DE102006017857A1

DE102006017857A1 - Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102006017857A1
Application number: DE200610017857
Authority: DE
Inventors: Uwe Bonne
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2007-10-25

Abstract

Eine Getriebeanordnung umfasst eine zwischen mehreren Übersetzungsstufen schaltbare Getriebeeinheit, einen Handschalthebel (7) zum Schalten der Getriebeeinheit und eine Kupplungsanordnung, die mit der Getriebeeinheit in einem Antriebsstrang in Reihe angeordnet ist und sowohl manuell als auch automatisch betätigbar ist. Dem Handschalthebel (7) ist eine Arretierung (30, 31) zugeordnet, durch die der Handschalthebel (7) sperrbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung mit einer zwischen mehreren Übersetzungsstufen schaltbaren Getriebeeinheit, einem Handschalthebel zum Schalten der Getriebeeinheit und einer Kupplungsanordnung, die mit der Getriebeeinheit in einem Antriebsstrang in Reihe angeordnet ist und sowohl manuell als auch automatisch betätigbar ist.
Die US 3630750 schlägt eine solche Kupplungsanordnung vor, um bei einem Fahrzeug mit von Hand geschalteter Getriebeeinheit die Kupplung auf Veranlassung einer automatischen Blockierschutzregelung (ABS) und/oder einer Antriebsschlupfregelung (ASR) automatisch ausrücken zu können.
Bei einem herkömmlichen Handschaltgetriebe ist der Handschalthebel nur schwer beweglich, wenn die Kupplung geschlossen ist und Kraft über sie übertragen wird. Ein versehentliches Anstoßen an den Handschalthebel kann daher nicht ohne weiteres zu einem Schaltvorgang führen. Wenn die Kupplung automatisch und evtl. ohne Kenntnis des Fahrers geöffnet wird, besteht eine erhöhte Gefahr, dass ein versehentliches Anstoßen an den Handschalthebel zu einem unbeabsichtigten Schaltvorgang führt.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Getriebeanordnung, die diese Gefahr vermeidet.
Die Aufgabe wird erfüllungsgemäß gelöst durch eine Getriebeanordnung mit einer zwischen mehreren Übersetzungsstufen schaltbaren Getriebeeinheit, einem Handschalthebel zum Schalten der Getriebeeinheit und einer Kupplungsanordnung, die mit der Getriebeeinheit in einem Antriebsstrang in Reihe angeordnet ist und sowohl manuell als auch automatisch betätigbar ist, und bei der dem Handschalthebel eine Arretierung zugeordnet ist, durch die der Handschalthebel sperrbar ist.
Die Getriebeanordnung umfasst vorzugsweise einen Aktuator, der zum automatischen Betätigen der Kupplung an diese gekoppelt ist.
Um zu vermeiden, dass die Arretierung das eine Schaltbewegung des Handschalthebels behindert, können die Arretierung und der Aktuator durch eine Steuerschaltung angesteuert sein, die den Handschalthebel bei jedem automatischen Öffnen der Kupplung sperrt und bei jedem automatischen Schließen wieder freigibt.
Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist die Arretierung durch eine Taste manuell betätigbar, um die Schaltbewegung zu sperren oder freizugeben. Es kann dann der Aufmerksamkeit des Fahrers anheim gestellt werden, dass diese Taste tatsächlich nur dann zur Freigabe der Schaltbewegung betätigt wird, wenn der Fahrer auch die Kupplung manuell geöffnet hat.
Um eine zeitsparende Betätigung der Taste in Verbindung mit einer Schaltbewegung zu ermöglichen, ist die Taste zweckmäßigerweise an einem Griff des Handschalthebels angebracht.
Zweckmäßigerweise ist die Arretierung bei gedrückter Taste freigegeben und bei nicht gedrückter Taste gesperrt. So ist der Handschalthebel immer arretiert, wenn nicht der Fahrer die Hand am Handschalthebel hat, auch wenn die Kupplung nicht gerade durch die Steuerschaltung geöffnet ist.
Um einen halbautomatischen Schaltbetrieb zu unterstützen, kann die Taste an eine Steuerschaltung gekoppelt sein, die eingerichtet ist, bei Betätigung der Taste die Kupplung zu öffnen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Kfz-Antriebsstrangs mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung;
2 eine Seitenansicht des Handschalthebels der Getriebeanordnung; und
3 ein Detail des Handschalthebels.
Der in 1 gezeigte Antriebsstrang umfasst in an sich bekannter Weise einen Verbrennungsmotor 1, eine zwischen mehreren Übersetzungsstufen schaltbare Getriebeeinheit 2 zum Antreiben von nicht dargestellten Rädern und eine zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und der Getriebeeinheit 2 angeordnete Kupplung 3 zum Unterbrechen des Kraftflusses zwischen Motor 1 und Getriebeeinheit 2. Die Kupplung 3 ist über ein Kupplungspedal 4 durch den Fahrer sowie über ein Stellglied 5 durch eine elektronische Steuerschaltung 6 betätigbar. Die Übersetzungsstufe der Getriebeeinheit 2 ist über einen Handschalthebel 7 vom Fahrer und über ein Stellglied 8 von der Steuerschaltung 6 einstellbar. Die Steuerschaltung 6 ist ferner mit einem an dem Handschalthebel 7 angeordneten Schalter oder Sensor 9 verbunden, um dessen Zustand zu erfassen, und mit einer Arretierung 10 des Handschalthebels 7 verbunden, um diese zu verriegeln oder zu lösen.
Wenn 9 ein Sensor ist, so ist dieser am Handschalthebel 7 so platziert, dass er zwar ein Greifen des Handschalthebels 7 mit der Hand, nicht aber einen Stoß an beliebiger Stelle des Handschalthebels zu erfassen vermag, so dass ein versehentlicher Stoß nicht zur Entriegelung führt. Wenn 9 ein Schalter ist, so verläuft eine Betätigungsrichtung des Schalters zweckmäßigerweise quer zur Bewegungsrichtung des Handschalthebels 7, so dass ein versehentlicher Stoß gegen den Handschalthebel nicht gleichzeitig den Schalter 9 zu betätigen und den Hebel 7 zu betätigen vermag.
Die Steuerschaltung 6 ist ferner mit einem elektronischen Antiblockiersystem oder einer Antischlupfregelung (ABS/ASR) 11 verbunden, um von dieser ggf. Befehle zum Öffnen der Kupplung 3 mit Hilfe des Stellglieds 5 zu empfangen, wenn dies von dem ABS/ASR 11 für nötig befunden wird. Die Steuerschaltung 6 und ABS/ASR 11 können jeweils als in ein und derselben Prozessorschaltung ausgeführte Programmbausteine realisiert sein.
Die Steuerschaltung 6 ist zwischen zwei oder mehr der folgenden Betriebszustände umschaltbar:

a) manueller Schaltbetrieb I: der Fahrer öffnet die Kupplung durch Treten des Kupplungspedals 4 und schaltet die Getriebeeinheit 2 mit Hilfe des Handschalthebels 7 zwischen verschiedenen Übersetzungsstufen um. Die von der Steuerschaltung 6 gesteuerte Arretierung 10 ist normalerweise freigegeben, um eine Schaltbewegung des Fahrers nicht zu behindern. Die Steuerschaltung 6 ist auf Veranlassung des ABS/ASR 11 in der Lage, die Kupplung 3 mit Hilfe des Stellgliedes 5 zu öffnen; bevor sie dies tut, verriegelt sie die Arretierung 10 und gibt sie nach einem Schließen der Kupplung 3 wieder frei.
b) manueller Schaltbetrieb II: der Fahrer öffnet die Kupplung durch Treten des Kupplungspedals 4 und schaltet die Getriebeeinheit 2 mit Hilfe des Handschalthebels 7 zwischen verschiedenen Übersetzungsstufen um. Die Arretierung 10 ist normalerweise verriegelt und wird von der Steuervorrichtung 6 freigegeben, wenn das ABS/ASR 11 dies veranlasst, oder wenn die Steuerschaltung erfasst, dass der Fahrer das Kupplungspedal 4 tritt. So ist der Handschalthebel 7 auch bei geschlossener Kupplung 3 gegen versehentliches Verstellen gesichert.
c) halbautomatischer Betrieb: die Steuerschaltung 6 erfasst über den Schalter oder Sensor 9, ob der Fahrer eine Schaltbewegung am Handschalthebel 7 vornehmen will oder nicht. Bei Erfassung der Schaltabsicht des Fahrers öffnet die Steuerschaltung 6 automatisch die Kupplung 3, so dass der Fahrer die Schaltbewegung vornehmen kann, ohne das Kupplungspedal 4 zu betätigen. Die Arretierung 10 ist normalerweise gelöst und wird nur im Falle einer vom ABS/ASR 11 ausgelösten Kupplungsbetätigung geschlossen. Alternativ könnte auch wie oben für den manuellen Schaltbetrieb erläutert die Arretierung 10 normalerweise geschlossen sein und jeweils bei Erfassung der Schaltabsicht des Fahrers geöffnet werden.
d) vollautomatischer Betrieb: die Steuerschaltung 6 entscheidet anhand von Parametern wie etwa Motorlast, Drehzahl etc. über eine momentan angemessene Übersetzungsstufe der Getriebeeinheit 2 und stellt diese mit Hilfe des Stellgliedes 8 ein, wozu sie ggf. auch über das Stellglied 5 die Kupplung 3 betätigt. In diesem Modus kann die Arretierung des Handschalthebels dauerhaft geschlossen sein oder jeweils nur während eines von der Steuerschaltung 6 durchgeführten Schaltvorgangs geschlossen werden.

Auch in diesem Modus kann vorgesehen werden, dass die Steuerschaltung 6 eine Schaltabsicht des Fahrers mit Hilfe des Schalters oder Sensors 9 erfasst und bei Erfassung der Schaltabsicht die Arretierung 10 freigibt, um dem Fahrer die Möglichkeit zu geben, ein anderes Übersetzungsverhältnis als das von der Steuerschaltung ausgewählte einzustellen. Wenn dies geschieht, geht die Steuerschaltung automatisch in den halbautomatischen Modus c) über.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Handschalthebels 8 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Der Handschalthebel 7 hat einen Griff 13 und eine Stange 14. Die Stange 14 erstreckt sich durch eine Öffnung eines Mitteltunnels 12 der Karosserie und ist mit den Rändern der Öffnung durch einen flexiblen Balg 15 verbunden. Der Griff 13 ist auf ein oberes Ende der Stange 14 aufgesetzt. Ein unteres Ende der Stange 14 ist in einem Kugelgelenk 18 um zwei Achsen schwenkbar gelagert. Eine Schaltstange 20 ist über ein Gelenk 19 mit einem mittleren Abschnitt der Stange 14 verbunden, um eine Bewegung des Handschalthebels 7 auf die (in der Fig. nicht gezeigte) Getriebeeinheit 2 zu übertragen.
Oberhalb des Gelenks 19 ist ein gebogenes Blech 31 karosseriefest angeordnet. Es ist in 2 von der Seite und in 3 detailliert von oben dargestellt. Es weist eine Aussparung 32 auf, durch die die Stange 14 hindurchgeführt ist und die deren Bewegungen einschränkt. Die Aussparung 32 umfasst eine lang gestreckte Wählaussparung 34 sowie drei sich von der Wählaussparung 34 aus rechtwinklig zu beiden Seiten der Wählaussparung 34 erstreckende Schaltaussparungen 35. Der Handschalthebel 7 ist über die Schaltstange 20 so an die Getriebeeinheit 2 gekoppelt, dass die Getriebeeinheit 2 immer dann ein definiertes Übersetzungsverhältnis aufweist, wenn sich der Handschalthebel 7 an einem von der Wählaussparung 34 abgewandten Ende 36 einer Schaltaussparung 35 befindet. Benachbart zu den Enden 36 sind aus dem Blech 31 Zungen 39 ausgeklinkt, wobei jeweils ein Wurzelabschnitt jeder Zunge 39 einem Ende 36 zu und ein freies Ende der Zunge 39 von dem Ende 36 abgewandt ist.
Oberhalb des gebogenen Bleches 31 ist an der Stange 14 ein Sperrelement 30 verschiebbar angeordnet. Es besteht aus einer die Stange 14 umgebenden Metallhülse 37 mit zwei dem Blech 31 zugewandten Fingern 38. Die Finger 38 liegen sich beiderseits der Stange 14 auf einer zu den Schaltaussparungen 35 parallelen Linie gegenüber.
Von der Metallhülse 37 aus erstreckt sich ein Seilzug 29 oder ein Kupplungsstab an der Stange 14 entlang zu einer Freigabetaste 28, die an einer Unterseite des Griffs 13 angeordnet ist. Durch Drücken auf die Freigabetaste 28 ist das Sperrelement 30 aus einer Stellung, in der seine Finger 38 auf dem Blech 31 aufliegen, in die in 2 gezeigte Stellung anhebbar. Des Weiteren wird durch Drücken auf die Freigabetaste 28 der bereits erwähnte, im Innern des Griffs 13 untergebrachte Schalter 9 geschlossen.
Wenn die Freigabetaste 28 nicht gedrückt ist und die Stange 14 sich in der Wählaussparung 34 befindet, berühren beide Finger 38 das Blech 31. Wenn die Stange in eine Schaltaussparung 35 eingerückt wird, gleitet einer der Finger 38 auf einer der Zungen 39 hoch, bis er deren freies Ende passiert und darunter herabfällt. So wird die Stange 14 an einem der Enden 36 der Schaltaussparung 35 verriegelt. Das dadurch an der Getriebeeinheit eingestellte Übersetzungsverhältnis kann nur geändert werden, wenn die Freigabetaste 28 gedrückt und dadurch der Finger 38 über die Zunge 39 hinweggehoben wird.
Diese Konstruktion gewährleistet, dass der Handschalthebel 7 im normalen Fahrbetrieb, bei an der Getriebeeinheit 2 eingestelltem Übersetzungsverhältnis, stets verriegelt ist. Wenn die Kupplung 3 von der Steuerschaltung 6 geöffnet wird, sei es, weil in einem manuellen oder halbautomatischen Betriebsmodus das ABS/ASR 11 wirksam wird, oder weil in einem vollautomatischen Betriebsmodus die Steuerschaltung 6 gerade dabei ist, ein anderes Übersetzungsverhältnis einzustellen, kann ein versehentlicher Stoß gegen den Handschalthebel 7 nicht dazu führen, dass dieser seine Position ändert und dadurch ein falsches Übersetzungsverhältnis eingestellt wird. Wenn jedoch das Sperrelement 30 von Hand angehoben ist, kann davon ausgegangen werden, dass eine gleichzeitig am Handschalthebel 7 vorgenommene Schaltbewegung beabsichtigt ist; diese wird nicht behindert.
Der Schalter 9 ist an der Freigabetaste 28 so platziert, dass er noch vor dem Entriegeln des Sperrelements 30 geschlossen wird, wodurch im halb- oder vollautomatischen Modus die Steuerschaltung 6 veranlasst wird, die Kupplung 3 über das Stellglied 5 zu öffnen. In diesem Fall ist bei offener Kupplung 3 der Handschalthebel 7 frei beweglich, und ein anderes Übersetzungsverhältnis kann eingestellt werden, indem die Stange 14 an ein anderes Ende 36 einer der Schaltaussparungen 35 bewegt wird. Indem anschließend die Freigabetaste 28 losgelassen wird, wird der Schalter 9 wieder geöffnet, woraufhin das Stellglied 5 eine Bewegung in entgegengesetzte Richtung ausführt, um die Kupplung 3 wieder zu schließen. An den Schalter 9 ist ferner ein Motorsteuergerät gekoppelt (das zusammen mit der Steuerschaltung 6 und dem ABS/ASR 11 in einer gemeinsamen Mikroprozessor-Baugruppe realisiert sein kann), das bei geschlossenem Schalter 9 das Drehmoment des Motors in von Automatikfahrzeugen bekannter Weise reduziert, so dass der Fahrer während des Schaltens auf dem Gas bleiben kann bzw. – falls die Motorlast durch ein Fahrerassistenzsystem gesteuert ist, dieses während des Schaltens in Betrieb bleiben kann.
Der anhand der 2 und 3 beschriebene Handschalthebel 7 ist mit geringfügigen Abwandlungen auch in der mit Bezug auf 1 beschriebenen Getriebeanordnung einsetzbar; es genügt hierfür, den Seilzug 29 durch ein von der Steuerschaltung 6 betätigbares Stellglied zum Ver- bzw. Entriegeln des Sperrelements 30 zu ersetzen.
Die Entriegelung erfolgt, wenn die Steuerschaltung 6 eine Betätigung des Schalters 9 erfasst. Die Verriegelung kann erfolgen, wenn die Steuerschaltung 6 erfasst, dass der Schalter 9 wieder freigegeben wurde; alternativ kann z. B., wie in 2 und 3 jeweils gestrichelt dargestellt, ein mit der Steuerschaltung 6 verbundener Schaltkontakt 40 am Ende 36 jeder Schalt aussparung 35 vorgesehen sein, der von der Stange 14 jeweils bei Abschluss einer Schaltbewegung berührt wird und dessen Berührung die Steuerschaltung veranlasst, das Sperrelement 30 wieder zu verriegeln.

1: Verbrennungsmotor
2: Getriebeeinheit
3: Kupplung
4: Kupplungspedal
5: Stellglied
6: Steuerschaltung
7: Handschalthebel
8: Stellglied
9: Sensor
10: Arretierung
11: ABS/ASR
12: Mitteltunnel
13: Griff
14: Stange
15: Balg
18: Kugelgelenk
19: Gelenk
20: Schaltstange
28: Freigabetaste
29: Seilzug
31: gebogenes Blech
32: Aussparung
34: Wählaussparung
35: Schaltaussparung
36: Ende
37: Metallhülse
38: Finger
39: Zunge
40: Schaltkontakt

Claims

Getriebeanordnung mit einer zwischen mehreren Übersetzungsstufen schaltbaren Getriebeeinheit (2), einem Handschalthebel (7) zum Schalten der Getriebeeinheit (2) und einer Kupplungsanordung (3), die mit der Getriebeeinheit (2) in einem Antriebsstrang in Reihe angeordnet ist und sowohl manuell als auch automatisch betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Handschalthebel (7) eine Arretierung (30, 31) zugeordnet ist, durch die der Handschalthebel (7) sperrbar ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Aktuator (5), der zum automatischen Betätigen der Kupplungsanordnung (3) an diese gekoppelt ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (30, 31) und der Aktuator (5) durch eine Steuerschaltung (6) angesteuert sind, um die Arretierung (30, 31) in Verbindung mit einem automatischen Öffnen der Kupplungsanordnung (3) zu sperren und mit einem automatischen Schließen wieder freizugeben.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (30, 31) durch eine Taste (28) manuell betätigbar ist, um die Schaltbewegung zu sperren oder freizugeben.
Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Taste (28) an einem Griff (13) des Handschalthebels (7) angebracht ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung (30, 31) bei gedrückter Taste (28) freigegeben und bei nicht gedrückter Taste (28) gesperrt ist.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taste (28) an eine Steuerschaltung (6) gekoppelt ist, die eingerichtet ist, bei Betätigung der Taste (28) die Kupplungsanordnung (3) zu öffnen.