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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sperren und Freigeben
von Schaltvorgängen bei einem Handschaltgetriebe gemäß der
im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten
Art. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltanordnung
für ein Handschaltgetriebe eines Fahrzeuges gemäß der
im Oberbegriff des Patentanspruches 10 näher definierten
Art.
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Beispielsweise
aus der Druckschrift
DE
102 55 396 A1 ist eine elektropneumatische Schalteinheit für
ein Fahrzeuggetriebe mit einem über Ventile pneumatisch
geschalteten Splitgruppengetriebe und einem über Ventile
pneumatisch geschalteten Bereichsgruppengetriebe bekannt. Bei dem
Splitgruppengetriebe und dem Bereichsgruppengetriebe sind Schaltungen über
ein Schaltbild mit drei Schaltgassen manuell vom Fahrzeugführer
mit einem Schalthebel vorwählbar. Die Schalteinheit umfasst
eine Sperreinrichtung zum mechanischen Unterbinden der manuellen
Schaltung nicht zulässiger Übersetzungsverhältnisse
des Fahrzeuggetriebes durch Eingriff in eine Schaltwelle. Die Sperreinrichtung
ist als mit der Schaltwelle verbundener Dreistellungs-Zylinder mit
drei ansteuerbaren Positionen ausgebildet, die den drei über
den Schalthebel vorwählbaren Schaltgassen entsprechen.
Dadurch wird eine Absicherung zur Vermeidung von Fehlschaltungen
realisiert.
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Ferner
ist aus der Druckschrift
DE
100 29 497 A1 eine weitere Schalteinheit für ein
Fahrzeuggetriebe mit einem Splitgruppengetriebe und einem Bereichsgruppengetriebe
bekannt. Bei dieser bekannten Schalteinheit sind die Ventile des
Splitgruppengetriebes und die Ventile des Bereichsgruppengetriebes
elektromagnetisch betätigte Pneumatikventile, die in einem
gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die Pneumatikventile
werden durch elektrische Schalter am Schalthebel vorgewählt,
die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind.
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Aus
der Fahrzeugtechnik sind auch rein pneumatisch betätigte
Verriegelungen in Nutzkraftfahrzeugen bekannt. Dies deshalb, weil
das bereits vorhandene Medium Druckluft eingesetzt werden kann,
um diese zu betätigen. Den bekannten Schaltanordnungen
liegt jedoch der gemeinsame Nachteil zu Grunde, dass zum Durchführen
einer Schaltung bei dem Gruppengetriebe manuell ein Schalter an dem
Schalthebel von dem Bediener betätigt werden muss. Zudem
werden bei den bekannten Schaltanordnungen in nachteiliger Weise
Wählbewegungen bei aktivierter Sperreinrichtung gesperrt.
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Demnach
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren
und eine Schaltanordnungen der eingangs beschriebenen Gattungen
vorzuschlagen, bei denen eine Schaltabsicherung zum Vermeiden von
unzulässigen Übersetzungsverhältnissen
realisiert wird, ohne dass Wählbewegungen gesperrt werden.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren
zum Sperren und Freigeben von Schaltvorgängen eines Bedieners
bei einem Handschaltgetriebe mit einem Hauptgetriebe bzw. Einzelgetriebe
und gegebenenfalls mit zumindest einem z. B. vor- und/oder nachgeschalteten
Gruppengetriebe oder dergleichen eines Fahrzeuges gelöst, wobei
die Schaltabsicht des Bedieners erfasst und anhand einer Schaltstrategie
ausgewertet wird, sodass ein Sperren oder Freigeben des beabsichtigten Schaltvorganges
in Schaltrichtung durchgeführt wird.
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Auf
diese Weise kann durch die erfindungsgemäße Schaltabsicherung
in Schaltrichtung das Einlegen von Gängen ermöglicht
beziehungsweise nicht ermöglicht werden, ohne dass dabei
möglicherweise von dem Fahrer gewünschte Wählbewegungen
verhindert bzw. gesperrt werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung kann das vorgeschlagene Verfahren neben
der Überprüfung des vom Bediener gewählten
Zielganges erforderlichenfalls einen Gruppenwechsel automatisieren.
Auf diese Weise wird eine Möglichkeit angegeben, neben
der Funktion der Schaltabsicherung auch einen Gruppenwechsel bei
Bedarf automatisch, also ohne zusätzliche Handlungen des
Fahrers, durchzuführen, so dass auf einen sonst üblichen
Umschalter verzichtet werden kann, der manuell von dem Bediener
betätigt werden muss, wenn ein Gruppenwechsel gewünscht
wurde. Durch den automatischen Gruppenwechsel wird dem Bediener
das Fahren erleichtert. Des Weiteren ergibt sich der Vorteil, dass
zum Beispiel bei einem Nutzfahrzeug eine zweite Schaltebene für
den Gruppenwechsel entfallen kann.
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Wenn
beispielsweise durch die Schaltlogik bzw. Schaltstrategie z. B.
eines Steuergerätes ermittelt wird, dass bei einer erfassten
Schaltabsicht ein Gruppenwechsel notwendig ist, kann bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren das Hauptgetriebe solange gesperrt werden, bis das Gruppengetriebe
umgeschaltet ist. Erst bei umgeschaltetem Gruppengetriebe wird die
Sperre deaktiviert, so dass der Bediener den gewünschten
Zielgang im Gruppengetriebe ohne weiteres schalten kann. Die Umschaltung
des Gruppengetriebes kann z. B. sensorisch dem Steuergerät zurückgemeldet
werden. Das manuelle Umschalten eines Schalters, wie es bei bekannten
Verfahren üblich ist, ist nicht mehr erforderlich.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schaltstrategie
in Abhängigkeit zum Beispiel von der Fahrgeschwindigkeit
und/oder dem geschalteten Gang beziehungsweise gegenwärtigen
Gang und/oder der Schaltabsicht ermittelt wird. Es können
dabei auch noch andere z. B. Fahrzeugparameter berücksichtigt
werden.
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Vorzugsweise
kann auch die Schaltabsicht eines Bedieners sensorisch oder dergleichen
erfasst werden. Dadurch ist es möglich, dass die Sensorik den
jeweils erfassten Schaltwunsch des Bedieners in Form von Signalen
an eine Elektronik bzw. an ein Steuergerät oder dergleichen
weiterleiten kann. Diese Elektronik kann zum Beispiel in Abhängigkeit
der gegenwärtigen beziehungsweise vorherigen Ist-Situation
ermitteln, ob der gewünschte Zielgang des Bedieners geschaltet
werden darf oder nicht. Zudem kann dabei geprüft werden,
ob ein Gruppenwechsel beziehungsweise eine Gruppenumschaltung bei
einem Gruppengetriebe, z. B. einer Splitgruppe oder einer Bereichsgruppe,
des Handschaltgetriebes vorteilhaft ist. Wenn beispielsweise der
Gangwechsel ohne Bereichsgruppenwechsel möglich ist, wird
von der Elektronik lediglich die Zielgangabsicht geprüft.
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Im
Rahmen einer nächsten Ausgestaltung der Erfindung kann
vorgesehen sein, dass das Einlegen des Zielganges gesperrt wird,
wenn die Anschlussbedingungen für den Zielgang unzulässig sind.
Dadurch wird eine Beschädigung des Getriebes verhindert,
da der Fahrer durch die aktive Sperre daran gehindert wird, den
Zielgang einzulegen. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn
der Bediener beziehungsweise Fahrer bei der Änderung seiner
Zielgangabsicht unterstützt wird. Hier ist zum Beispiel
vorstellbar, dass die Schaltlogik einen zulässigen Zielgang
ermittelt und dem Bediener mitteilt. Dadurch wird der Bediener bei
der Schaltauswahl unterstützt.
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Im
Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung
kann vorgesehen sein, dass der Bediener die beabsichtigte jedoch
nicht zulässige Schaltung trotzdem durchführen
will, da es sich beispielsweise um einen Notfall handelt. In dieser
Situation kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überdrücken
eines gesperrten Zielganges eine Mindestschaltkraft festgelegt werden,
so dass die Sperre durch Aufbringen der Mindestschaltkraft deaktiviert
wird. Auf diese Weise kann der Bediener einen gesperrten Gang nur
bewusst schalten. Somit wird der Missbrauchseinfluss des Fahrers
beziehungsweise Bedieners minimiert, da nur noch im Fall der Überdrückung,
also im Notfall geschaltet werden kann.
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Es
ist denkbar, dass missbräuchliche Schaltungen durch Überdrückung
in einem Fehlerspeicher eines Steuergerätes oder dergleichen
abgespeichert werden und später ausgelesen werden können.
Dadurch kann eine Schadensursache eindeutiger reproduziert werden.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Schaltanordnung
für ein Handschaltgetriebe eines Fahrzeuges mit einem von einem
Bediener betätigbaren Schalthebel und mit einer mit dem
Schalthebel gekoppelten Schaltwelle sowie mit zumindest einer Sperreinrichtung
oder dergleichen zum Sperren und Freigeben eines von dem Bediener
beabsichtigten Schaltvorganges gelöst. Erfindungsgemäß ist
zum Ansteuern der Sperreinrichtung ein Steuergerät oder
dergleichen zum Auswerten der Schaltabsicht vorgesehen, sodass durch
die Sperreinrichtung in Schaltrichtung ein beabsichtigter Schaltvorgang
sperrbar oder freigebbar ist.
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Vorzugsweise
kann die vorgeschlagene Schaltanordnung bei einem Nutzkraftfahrzeug
zum Ausführen des ebenfalls vorgeschlagenen Verfahrens
eingesetzt werden, sodass sich auch bei der Schaltanordnung die
bei dem Verfahren beschriebenen Vorteile ergeben. Es sind auch andere
Verwendungsmöglichkeiten denkbar.
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Bei
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schaltanordnung
kann die Absicherung gegen Fehlschaltungen in Abhängigkeit
von Anschlussbedingungen hinsichtlich der Synchronisierung durch
die Sperreinrichtung in Schaltrichtung ohne das Sperren der Wählbewegung
realisiert werden. Zudem kann die Automatisierung eines Gruppenwechsels
zum Beispiel bei einem Nutzkraftfahrzeug mit einem Handschaltgetriebe
mit vor- oder nachgeschaltetem Gruppengetriebe durch das Steuergerät
in Zusammenarbeit mit der Sperreinrichtung erfolgen. Die bei bekannten
Schaltanordnungen erforderlichen Verriegelungen, wie zum Beispiel
die Gruppengetriebe-Sperre, die Gassensperre, das Interlock oder
dergleichen komplizierte Verriegelungslösungen, können
in vorteilhafter Weise bei der erfindungsgemäßen
Schaltanordnung entfallen.
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Vorzugsweise
kann in dem Steuergerät eine Schaltstrategie hinterlegt
werden, so dass bei einem beabsichtigten Schaltvorgang bestimmbar
ist, ob eine Umschaltung des Gruppengetriebes erforderlich ist.
Die durch die Schaltstrategie ermittelten Ansteuersignale können
auf einfachste Weise an die entsprechenden Komponenten übermittelt
werden, um die gewünschte Schaltstrategie auszuführen.
Zudem ist es auch mit dem Steuergerät möglich,
bei einem unzulässigen Schaltvorgang einem zulässigen
Zielgang für den Bediener zu bestimmen. Dieser ermittelte
zulässige Zielgang kann dem Bediener durch eine mit dem
Steuergerät verbundene Anzeigeeinrichtung oder dergleichen
angezeigt werden. Als Anzeigeeinrichtung kann zum Beispiel ein Display
im Armaturenbereiche des Fahrzeuges vorgesehen sein. Es ist auch
möglich, dass zum Beispiel eine Leuchtdiodenanzeige am
Schalthebel zum Angeben eines möglichen zulässigen
Zielganges für den Fahrer vorgesehen ist.
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Im
Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung
kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung einer Schaltabsicht eines
Bedieners zumindest ein Wählrichtungssensor oder dergleichen und
zumindest ein Schaltrichtungssensor oder Ähnliches an der
Schaltwelle vorgesehen sind, die z. B. mit dem Steuergerät
gekoppelt sind. Dadurch können die Bewegungen der Schaltwelle
und damit auch die Bewegungen des Schalthebels sensorisch erfasst
werden und diese Informationen dem Steuergerät übermittelt
werden. Mit Hilfe der Sensorik kann zum Beispiel der aktuell eingelegte
Gang und auch der aktuell gewählte Gang ermittelt werden.
Dadurch sind z. B. über ein fahrzeugseitiges Bussystem
weitere Beeinflussungen, z. B. des Motor- oder Getriebedrehmoments
gangselektiv, möglich.
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Gemäß einer
nächsten Weiterbildung der Erfindung kann die Sperreinrichtung
z. B. zumindest ein Blockierelement oder dergleichen umfassen, mit
dem die Drehbewegung der Schaltwelle sperrbar beziehungsweise freigebbar
ist. Auf diese Weise kann ein gewählter Gang, dem ein unzulässiges Übersetzungsverhältnis
zu Grunde liegt, gesperrt werden, wenn beispielsweise das Steuergerät
entsprechende Ansteuersignale an die Sperreinrichtung übertragen hat.
Die Sperreinrichtung und auch das Steuergerät können
separate Bauteile sein. Es ist jedoch auch möglich, dass
zumindest eines der Bauteile in einen Schaltservo oder dergleichen
integriert ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße
Schaltanordnung noch kompakter gestaltet werden.
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Eine
mögliche Ausführung der Erfindung kann vorsehen,
dass das Blockierelement drehfest mit der Schaltwelle verbunden
ist und in jeder Drehrichtung der Schaltwelle einem Sperrkolben
oder dergleichen zugeordnet ist, so dass die Schaltbewegung in beide
Richtungen sperrbar ist. Durch das Aktivieren des zugeordneten Sperrkolbens
kann das Drehen der Schaltwelle verhindert werden, um somit das Schalten
des gewählten Ganges zu vermeiden. Beispielsweise kann
aus Sicherheitsaspekten auch vorgesehen sein, dass die Sperrkolben
oder dergleichen Sperrmittel in ihrer Grundstellung die Schaltwelle sperren.
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Gemäß einer
nächsten Weiterbildung der Erfindung kann die Betätigung
der Sperreinrichtung beispielsweise pneumatisch, elektromechanisch und/oder
elektromagnetisch erfolgen. Es sind jedoch auch andere Betätigungsarten
einsetzbar.
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Die
erfindungsgemäße Schaltanordnung kann sowohl mit
als auch ohne pneumatischen Schaltservo ausgeführt werden,
da das Blockierelement der Sperreinrichtung auf unterschiedliche
Arten betätigt werden kann. Bei einer rein pneumatischen Betätigung
kann die Absicherungsfunktion zum Verhindern von Fehlschaltungen
in den pneumatischen Servozylinder integriert werden.
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Im
Rahmen einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann
vorgesehen sein, dass zur Schaltabsicherung ein elektromechanischer
Schaltservo im Allgemeinen vorgesehen ist. Vorzugsweise kann die
Sperreinrichtung in den elektromechanischen Schaltservo integriert
sein. Es ist auch eine konstruktive Ausgestaltung mit separaten
Bauteilen möglich.
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Vorzugsweise
kann der Schaltservo z. B. einen Elektromotor umfassen, der einen
Spindeltrieb antreibt, der mit der Schaltwelle gekoppelt ist. Diese vorgeschlagene
elektromechanische Betätigung hat den Vorteil, dass sich
diese mit der Funktionalität auf alle Servogetriebe umsetzen
lässt. Die jeweiligen getriebespezifischen Schaltparameter
können jeweils in dem Steuergerät hinterlegt werden.
Bei der reinen elektromechanischen Ansteuerung wird ein elektromechanischer
Aktuator, umfassend einen Motor und einen Spindeltrieb, als Schaltservo
eingesetzt. Die Absicherungsfunktion wird in den Schaltservo dadurch
integriert, dass der Elektromotor die Schaltbewegung nur unterstützt,
wenn die Schaltabsicht als zulässig durch das Steuergerät
identifiziert ist. Falls die Schaltabsicht nicht zulässig
ist, wird der Elektromotor nicht bestromt, so dass er den Schaltvorgang sperrt.
Um die Sperrwirkung zu erhöhen, ist es möglich,
den Elektromotor in entgegengesetzte Drehrichtung zu bestromen.
Eine haptische Rückmeldung über die mechanische
Verbindung zum Handhebel wird ermöglicht, wenn der Elektromotor
mit speziellen Impulsformen bestromt wird und dadurch das Gefühl eines
Ratschens oder ähnliches hervorruft. Eine weitere vorteilhafte
Ausführungsform eines elektromechanischen Schaltservos
stellt ein Linearaktuator in Form eines Linearmotors beziehungsweise
eines Hubmagneten dar.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur der Erfindung zeigt exemplarisch eine Teilansicht
einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Schaltanordnung für ein Handschaltgetriebe mit einem Hauptgetriebe
und zumindest einem gegebenenfalls vor und/oder nachgeschalteten
Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzkraftfahrzeuges.
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Die
erfindungsgemäße Schaltanordnung umfasst einen
von einem Bediener betätigbaren Schalthebel, der in der
Figur nicht weiter dargestellt ist. Der Schalthebel ist über
entsprechende Verbindungsmittel mit einer Schaltwelle gekoppelt.
In der Figur ist eine Verlängerung der Schaltwelle 1 in
Form einer Schaltstange dargestellt, die mit dem Bezugszeichen der
Schaltwelle 1 bezeichnet ist. Die Schaltwelle 1 wird
durch eine Wählbewegung des Schalthebels in axialer Richtung
bewegt. Eine Schaltbewegung zum Einlegen eines Ganges wird durch
eine Drehbewegung der Schaltwelle 1 realisiert.
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Um
eine als unzulässig von einem Steuergerät bzw.
einer Elektronik erkannte Schaltbewegung der Schaltwelle 1 sperren
zu können, umfasst die Schaltanordnung eine Sperreinrichtung 2,
die lediglich durch ihre Sperrmittel in der Figur angedeutet ist, wobei
ein zum Ansteuern der Schaltwelle 1 erforderlicher Schaltservo
nicht weiter dargestellt ist. Die Sperreinrichtung 2 kann
eine Drehbewegung der Schaltwelle 1 in Schaltrichtung zum
Einlegen eines Ganges sperren oder freigeben. Dazu umfasst die Sperreinrichtung 2 ein
Blockierelement 3, welches drehfest mit der Schaltwelle 1 beziehungsweise
der Schaltstange verbunden ist. Das freie Ende des Blockierelements 3 ist
einem ersten Sperrkolben 4 und einem zweiten Sperrkolben 5 als
Sperrmittel zugeordnet, welche nur teilweise z. B. ohne Zylindergehäuse
dargestellt sind. Die beiden Sperrkolben 4, 5 sind
dem freien Ende des Blockierelements 3 derart zugeordnet,
dass jeder der Sperrkolben 4, 5 ein Drehen der
Schaltwelle 1 in jeweils eine Drehrichtung verhindern kann,
wenn der jeweilige Sperrkolben 4, 5 betätigt
wird.
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Dadurch
kann bei Bedarf ein als unzulässig erkannter Zielgang gesperrt
werden, indem der der Sperrrichtung zugeordnete Sperrkolben 4, 5 durch die
Sperreinrichtung 2 im Zusammenhang mit einem nicht weiter
dargestellten Steuergerät aktiviert wird.
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Um
die jeweilige Bewegung der Schaltwelle 1 zum Wählen
und Schalten sensorisch erfassen zu können, umfasst die
Schaltanordnung einen Schaltrichtungssensor 6 und einen
Wählrichtungssensor 7. Der Schaltrichtungssensor 6 ist
der Schaltwelle 1 beziehungsweise der Schaltstange derart
zugeordnet, dass Drehbewegungen der Schaltwelle 1 erkannt werden.
Der Wählrichtungssensor 7 ist dagegen der Schaltwelle 1 so
zugeordnet, dass der Schaltrichtungssensor 7 axiale Bewegungen
der Schaltwelle 1 erkennen kann.
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Bei
der beispielhaft dargestellten Ausführungsvariante der
Erfindung wird die Erfassung der Bewegungen der Schaltwelle 1 induktiv
durchgeführt. Dazu sind jeweils Magnete 8 an der
Schaltwelle 1 beziehungsweise an der Schaltstange befestigt,
so dass der Schaltrichtungssensor 6 und der Wählrichtungssensor 7 Bewegungsänderungen
der Schaltwelle 1 über die Magnete 8 erfassen
kann.
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Die
von dem Schaltrichtungssensor 6 und dem Wählrichtungssensor 7 erfassten
Bewegungsänderungen der Schaltwelle 1 werden dem
Steuergerät zur Auswertung der Schaltabsicht des Bedieners übermittelt.
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- 1
- Schaltwelle
- 2
- Sperreinrichtung
- 3
- Blockierelement
- 4
- Sperrkolben
- 5
- Sperrkolben
- 6
- Schaltrichtungssensor
- 7
- Wählrichtungssensor
- 8
- Magnete
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10255396
A1 [0002]
- - DE 10029497 A1 [0003]