter, umfassen, welchen
der Schalthebel bei einer vorbestimmten Bewegung betätigt. Der
Hauptunterschied zwischen Drehwinkelgeber und Mikroschalter besteht
darin, dass der Drehwinkelgeber bereits kleine oder sogar kleinste
Bewegungen des Schalthebels erfassen kann, während beim Vorsehen eines Mikroschalters ein
vorbestimmter Totweg des Schalthebels bis zum Auslösen eines
Schaltvorgangs vorhanden ist. Der Konstrukteur der Schaltvorrichtung
wird je nach der gewünschten
Schaltcharakteristik die Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung in
der einen oder anderen Art und Weise ausbilden. Es sind auch Mischformen
denkbar, beispielsweise in der Art, dass ein Wechsel zwischen den
Schaltmodi mit Totweg durch Mikroschalter ausgelöst wird, ein Wechsel der Gänge bzw.
Betriebsstufen jedoch ohne Totweg unmittelbar bei geringer Auslenkung
des Schalthebels ausgelöst wird.
So können
beispielsweise für
eine oder mehrere Bewegungsrichtungen des Schalthebels sowohl Drehwinkelgeber
als auch Mikroschalter vorhanden sein, von denen in Abhängigkeit
vom festgelegten Schaltmodus und/oder von der angewählten Betriebsstufe
nur jeweils einer pro Richtung aktiv ist.
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Ein
durch den Fahrer ausgelöster
Gangwechsel kann mit besonders geringer Belastung und effektivem
Energieeinsatz durchgeführt
werden, wenn im Schrittschaltmodus zwei Schaltpunkte pro Gangwechsel
auslösender
Bewegungsrichtung des Schalthebels vorgesehen sind, wobei ein Gangwechsel
erst durch Erreichen des zweiten Schaltpunktes ausgelöst wird.
Dann kann beispielsweise am ersten Schaltpunkt ein Gangwechsel vorbereitet
werden, etwa durch Ausrücken
einer Kupplung, und bei Erreichen des zweiten Schaltpunktes wird
schließlich
der Gangwechsel im Getriebe vollzogen.
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Die
Bewegung des Schalthebels kann eine Verschiebebewegung oder eine
Schwenkbewegung oder eine Kombination aus Verschiebebewegung und
Schwenkbewegung sein. Beispielsweise kann ein Gangwechsel oder Betriebsstufenwechsel
durch eine Schwenkbewegung, vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung,
bewirkt werden, während
ein Schaltmoduswechsel durch Verschieben des Schalthebels, vorzugsweise
in Fahrzeugquerrichtung, erfolgen kann.
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Um
ein sicheres Abstellen des Fahrzeugs in einer sogenannten Nichtfahr-Betriebsstufe (Neutral-Betriebsstufe
und/oder Park-Betriebsstufe) gewährleisten
zu können,
kann die Schaltvorrichtung eine Sperrvorrichtung umfassen, die den
Schalthebel in der Neutral-Betriebsstufe und gewünschtenfalls in der Park-Betriebsstufe für eine Bewegung
sperrt. Die Sperrvorrichtung kann dann, wie zuvor beschrieben, etwa
durch Niederdrücken
des Bremspedals gelöst werden.
Anstelle des Bremspedals kann auch die Betätigung eines beliebigen Schalters
zur Freigabe des Schalthebels aus einer Nichtfahr-Betriebsstufe
vorgesehen sein.
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Vorteilhafterweise
wird die Sperrvorrichtung von der Getriebesteuerung aktiviert, da
diese ohnehin über
die Information über
die aktuell gewählte
Betriebsstufe bzw. den aktuellen Schaltzustand des Getriebes verfügt. Falls
die Schaltabsicht-Erkennungsvorrichtung über eine eigene Steuereinheit
verfügt, kann auch
diese zur Aktivierung der Sperrvorrichtung ausgebildet sein. Die
Sperrvorrichtung kann mit der oben genannten Verriegelungsvorrichtung
identisch oder als gesonderte Vorrichtung ausgebildet sein.
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Im
Winter bei hoher Schneedecke oder bei nassem, tiefem Gelände tritt
immer wieder der Fall ein, dass die Antriebsräder in den Fahrbelag einsinken
und das Fahrzeug nur mit größter Mühe aus dieser
Situation befreit werden kann. Eine Möglichkeit, ein Fahrzeug mit
in den Fahrbelag eingesunkenen Antriebsrädern freizubekommen, liegt
darin, das Auto durch rhythmisches Antreiben in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
in eine Schaukelbewegung zu versetzen, und die Bewegungsamplitude
allmählich zu
erhöhen,
bis die Antriebsräder
aus der Einsenkung heraustreten. Um dem Fahrer in diesem Falle eine
Erleichterung zu bieten, kann die Schaltvorrichtung einen zusätzlichen
Schaltmodus aufweisen, bei welchem eine Bewegung des Schalthebels
in eine Richtung das Einlegen eines Vorwärtsgangs auslöst und eine
Bewegung des Schalthebels in der entgegengesetzten Richtung das
Einlegen des Rückwärtsgangs
auslöst.
Dieser zusätzliche
Schaltmodus kann durch die wenigstens eine zuvor erwähnte Betätigungsvorrichtung,
durch eine vorbestimmte Bewegung oder Bewegungsfolge des Schalthebels
oder durch eine Kombination aus Bewegungsfolge und Betätigungsvorrichtung
eingeschaltet werden.
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Grundsätzlich kann
die Schaltvorrichtung mit jedem möglichen Getriebe, wie z. B.
Automatikgetriebe, automatisiertem Handschaltgetriebe oder CVT-Getriebe,
eingesetzt werden. Ein CVT-Getriebe (Continuously Variable Transmission)
ist dabei aus zwei Paaren jeweils abstandsveränderlicher Kegelriemenscheiben
gebildet, die von einem gemeinsamen Drehmomentübertragungsriemen umschlungen sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Schaltvorrichtung mit einem automatisierten Handschaltgetriebe
verbunden sein, wobei dann die Park-Betriebsstufe auf einfache Weise dadurch
realisiert sein kann, dass bei Auswahl der Park-Betriebsstufe der
erste Gang eingelegt wird. Zur Erhöhung der Sicherheit kann der
Zündschlüssel vorteilhafterweise
erst nach erfolgtem Ein legen des ersten Gangs, d. h. nach Realisierung
der Park-Betriebsstufe, zum Abziehen freigegeben werden. Dadurch
wird sichergestellt, dass der Fahrer im Fahrzeug verbleibt, bis
das Fahrzeug in eine sichere Abstellkonfiguration gebracht ist.
Zur Freigabe des Zündschlüssels in
vorbestimmten Betriebsstufen oder/und Schaltmodi kann die Schaltvorrichtung,
insbesondere die Steuereinheit oder die Getriebesteuerung, durch
eine Steuerleitung mit einem Freigabeaktuator am Zündschloss
versehen sein.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung liegt
in der universellen Möglichkeit zur
Anordnung derselben im Fahrzeug. Beispielsweise kann die Schaltvorrichtung
in der Mittelkonsole, am Lenkrad oder im Armaturenbrett des Fahrzeugs eingebaut
bzw. einbaubar sein.
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Im
Folgenden wir die vorliegende Erfindung anhand eines in den beiliegenden
Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
Es stellt dar:
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1 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit ihrer
Steuereinheit,
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2 eine
Zuordnungstabelle, welche angibt, durch welche Schalthebelbewegung,
gegebenenfalls unter Berücksichtigung
der Betätigung
weiterer Schalter, in welchen Schaltmodus bzw. welche Betriebsstufe
geschaltet bzw. ob ein Gangwechsel ausgelöst wird.
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1 zeigt
schematisch einen Schalthebel 10, der kardanisch an einem
Rahmen 12 um zwei Achsen schwenkbar gelagert ist. Der Schalthebel 10 ist
mit einer in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden ersten Schwenkwelle 14 verbunden
und gemeinsam mit der ersten Schwenkwelle in Richtung der Pfeile
V und H, d. h. in Fahrzeuglängsrichtung,
schwenkbar. Dazu ist die erste Schwenkwelle 14 drehbar
an einem Lagergerüst 16 gelagert.
Das Lagergerüst 16 ist wiederum
starr mit in Fahrzeuglängsrichtung
verlaufenden koaxial angeordneten Schwenkwellen 18 und 20 verbunden,
welche in jeweils fahrzeugfes ten Drehlagern 22 und 24 um
die Fahrzeuglängsachse drehbar
gelagert sind. Der Schalthebel ist daher zusätzlich zu den Richtungen der
Pfeile V und H in Richtung der Pfeile L und R in Fahrzeugquerrichtung schwenkbar.
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Der
Schalthebel 10 ist weiterhin durch Vorspannvorrichtungen 26 und 28 in
die in der 1 gezeigte Grundstellung vorgespannt.
Der Schalthebel 10 ist in einer Kulisse 30 geführt, in
der eine Ausnehmung 32 vorgesehen ist, welche eine Schwenkbewegung
des Schalthebels 10 in Fahrzeuglängsrichtung führt, und
in der eine Ausnehmung 34 vorgesehen ist, welche eine Schwenkbewegung
des Schalthebels 10 in Fahrzeugquerrichtung führt. Die
erste Schwenkwelle 14 ist an ihrem in 1 linken
Ende mit einem Potentiometer 36 verbunden, an dem in Abhängigkeit des
Betrags der Auslenkung des Schalthebels 10 in Richtung
der Pfeile V und/oder H ein veränderlicher Spannungswert
abgreifbar ist. In dem gezeigten Beispiel nimmt der Betrag der am
Potentiometer 36 abgreifbaren Spannung linear mit dem Betrag
der Auslenkung des Schalthebels 10 in Richtung V oder/und in
Richtung H zu. Dabei ist am Potentiometer 36 eine positive
Spannung abgreifbar, wenn der Schalthebel 10 in Richtung
V ausgelenkt ist, und eine negative Spannung abgreifbar, wenn der
Schalthebel 10 in Richtung H ausgelenkt ist. Analog dazu
funktioniert der mit dem lagergerüstfernen Ende der Schwenkwelle 18 verbundene
Potentiometer 38. Mit zunehmender Auslenkung des Schalthebels 10 in
Richtung L ist am Potentiometer 38 eine linear zunehmende positive
Spannung abgreifbar und proportional zur Auslenkung des Schalthebels 10 in
Richtung R ist am Potentiometer 38 eine mit der Auslenkung
linear veränderliche
negative Spannung abgreifbar. Die abgreifbaren Spannungen der Potentiometer 36 und 38 werden über Datenleitungen 40 und 42 an
eine Steuereinheit 44 der Schaltvorrichtung übertragen.
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Alle
in 1 gezeigten elektrischen Bauteile werden mittelbar
oder unmittelbar von der nicht dargestellten Fahrzeugbatterie mit
elektrischem Strom versorgt. Dabei bedeutet eine unmittelbare Versorgung,
dass das entsprechende Bauteil ohne Zwischenschaltung weiterer Schaltelemente
mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist. Eine mittelbare Versorgung
ist dann gegeben, wenn zwi schen Batterie und dem betreffenden Bauelement
weitere Schalteinheiten, wie z. B. Steuergeräte, Transformatoren, Schalter,
Relais, Schütze
oder dgl., angeordnet sind. Die Wahl, ein Bauelement direkt oder
indirekt mit elektrischer Energie zu versorgen, obliegt der Entscheidung
des Fachmanns nach Maßgabe
der technischen Spezifikation des betreffenden Bauelements und der
mit dem Bauelement bzw. der zugeordneten Schaltung bezweckten Wirkung.
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Anhand
der über
die Datenleitungen 40 und 42 an die Steuereinheit 44 übertragenen
abgreifbaren Spannungen der Potentiometer 36 und 38 erkennt
die Steuereinheit 44 anhand des Spannungsbetrages und der
Spannungspolarität
die Schaltabsicht des Fahrers. Dazu ist in der Steuereinheit 44 ein Kennfeld
hinterlegt, im dem einer Bewegung des Schalthebels der dieser Bewegung
entsprechende Schaltvorgang am Getriebe 46 zugeordnet ist.
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Die
Steuereinheit 44 umfasst weiterhin einen Filter 44a,
welcher über
die Datenleitung 48 nur zulässige Schaltbefehle an die
Getriebesteuerung 50 überträgt. So ist
bspw. ein Schalten von einer Vorwärtsfahrt-Betriebsstufe in eine
Rückwärtsfahrt-Betriebsstufe
nicht gestattet, um zu verhindern, dass bei Vorwärtsfahrt der Rückwärtsgang
eingelegt oder einzulegen versucht wird.
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Die
Getriebesteuerung 50 erhält von der Steuereinheit 44 einen
Schaltbefehl und steuert die mit der Getriebesteuerung 50 verbundene
Aktorik 50a derart an, dass am Getriebe 46 der
vom Fahrer gewünschte
Schaltvorgang durchgeführt
wird.
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Das
Getriebe 46 ist im dargestellten Beispiel ein automatisiertes
Handschaltgetriebe, sodass die Aktorik 50a einerseits das
Aus- und Einrücken
einer nicht dargestellten Kupplung als auch die Kopplung von Getriebezahnradpaarungen
mit der Getriebeeingangs- bzw. Getriebeausgangswelle bewirkt.
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Alternativ
zum gezeigten Beispiel kann das Zuordnungskennfeld, in welchem Bewegungen
des Schalthebels Schaltvorgänge
am Getriebe zugeordnet sind, auch in der Getriebesteuerung 50 hinterlegt sein.
In diesem Falle kann die Steuereinheit 44 ausschließlich aus
dem Filter 44a bestehen, in dem dann ein Kennfeld hinterlegt
ist, in welchem alle möglichen Kombinationen
von Eingangssignalen in die Steuereinheit 44 gespeichert
sind, und in welchem für
jede einzelne Kombination eine Zuordnung gespeichert ist, ob die
betreffende Kombination ein zulässiges oder
unzulässiges
Schaltsignal ist. Von der Steuereinheit 44 werden dann
nur die als zulässig
bewerteten Signalkombinationen als Schaltsignal an die Getriebesteuerung 50 übertragen.
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Weiterhin
alternativ oder ergänzend
dazu kann die Steuereinheit 44 der gezeigten Schaltvorrichtung
in die Getriebesteuerung 50 integriert sein. Dies bedeutet,
dass die Datenleitung 48 und die Steuerleitung 66 entfallen
und die Verarbeitung der an den Potentiometer abgreifbaren Spannungen
von der Getriebesteuerung 50 durchgeführt wird.
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Um
die Sicherheit des Fahrers und den Fahrkomfort zu erhöhen, werden
von der Steuereinheit 44 der Schaltvorrichtung die Signale
weiterer Schalter berücksichtigt.
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Über eine
Datenleitung 52 wird erkannt, ob das Bremspedal 54 des
Fahrzeugs niedergedrückt ist
oder nicht. Dazu ist am Bremspedal 54 ein mit der Datenleitung 52 verbundener,
nicht dargestellter Schalter vorgesehen, der bei einer vorbestimmten Bremspedalauslenkung über die
Datenleitung 52 ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 44 ausgibt.
Die Steuereinheit 44 lässt
eine Schaltung des Getriebes von der Neutral- oder Park-Betriebsstufe
in eine Vorwärtsfahrt-Betriebsstufe
nur dann zu, wenn bei der entsprechenden Betätigung des Schalthebels 10 auch
das Bremspedal 54 niedergedrückt ist, sodass ein unbeabsichtigtes
Anfahren des Fahrzeugs verhindert wird.
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Weiterhin
verfügt
das Fahrzeug über
einen am Armaturenbrett vorgesehenen Schalter 56, mit dem
ein sogenannter „Wintermodus” als zusätzlicher Schaltmodus
eingeschaltet werden kann. Bei Betätigung des Schalters 56 wird über die
Datenleitung 58 ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 44 übertragen.
In diesem Wintermodus bewirkt ein Bewegen des Schalthebels in Rich tung
des Pfeils V das Einlegen eines Vorwärtsganges, vorzugsweise des ersten
oder zweiten Ganges, und ein Bewegen des Schalthebels 10 in
Richtung des Pfeils H bewirkt das Einlegen des Rückwärtsganges, sodass der Fahrer durch
Vor- und Zurückbewegen
des Schalthebels 10 (aus Sicht des Fahrers betrachtet)
sein Fahrzeug aus einer im Schnee oder Schlamm durch Einsinken festsitzenden
Lage ”herausschaukeln” kann.
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Weiterhin
sind an der Schaltvorrichtung Bremsen 60 und 62 vorgesehen,
wobei die Bremse 60 die erste Schwenkwelle 14 stilllegen
kann und die zweite Bremse 62 die Schwenkwelle 20 stilllegen kann.
Die Stilllegung erfolgt auf elektromagnetischem Wege. Bei Aktivierung
der Bremsen 60 und 62 werden Anker von nicht näher dargestellten
Elektromagneten derart bewegt, dass schließlich die der jeweiligen Bremse
zugeordnete Schwenkwelle durch Reib- oder Formschluss stillgelegt
wird, d. h. gegen eine Bewegung gesichert wird. Es sind weitere
Alternativen zur Stilllegung der Schwenkwellen 20 und 14 der
Schaltvorrichtung denkbar, wobei die detaillierte Ausgestaltung
der Bremsen 60 und 62 dem Fachmann überlassen
sind.
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Die
Bremsen 60 und 62 werden von der Steuereinheit 44 über eine
Steuerleitung 64 angesteuert, die sich in eine mit der
Bremse 60 verbundene Steuerleitung 64a und in
eine mit der Bremse 62 verbundene Steuerleitung 64b verzweigt.
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Weiterhin
ist die Getriebesteuerung 50 über die Steuerleitung 66 mit
der Steuereinheit 44 verbunden. Während die Datenleitung 48 dazu
dient, Daten von der Steuereinheit 44 an die Getriebesteuerung 50 zu übertragen,
dient die Steuerleitung 66 dazu, Daten von der Getriebesteuerung 50 zur
Steuereinheit 44 zu übertragen.
Selbstverständlich
kann bei Verwendung eines geeigneten Datenübertragungsprotokolls zwischen
Steuereinheit 44 und Getriebesteuerung 50 nur
eine Datenleitung vorgesehen sein, auf der Daten bidirektional übertragen
werden.
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Erhält die Getriebesteuerung 50 von
der Steuereinheit 44 über
die Datenleitung 48 ein Schaltsignal, aufgrund dessen in
der Getriebesteuerung 50 die Neutral- oder Park-Betriebsstufe des Automatikmodus
gewählt
wird, erhält
die Steuereinheit 44 über die
Steuerleitung 66 von der Getriebesteuerung 50 die
Information, dass die Neutral- oder Park-Betriebsstufe eingelegt
ist, und dass die Bremsen 60 und 62 aktiviert
werden sollen. Die Steuereinheit 44 überträgt über die Steuerleitungen 64, 64a und 64b entsprechende
Aktivierungsbefehle an die Bremsen 60 und 62.
Die Bremsen 60 und 62 werden von der Steuereinheit 44 daraufhin
erst dann gelöst,
wenn die Steuereinheit 44 über die Datenleitung 52 ein
Signal erhält,
das das Niederdrücken
des Bremspedals 54 anzeigt.
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Stattdessen
kann die Steuerleitung 66 mit der Steuerleitung 64 identisch
sein, wie durch den gestrichelten Linienabschnitt angezeigt ist.
Der Steuerbefehl für
die Bremsen 60 und 62 geht dann unmittelbar von
der Getriebesteuerung 50 aus.
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Eine
weitere, zusätzlich
oder alternativ zu der oben geschilderten Betätigung der Bremsen 60 und 62 stellt
sich wie folgt dar:
Am Schalthebel 10, bevorzugt am
Schaltknauf (nicht dargestellt), befindet sich ein ebenfalls nicht
dargestellter Schalter. Die Betätigung
dieses Schalters wird an die Steuereinheit 44 über die
Datenleitung 68 übertragen.
Da für
den Fahrer bei der vorliegenden Schaltvorrichtung durch einen Blick
auf den Schalthebel nicht erkennbar ist, in welchem Schaltmodus oder/und
in welcher Betriebsstufe oder/und in welchem Gang sich das Getriebe 46 befindet,
werden die Bremsen 62 und 60 von der Steuereinheit 44 und der
Getriebesteuerung 50 dann aktiviert, wenn sich das Getriebe 46 im
Automatikmodus befindet. Der Schalthebel 10 ist dann grundsätzlich gegen
eine Bewegung in eine der Richtungen V, H, L und R gesperrt. Durch
Betätigen
des zuvor erwähnten
Schalters am Schalthebel 10 werden über die Steuereinheit 44 die
Bremsen 60 und 62 gelöst und der Schalthebel 10 zur
Bewegung in die vier Richtungen V, H, L und R freigegeben. Somit
kann der Fahrer durch leichten Druck gegen den Schalthebel 10 erfühlen, in welchem
Schaltmodus sich das Getriebe befindet, und braucht den Blick dazu
nicht von der Fahrbahn zu nehmen. Im Schrittschaltmodus, in dem
Schaltvorgänge
manuell ausgelöst
und der Schalthebel 10 somit pro Zeiteinheit öfter bewegt
wird als im Automatikmodus, ist der Schalthebel 10 stets
bewegbar.
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In
dem Schalthebel 10 ist darüber hinaus ein Vibrationsgenerator
(nicht dargestellt) vorgesehen, der bei Aktivierung den Schalthebel 10 in
Vibrationen versetzt. Der Vibrationsgenerator wird von der Steuereinheit 44 über eine
Steuerleitung 70 aktiviert, wenn der Fahrer einen von der
Steuereinheit 44 oder/und der Getriebesteuerung 50 nicht
zugelassenen Schaltvorgang vornimmt. Da der Fahrer zu diesem Zeitpunkt
mit einer seiner Hände
den Schalthebel 10 berührt,
nimmt er die vom Vibrationsgenerator auf den Schalthebel 10 übertragenen
Vibrationen sofort wahr und wird so informiert, dass die von ihm
gerade ausgeführte
Betätigung
des Schalthebels unzulässig
war bzw. der damit verbundene Schaltvorgang unzulässig war.
Statt der oder zusätzlich
zur fühlbaren
Warnung kann auch ein akustisches oder/und optisches Signal an beliebigen
geeigneten Orten im Fahrzeug ausgegeben werden.
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Zusätzlich kann
die Steuereinheit 44 weitere Informationen über Datenleitungen
erhalten. So kann über
eine in 1 nicht dargestellte Datenleitung
der Steuereinheit 44 angezeigt werden, ob der Motor des Fahrzeugs
eingeschaltet oder ausgeschaltet ist oder/und ob das Fahrzeug sich
in Bewegung befindet, d. h. ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als null
ist.
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Alternativ
kann die Steuereinheit 44 der gezeigten Schaltvorrichtung
in der Getriebesteuerung 50 integriert sein. Dies bedeutet,
dass die Datenleitung 48 und die Steuerleitung 66 entfallen,
alle gezeigten Datenleitungen zur Getriebesteuerung 50 laufen
und alle Steuerleitungen von dieser ausgehen. Die gesamte Datenverarbeitung
findet dann in der Getriebesteuerung 50 statt.
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In 2 ist
ein tabellarisches Kennfeld dargestellt, aus dem hervorgeht, durch
welche Schaltbewegung in Abhängigkeit
von der gewählten
Betriebsstufe und vom Betätigungszustand
des Bremspedals welcher Schaltvorgang im Getriebe ausgelöst wird. Die
Betriebsstufen P, R und N bezeichnen dabei die Park-, die Rückwärtsfahrt-
und die Neutral-Betriebsstufe. D bezeichnet eine Vorwärtsfahrt-Betriebsstufe, die
im vorliegenden Beispiel durch die zusätzlichen Schaltmodi D/A, D/M
und D/S qualifiziert sind. D/A bezeichnet dabei einen Economy-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus,
D/S einen Sport-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus und D/M
einen manuell geschalteten Vorwärtsfahrt-Schaltmodus.
Economy- und Sport-Modus unterscheiden sich dabei durch die für sie geltenden
oberen und unteren Drehzahlgrenzen, bei dem von der Getriebesteuerung
automatisch in den nächsthöheren bzw.
nächstniedrigeren
Gang geschaltet wird. Beispielsweise ist die obere Drehzahlgrenze,
bei welcher die Getriebesteuerung einen Schaltvorgang in den nächsthöheren Gang
veranlasst, im Sport-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
höher als im
Economy-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus, sodass
der Fahrer den Motor in höhere
Drehzahlbereiche drehen kann, bevor ein automatischer Schaltvorgang
erfolgt. Das Kennfeld der 2 ist dabei
wie folgt zu lesen:
Befindet sich das Getriebe z. B. im Sport-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus,
so geben die Zeilen 1 und 2 des Kennfelds in 2 an, welche
Schaltbewegungen zu welchen Schaltvorgängen führen. Wird die Bremse nicht
niedergedrückt
(Zeile 1) und der Schalthebel nach vorne ausgelenkt (Spalte 8),
so wird ausgehend vom aktuell gewählten Gang in den nächsthöheren Gang
(G + 1) geschaltet und automatisch in den Schrittschaltmodus gewechselt
(M). Das Schalten in den nächsthöheren Gang
ist im gesamten Kennfeld mit G + 1, das Schalten in den nächstniedrigeren Gang
mit G – 1
bezeichnet. Bewegt man den Schalthebel ohne Bremsbetätigung (Zeile
1) nach hinten (Spalte 9) in Richtung des Pfeiles H der 1,
so wird in den nächstniedrigeren
Gang geschaltet (G – 1)
und ebenfalls in den Schrittschaltmodus gewechselt (M). Bei Auslenken
des Schalthebels in Richtung des Pfeiles L in 1 (Zeile
1 und 2, Spalte 10) wird ein Warnsignal aktiviert, beispielsweise
eine Vibration des Schalthebels. Bei Verschwenken des Schalthebels
in Richtung des Pfeils R (Zeile 1 und 2, Spalte 11) wird in den
Vorwärtsfahrmodus
(D/A) gewechselt.
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Befindet
man sich in dem Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
D/A und betätigt
man die Bremse (Zeile 6), so erreicht man durch Verschwenken des Schalthebels
in Richtung des Pfeiles V (Spalte 8) die Neutral-Betriebsstufe N.
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Die
in 2 gezeigte Schaltlogik ist zur leichten Eingewöhnung für den Fahrer
an die Schaltfolge P-R-N-D angelehnt, die in den Schaltvorrichtungen
des Standes der Technik bekannt und weit verbreitet ist. Bei dieser
Schaltfolge werden ausgehend von der Park-Betriebsstufe P durch
wiederholte Bewegung des Schalthebels in Richtung des Pfeiles H in 1 jeweils
nacheinander die Betriebsstufen R, N und D angewählt. Umgekehrt werden ausgehend von
der Vorwärtsfahrt-Betriebsstufe
D im Automatikmodus durch mehrmaliges Verschwenken des Schalthebels
in Richtung des Pfeiles V in 1 nacheinander
die Betriebsstufen N, R und P angewählt. Dabei ist weiterhin berücksichtigt,
dass aus der P- und der N-Betriebsstufe eine andere Betriebsstufe nur
unter gleichzeitigem Niederdrücken
des Bremspedals gewählt
werden kann.
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Wie
aus dem Kennfeld in 2 hervorgeht, kann mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung durch
Verschwenken des Schalthebels, gegebenenfalls unter Berücksichtigung
des Niederdrückens
des Bremspedals, ausgehend von einer beliebigen Betriebsstufe, gegebenenfalls über Zwischenschalten einer
weiteren Betriebsstufe, jede andere Betriebsstufe angewählt werden.
Beispielsweise kann von dem manuell geschalteten Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
(D/M), dem Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
(D/A) und dem Sport-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
(D/S) die Park-Betriebsstufe (P) nur über die Neutral-Betriebsstufe
(N) und die Rückwärtsfahrt-Betriebsstufe
(R) erreicht werden. Dies ist der Fahrer jedoch bereits von den
Schaltvorrichtungen des Standes der Technik so gewöhnt, weshalb
er sich mit der in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Schaltlogik
schnell zurechtfinden dürfte.
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Daneben
kann mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
durch Verschwenken des Schalthebels, gegebenenfalls unter Berücksichtigung
des Niederdrückens
des Bremspedals, zwischen dem manuellen Schrittschaltmodus und dem
Automatikmodus gewechselt werden. Weiterhin ist es möglich, im Schrittschaltmodus
D/M mit der Schaltvorrichtung manuelle Gangwechsel in den nächsthöheren oder nächstniedrigeren
Gang auszulösen.
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Es
wäre darüber hinaus
denkbar, eine in 2 mit dem Auslösen eines
Warnsignals verbundene Schalthebelbewegung oder eine Kombination von
mehreren Schalthebelbewegungen mit dem zuvor beschriebenen Wintermodus
als Sonderform des manuellen Schrittschaltmodus zu belegen.
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Die
in 2 gezeigte Schaltlogik stellt lediglich ein mögliches
Beispiel einer Zuordnung von Schalthebelbewegungen zu Schaltvorgängen dar.
Es sind beliebige weitere Verknüpfungen
denkbar, die ja nach Gusto oder Philosophie des betreffenden Herstellers
ebenso möglich
sind.
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Beispielsweise
ist eine Schaltlogik denkbar, bei der die Nichtfahr-Betriebsstufen P
und N durch Verschwenken des Schalthebels in Richtung des Pfeiles
V in 1 und die Fahr-Betriebsstufen D und R durch Verschenken
des Schalthebels in Richtung des Pfeiles H in 1 erreicht
werden. Die Schaltlogik kann so aufgebaut sein, dass ausgehend von
einer Fahr-Betriebsstufe, D oder R, durch Verschwenken des Schalthebels
nach vorne in Richtung des Pfeiles V die Neutral-Betriebsstufe und
durch ein erneutes Verschwenken nach vorne die Park-Betriebsstufe
erreicht wird. Ebenso kann ausgehend von einer Nichtfahr-Betriebsstufe,
N oder P, durch Verschwenken des Schalthebels nach hinten in Richtung des
Pfeiles H eine Vorwärtsfahrt-Betriebsstufe,
vorzugsweise der automatisch geschaltete Economy-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
D/A, und durch ein erneutes Verschwenken nach hinten die Rückwärtsfahrt-Betriebsstufe R erreicht
werden. Es kann darüber
hinaus daran gedacht sein, dass ein Anwählen einer Betriebsstufe aus
einer Nichtfahr-Betriebsstufe heraus nur unter gleichzeitigem Niederdrücken des Bremspedals
möglich
ist. Ein Wechsel zwischen manuellem Schrittschaltmodus und Automatikmodus oder/und
zwischen Economy-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
und Sport-Vorwärtsfahrt-Schaltmodus
ist dann durch Verschwenken des Schalthebels in Fahrzeugquerrichtung,
d. h. in Richtung der Pfeile L und R möglich.
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Es
ist in jedem Falle möglich,
eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung
so aufzubauen, dass nur durch die Schalthebelbewegung der jeweils andere
Schaltmodus sowie ausgehend von einer Betriebsstufe im Automatikmodus
jede andere Betriebsstufe wählbar
ist und im Schrittschaltmodus ein Gangwechsel von Hand auslösbar ist.
Dazu können beispielsweise
zusätzlich
zu den vier Bewegungsrichtungen weitere Bewegungsrichtungen des Schalthebels
vorgesehen sein oder/und es kann ein Mehrfachauslenken des Schalthebels
in eine oder mehr Richtungen zugelassen sein (ähnlich dem bekannten doppelten
Mausklick am Computer) oder/und die Schaltinformation ist abhängig vom Auslenkungsweg
des Schalthebels. Sind beispielsweise pro Richtung, in die der Schalthebel
auslenkbar ist, zwei Schaltpunkte unterschiedlichen Auslenkungswegs
vorgesehen, so sind bei vier Bewegungsrichtungen acht unterscheidbare
Schaltvorgänge
direkt anwählbar.