DE10222473B4

DE10222473B4 - Triebstrang mit automatischer Kupplungsbetätigung

Info

Publication number: DE10222473B4
Application number: DE10222473.0A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing Thomas (ET) Schlotthauer; Dipl.-Ing. Rudi (FH) Schieck
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: DE10222473A1

Abstract

Triebstrang mit einem Handschalthebel (5), einem durch Bewegen des Handschalthebels (5) in verschiedene Übersetzungsstellungen schaltbaren Getriebe (4), einer Kupplung (3) zum Unterbrechen der Kraftübertragung über den Triebstrang während des Umschaltens des Getriebes (4) und einer Steuereinheit (7) zum Öffnen und Schließen der Kupplung (3), wobei an einem Griffkörper (8) des Handschalthebels (5) zwei mit der Steuereinheit (7) wirkverbundene handbetätigbare Schalter (9) an verschiedenen Seiten des Griffkörpers (8) des Schalthebels (5) angeordnet sind und die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, die Kupplung (3) nur bei gleichzeitiger Betätigung beider Schalter (9) zu öffnen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Triebstrang, insbesondere zum Verbinden eines Motors mit einem Fahrwerk in einem Kraftfahrzeug.
Ein derartiger Triebstrang umfasst im allgemeinen ein in verschiedene Übersetzungsstellungen schaltbares Getriebe und eine Kupplung, die während des Umschaltens zwischen zwei Übersetzungsstellungen des Getriebes eine Unterbrechung der Kraftübertragung über den Triebstrang ermöglicht.
Es sind seit langem automatische Getriebe bekannt, bei denen sich die Übersetzungsstellung des Getriebes in Abhängigkeit vom übertragenen Drehmoment selbsttätig einstellt und auch die zum Schalten des Getriebes erforderliche Kupplungsöffnung automatisch erfolgt. Herkömmliche nicht automatische Getriebe, bei denen der Fahrer die Übersetzungsstellung des Getriebes selbst wählt, sind in der Regel mit einem Kupplungspedal versehen, welches der Fahrer zum Öffnen der Kupplung treten muss.
In US-6 352 146 B1 ist ein Triebstrang für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben. Bei diesem Triebstrang ist der Fahrer in der Lage, durch Betätigen eines Schalthebels die Übersetzungsstellung des Getriebes selbst zu wählen, das Betätigen einer Kupplung wird jedoch von einer Steuereinheit übernommen, die jeweils den Beginn einer Betätigung des Schalthebels durch einen Fahrer erfasst und ggf. die Kupplung öffnet, um den Schaltvorgang zu ermöglichen. Um den Beginn eines Schaltvorgangs zu erfassen, können Kraftsensoren zum Erfassen einer auf den Schalthebel oder ein Zwischenschalthebel und Getriebe angeordnetes Übertragungselement wirkende Kräfte erfasst werden, oder auch die beginnende Auslenkung des Schalthebels oder des Übertragungselements aus einer einer bestimmten Schaltstellung entsprechenden Ruheposition. Dabei ist jeder Übersetzungsstellung des Getriebes eine Ruheposition zugeordnet, und die Verschiebung des Schalthebels oder des Übertragungselements kann in unterschiedliche Richtungen erfolgen. Um in jeder möglichen Position jede mögliche Bewegung des Schalthebels oder eines Zwischenelements zu erfassen, ist eine aufwendige Sensorik erforderlich.
Die Druckschrift DE 197 2 0780 A1 beschreibt ein Schaltsystem mit einem Getriebe und einer Kupplung, die über eine Steuereinheit durch einen Fahrschalter gesteuert werden, der einen Handschalthebel zum Wählen von Gangstufen hat. Ferner weist das Schaltsystem ein Betätigungselement auf, das an dem Handschalthebel angeordnet ist, und mit dem die Kupplung über die Steuereinheit geöffnet und geschlossen werden kann. Die Druckschrift DE 100 18 661 A1 zeigt eine Vorrichtung mit zwei Bedienelementen zum Wechseln der Fahr- oder Gangstufe auf. Abhängig von der aktuellen Fahr- oder Gangstufe und der aktuellen Fahrsituation werden den Bedienelementen durch ein Steuergerät Funktionen zugewiesen.
Die Druckschrift DE 100 12 354 A1 zeigt eine Vorrichtung für eine Komfortschalthilfe für ein Handschaltgetriebe in einem Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor und einem Wechselgetriebe, das mit einem Handschalthebel schaltbar ist, wobei durch das Drücken eines Druck- oder Sensorknopfes im Handschalthebel Signale vom Bordrechner ausgehen, mit denen das Motordrehmoment abgesenkt und danach die Kupplung geöffnet wird, manuell ein Schaltvorgang mit dem Schalthebel durchführbar ist, in dieser Zeit die Motordrehzahl ständig auf die Getriebeeingangsdrehzahl, die sich aus dem aktuell geschalteten Gang und der Fahrgeschwindigkeit ergibt, ansynchronisiert wird und dann das Loslassen des Druck- oder Sensorknopfes die Kupplung geschlossen und das Motordrehmoment an die Fahrpedalstellung über Signale vom Bordrechner angepasst wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Triebstrang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem die Steuereinheit die Notwendigkeit, die Kupplung zu öffnen, sicher und einfach erfassen kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an dem Handschalthebel zwei mit der Steuereinheit wirkverbundene handbetätigbare Schalter an verschiedenen Seiten des Griffkörpers des Schalthebels angeordnet sind, und dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die Kupplung nur bei gleichzeitiger Betätigung beider Schalter zu öffnen. Um das Öffnen der Kupplung auszulösen, genügt es, dass ein Benutzer die Schalter betätigt, eine Erfassung einer vom Benutzer auf den Handschalthebel ausgeübten Kraft oder eine Bewegung des Handschalthebels ist nicht erforderlich. Da der Benutzer zum Umschalten des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes den Handschalthebel in jedem Falle ergreifen muss, um ihn zu betätigen, ist eine gleichzeitige Betätigung des Schalters für ihn einfach und erfordert, wenn überhaupt, nur ein Minimum an Aufmerksamkeit.
Um zu verhindern, dass der Handschalthebel ohne vorheriges Öffnen der Kupplung bewegt wird, kann ihm eine Sperreinrichtung zugeordnet sein, die mit der Steuereinheit wirkverbunden ist und eine Bewegung des Handschalthebels nur bei geöffneter Kupplung zulässt.
Der Schalter ist vorzugsweise als Taster ausgebildet, so dass er durch einfaches Berühren des Handschalthebels betätigbar ist und bei Loslassen des Handschalthebels wieder in einen unbetätigten Zustand übergeht.
Vorzugsweise ist der Schalter an einem Längsende des Schalthebels angeordnet, so dass, wenn ein Benutzer zum Schalten des Schalthebels den Handballen auf das Längsende legt, der Schalter automatisch betätigt wird.
Einer anderen Ausgestaltung zufolge sind zwei Schalter an verschiedenen Seiten des Griffkörpers des Schalthebels angeordnet, und die Steuereinheit ist eingerichtet, die Kupplung nur bei gleichzeitiger Betätigung beider Schalter zu öffnen. Wenn ein Benutzer den Griffkörper mit der Hand umgreift, um zu schalten, führt die mit der Hand ausgeübte Druckkraft unwillkürlich zu einer Betätigung der Schalter und damit zum Öffnen der Kupplung. Im Falle einer unwillkürlichen oder leichten Berührung des Griffkörpers, bei der nur ein Schalter betätigt wird, bleibt die Kupplung hingegen geschlossen.
Die Steuereinheit für den Triebstrang kann in eine programmgesteuerte Schaltung einbezogen sein, die ferner programmiert ist, um den Betrieb eines Antriebsmotors für den Triebstrang zu steuern. Eine solche programmgesteuerte Schaltung ist in den meisten modernen Kraftfahrzeugen vorhanden, und die Erweiterung ihrer Funktionalitäten auf das Öffnen der Kupplung in Abhängigkeit von der Betätigung des Schalters ist mit minimalem zusätzlichem Schaltungsaufwand und dementsprechend geringen Kosten realisierbar.
Während das Öffnen der Kupplung im Wesentlichen unmittelbar bei Betätigung des entsprechenden Schalters erfolgen kann, ist es beim Schließen der Kupplung zweckmäßig, dass die Steuereinheit den Zustand des Getriebes, insbesondere eventuell unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten verschiedener Teile der Kupplung, berücksichtigt und ein Schließen der Kupplung erst bewirkt, wenn der Zustand des Getriebes dies ohne Gefahr einer Beschädigung zulässt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Triebstrang der oben definierten Art.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkrad und einem Triebstrang, der ein schaltbares Getriebe, eine Kupplung zum Unterbrechen der Kraftübertragung über den Triebstrang während des Umschaltens des Getriebes und eine Steuereinheit zum Öffnen und Schließen der Kupplung umfasst, bei dem an dem Lenkrad wenigstens ein mit der Steuereinheit wirkverbundener Schalter angeordnet ist, dessen Betätigung die Steuereinheit veranlasst, die Kupplung zu öffnen. Da der Fahrer eines solchen Kraftfahrzeugs beim Fahren im allgemeinen wenigstens eine Hand am Lenkrad hat, ist es auch mit dieser Hand mit minimaler Aufmerksamkeit möglich, den Schalter zum Öffnen der Kupplung zu betätigen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Triebstrangs;
2 eine Ansicht eines bekannten Handschalthebels zur Erläuterung der Erfindung;
3 einen Schnitt durch einen Handschalthebel gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung; und
4 eine schematische Ansicht eines Steuerrades bekannter Art zur Erläuterung der Erfindung.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Triebstrangs für ein Kraftfahrzeug. Der Triebstrang verbindet in bekannter Weise einen Motor 1 mit angetriebenen Rädern 2 des Kraftfahrzeugs und umfasst eine Kupplung 3 sowie ein Schaltgetriebe 4, das durch einen Schalthebel 5 in verschiedene Übersetzungsstellungen schaltbar ist.
An der Kupplung 3 ist ein Servomotor 6 zum Öffnen und Schließen derselben angeordnet. Der Servomotor 6 untersteht der Steuerung einer elektronischen Steuereinheit 7, bei der es sich z. B. um einen Mikroprozessor handeln kann, der auch andere Steuervorgänge am Fahrzeug, insbesondere des Motors 1, realisiert.
Der Schalthebel 5 ist an einem Ende in einem Gelenk 11 mit zwei Drehfreiheitsgraden gehalten, das andere Ende trägt einen Griffkörper 8. An dem vom Gelenk 11 abgewandten Ende des Griffkörpers 8 ist ein elektrischer Taster 9 angeordnet, der mit einem Eingang der Steuereinheit 7 über eine gestrichelt dargestellte elektrische Leitung 10 in Verbindung steht. Wenn der Fahrer des Fahrzeugs den Taster 9 drückt, steuert die Steuereinheit 7 den Servomotor 6 an, um die Kupplung zu öffnen. Wenn die Kupplung geöffnet ist, kann der Fahrer mit dem Schalthebel 5 das Übersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes 4 in an sich bekannter Weise umschalten.
Wenn der Fahrer den Schalthebel 5 loslässt und damit auch den Taster 9 freigibt, so führt dies nicht notwendigerweise zur sofortigen Schließung der Kupplung. Vielmehr kann z. B. vorgesehen werden, dass die Steuereinheit 7 vor dem Schließen der Kupplung 3 den Motor 1 ansteuert, um dessen Drehzahl an die der Antriebswelle des Schaltgetriebes 4 anzugleichen, so dass anschließend die Kupplung 3 mit minimaler Belastung geschlossen werden kann.
An dem Gelenk kann eine (nicht gezeigte) Sperrvorrichtung angeordnet sein, die eine Schaltbewegung des Schalthebels 5 unterbindet, solange der Taster 9 nicht betätigt ist.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer bekannten Ausgestaltung eines Schalthebels 5 für einen Antriebsstrang. Der Taster 9 ist an der Spitze des Griffkörpers 8 des Schalthebels 5 angeordnet, so dass er, wenn der Fahrer die Handfläche von oben auf den Griffkörper 8 legt, um den Schalthebel 5 zu betätigen, unwillkürlich gedrückt wird. So wird die Kupplung geöffnet, noch bevor der Fahrer überhaupt begonnen hat, den Schalthebel 5 zu bewegen oder eine Kraft in Richtung einer Schaltbewegung darauf auszuüben.
3 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines Schalthebels für das erfindungsgemäße Schaltgetriebe. Der zum Teil aufgeschnitten gezeigte Griffkörper 8 hat eine flexible äußere Hülle 12. In einem von der Hülle 12 umschlossenen Innenraum sind zwei Taster 9 an gegenüberliegenden Seiten des Schalthebels 5 befestigt und drücken jeweils eine Trägerplatte 13 elastisch gegen die Hülle 12.
Die zwei Taster 9 sind in Reihe geschaltet. Ein zufällig von einer Seite auf den Griffkörper 8 ausgeübter Druck ist daher nicht ausreichend, um beide Taster 9 zu betätigen und das Öffnen der Kupplung auszulösen. Erst wenn der Fahrer den Griffkörper 8 mit der Hand fest umgreift und so beide Taster 9 gleichzeitig eindrückt, wird die Betätigung von der Steuereinheit 7 erfasst und die Kupplung 3 geöffnet.
Bei einer bekannten Art der Gangschaltung ist der Taster 9 zum Öffnen der Kupplung 3 nicht am Schalthebel 5 angebracht, sondern am Lenkrad, wie in 4 schematisch in Draufsicht gezeigt. Die Taster 9 sind hier nicht am äußeren Ring 15 des Lenkrades, sondern an dessen Speichen 14 angeordnet, um eine versehentliche Betätigung beim Lenken zu vermeiden. Die Entfernung der Taster 9 vom Ring 15 ist so gewählt, dass ein Fahrer, der den Ring 15 mit einer Hand hält, einen dieser Taster 9 bequem mit dem Daumen dieser Hand erreichen kann. Nach einer bekannten Alternative können Taster zur Betätigung durch die anderen Finger an der (in 4 vom Betrachter abgewandten) Rückseite des Lenkrades angebracht sein.
Bezugszeichenliste

1: Motor
2: Rad
3: Kupplung
4: Schaltgetriebe
5: Schalthebel
6: Servomotor
7: Steuereinheit
8: Griffkörper
9: Taster
10: Leitung
11: Gelenk
12: Hülle
13: Trägerplatte
14: Speiche
15: Ring

Claims

Triebstrang mit einem Handschalthebel (5), einem durch Bewegen des Handschalthebels (5) in verschiedene Übersetzungsstellungen schaltbaren Getriebe (4), einer Kupplung (3) zum Unterbrechen der Kraftübertragung über den Triebstrang während des Umschaltens des Getriebes (4) und einer Steuereinheit (7) zum Öffnen und Schließen der Kupplung (3), wobei an einem Griffkörper (8) des Handschalthebels (5) zwei mit der Steuereinheit (7) wirkverbundene handbetätigbare Schalter (9) an verschiedenen Seiten des Griffkörpers (8) des Schalthebels (5) angeordnet sind und die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, die Kupplung (3) nur bei gleichzeitiger Betätigung beider Schalter (9) zu öffnen.
Triebstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuereinheit (7) wirkverbundene Sperreinrichtung eine Bewegung des Handschalthebels (5) nur bei geöffneter Kupplung (3) zulässt.
Triebstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (9) als Taster ausgebildet ist.
Triebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (9) an einem Längsende des Schalthebels (5) angebracht ist.
Triebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) durch eine programmgesteuerte Schaltung realisiert ist, die ferner programmiert ist, um den Betrieb eines Antriebsmotors (1) für den Triebstrang zu steuern.
Triebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, nach Betätigung des Schalters (9) den Zeitpunkt des Schließens der Kupplung (3) unter Berücksichtigung des Zustands des Getriebes (4) festzulegen.
Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch einen Triebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche.