DE19900820A1 - Servounterstützungsvorrichtung für ein Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Servounterstützungsvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere für eine Handschaltung eines Getriebes.

Der Bedienungskomfort gewinnt bei der Weiterentwicklung von Kraftfahrzeugen zunehmend an Bedeutung. Zur besseren Erhöhung des Bedienkomforts eines Schalthebels und/oder zur besseren Raumausnutzung in Kraftfahrzeugen kann in Fahrzeugen der Schalthebel nicht mehr unmittelbar auf der Mittelkonsole zwischen Fahrersitz und Beifahrersitz angeordnet werden, sondern ergonomisch lenkradnah angeordnet werden. Dadurch ist auch eine Verkürzung des Bedienweges der Bedienhand des Fahrers vorteilhaft, was bei einem kurzen Hebelarm des Bedienhebels zu einer erhöhten Schaltkraft des Fahrers führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handschaltung eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug derart auszubilden, daß auch bei kurzem Betätigungsweg am Schalthebel oder des Schalthebels ein hohes Maß an Bedienungskomfort gewährleistet ist und die Bedienkraft deutlich reduziert ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Servounterstützungseinrichtung für eine Handschaltung, die einen Schalthebel, der mittels einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Schaltbewegung mit einem Schaltbetätigungsbauteil eines Schaltgetriebes verbunden ist, einen Schalthebelsensor zur Erfassung der Bewegung des Schalthebels in Schaltrichtung, einen Servoantrieb zum Bewegen des Schaltbetätigungsgliedes, und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Servoantriebs enthält, gelöst, wobei der Schalthebel relativ zu dem Schaltbetätigungsbauteil gegen die Kraft einer Federeinrichtung in seine beiden entgegengesetzten Betätigungsrichtungen bewegbar ist.

Dabei kann die Servounterstützungsvorrichtung auf Handschaltungen angewandt werden, deren Gänge nicht nur in einer Schaltebene durch ziehen und drücken des Schalthebels eingelegt werden sondern auch für Getriebe mit Handschaltungen nach dem H-Schaltschema mit mehreren Schaltgassen, wobei die Auswahl der einzelnen Schaltgassen manuell über eine zweite Übertragungseinrichtung, beispielsweise über einen Bowdenzug oder eine Gestänge oder dergleichen erfolgt, die manuell ohne oder mittels einer weiteren Schaltkraftunterstützung durch Bewegen des Schalthebels beispielsweise senkrecht zu den Schaltgassen angelenkt wird.

Die Servounterstützungsvorrichtung kann dabei mit einem Steuergerät ausgestattet sein, in dem Stellungen des Schalthebels Soll-Stellungen des Schaltbetätigungsgliedes zugeordnet sind, wobei bei einer Abweichung der Ist-Stel­ lung des Schaltbetätigungsgliedes von der Soll-Stellung der Servoantrieb im Sinne einer Verkleinerung der Abweichung betätigt werden kann, wodurch bei Betätigung des Schalthebels durch den Servoantrieb das Schaltbetätigungsglied nachgeführt wird. Vorteilhaft ist dabei, die Bewegbarkeit des Schalthebels relativ zu dem Schaltbetätigungsglied durch Anschläge zu begrenzen. Die Bewegung des Schaltbetätigungsgliedes kann vorteilhafterweise durch einen ein Schaltungssensor vorgesehen sein, beispielsweise ein Potentiometer, ein Hall-Sensor oder ein Inkrementalwegsensor, dessen relatives Signal bei bestimmtem Schaltzuständen, beispielsweise in Neutralstellung des Getriebes justierbar ist.

In einem Ausführungsbeispiel kann das Schaltbetätigungsglied eine Schaltwelle des Schaltgetriebes sein, die mit einem Antriebsbauteil drehfest verbunden ist, welches von einem Servoantrieb drehangetrieben ist. Eine Übertragungseinrichtung ist mit einem auf dem Antriebsbauteil gelagerten Hebel mit Mitteln zur Begrenzung der relativen Verdrehbarkeit zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil verbunden, wobei zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil wenigstens ein Energiespeicher derart wirkt, daß sich der Hebel, wenn er vom Schalthebel her nicht mit einer Kraft beaufschlagt ist, in einer Gleichgewichtslage des relativen Verdrehbereichs befindet.

Weiterhin kann der Hebel auf der Schaltwelle verdrehbar gelagert sein und der Hebel einen Zapfen aufweisen, der in ein Langloch des Antriebsbauteiles eingreift, so daß sich dadurch eine begrenzte relative Verdrehbarkeit zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil ergibt, wobei zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil wenigstens eine Feder derart wirkt, daß der Zapfen sich in dem Zustand, in dem der Hebel vom Schalthebel her nicht mit einer Kraft beaufschlagt ist, in einem mittleren Bereich des Langloches befindet.

Das Antriebsbauteil kann in vorteilhafter Weise ein Zahnsegmentrad sein, das über ein Getriebe, wie Schneckengetriebe, von dem als Servomotor, wie Elektromotor, hydraulischer Motor oder dergleichen, ausgebildeten Servoantrieb drehangetrieben werden kann.

Im Falle einer Verwendung des hydraulischen Prinzips kann das Antriebsbauteil von einem in zwei entgegengesetzte Richtungen beweglichen Kolben einer Kolben-/Zylinder­ einheit mit zwei Druckräumen angetrieben sein, welche über je eine Leitung mit je einem von zwei einer von dem Servoantrieb angetriebene Reversierpumpe verbindbar sind. Beide Leitungen können dabei über eine Bypaßleitung miteinander verbunden sein, in der ein bei Fehlfunktion der Servounterstützungsvorrichtung öffnendes Ventil angeordnet sein kann.

Die zwischen dem die Übertragungseinrichtung anlenkenden Hebel und dem Schaltbetätigungsbauteil wirksame Federeinrichtung kann eine lineare, progressive oder degressive Charakteristik aufweisen und dem Schaltgefühl mit der Erwartung eines bestimmten Kraftverlaufs während des Schaltvorgangs seitens des Fahrers angepaßt werden. Auch kann in manchen Fällen vorteilhaft sein, die Federeinrichtung vorgespannt und mit einer weichen Federcharakteristik auszubilden.

Die Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Servoantriebs kann in einer Ausführungsform ohne Steuergerät auskommen und zur Steuerung zumindest zwei Schalter aufweisen wobei - aus der Neutralstellung betrachtet - in jede der beiden Richtungen des Schaltvorgangs innerhalb des begrenzten, relativen Verdrehbereichs zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil an einem von der Gleichgewichtslage um einen Differenzweg abweichenden Wegpunkt ein Schalter angeordnet sein kann, der bei Überschreiten des Differenzweges in Richtung der Schaltbewegung den Servoantrieb nach Überschreiten einer Schaltschwelle aktivieren und bei Unterschreiten der Schaltschwelle deaktivieren kann. Dabei kann zur Vermeidung von Grenzzyklen und Schaltungleichmäßigkeiten eine Hysterese bezüglich der Schaltschwellen zum Ein- und Ausschalten des Servoantriebs in der Weise vorgesehen sein, daß die Schaltschwelle zum Aktivieren des Servoantriebs bei größeren Differenzwegen als die Schaltschwelle zum Deaktivieren des Servoantriebs erfolgt. Zur Anpassung der Servounterstützungseinrichtung an unterschiedliche Schaltwege im Getriebe oder an die Ausgestaltung der Hebelverhältnisse kann es vorteilhaft sein, ausgehend von der Neutralstellung die Differenzwege in beide Richtungen der Schaltbewegung unterschiedlich auszugestalten.

Weiterhin kann in der Schalteinrichtung eine Raste vorgesehen sein, die am Schalthebel, an der Schaltwelle oder an einem weiteren mit der Schalteinrichtung verbundenen Bauteil angeordnet sein kann und im Bereich der Neutralstellung durch eine leicht erhöhte Bedien- beziehungsweise Schaltkraft dem Fahrer die Neutralstellung anzeigt. In gleicher Weise kann die dem Fahrer auch dadurch signalisiert werden, daß im Bereich der Neutralstellung des Schalthebels das Unterstützungsmoment des Servoantriebs abgesenkt wird. Vorteilhafterweise wird diese Möglichkeit gewählt, wenn die Servounterstützungseinrichtung beispielsweise am Schalthebel über einen Wegsensor verfügt, so daß neben den übrigen Vorgaben das Unterstützungsmoment in Abhängigkeit von der Schalthebelstellung mit einem verminderten Unterstützungsmoment im Bereich der Neutralstellung eingestellt wird.

Die Ansteuerung des Servoantriebs in Form eines Elektromotors kann durch die Vorgabe der Betriebsspannung oder den Strom erfolgen und damit ein entsprechendes Unterstützungsmoment eingestellt werden. Vorteilhaft kann es dabei sein, den Motor nicht mit der maximalen Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs sondern die Betriebsspannung im Bereich der halben Bordnetzspannung auszulegen. Weiterhin kann es von Vorteil sein, die am Elektromotor angelegte Spannung mittels eines Tiefpaßfilters erster Ordnung zu filtern, um den Verlauf des Unterstützungsmoments an den Schaltvorgang anzupassen. Hierbei kann die Verwendung eines PT₁-Filters nach der Gleichung

t.dU/dt + U = U_B

mit der Zeitkonstante t, dem Differentialquotienten der auf den Motor einwirkenden Spannung U nach der Zeit t dU/dt sowie der Betriebsspannung U_B, wobei die Zeitkonstante t auf die Schalteinrichtung abgestimmt werden kann. Die Realisierung des Filters kann elektronisch oder rechnerisch, beispielsweise in einer Steuereinheit erfolgen.

In Verbindung mit der Verwendung von Sensoren und anderen Betriebsparametern, die zur Einstellung des Unterstützungsmomentes des Servoantriebs kann es besonders vorteilhaft sein, ein Steuergerät mit einem Mikroprozessor mit zugehörigen Speichern und Signalein- und Signalausgängen vorzusehen, wobei dieses Steuergerät in einer zentralen Rechnereinheit des Kraftfahrzeugs oder separat für die Servounterstützungseinrichtung vorgehalten werden kann, wobei in diesem Fall eine Vernetzung mit weiteren Rechnereinheiten oder eine zentralen Rechnereinheit vorteilhaft sein kann. In dem Speicher werden aktuelle Daten und die Soll- Zustandswerte zur Steuerung des Servoantriebs sowie Sensorsignale und von ihnen abgeleitete Rechenwerte gespeichert, wobei es aus Sicherheitsgründen sehr vorteilhaft sein kann, entsprechende Werte, Kennfelder und/oder Algorithmen redundant abzuspeichern und bei sich unterscheidenden Redundanzwerten über eine Plausibilitätsprüfung den wahrscheinlich richtigen Wert zu verwenden, wobei in relevanten Fällen die Auslösung einer Fahrerinformation von Vorteil sein kann.

Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken kann ein Ausführungsbeispiel derart ausgestaltet sein, daß die Servounterstützungsvorrichtung mit zumindest zwei Wegsensoren ausgestattet ist, die zumindest die Bewegung des Schaltbetätigungsbauteils und des Schalthebels während eines Schaltvorgangs erfassen. Dabei kann der Schaltungssensor oder der Schalthebelsensor als ein den von der Federeinrichtung aufgenommenen Weg erfassender Sensor ausgebildet sein.

Ein weiterer Wegsensor kann als Wählsensor die Wahl der Schaltgasse erfassen, wobei dieser Sensor sowohl am Schalthebel oder im Bereich des Getriebes oder an einem dazwischen angeordneten Bauteil angebracht sein, so daß durch Auswerten der Signale des Schalthebelsensors und/oder des Schaltungssensors eine eindeutige Aussage über den eingelegten Gang getroffen werden kann.

Das Unterstützungsmoment des Servoantriebs kann vorteilhafterweise in Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter erfolgen. So kann beispielsweise das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit vom während des Schaltvorgangs zurückgelegten Weg oder Verdrehwinkel des Antriebsbauteiles gegenüber dem Schaltbetätigungsbauteil eingestellt werden, wobei nach Betätigung des Schalthebels über die Übertragungseinheit ein Hebel beispielsweise entgegen der Wirkung einer zwischen dem Hebel und dem Schaltbetätigungsbauteil angeordneten Federeinrichtung betätigt wird, wobei der Hebel begrenzt verdrehbar auf dem Schaltbetätigungsbauteil angeordnet ist und dadurch dieses über die Federkraft der Federeinrichtung relativ gegen das Antriebsbauteil verdreht und damit eine von einem Sensor, beispielsweise dem Schaltungssensor, aufgenommene Stellgröße als Weg- oder Winkeldifferenz für die Aktivierung des Servoantriebs liefert, der davon abhängig ein entsprechendes Unterstützungsmoment an das Antriebsbauteil übertragen kann.

Eine weitere Ausgestaltung der Bildung einer Stellgröße für den Servoantrieb und dessen Unterstützungsmoment kann in Abhängigkeit eines aus dem Weg oder Verdrehwinkel des auf dem Antriebsbauteil gelagerten Hebels der Übertragungseinrichtung abzüglich dem Weg oder Verdrehwinkel des Antriebsbauteiles ermittelten Differenzweges während des Schaltvorgangs erfolgen. Ein großer Differenzweg oder Differenzwinkel zwischen Schalthebel und Schaltbetätigungsbauteil kann dabei ein großes Unterstützungsmoment erzeugen, das mit zunehmender Annäherung an den Gleichgewichtszustand zwischen der von dem Schalthebel vorgegebenen Sollgröße und dem von dem Antriebsbauteil nachgeführten Schaltbetätigungsbauteil abnimmt.

Ebenfalls vorteilhaft kann die Einstellung des Unterstützungsmoments des Servoantriebs in Abhängigkeit eines aus dem Weg oder Verdrehwinkel des Schalthebels abzüglich dem Weg oder Verdrehwinkel des Antriebsbauteiles ermittelten Differenzweges während des Schaltvorgangs sein. Hier kann ein großer Regelunterschied zwischen der Sollgröße (Schalthebel) und der Stellgröße (Antriebsbauteil) direkt nachgeregelt werden.

Zur Bestimmung der Differenzwege werden zumindest Signale des Schaltungssensors und des Schalthebelsensors einbezogen und in der Steuereinheit unter Berücksichtigung der Hebelgeometrien verarbeitet. Darüberhinaus kann es von Vorteil sein, weitere Betriebsparameter in die Berechnung des Ansteuersignals des Servoantriebs einzubeziehen. So kann beispielsweise das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit vom Signal des Wählsensors berechnet werden, um den unterschiedlichen Kraftaufwand in den unterschiedlichen Schaltgassen zu berücksichtigen.

Weiterhin kann der Wert für das Unterstützungsmoment allein oder in Verbindung mit anderen Betriebsparametern in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der der Schalthebel bewegt wird, berechnet und zur Einstellung des Unterstützungsmoments benutzt werden. Die Ermittlung der Geschwindigkeit kann aus einer zeitabhängigen Messung des vom Schalthebel während eines Schaltvorgangs zurückzulegenden Weges erfolgen, wobei vorteilhafterweise die Geschwindigkeit über ein DT₁-Filter aus dem zurückgelegten Weg aus dem Signal des Schalthebelsensors bestimmt werden kann. Eine Schaltabsicht des Fahrers kann dabei erkannt werden, wenn eine vorgegebene Geschwindigkeitsschwelle und/oder eine vorgegebene Wegschwelle des Schalthebels überschritten wird, wobei ein oder beide Signale der Überschreitung des Schwellwertes abgestimmt sein können, daß zwischen unbeabsichtigtem Rütteln des Schalthebels durch Fahrzeugbewegungen und einer Schaltabsicht unterschieden werden kann und der Servoantrieb nur bei tatsächlicher Schaltabsicht aktiviert wird.

Ein erfinderischer Gedanke sieht weiterhin eine Servounterstützungsvorrichtung für eine Handschaltung vor, die einen relativ zu dem Schaltbetätigungsbauteil in seine beiden entgegengesetzten Betätigungsrichtungen bewegbaren Schalthebel enthält, der mittels einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Schaltbewegung mit einem Schaltbetätigungsbauteil eines Schaltgetriebes verbunden ist, einen mittels einer Übertragungseinrichtung mit dem Schaltbetätigungsbauteil kraftschlüssig verbundener Servoantrieb zum Bewegen des Schaltbetätigungsgliedes, und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Servoantriebs vor. Das Unterstützungsmoment des Servoantriebs wird in dem Ausführungsbeispiel in vorteilhafterweise in Abhängigkeit von zumindest einem Kraft- und einem Wegsensor eingestellt, wobei der Kraftsensor an dem Antriebsbauteil und der Wegsensor als Schalthebelsensor angeordnet sein kann. Das Unterstützungsmoment wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der auf den Schalthebel einwirkenden Betätigungskraft eingestellt.

Auch kann es vorteilhaft sein, eine Temperaturabhängigkeit der Servounterstützungseinrichtung bei der Berechnung des Antriebssignals für das Unterstützungsmoment zu berücksichtigen, wobei die Kompensation der Temperaturabhängigkeit mittels einer Betriebstemperatur, die beispielsweise eine Getriebeöl-, Motoröl- und/oder Kühlwassertemperatur sein kann, erfolgt. Auch können Berechnungsmodelle, die zumindest eine oder eine Kombination der im Fahrzeug vorhandenen Temperaturmeßeinrichtungen bewerten, und daraus eine für die Schaltung relevante Temperaturgröße ermitteln zur Kompensation der Temperaturabhängigkeiten von Schaltvorgängen herangezogen werden. Dabei können die ermittelten Temperaturen als Temperaturkennfeld in einem Speicher abgelegt sein. Eine Kompensation kann beispielsweise erfolgen, indem der Servoantrieb ab einem Temperaturschwellwert zu niedrigeren Temperaturen ein zusätzliches Unterstützungsmoment als Offset abgibt oder indem das Antriebssignal für den Servoantrieb mit einem temperaturabhängigen Faktor beaufschlagt wird.

Die Eingabe der Soll-Zustände für die Antriebssteuerung sowie für andere Betriebsparameter erfolgt vorteilhafterweise bei einer Erstinbetriebnahme und/oder bei einer Wiederinbetriebnahme. Hier können beispielsweise die Soll-Stellungen des Schalthebels entsprechenden Gängen und/oder eine Neutralposition einer Einstellung ohne eingelegten Gang zugewiesen und in einem Speicher abgelegt werden. Soll-Stellungen für die zugewiesenen Gänge können einem H-Schaltbild entsprechen.

Unter anderem zur Verminderung der Rechnerleistung kann den bezüglich der Neutralstellung nach vorne und nach hinten einlegbaren Gängen in Form jeweils einer Gangruppe jeweils eine mittlere Soll-Stellung zugeordnet und in einem Speicher abgelegt werden.

Weiterhin können beispielsweise zur speziellen Ansteuerung des Servoantriebs im Bereich der Synchronisation des Getriebes beim Gangwechsel bereits bei der Erstinbetriebnahme - und später laufend in vorgegebenen Zeitabständen zur Aktualisierung - bestimmten Wegpositionen des Schalthebels Synchronisierpositionen für die einzelnen Gänge oder Ganggruppen zugeordnet werden und in einem Speicher abgelegt werden. Vorteilhafterweise kann an den Synchronisierpositionen das Unterstützungsmoment des Servoantriebs zuerst bis zum Auffinden der Synchronisation abgesenkt und danach wieder erhöht werden, wobei durch Festlegung der Synchronisierpositionen ein zusätzlicher Kraftsensor eingespart werden kann.

Zum Vermeiden von harten Anschlägen an der Synchronisiereinrichtung kann bei erkannter Schaltabsicht der Servoantrieb den eingelegten Gang selbsttätig ausrücken und das Schaltbetätigungsbauteil in die Neutralposition bewegen. Der Schalthebel kann hierbei ausgekoppelt oder mitgeführt werden. Der Fahrer schaltet anschließend in den gewünschten Gang unter Mitwirkung des Servoantriebs.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, die Sensorsignale und/oder die daraus ermittelten Differenzwege in Abhängigkeit von Verschleißbedingungen zu korrigieren, da erfahrungsgemäß mit zunehmender Betriebszeit des Getriebes und der Schaltung Veränderungen der mechanischen Komponenten durch Verschleiß auftreten. Vorteilhafterweise werden dabei bei der Inbetriebnahme festgeschriebene Soll-Zu­ stände laufend durch aktuelle Werte, die aus Abgleichen ermittelt werden, ersetzt.

Ein weitere Aspekt zur Sicherheit ist die Möglichkeit, den Servoantrieb und damit ein erleichtertes Schalten nur zuzulassen, wenn ein Fahrer im Fahrzeug beziehungsweise auf dem Fahrersitz Platz genommen hat. Die Detektion dieses Zustands erfolgt zweckmäßigerweise aus einer Betriebsmeßgröße, die diesen Rückschluß erlaubt, beispielsweise wenn ein Kupplungsschalter die Betätigung der Kupplung anzeigt und/oder wenn der Bremslichtschalter betätigt wird und dergleichen. Besondere gute Sicherheit ergibt die Verwendung eines Kraftsensors oder eines Schalters im Sitz, insbesondere, wenn dieser so eingestellt ist, daß im Fahrzeug befindliche Kinder oder Tiere Sensor beziehungsweise Schalter nicht auslösen können.

Ein weiterer Sicherheitsaspekt kann die Verhinderung der Funktion des Anlassers zum Starten der Brennkraftmaschine sein, solange ein Gang eingelegt ist, wobei der Schalthebelsensor und/oder der Wählsensor eine entsprechendes Signal zur Auslösung der Anlassersperre liefern kann. Bei ausgerückter Kupplung kann durch die Auswertung eines Kupplungsschalters, Ausrücklagersensors oder dergleichen den Start mittels des Anlassers dennoch freigegeben werden, da die Gefahr einer ungewollten Bewegung des Fahrzeugs nicht gegebene ist. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Neutralposition mittels des Schalthebelsensors erkannt wird.

Einem weiteren erfinderischen Gedanken folgend kann die Betätigungskraft des Schalthebels, also die vom Fahrer zum Schalten aufzuwendende Kraft manuell, beispielsweise über einen Stufenschalter oder ein Potentiometer einstellbar sein, wobei das Schalter- beziehungsweise Potentiometersignal in die Berechnung des Unterstützungsmoments eingeht, so daß der Fahrer die Schaltkraft individuell einstellen kann. Auch kann es vorteilhaft sein, die Schaltkraft automatisch durch eine Selbstadaption an den Fahrer anzupassen, wobei verschiedene, Rückschlüsse auf das Fahrerprofil zulassende Einflußgrößen, beispielsweise die Art der Bewegung der Pedale - beispielsweise erfaßbar über Drosselklappensensor, Kupplungssensor oder dergleichen -, des Lenkrads - erfaßbar über einen Lenkwinkelsensor - ausgewertet werden können. Die Betätigungskraft der servounterstützten Handschaltung liegt in einem Bereich zwischen 10 N und 100 N.

Vorteilhafterweise ermöglicht der erfindungsgemäße Servoantrieb zusätzliche Informationen für den Fahrer, indem der Servoantrieb während eines bestimmten Ereignisses oder zu einem vorgegebenen Zeitpunkt das Unterstützungsmoment aussetzt, verstärkt oder umkehrt. So kann beispielsweise das Unterstützungsmoment bei kurzzeitigem Überdrücken der Schalteinrichtung verstärkend wirken und nach längerer Zeit aussetzen oder ein Gegenmoment aufbauen. Weiterhin kann das Steuergerät ein Antriebssignal an den Servoantrieb ausgeben, das ein Gegenmoment aufbaut oder die Wirkung des Servoantriebs aussetzt, wenn der Fahrer in einen unzulässigen Gang zu schalten, wobei das Steuergerät einen eingelegten Gang bei nicht schleifender Kupplung aus der Motordrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl ermittelt und im Steuergerät von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige, unzulässige Gänge abgelegt sein können.

Ebenso kann der Servoantrieb bei Lastschaltvorgängen, die bei geschlossener oder nicht vollständig geöffneter Kupplung vorgenommen werden, die Schaltbewegung des Fahrers nicht unterstützen oder mit einem gegenläufigen Unterstützungsmoment beaufschlagen, wobei - wie bei der Wahl eines unzulässigen Gangs - unterschieden werden kann, wie gravierend die Fehlbedienung ist und davon abhängig nur die Unterstützung des Schaltvorgangs unterbleiben oder ein Gegenmoment beaufschlagt werden kann. Die Beurteilung des Vorliegens eines Lastschaltvorgangs kann im Steuergerät durch Auswerten zumindest eines Sensor- oder Schaltsignals folgender Betriebsparameter erkannt wird: Motormoment, Drosselklappenwinkel, Fahrpedalwinkel, Ausrücklagerweg, Kupplungspedalweg, Leerlaufposition, Kupplungsposition. Das Unterbleiben der Schaltkraftunterstützung oder das Beaufschlagen eines Gegenmoments kann vorteilhafterweise so lange ausgesteuert werden, bis die Lastschaltbedingungen aufgehoben sind. Außerdem ist es möglich, das Unterstützungsmoment mit abnehmendem Grad der Lastschaltung in Abhängigkeit von einem den Grad der Lastschaltung wiedergebenden Signal zu steigern.

Wenn der Fahrer in einem ungeeigneten Gang anfahren will, kann auch hier der Servoantrieb ausgesetzt oder mit einem Gegenmoment beaufschlagt werden, wobei als Anfahrgänge aus dem Stand in der Steuereinheit bezüglich der Übersetzung ins Langsame die ersten beiden Gänge und ein Rückwärtsgang zugelassen sein können.

Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Servounterstützungsvorrichtung gegenüber Fahrzeugen mit anderen Schalthilfen kann die Möglichkeit eines Notbetriebs bei defekter Schalteinrichtung sein. So kann bei einem Ausfall des Servoantriebs - allerdings mit erhöhten Schaltkräften - mit dem Schalthebel wie mit einer Handschaltung notdürftig weitergefahren werden, wobei der Servoantrieb hierzu nicht selbsthaltend ausgebildet ist. Zur leichteren Betätigung des Schalthebels kann zusätzlich eine Kupplung zwischen das Antriebsbauteil und das Schaltbetätigungsbauteil angeordnet werden, die bei defektem Antrieb geöffnet werden kann, wodurch die Lastmomente durch den Servoantrieb wegfallen und eine selbsthaltende Ausführung des Servoantriebs nicht hinderlich ist.

Weiterhin kann eine defekte Übertragungseinrichtung, beispielsweise bei Abriß des Bowdenzugs für die Schaltungseinrichtung, bei Verwendung einer Servounterstützungsvorrichtung mit zwei Wegsensoren der Schalthebelsensor als Sollwertgeber dienen, mit dem der Servoantrieb nachgeführt wird, wobei dieser so ausgelegt ist, daß er die komplette Schaltkraft übernehmen kann. Der Schaltungssensor wirkt dabei als Kontrollsensor für den von dem Schaltbetätigungsbauteil zurückgelegten Weg.

Vorteilhaft kann es sein, das Umschalten auf Notlaufprogrammen bei Defekten ohne ein abruptes Stoppen des Fahrzeugs zu vollziehen, wobei der Fahrer - wie in anderen Fällen von Defekten ebenfalls vorteilhaft - möglichst frühzeitig zu informieren beziehungsweise zu warnen, wobei derartige Meldungen nach dem Stand der Technik mittels Licht- oder akustischen Signalen und/oder wahlweise mit Informationstexten auf Displays und/oder Monitoren ausgegeben werden können, wobei die Art der Meldung von der Dringlichkeit abhängig mehrstufig sein kann, beispielsweise kann ein Hinweis auf einen nötigen Werkstattbesuch mit niedriger Priorität und der Abriß des Bowdenzugs mit hoher Priorität vermittelt werden.

Weiterhin vorteilhaft kann die Durchführung von Plausibilitätsüberprüfungen zur Feststellung der Funktionsfähigkeit von Sensoren, beispielsweise des Schalthebelsensors, des Schaltungssensor und/oder des Wählsensors sein. Dabei können beispielsweise die Weglängen des Schaltungssensors und des Schalthebelsensors unter Berücksichtigung der Hebelverhältnisse zur Feststellung der Plausibilität dieser miteinander verglichen werden. Weiterhin kann das Signal des Wählsensors mit der Motordrehzahl und/oder mit der Radrehzahl und/oder der Tachodrehzahl unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse zur Feststellung der Plausibilität des eingelegten Gangs und/oder der Drehzahlen herangezogen werden. Ebenso während der Aktivierung des Servoantriebs eine Überprüfung auf Änderung einer von dem Servoantrieb zu bewirkenden Weglänge erfolgen, wodurch festgestellt werden kann, ob der Servoantrieb funktionsfähig ist. Dabei kann zusätzlich das Ansprechverhalten des Servoantriebs auf das Antriebssignal in Verbindung mit dem zurückgelegten Weg beispielsweise als Maß für die Alterung des Antriebs und/oder den Wartungszustand dienen.

Zur Verhinderung des Liegenbleibens bei einem Defekt des Schalthebelsensors kann es empfehlenswert sein, einen Ersatzwert aus der Bewegung des Schaltungssensors unter Berücksichtigung der zwischen den beiden Sensoren wirksamen Hebelverhältnisse und wahlweise der Steifigkeit der Federeinrichtung zu bilden. Bei Ausfall des Schaltungssensors kann ein Ersatzwert aus der Bewegung des Schalthebelsensors unter der Berücksichtigung der zwischen den Sensoren wirksamen Hebelverhältnisse und wahlweise der Steifigkeit der Federeinrichtung gebildet werden. Ein Defekt in der Übertragungseinrichtung kann durch Plausibilitätsprüfung der beiden vom Schaltungssensor und Schalthebelsensor abgegebenen Signale erkannt werden.

Zur Förderung der einer speziellen Fahrweise, beispielsweise im Hinblick auf die Einsparung von Energie oder für eine sportliche Fahrweise, kann dem Fahrer gegenüber dem eingelegten ein gegebenenfalls günstigerer Gang vorgeschlagen werden, wobei entsprechende Vorschläge vom Steuergerät unter Zuhilfenahme von weiteren im Fahrzeug vorhandenen Betriebsdaten und Sensorsignalen, wie beispielsweise Drosselklappenstellung, Motordrehzahl, Getriebeausgangsdrehzahl, Wählsensor, Schalthebelsensor, berechnet werden.

Aus Gründen der Sicherheit und des Komforts kann es ebenfalls vorteilhaft sein, wenn das Steuergerät mittels der Servounterstützungseinrichtung in ausgewählten Fahrsituationen selbsttätig einen eingelegten Gang ausrückt und in Neutralstellung zu schaltet, beispielsweise dann, wenn ein Abwürgen des Motors infolge einer für den eingelegten Gang zu kleiner Drehzahl droht. Weiterhin kann bei starken Bremsmanövern der eingelegte Gang ausgerückt werden, insbesondere wenn die Bremsen zusätzlich mit Lastmomenten des Motors belastet werden. Auch bei einem Ansprechen einer Antiblockiereinrichtung kann ein Ausrücken des eingelegten Gangs von Vorteil sein.

Mit dem Steuergerät können vorteilhafterweise weitere Elemente angesteuert werden, beispielsweise eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffzufuhr, wie Drosselklappensteuerung oder Einspritzvorrichtung, die von einem Steuergerät gesteuert wird und beispielsweise von einem Elektromotor betätigt wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Servounterstützungsvorrichtung und deren Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren im einzelnen erläutert.

In den Figuren stellen dar:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer ersten Ausführungsform der Servounterstützungsvorrichtung,

Fig. 2 Details der Verbindung der Übertragungseinrichtung mit dem Getriebe,

Fig. 3 einen mit dem Schalthebel zusammenwirkenden Sensor,

Fig. 4 und 5 verschiedene Kennlinien der Federeinrichtung,

Fig. 6 und 7 schematischer Ansichten zweier unterschiedlicher Ausführungsformen der Federeinrichtung,

Fig. 8 den grundsätzlichen Aufbau einer weiteren Ausführungsform der Servounterstützungsvorrichtung,

Fig. 9 Kraftwegkennlinien zur Erläuterung der Funktion,

Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktion,

Fig. 11 ein Flußdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Servounter­ stützungsvorrichtung,

Fig. 12 und 13 Kraftwegkennlinien zur Funktionserläuterung,

Fig. 14 und 15 zwei weitere Flußdiagramme,

Fig. 16 eine gegenüber Fig. 2 abgeänderte Ausführungsform der Servounterstützungsvorrichtung,

Fig. 17 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Servounterstützungseinrichtung mit Steuereinheit,

Fig. 18 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Servounterstützungseinrichtung ohne Wegsensoren,

Fig. 19 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Servounterstützungseinrichtung ohne Federeinrichtung,

Fig. 20 ein Diagramm des Antriebssignals in Abhängigkeit vom Weg des Schaltbetätigungsbauteils,

Fig. 21 ein Verlauf eines Antriebssignals in Abhängigkeit des Wegs des Schalthebels im Bereich der Neutralstellung,

Fig. 22 ein Verlauf des Antriebssignals in Abhängigkeit vom Differenzweg zwischen Schaltbetätigungsbauteil und Schalthebel,

Fig. 23 ein Flußdiagramm zur Erkennung der Schaltabsicht,

Fig. 24 ein Flußdiagramm zur Erkennung des Schaltzustands,

Fig. 25 ein Flußdiagramm zum Ablauf eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit vom Schaltzustand,

Fig. 26 ein Flußdiagramm zur Abhängigkeit der Servounterstützung von der Anwesenheit eines Fahrers,

Fig. 27-29 Flußdiagramme zur Verhinderung einer Lastschaltung,

Fig. 30 ein Flußdiagramm eines Ablaufs zum selbsttätigen Ausrückens eines eingelegten Gangs,

Fig. 31 ein Flußdiagramm eines Ablauf zur Behandlung des Anfahrvorgangs und

Fig. 32 ein Flußdiagramm eines Ablaufs zur Anlasserfreigabe.

Gemäß Fig. 1 ist an der Lenksäule 2 eines Kraftfahrzeugs ein Schalthebel 4 angebracht, der über Bowdenzüge 6 und 8 mit einem Schaltgetriebe 10 verbunden ist. Genauer ist der Schalthebel 4 entsprechend einem H-Schaltbild bewegbar, wobei einer der Bowdenzüge, im dargestellten Beispiel der Bowdenzug 6 die Bewegung des Schalthebels 4 innerhalb der Wählgasse auf ein Wählbetätigungsglied 12 überträgt und der andere Bowdenzug 8 die Schaltbewegung des Schalthebels 4 auf ein Schaltbetätigungsglied 14 überträgt. Es versteht sich, daß die Bowdenzüge 6 und 8 durch Gestänge oder sonstige Übertragungseinrichtungen, beispielsweise hydraulische Übertragungseinrichtungen, ersetzt sein können.

Die Bewegung des Schaltbetätigungsgliedes 14 wird von einem Servoantrieb 16 unterstützt, der von einem Steuergerät 18 angesteuert wird, das über eine Leitung 20 mit einem Schalthebelsensor (in Fig. 1 nicht dargestellt) und über eine weitere Leitung mit einem in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Schaltungssensor zum Erfassen der Stellung des Schaltbetätigungsgliedes 14 verbunden ist.

Fig. 2 zeigt die Anbindung des Bowdenzuges 8 an das Schaltbetätigungsglied 14, das im dargestellten Beispiel als Schaltwelle ausgebildet ist.

Mit der Schaltwelle 14 ist drehfest ein als Antriebsbauteil wirksames Zahnsegmentrad 22 verbunden, dessen Verzahnung mit einem Ritzel 24 kämmt, das den Ausgang eines Schneckengetriebes 26 bildet, der von dem als Elektromotor ausgebildeten Servoantrieb 16 angetrieben wird. Die Drehstellung eines drehfest mit dem Ritzel 24 und damit auch dem Zahnsegmentrad 22 verbundenen Bauteils des geschilderten Antriebs wird von einem Sensor 30 erfaßt, der mit dem Steuergerät 18 verbunden ist und an dieses Impulse liefert, aus denen die Stellung des Schaltbetätigungsgliedes 14 in an sich bekannter Weise beispielsweise durch Impulszählung herleitbar ist. Der Sensor 30 bildet somit einen Schaltungssensor zum Erfassen der Bewegung bzw. der Drehstellung der Schaltwelle 14.

Gleichachsig mit der Schaltwelle 14 ist ein Hebel 32 verschwenkbar gelagert, der mittels eines Zapfens 34 in ein an dem Zahnsegmentrad 22 bezüglich der Achse der Schaltwelle 14 in Umfangsrichtung verlaufendes Langloch 36 eingreift.

In dem Hebel 32 und dem Zahnsegmentrad 22 sind Aussparungen in überlappender Weise ausgebildet, in denen eine sich am Hebel 32 und am Zahnsegmentrad 22 abstützende Feder 38 arbeitet, die in einer Ruhelage, in der von dem Bowdenzug 8 her keine Kraft auf den Hebel 22 wirkt, den Hebel 22 relativ zum Zahnsegmentrad 22 in einer Stellung hält, in der sich der Zapfen 34 in der Mitte des Langloches 36 befindet.

Fig. 3 zeigt den im Drehpunkt 40 gelagerten Schalthebel 4 mit seiner Anbindung an den Bowdenzug 8 bzw. das Seil 42 dieses Bowdenzugs. Weiter ist in Fig. 3 der Schalthebelsensor 44 dargestellt, der über ein Verbindungsteil 46 mit dem Schalthebel 4 verbunden ist und dessen Stellung erfaßt. Der Schalthebelsensor 44 kann beispielsweise als Drehpotentiometer ausgebildet sein oder zur Erzeugung digitaler Ausgangssignale als eine Lichtschranke, die die Bewegung eines Segmentrades abtastet.

Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist folgende:
Im Steuergerät 18 ist eine Tabelle abgelegt, in der jeder Stellung des in Schaltbetäti­ gungsrichtung bewegten Schalthebels 4 die (ermittelt vom Schalthebelsensor 44) eine Soll-Stellung der Schaltwelle 14 zugeordnet ist. Die Ist-Stellung der Schaltwelle 14 wird vom Schaltungssensor 30 erfaßt. Bei einer Abweichung zwischen Sollwert und Istwert der Stellung der Schaltwelle 14 wird der Servoantrieb 16 entsprechend der im Steuergerät 18 realisierten Regelung (P-Regelung, I-Regelung, PID-Regelung usw.) angesteuert, so daß die Abweichung zwischen Sollwert und Istwert abnimmt. Es versteht sich, daß das Steuergerät 18 rein analog aufgebaut sein kann, indem analoge Sensoren 30 und 44 verwendet werden, die beispielsweise derart kalibriert sind, daß ihre Ausgangssignale bei Übereinstimmung zwischen Soll- und Istwert übereinstimmen.

Dadurch, daß das Zahnsegmentrad 22 der Verschwenkung des Hebels 32 nicht augenblicklich folgt, wird die Federkraft 38 bei einer Betätigung des Schalthebels 4 wirksam, so daß dort eine von der Feder 38 vermittelte Betätigungskraft fühlbar ist.

Das Schneckengetriebe 26 ist vorteilhafterweise nicht selbsthemmend, so daß der Elektromotor 16 bei einer Funktionsstörung und vergrößerter Betätigungskraft vom Schalthebel 4 aus gedreht werden kann, indem der Zapfen 34 in Anlage an einen Rand des Langloches 36 kommt. Dadurch ist eine Schaltung auch bei einer Funktionsstörung eines Elektromotors möglich. Es versteht sich, daß anstelle des Schneckengetriebes 26 auch andere Getriebearten eingesetzt werden können und daß der Elektromotor 28 durch andere Motoren, beispielsweise Hydraulikzylinder ersetzt werden kann.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Federkennlinie. Aufgetragen ist die Federkraft F in Ab­ hängigkeit vom Differenzweg Δs, d. h. dem Drehwinkelunterschied zwischen dem Drehwinkel des Hebels 32 und dem Drehwinkel des Zahnsegmentrads 22, der der Abweichung zwischen Soll-Stellung und Ist-Stellung der Schaltwelle 14 entspricht. Die dargestellte lineare Charakteristik liefert einen direkt proportionalen Zusammenhang zwischen dem Differenzweg und der vom Fahrer verspürten Schaltkraft. Der Differenzweg dient als Eingangsgröße für den durch das Steuergerät 18 verwirklichten Regler, der bei vergrößertem Differenzweg und damit vergrößerter Bedienkraft über den P-Anteil die Servounterstützung erhöht.

Um dem Fahrer das Gefühl einer nahezu konstanten Schaltkraft zu vermitteln, ist es vorteilhaft, eine vorgespannte weiche Elastizität gemäß Fig. 5 einzusetzen. Diese spricht bei einer konstruktiv vorgegebenen Kraftschwelle, beispielsweise bei einer Kraft auf den Schalthebel von 20-30 N, an. Der durch das Langloch 36 zulässige Leerweg ist vorteilhafterweise kleiner als der Schaltweg (beispielsweise 30% des Schaltweges), damit der Fahrer das Gefühl der Rückkopplung zum Getriebe beim Überdrücken der Gangendlage nicht verliert und von ihm die Information "Gang eingelegt" sicher erkannt wird. Die Kräfte F_v betragen in Fig. 5 somit vorteilhafterweise etwa 30 N (bezogen auf den Schalthebel) und der Abstand zwischen dem Koordinatenkreuz und A beträgt etwa 1/3 des Schaltweges. Die Federkennlinien gemäß Fig. 5 können durch an sich bekannte geeignete Auslegung der Feder 38 bzw. deren Ersatz durch mehrere Federn realisiert werden.

Die Feder 38 bzw. die Federn müssen nicht notwendigerweise wie in Fig. 2 dargestellt angeordnet sein. Sie können unmittelbar im Schaltbock der Lenksäule oder sonstwo in der Übertragung vom Schalthebel 4 zur Schaltwelle 14 angeordnet sein. Fig. 6 zeigt die Anordnung einer vorgespannten Feder 38 im Schaltbock, wobei die vorgespannte Feder von einer Klammer 48 gehalten wird.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung der Feder 38 irgendwo im Übertragungsweg zwischen Schalthebel 4 und Schaltwelle 14, wobei die Relativbewegung zwischen zwei Übertragungsgliedern, die der Abweichung zwischen Soll-Stellung und Ist-Stellung der Schaltwelle 14 entspricht, von einem Differenzwegsensor 48 erfaßt wird, der beispielsweise anstelle des Sensors 44 mit dem Steuergerät 18 verbunden ist.

Fig. 8 zeigt eine gegenüber Fig. 1 etwas abgeänderte Ausführungsform der Servounterstützungsvorrichtung, bei der ein Steuergerät 18 verwendet wird, das über die Leitungen 20 und 50 mit den Sensoren 44 und 30 verbunden ist, den Servoantrieb 16 über die Leitung 52 betätigt und weitere Eingänge 54 aufweist, die mit weiteren Sensoren oder anderen Steuergeräten verbunden sind. Entsprechend enthält das Steuergerät 18 in an sich bekannter Weise einen Mikroprozessor 56 mit zugehörigen Speichern 58, Eingangs-/Ausgangsinterfaces, einer Endstufe für den Elektromotor 16 usw. Weiterhin kann ein Wählwegsensor 200 vorgesehen sein, der die Wählbewegung eines Getriebeelementes detektiert, wie die Querbewegung einer zentralen Schaltwelle zwischen einzelnen Schaltgassen.

Bei Verwendung eines entsprechend aufgebauten Steuergerätes 18 und eines Wählwegsensors 200 sind vielfältige Funktionsergänzungen möglich:
Der aktuell eingelegte Gang kann ermittelt werden.

Es können die Schaltpositionen, beispielsweise die Positionen der Endlagen und der Synchronisierungen, eingelernt und gespeichert werden, wobei ein ständiges Aktualisieren dieser Positionen erfolgen kann.

Die Schaltpositionen können bei der Inbetriebnahme eingelesen werden; es ist eine Autodiagnose und eine Serviceunterstützung (über eine Diagnoseschnittstelle) der Servounterstützungseinrichtung möglich.

Die Unterstützungskraft ist situationsabhängig anpaßbar, beispielsweise abhängig von der Außentemperatur, von Zugkraftanforderungen, vom individuellen Wunsch von Personen usw.

Die Regel der Servounterstützung kann an spezielle Getriebedaten angepaßt werden.

Bei einer Fehlbedienung kann die Servounterstützung außer Betrieb gesetzt werden.

Durch Kommunikation mit Informationselementen, beispielsweise optischen und/oder akustischen Anzeigen ist eine Fahrerinformation sowie eine Fahrerwarnung möglich.

Der eingelegte Gang kann per Software erkannt werden, indem beispielsweise bei nichtschleifender Kupplung aus der Drehzahl des Motors bzw. der Getriebeeingangswelle und aus der Drehzahl der Getriebeausgangswelle oder der Räder auf den aktuell eingelegten Gang geschlossen wird.

Im folgenden wird ein Beispiel für eine situationsabhängige Optimierung eines Schalt­ ablaufes erläutert:

Es wird von einer vorgespannten Elastizität gemäß Fig. 5 ausgegangen. In Bild 9 ist eine auf den Schalthebel 4 bezogene Kraft (F) Differenzweg (Δs) Kennlinie dargestellt. Dabei ist auch berücksichtigt, daß die mechanischen Übertragungsglieder zwischen dem Schalthebel 4 und dem Getriebe ein Spiel haben (Bereich zwischen -S₀ und +S₀). Weiterhin ist die Grundelastizität, z. B. des Schaltbowdenzugs 8, sichtbar (Bereich zwischen S₀ und S₁ und jenseits von S₂.

Die Unterstützungskraft beim Synchronisieren während eines normalen Schaltvorganges wird auf einen im Speicher des Steuergerätes 18 abgelegten Wert voreingestellt, der beispielsweise gangabhängig sein kann. Wird eine schnelle Schaltung gewünscht, so muß der Fahrer nach Überdrücken des elastischen Weges der vorgespannten Feder 38 eine zusätzliche Synchronisierkraft aufbringen (jenseits S₂), um den Synchronisiervorgang zu beschleunigen. Dabei kann er zusätzlich vom Servoantrieb 16 unterstützt werden, wie anhand des Programmablaufes gemäß Fig. 10 erläutert.

Wird ausgehend von Stufe 80, in der Gang eingelegt ist, in Stufe 82 eine Schaltabsicht erkannt, beispielsweise dadurch, daß sich das Ausgangssignal des Schalthebelsensors 44 ändert, so wird in Stufe 84 in den Nullgang geschaltet, wobei die Motordrehzahl mittels einer elektronischen Drosselklappe gegebenenfalls nachgeführt wird. In Stufe 86 wird beim Einlegen des neuen Gangs die Synchronisierung angefahren (S₁ in Fig. 9), wobei der Elektromotor 28 das Zahnsegmentrad 22 mit einer vorbestimmten Kraft bzw. einem vorbestimmten Drehmoment betätigt, sobald die Vorspannung der Feder 38 überwunden wird. Wird der Schalthebel 4 weiter in Schaltrichtung gedrängt, d. h. das Spiel der Feder 38 auf­ gebraucht (Erreichen von S₂ in Fig. 9), so erhöht sich in Stufe 88 die von dem Elektro­ motor 28 ausgeübte Servokraft um den Betrag F_syn2 (Δs). Die Elastizität der Feder 38 kann vom Fahrer mittels des Schalthebels 4 überdrückt werden, bis der Stift 34 in Anlage an das entsprechende Ende des Langlochs 36 kommt, weil die Schiebemuffe im Getriebe noch in Synchronisier-Sperrstellung verharrt. Der Anstieg der Kennlinie von F_syn2 (Fig. 9) ist dabei kleiner als die Federsteifigkeit des Übertragungsmechanismus, damit der Fahrer immer das Gefühl von steigender Gegenkraft bei zunehmendem Weg hat. Wie vorstehend erläutert, sind die Differenzwegbereiche von S₀ bis S₁ und jenseits von S₂ in Fig. 9 durch die Elastizitäten beispielsweise des Schaltbowdenzuges bedingt und nicht durch die Elastizität der vorgespannten Feder, durch die lediglich die Kraftdifferenzkennlinie von S₁ bis S₂ definiert ist. F_syn2 kann ein ganganhängiges Kennfeld sein, in welchem Daten oder Kraftwerte als Funktion des Ganges unterschiedlich abgelegt sind und eingestellt werden.

In Fig. 9 ist als zweite Kennlinie zusätzlich die vom Elektromotor 28 aufgebrachte zu­ sätzliche Synchronisierkraft F_syn2 eingezeichnet. Diese zusätzliche Synchronisierkraft wird erst dann wirksam, wenn bei einer schnellen Schaltung das elastische Spiel der vorgespannten Feder 38 vom Fahrer überdrückt wird.

Bezugnehmend wiederum auf Fig. 10 wird in Stufe 90 festgestellt, daß die Synchroni­ sierung beendet ist, beispielsweise durch das entsprechende Signal des Sensors 30, woraufhin in Stufe 92 der neue Gang eingeschaltet ist und der Vorgang in Stufe 94 beendet ist.

In den Fig. 11 und 12 sind die vorbeschriebenen Abläufe in Weg (s) - Zeit (t) Diagrammen dargestellt. Die durchgezogene Kurve gibt jeweils die Stellung des Schalthebels 4 wider. Die strichpunktierte Kurve gibt die Stellung des Zahnsegmentrades 22 bzw. der Schaltwelle 14 an.

Fig. 11 zeigt eine normale Schaltung. Der Schalthebel 4 wird vom Fahrer bewegt. Der Servoantrieb bzw. Elektromotor 28 folgt aufgrund seiner Trägheit etwas zeitversetzt, kann bei dem Schaltablauf gemäß Fig. 11 den Schalthebel 4 jedoch einholen, so daß die Position der Schaltwelle 14 praktisch dem Sollwert entspricht. Der Fahrer spürt die Kraft der vorgespannten Feder 38 als nahezu konstante Betätigungskraft. Während der Elektromotor 28 die Synchronisierung präzise und mit vorgegebener Synchronisierkraft anfährt, bewegt sich der Schalthebel 4 zunächst noch, bis das elastische Spiel überdrückt ist. Bei einer normalen Schaltung nimmt der Fahrer die noch nicht beendete Synchronisierung als Sperrung des Schalthebels 4 wahr (T_syn) und bringt nur unwesentlich mehr Kraft auf den Schalthebel 4 auf. Nach dem Ende der Synchronisierung laufen beide Bewegungen wieder innerhalb des elastischen Spiels, also mit im wesentlichen definierter Betätigungskraft am Schalthebel 4. Nach Erreichen der Gangendlage überdrückt der Fahrer wiederum die Elastizität der vor­ gespannten Feder 38 und hat durch den vorhandenen Anschlag die Rückmeldung, daß der Gang eingelegt ist.

Fig. 12 zeigt den Fall einer schnellen oder gerissenen Schaltung. Der Elektromotor 28 kann den Schalthebel 4 nicht einholen, so daß schon vor Erreichen des Synchronisierpunktes die Elastizität der Feder 38 überdrückt wird. In der Sperrstellung drückt der Fahrer den Schalthebel 4 noch stärker, so daß die Differenz zwischen beiden Wegsignalen zunimmt und der Elektromotor 28 die zusätzliche Synchronisationskraft F_syn2 aufbringt. Die Synchronisierzeit T_syn ist in Fig. 12 deshalb deutlich kürzer als in Fig. 11.

Im folgenden werden Zusatzfunktionen erläutert, mit denen es möglich ist, für das Ge­ triebe oder den gesamten Antriebstrang gefährliche Fehlschaltungen zu vermeiden. Dabei ist in der Regel eine Gangerkennung erforderlich, d. h. es muß zusätzlich die Stellung des Wählbetätigungsglied 12 erkannt werden, was mit Hilfe eines zusätzlichen Wegsensors möglich ist, der irgendwo im Übertragungsweg vom Wählhebel 4 über den Bowdenzug 6 zum Wählbetätigungsglied 12 angeordnet ist.

In ähnlicher Weise können die Gänge bestimmt werden, die bei der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit verboten sind.

Wenn gemäß Fig. 13 in Stufe 100 eine Schaltabsicht erkannt wird, beispielsweise dadurch daß der Schalthebel 4 bewegt wird, wird in Stufe 102 der Zielgang erkannt, der eingelegt werden soll. Dies geschieht dadurch, daß die Bewegung des Schalthebels 4 längs der Wählgasse und die weitere Bewegung in eine der Schaltgassen verfolgt wird. In Stufe 104 wird festgestellt, ob der Zielgang ein zulässiger bzw. erlaubter Gang ist, in den ohne Gefahr für den Antriebstrang geschalten werden kann. Ist der Zielgang zulässig, so erfolgt beim Schalten die normale Unterstützung in Stufe 106. Ist der Zielgang nicht zulässig, so wird gemäß Stufe 108 die Servounterstützung deaktiviert, d. h. der Elektromotor 28 unterstützt den Schaltvorgang nicht.

Fig. 14 stellt einen abgeänderten Ablaufplan dar. Dabei wird in Stufe 110 der kleinste zulässige Gang ermittelt. In Stufe 112 wird der Gang ermittelt, in den neu geschaltet wird. In Stufe 114 wird ermittelt, ob der neue Gang größer ist als der zulässige Gang. Falls ja wird gemäß Stufe 116 die Servounterstützung beibehalten, falls nein wird gemäß Stufe 118 die Servounterstützung beendet.

Fig. 15 zeigt ein weiteres Ablaufdiagramm zum Schutz des Getriebes bzw. Antriebsstrangs vor unzulässigen Schaltungen. In Stufe 110 werden wiederum die zu­ lässigen Gänge für eine Schaltung ermittelt. In Stufe 120 wird eine im Speicher des Steuergerätes abgelegte maximal zulässige Synchronisierzeit ermittelt, das ist die Zeitdauer, während der die Elastizität der Feder 38 in der Synchronisierstellung des Getriebes überdrückt werden darf. In Stufe 122 wird ermittelt, ob die zulässige Synchronisierzeitdauer überschritten ist. Falls ja, wird in Stufe 118 die Servounterstützung beendet. Falls nein wird gemäß Stufe 116 die Servounterstützung beibehalten.

Die in den Fig. 1 bis 3 und 8 dargestellte Servorunterstützungsvorrichtung ist vorteil­ hafterweise so ausgelegt, daß auch bei Ausfall des Servoantriebs eine Schaltung möglich ist. Deshalb ist das Schneckengetriebe 26 der Fig. 2 nicht selbsthemmend. Damit die Betätigungskraft des Schalthebels 4 bei Ausfall des Elektromotors 28 nicht zu hoch wird, ist im Übertragungsweg zwischen Elektromotor 28 und Ritzel 24 vorteilhafterweise eine Magnetkupplung (nicht dargestellt) vorgesehen, die bei Ausfall des Elektromotors 28 öffnet.

Die geschilderte Servounterstützungsvorrichtung kann an vorhandene Handschaltungen nachträglich in einfacher Weise angebaut werden, da lediglich der Schalthebelsensor 44 und die Anordnung der Fig. 2 mit dem Steuergerät der Fig. 1 zusätzlich angebracht werden müssen.

Es versteht sich, daß zahlreiche Abänderungen und Ergänzungen der Vorrichtung möglich sind. Beispielsweise kann auch die Wählbewegung des Schalthebels servounterstützt sein. Die Vorrichtung kann auch bei linear bewegten Betätigungsgliedern des Getriebes zum Einsatz kommen. Die geschilderte Servounterstützungsvorrichtung wird vorteilhafterweise in Verbindung mit einer automatisierten Kupplung eingesetzt, um einen besonders hohen Bedienkomfort zu erreichen.

Auch der Einsatz in Verbindung mit eines elektromotorisch gesteuerten Drosselklappenbetätigung, die von einer Motorsteuerungseinheit gesteuert wird, führt zu einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung.

Eine Servounterstützungsvorrichtung für ein Getriebe mit einer Handschaltung enthält einen Schalthebel, der mittels einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Schaltbewegung mit einem Schaltbetätigungsbauteil eines Schaltgetriebes verbunden ist, einen Schaltbebelsensor zur Erfassung der Bewegung des Schalthebels in Schaltrichtung; einen Schaltungssensor zur Erfassung der Bewegung des Schaltbetätigungsgliedes; einen Servoantrieb zum Bewegen des Schaltbetätigungsgliedes; ein Steuergerät, in dem Stellungen des Schalthebels Soll- Stellungen des Schaltbetätigungsgliedes zugeordnet sind und das bei einer Abweichung der Ist-Stellung des Schaltbetätigungsgliedes von der Soll-Stellung den Servoantrieb im Sinne einer Verkleinerung der Abweichung betätigt, wobei der Schalthebel relativ zu dem Schaltbetätigungsbauteil gegen die Kraft einer Federeinrichtung in seine beiden entgegengesetzten Betätigungsrichtungen bewegbar ist.

Fig. 16 zeigt eine gegenüber Fig. 2 abgeänderte Ausführungsform der Servounterstützung. Das in Fig. 2 als Zahnsegmentrad ausgebildete Antriebsbauteil ist bei dieser Ausführungsform als ein drehfest mit dem Schaltbetätigungsglied bzw. der Schaltwelle 14 verbundener Antriebshebel 60 ausgebildet, der mit einem Ansatz 62 in einen Kolben 64 einer doppelt wirkenden Kolben-/Zylindereinheit 66 eingreift. An jeweils einer Stirnfläche des Kolbens 64 ausgebildete Druckräume 68 und 70 der Kolben-/Zylindereinheit 66 sind über je eine Leitung 72 und 74 mit den Anschlüssen einer Reversierpumpe 76 verbunden, die von dem als Elektromotor ausgebildeten Servomotor 16 in beide Richtungen drehantreibbar ist. Je nach Drehrichtung fördert die Reversierpumpe 76 Fluid vom Druckraum 70 in den Druckraum 68 oder umgekehrt, so daß der Kolben 64 gemäß Fig. 16 nach links oder rechts bewegt wird und den Antriebshebel 60 zusammen mit der Schaltwelle 14 verdreht.

Die Funktion der beschriebenen Anordnung entspricht der der Fig. 2 mit dem Unterschied, daß das Schneckengetriebe 26 der Fig. 2 durch die Reversierpumpe 76 und die doppelt wirkende Kolben-/Zylindereinheit 66 ersetzt ist. Als Wegsensor zum Feststellen der Stellung der Schaltwelle 14 dient bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16 beispielsweise ein Schiebepotentiometer 77 mit einem unmittelbar am Kolben 64 befestigten Schieber. Alternativ kann ein induktiver Geber, ein Hallsensor oder ähnliches vorgesehen sein.

Der Einsatz des elektrohydraulischen Antriebs für die Verdrehung der Schaltwelle 14 hat folgende Vorteile:
Der Elektromotor bzw. Servomotor 16 und die Pumpe 76 müssen nicht in unmittelbarer Nähe der Schaltwelle 14 angeordnet sein, so daß die Bauraumfreiheit vergrößert ist.

Der Pumpenantrieb ist nicht selbsthemmend, so daß eine Notbetätigung mittels Handschaltung in einfacher Weise möglich ist.

Das System ist als hydraulisches System sehr kostengünstig herstellbar, zumal keine Ventile benötigt werden.

Der manuelle Notbetrieb bei Ausfall der Steuerung oder des Servomotors kann dadurch erleichtert werden, daß zwischen den Leitungen 72 und 74 eine Bypassleitung 78 vorgesehen wird, in der ein Schaltventil 79 angeordnet ist, das bei einer Funktionsstörung im Servosystem öffnet.

Fig. 17 zeigt eine den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen einer Servounterstützungseinrichtung, ähnliche Servounterstützungseinrichtung 201 mit einem Schalthebel 204, der von einer Neutralstellung ausgehend in beide Richtungen die Gänge eines Getriebes beispielsweise mittels Schaltgabeln ein- und ausrückt, wobei die Gänge auf mehreren Schaltgassen angeordnet sein können, die über den Hebel 212 ausgewählt werden und wobei die Auswahl über den Schalthebel 204 dadurch erfolgt, daß eine zu der Schaltrichtung im wesentlichen senkrechte Bewegung ausgeführt wird, so daß zur Auswahl der Gänge ein sogenanntes H- Schaltschema entsteht. Zwischen dem Schalthebel 204 und dem Hebel 212 ist eine Übertragungseinrichtung 206 angeordnet, die eine Anlenkung des Hebels 212 in beide Richtungen erlaubt, beispielsweise ein Bowdenzug 206. Die Bewegung des Hebels 212 und damit die Information der ausgewählten Schaltgasse kann durch einen sogenannten Wählsensor, der als Wegsensor vorgesehen ist, detektiert und das Sensorsignal an die Steuereinheit 252 geleitet werden.

Zur Übertragung der Schaltbewegung des Schalthebels 204 ist zwischen diesem und dem Schaltbetätigungsbauteil 222 ebenfalls eine Übertragungseinrichtung 208 beispielsweise als Bowdenzug vorgesehen. Das Schaltbetätigungsbauteil 222 ist auf dem Antriebsbauteil 226 angeordnet und relativ entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 238 verdrehbar. Zur Aufnahme der zu der Federeinrichtung 238 gehörigen Federn sind an beiden Teilen 222, 238 Aussparungen 222a, 226a vorgesehen. Die relative Verdrehbarkeit kann in einem begrenzten Bereich erfolgen, wobei die Begrenzung durch den Block der Federn oder durch nicht gezeigte Anschläge realisiert sein kann.

Das Antriebsbauteil 226 ist mittels einer Zahnsegmentscheibe 226b mit einem Schneckenrad oder einer Zahnstange 224 des Servoantriebs, beispielsweise mit einem Elektromotor 216 in verzahnt, so daß bei einer Drehung des Schneckenrads 224 durch den Servoantrieb 216 die Zahnsegmentscheibe 226b um die Welle 224a in beide Richtungen verdrehbar ist. Das Antriebsbauteil 226 ist drehfest mit der Welle 224 verbunden, wobei die Welle 224 die Schaltwelle des Getriebes ist. An der Schaltwelle 224 kann ein nicht näher dargestellter Schaltfinger entsprechenden Schaltgabeln bewegen, die wiederum das Einlegen und Ausrücken der auf einer Schaltgasse angeordneten Gänge bewirken.

Jeweils ein Sensor 250, 251, beispielsweise ein Potentiometer oder ein Hallsensor, ist zur Aufnahme der jeweiligen Bewegung an dem Schaltbetätigungsbauteil 222 und an dem Antriebsbauteil 226 angeordnet. Die Sensoren 250, 251 übertragen ein dem Weg der Bauteile gegenüber einem Fixpunkt wie beispielsweise einem Gehäuseteil proportionales Signal an die Steuereinheit 252, die nach der entsprechenden Berechnung unter Berücksichtigung der Wegsignale sowie wahlweise weiterer Betriebsparameter ein Antriebssignal generiert und dieses an den Servoantrieb 216 zu dessen Steuerung überträgt. Die Steuereinheit 252 weist weiterhin ein Terminal 253 zur Aufnahme weiterer Betriebsparameter, wie beispielsweise die Stellung eines Bremspedalschalters, das Signal des Wählsensors 255 eines Kupplungspedalwegsensors, eines Ausrücklagerwegsensors und/oder Temperatursensors, eine Raddrehzahl, Getriebeausgangsdrehzahl, ein Signal einer Antiblockiereinrichtung, wobei diese Eingangsgrößen in der Berechnung des Antriebssignals zur Einstellung des Unterstützungsmoments des Servoantriebs 216 berücksichtigt werden können, sowie ein Terminal 254 zur Ausgabe von Daten und Signalen, beispielsweise an den Fahrer, auf.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Servounterstützungseinrichtung 201 näher beschrieben.

Zum Schalten eines Ganges wird der Schalthebel 204 von dem Fahrer bewegt. Dadurch wird die Übertragungseinrichtung 208 entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 238 gezogen oder gedrückt, wodurch der Fahrer einen Schaltwiderstand verspürt und das Schaltbetätigungsbauteil 222 entgegen der Wirkung der Federeinrichtung 238 ausgelenkt wird. Dabei detektiert der Schalthebelsensor 250, der entweder - wie gezeigt - am Schaltbetätigungsbauteil 222 oder auch, wie in Fig. 3 gezeigt, am Schalthebel 204 direkt angeordnet sein kann, ein Signal des entsprechenden Verdrehwegs des Schaltbetätigungsbauteils 222 und übermittelt ihn dem Steuergerät 252, worauf dieses ein Antriebssignal an den Servoantrieb 252 ausgibt und dieses dadurch das Antriebsbauteil 226 so antreibt, daß das Schaltbetätigungsbauteil 222 nachgeführt wird und hierbei die Welle 224a mit dem anliegenden Unterstützungsmoment verdreht und den hilfskraftunterstützen Schaltvorgang einleitet. Ist bereits ein Gang eingelegt, so wird dieser zuerst ausgerückt. Der Sensor 251 indiziert dabei die von dem Antriebsbauteil zurückgelegte Wegstrecke und gibt sie an die Steuereinheit 252 weiter. Durch die Auswertung der drei Sensorsignale der drei Sensoren 250, 251, 255 lassen sich unterschiedliche Schaltstrategien verwirklichen.

Eine beispielhafte Strategie sieht die Regelung des Unterstützungsmoments des Servoantriebs 216 als Funktion des Differenzweges zwischen dem Schaltbetätigungsbauteil 222 und dem Antriebsbauteil 226 vor und weist beispielsweise folgenden Ablauf mit den unter den Positionen 1 bis 6 beschriebenen Zuständen auf:

1. Übergang "Gang eingelegt" nach "Gang herausnehmen"

Überschreitet das Differenzsignal x_EH-x_SH der Sensoren 250, 251 und die Geschwindigkeit x&_EH eine bestimmte Schwelle, wird dies als "Schaltabsicht" erkannt. Diese löst dann einen Zustandswechsel nach "Gang herausnehmen" aus. In diesem Zustand wird die Neutralposition mit einer Sollwertvorgabe für x_SH, die der Neutralstellung entspricht, angefahren. Um ein Herausreißen des Gangs bei nicht getretenem Kupplungspedal - also eine Lastschaltung zu ver­ meiden, können zusätzlich die Position des Ausrückers der Kupplung und/oder andere Informationen, die einen Rückschluß auf eine noch nicht vollständig geöffnete Kupplung ausgewertet werden. Liegt eine Lastschaltung vor, erhält der Fahrer keine Schaltunterstützung oder der Servoantrieb 216 überträgt ein Moment an das Antriebsbauteil 226, das gegen die Richtung der Schaltbewe­ gung gerichtet ist.

2. Übergang "Gang herausnehmen" nach "Neutral"

Erreicht die Position des Schalthebels 204 den Bereich der Neutralstellung, wird die Lageregelung abgeschaltet und der Zustand wechselt nach "Neutral". Der Schalthebel befindet sich in Neutralposition.

3. Übergang "Neutral" nach "Synchron anfahren"

Überschreiten wie unter Position 1 beschrieben das Differenzsignal x_EH-x_SH und die Geschwindigkeit x&_EH wieder bestimmte Schwellen, die andere Werte annehmen können als unter Position 1 beschrieben, wechselt der Zustand nach "Synchron anfahren". In diesem Zustand wird die Synchronposition lange­ geregelt mit einer Sollwertvorgabe, die der Synchronposition des einzulegen­ den Ganges entspricht und in der Steuereinheit 252 abgelegt ist.

4. Übergang "Synchron anfahren" nach "Synchronisieren"

Wird der Schalthebel 204 am Sollwert der Synchronisation innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs bewegt, wechselt der Zustand nach "Syn­ chronisieren". In Synchronisationszustand kann mit zwei unterschiedlichen Strategien durch die Synchronisierung des Getriebes gefahren. Der Toleranz­ bereich bis zum Synchronisationssollwert kann geschwindigkeitsgeregelt mit einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit durchfahren, also mit der Wirkung ei­ ner Geschwindigkeitsbegrenzung, die unabhängig von der Geschwindigkeit des Schalthebels ist. Der Toleranzbereich nach dem Synchronisationssollwert mit einer Kraftbegrenzung des Servoantriebs 216 durch Vorgabe eines be­ grenzten Antriebssignals, die beispielsweise durch eine Stromregelung durch Sollvorgabe eines Motorstroms realisiert wird, durchfahren werden.

5. Übergang "Synchronisieren" nach "Ruhelage anfahren"

Bei Erreichen der Grenze des Toleranzbereiche wird wieder auf eine Lagere­ gelung mit der Gangruhelage als Sollvorgabe umgeschaltet. Der Zustand wechselt damit nach "Ruhelage anfahren".

6. Übergang "Ruhelage anfahren" nach "Gang eingelegt"

Wird die Ruhelage, die der Position des Schalthebels 204 bei eingelegtem Gang entspricht, erreicht, wechselt der Zustand nach "Gang eingelegt" und der Servoantrieb 216 wird abgeschaltet.

Durch diesen Ablauf kann bei entsprechender Abstimmung ein geräusch- und verschleißarmes Einlegen eines Ganges erzielt werden.

Die Fig. 18 zeigt eine Servounterstützungseinrichtung 301, die den zuvor in den Fig. 1, 2, 17 beschriebenen Ausführungsbeispielen ähnlich ist und zur Steue­ rung der Schaltkraftunterstützung anstatt Wegsensoren zwei Schalter 350, 351 aufweist, die bei einer Verdrehung x_EH des Antriebsbauteils 326 um einen vorge­ gebenen Betrag den Servoantrieb ein- und bei einer Rückbewegung wieder aus­ schalten. Die Anordnung der Schalter 350, 351 erfolgt ausgehend von einer Neu­ tralstellung so, daß jeweils ein Schalter in einer Schaltrichtung angeordnet ist.

Bei dieser Schaltanordnung wird der Servoantrieb 316, beispielsweise als Elek­ tromotor, richtungsabhängig ein- bzw. ausgeschaltet. Die Schwelle, ab welcher ein Antriebssignal von einem Steuergerät, das sehr einfach und ohne Mikroprozessor mit Speicherfunktion, beispielsweise als einfache elektronische Auswerteschaltung 352 ausgeführt sein kann, ausgegeben wird, ist durch Wirkung der Federeinrich­ tung 338, die einen vorgespannten Energiespeicher enthalten kann, und die Rei­ bung der Übertragungseinrichtung wie hier als Bowdenzug 308 gezeigt - bestimmt. Sind während einer Schaltbewegung x_HH des Schalthebels 304 diese Kräfte über­ wunden, bewegt sich der elastische Hebel oder Schaltbetätigungsbauteil 322 um den Betrag x_SH in die Richtung, in die der Fahrer schalten möchte. Ab einer durch die mechanische Anordnung bestimmten Position des elastischen Hebels 322 wird der einer der Schalter 350, 351, der beispielsweise am Schalthebel 304 oder - wie hier gezeigt an dem Schaltbetätigungsbauteil 322 - befestigt sein kann, betätigt und somit ein Starten des Servoantriebs mit einem konstanten Antriebssignal, beispielsweise im Falle eines Elektromotors mittels einer konstanten Spannung oder eines konstanten Stroms bewirkt, wodurch die Schaltwelle 324a mit einer entsprechenden - nicht dargestellten - Schaltgabel drehangetrieben wird. Erfolgt die Nachführung des Antriebsbauteils 326 mit ähnlicher Geschwindigkeit wie die Bewegung des Schalthebels 304 oder langsamer bleibt der Servoantrieb 316 eingeschaltet. Bei langsamer Bewegung "überholt" das Antriebsbauteil 326 den Schalthebel 304, das heißt, der Schaltvorgang ist weiter fortgeschritten als der Fahrer durch die Bewegung des Schalthebels 304 vorgibt. Die Federeinrichtung 338 wird dadurch entlastet und der entsprechend zuvor aktivierte Schalter 350, 351 wird wieder ausgeschaltet, wodurch eine Schaltkraftunterstützung unterbleibt. Mit zunehmender Bewegung des Schalthebels 304 wiederholt sich der Einschalt­ vorgang wieder und bei langsamer Schaltweise kann es daher zu Grenzzyklen kommen. Diesen kann dahingehend entgegengewirkt werden, daß die Geschwin­ digkeit des Servoantriebs auf eine typische Schaltbewegung ausgelegt wird und/oder Ein- und Ausschaltschwelle der Schalter 350, 351 mit einer Hysterese beaufschlagt werden. Diese Lösung stellt eine sehr einfache Möglichkeit einer Schaltkraftunterstützung dar, die ohne Steuergerät und mit einer sehr einfach ausgeführten Ansteuerelektronik 352 auskommen kann. Zu optimieren sind nur die Antriebssignal, Schalteranordnungen und Hysterese zwischen Ein- und Aus­ schaltschwelle der Schalter 350, 351.

In Fig. 4 ist der schematische Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Servounterstützungseinrichtung 401, die nach dem Kraftverstärkerprinzip arbeitet, dargestellt.

Eine derartige Einrichtung 401 kann abweichend zu den mit einer Federeinrichtung ausgestatteten zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgeführt sein. Zentrales Bauteil ist ein schwenkbar und axial entlang den Schaltgassen auf einer Schaltbetätigungswelle 445 verschiebbar angeordneter Hebel 426, der mittels eines Schaltfingers 446 formschlüssig auf eine Schaltgabel 447 einwirkt, die mittels der Schiebehülse 448 einen gewünschten Gang einlegt. Zur leichteren Erkennung der Endlage des eingelegten Gangs ist ein Rastmechanismus 449 vorgesehen.

An der gegenüberliegenden Seite des Schaltfingers ist der Hebel 426 von den Übertragungseinrichtungen 408a, 408b mit den Steifigkeiten 408c, 408d angelenkt. Ein Kraftsensor 450 detektiert die an dem Hebel anliegende Kraft. Der Servoantrieb 416 unterstützt die vom Fahrer mittels einer Bewegung des Handschalthebels 404 initiierten Schaltwunsch. Der Wegsensor 451 erfaßt die Auslenkung des Schalthebels 404. Ein Steuergerät 452, das wiederum in einfacher Weise aus einer Auswerteelektronik bestehen kann, verarbeitet die Sensorsignale und gibt ein Antriebssignal an den Servoantrieb aus.

Der Schaltablauf erfolgt proportional zu der auf den Hebel 426 im Bereich des Sensors 450 einwirkenden Kraft. Unter Berücksichtigung der Kennwerte, beispielsweise der Steifigkeiten 408c, 408d, der Wirkungsgrade und Hebelverhältnisse der Übertragungseinrichtungen 408a, 408b kann eine Bedingung formuliert werden, wonach die anliegenden Kräfte des Servoantriebs und die Schaltkräfte im gleichen Verhältnis zueinander stehen müssen, damit sie proportional zu den Kräften si 33149 00070 552 001000280000000200012000285913303800040 0002019900820 00004 33030nd, die für das Einlegen des Ganges aufgewendet werden müssen. Bei vorgegebener Betätigungskraft und Moment des Servoantriebs 416 kann in Abhängigkeit von der Schalthebelauslenkung s und der am Hebel 426 am Kraftsensor 450 gemessenen Kraft F ein Zusammenhang für das Antriebssignal AS ermittelt werden nach:

AS = f (F, dF/ds, d²F/ds²).

Das Antriebssignal AS ist also von der Kraft F und seinen beiden Ableitungen dF/ds und d²F/ds² abhängig. Für einen Elektromotor als Servoantrieb kann eine Regelung über den Strom oder die Betriebsspannung erfolgen. Eine aus den Bewegungsgleichungen und den elektrischen Parametern hergeleitete Abhängigkeit für den Betriebsstrom I_EMotor beziehungsweise die Betriebsspannung U_EMotor unter Verwendung der Signale F_Schalt, x_Schalt der Sensoren 450, 451 kann als Antriebssignal für einen als Servoantrieb dienenden Elektromotor 416 in die Reglereinheit nach folgenden Gleichungen implementiert werden, wobei die Konstanten c₁-c₅ systemspezifische Konstanten sind und geringfügige Anteile in Klammern stehen:

I_EMotor = c₁.F+(c₃.F^&&)+c₅.&&

beziehungsweise

U_EMotor = c₁.F+(c₂.F^&)+(c₃.F^&&)+c₄.+c₅.&&.

Die Steuerung des Servoantriebs über den Strom ist einfacher und weniger von der Temperatur abhängig. Der Kraftsensor 451 kann beispielsweise als Wegsensor, der eine Relativwegmessung in einem elastisch verformbaren Bauteil ausführt, oder ein Drucksensor sein, der in Verbindung mit einem Hydraulik- oder Elastomerelement einen Rückschluß auf die wirksame Kraft detektiert. Weiterhin können in den Übertragungseinrichtungen Druckelemente, wie beispielsweise Piezo-Elemente zur Anzeige des von der Kraft abhängigen Drucks als Kraftsensoren eingesetzt werden.

Die Servounterstützungseinrichtung mit auf der Schaltbetätigungswelle 445 drehfest gelagertem Hebel 426 ist als beispielhaft Ausführung zu betrachten. Es versteht sich, daß eine kraftproportionale Servounterstützungseinrichtung auf jede andere Schaltmechanik eines Handschaltgetriebes angewendet werden kann. Außerdem sind Winkel und Wege bzw. Kräfte und Momente als äquivalente Größen zu betrachten.

Anhand der Fig. 20 werden die Vorteile der Verwendung einer Hysterese der Schaltschwellen s₁, s₂ bei der Verwendung eines Ausführungsbeispiels einer Servounterstützungseinrichtung 301 in Fig. 18 mit einer Steuerung des Servoantriebs durch Schalter näher erläutert.

Die Fig. 20 zeigt ein Diagramm, in dem die Versorgungsspannung U des Servoantriebs 316 (Fig. 18) bei Verwendung eines Elektromotors gegen den Verstellweg x des Schaltbetätigungsbauteils 326 (Fig. 18) aufgetragen ist. Dabei zeigen die durchgezogenen Linien den Spannungsverlauf ohne und die gestrichelten Linien bei Verwendung eines PT₁-Filters mit in diesem Diagramm willkürlich dargestellten Zeitkonstanten T₁, T₂, T₃, T₄, die ihrem Index entsprechend den Schwellwerten zugeordnet sind und für jeden Schwellwert unterschiedliche Werte annehmen können, wodurch jeweils eine an den entsprechenden Verlauf des Schaltweges angepaßte Betriebsspannung U_B des Servoantriebs, die sich in zeitlicher Abfolge in Abhängigkeit vom angewendeten Filter einstellt, erfolgen kann. Die Schwellwerte s₁, s₂ sind dem Schalter 350 und die Schwellwerte s₃, s₄ dem Schalter 351 (Fig. 18) zugeordnet, wobei bei Erreichen der Schwellwerte s₁, s₃ die Schalter 350, 351 den Servoantrieb 316 aktivieren und bei einer Verminderung des Wegs x in Richtung Neutralstellung, wobei diese nicht zwangsläufig am Nullpunkt des Schaltweges liegen muß, und dem Erreichen der Schwellwerte s₂, s₄ wieder ausschalten. Zwischen den Einschaltschwellen s₁, s₃ und den Ausschaltschwellen s₂, s₄ ist dabei die Hysterese vorgesehen, um Grenzzyklen zu minimieren. Die Verwendung von Filtern kann das Ansprechverhalten des Servoantriebs verbessern und ruckartige Schaltvorgänge, insbesondere bei sehr langsamen Schaltbewegungen des Fahrers, dämpfen.

Fig. 21 zeigt ein Diagramm zur Beschaltung eines Servoantriebs mit einem Antriebssignal AS im Bereich der Neutralstellung NS in Abhängigkeit von der Stellung des Schalthebels x_SH mit den Wegpunkten s₁, s₂, s₃, s₄ - nicht zu verwechseln mit den Schwellpunkten s₁, s₂ s₃, s₄ der Fig. 20 -, um eine Erkennung der Neutralstellung zu verbessern.

Die Erkennung der Neutralstellung kann neben der Möglichkeit der Verwendung einer mechanischen Rastierung für den Fahrer über die durch das Antriebssignal AS eingestellte Höhe des Unterstützungsmoments des Servoantriebs im Bereich der Neutralstellung NS ermöglicht werden. Hierzu wird der beispielsweise über weitere Algorithmen in Abhängigkeit von den dabei gewählten Betriebsparametern bestimmten 100%-Wert des Antriebssignals AS bei Unterschreiten der Wegpunkte s₁, s₄ von der jeweiligen Seite her bis zum Wegpunkt s₃ beziehungsweise s₄ als abfallendes Antriebssignal AS ausgestaltet, das - wie in Fig. 21 gezeigt - linear sein kann, aber auch jede beliebige, vorteilhafte Form annehmen kann. Im Bereich zwischen den Wegpunkten s₂ und s₃ um die Nullstellung NS wird das Antriebssignal AS und damit das Unterstützungsmoment auf einen vom Weg unabhängigen Wert × %, beispielsweise 70 < × ≧ 0, abgesenkt, wobei im Extremfall die Unterstützung ganz unterbleibt. Der Fahrer hat dabei ein Schaltgefühl, wie er es von nicht unterstützten Schaltungen her kennt und kann die Neutralstellung besser auffinden.

In Fig. 22 ist ein Diagramm zur näheren Erläuterung des Antriebssignals als Betriebsspannung U für einen als Servoantrieb dienenden Elektromotor in Abhängigkeit von dem Differenzweg x_EH-x_SH zwischen dem Antriebsbauteil (beispielsweise 226 in Fig. 17) und dem Schaltbetätigungsbauteil (beispielsweise 222 in Fig. 17). Bei kleinen Differenzsignalen zwischen ds₁ und ds₂, dies kann beispielsweise der Bereich der Wirkung der Federeinrichtung (beispielsweise 238 in Fig. 17) sein, wird keine Spannung U angelegt. Wird der Differenzweg x_EH-x_SH größer, wird in Abhängigkeit von der Schaltrichtung und damit von der Drehrichtung des Elektromotors eine zunehmende beziehungsweise zu negativen Spannungen abnehmende Spannung U eingeprägt, die - vorzugsweise und dem Diagramm entsprechend - linear mit den Steigungen K₁ für den negativen und K₂ für den positiven Ast verläuft. Die Steigungen K₁ und K₂ sind systembedingt und werden entsprechend angepaßt. Bei Erreichen der maximalen Betriebsspannung U_max des Elektromotors an den Punkten ds₃ beziehungsweise ds₄ wird die Spannung begrenzt.

Fig. 23 zeigt alternativ zu dem in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ablaufdiagramms einer regelmäßig in einem vorgegebenen Zeittakt abgearbeiteten Routine zur Erkennung einer Schaltabsicht, die auch miteinander kombiniert sein können.

Nach dem Start 500 wird an der Verzweigung 501 geprüft, ob die Neutralstellung NS eingestellt ist. Ist diese nicht eingestellt, das heißt, es ist ein Gang eingelegt, und wird in der Verzweigung 502 kein Gangwechselsignal GW, beispielsweise durch ein entsprechendes Signal eines Wegsensors, indiziert wird in 503 ein Schaltabsichtssignal SA zu "0" gesetzt und in 504 die Routine beendet.

Wird ein Gangwechselsignal in 502 erkannt, wird in den Verzweigungen 511, 512 ermittelt, welcher Gang G eingelegt ist und ob die aus dem Wählsensor WH und dem Schalthebelsensor SH ermittelten Signale x_1,WH,SH, x_2,WH,SH plausibel sind. Sind sie nicht plausibel und ergeben keinen realisierbaren Schaltverlauf, wird das Schaltabsichtssignal in dem Feld 503 zu "0" gesetzt und die Routine beendet, ergibt sich ein logischer Schaltvorgang wird das Schaltabsichtssignal SA im Feld 513 zu "1" gesetzt und die Routine beendet.

Ist die Neutralstellung NS eingestellt, wird in der Verzeigung 505 geprüft, ob die Bedingungen Motordrehzahl n_mot größer oder gleich der Leerlaufdrehzahl n_LL und die Raddrehzahl n_Rad kleiner als eine vorgegebene Schwelle n_Schwelle, beispielsweise 0.1/sec, ist, das heißt, ob der Motor läuft und das Fahrzeug in Bewegung ist. Ist die Bedingung nicht erfüllt, wird in 503 SA = "0" gesetzt und die Routine beendet. Wird die Bedingung erfüllt, wird anhand in der Verzweigung 506 durch Analyse der Betriebsparameter, beispielsweise des Schalthebelsensors SH und des Wegsensors WH geprüft, ob diese einen Satz c₁ von Schwellwerten erfüllen. Daraus wird abgeleitet, ob der Weg in positive oder negative Richtung zurückgelegt wird. Daraus wird von der Neutralstellung aus betrachtet die Schaltrichtung nach hinten abgeleitet, der in dem Feld 507 als Schaldzustand "hinten" abgespeichert wird. Im Feld 508 wird ein Schaltabsichtssignal SA zu "1" gesetzt und die Routine beendet.

Sind die Bedingungen für eine Schaltrichtung nach hinten nicht erfüllt, erfolgt in der Verzweigung 509 die Prüfung auf einen Schaltwunsch nach vorne unter Auswertung der Sensoren WH, SH bezüglich einzuhaltenden Schwellwerten nach dem Schwellwertsatz c₂. Werden diese Bedingungen ebenfalls nicht erfüllt, liegt keine Schaltabsicht vor und im Feld 503 wird das Schaltabsichtssignal zu "0" gesetzt und in 504 die Routine beendet. Werden die Bedingungen in der Verzweigung 509 erfüllt, wird im Feld 510 die Schaltrichtung "vorne" abgelegt sowie in Feld 508 das Schaltabsichtssignal zu "1" gesetzt und die Routine in 504 beendet. Das Schaltabsichtssignal erzeugt in weiteren Programmroutinen, falls es zu "1" gesetzt ist, einen Schaltvorgang in Abhängigkeit von den in den Feldern 507, 510 abgelegten Informationen zur Schaltrichtung "vorne" beziehungsweise "hinten".

In Fig. 24 ist eine mögliche Routine zur Erkennung des Schaltzustandes als Ablaufdiagramm dargestellt. Der Ablauf der Routine erfolgt vorteilhafterweise periodisch in kurzen Zeitabständen, wobei der Zeitabstand verglichen mit der Änderungsrate der Schaltzustände klein sein sollte. Gesteuert werden die Abläufe des Schaltablaufs in weiteren Routinen, die durch das in dieser Routine gebildete Steuersignal "Zustand" angefahren werden.

Nach dem Start 550 der Routine wird in der Verzweigung 551 abgefragt, ob das Zustandssignal "Einspuren", das heißt mittels des Servoantriebs einen Gang einzulegen, aktuell ist. Ist der Zustand aktuell, wird in der Verzweigung 552 abgefragt, ob ein Gang eingelegt ist, das heißt, ob die Endlage des Einspurens erreicht ist, was beispielsweise über einen Schwellwert des Schaltsensors ermittelt werden kann. Ist die nicht der Fall, wird im Feld 553 das Zustandssignal "Einspuren" erhalten und die Routine beendet. Ist die Endlage erreicht, wird in Feld 554 das Zustandssignal "KeinGW", also kein aktiver Gangwechsel aktiv, erzeugt und die Routine beendet.

Ist das Zustandssignal "Einspuren" nicht aktiv, leitet die Verzweigung 551 an die Verzweigung 555 weiter, in der abgefragt wird, ob gerade synchronisiert wird "Synchronisieren". Ist dies der Fall wird in der Verzweigung 556 festgestellt, beispielsweise über die Auswertung der Energieaufnahme des Elektromotors über die Zeit oder über das Wegsignal des Schaltsensors, dem bestimmte Sollgrößen der Synchronisation zugeordnet sind, ob der Synchronisationsweg durchfahren ist, also "SyncBereich verlassen" gilt. Ist die Synchronisation durchfahren, wird im Feld 553 das Zustandssignal "Einspuren" zurückgesetzt und die Routine beendet, ist sie nicht abgeschlossen, wird das Zustandssignal im Feld 557 "Synchronisieren" beibehalten und die Routine beendet.

Ist das Zustandssignal an der Verzweigung 558 "SyncAnfahren" wird von der Neutralstellung aus die Synchronisationsstellung angefahren. Ist der Bereich erreicht, wird in der Verzweigung 559 an das Feld 557 weitergeleitet und das Zustandssignal zu "Synchronisieren" gesetzt und anschließende die Routine verlassen. Ist der Synchronisationsbereich noch nicht erreicht, wird das Zustandssignal im Feld 560 erhalten und die Routine beendet.

Beim Zustandssignal "Neutral" in der Verzweigung 561 wird auf eine Schaltabsicht, beispielsweise nach den Routinen in Fig. 13 und/oder 23 geprüft. Das Schaltabsichtsignal wird dann in der Verzweigung 562 zur Bewertung herangezogen. Liegt eine Schaltabsicht vor wird das Zustandssignal "SyncAnfahren" in Feld 560 zur Abarbeitung des entsprechenden Unterprogramms aktiviert. Liegt in 562 keine Schaltabsicht vor, wird in Feld 564 das Zustandssignal "Neutral" beibehalten, was bedeutet, daß das Getriebe in Neutralstellung steht.

Liegt an der Verzweigung 563 das Zustandssignal "GangHeraus" an, ist der Servoantrieb im Begriff, einen Gang auszurücken. In der Verzweigung 565 wird dabei überprüft, ob die Neutralstellung schon erreicht ist. Ist dies der Fall, wird das Zustandssignal im Feld 564 auf "Neutral" gesetzt, ansonsten wird das Zustandssignal im Feld 566 beibehalten und die Routine beendet.

Wenn in der Verzweigung 567 das Zustandssignal "KeinGW" ansteht, also beispielsweise bei einem eingelegten Gang gefahren wird, erfolgt in einer Schleife über die Verzweigung 568 die Abfrage, ob eine Schaltabsicht vorliegt. Liegt eine Schaltabsicht vor, wird das Zustandssignal "GangHeraus" im Feld 566 erzeugt und die Routine beendet. Ansonsten leitet die Verzweigung 568 an die Verzweigung 569 weiter.

Die Verzweigung 569 setzt das Zustandssignal in Abhängigkeit, ob sich die Schaltbetätigungseinrichtung im Neutralbereich befindet im Feld 570 auf "Neutral" oder wenn die Bedingung nicht zutrifft im Feld 571 auf "KeinGW", also zur Beibehaltung des eingelegten Gangs.

Das in Fig. 25 gezeigte Ablaufdiagramm stellt beispielhaft den Schaltablauf einer Servounterstützungseinrichtung dar. Dabei können die in Fig. 24 gesetzten Zustandssignale ausgewertet werden.

Der Start 572 der Routine leitet in die Verzweigung 573 über, die im Falle eines Einspurvorgangs im Feld 574 eine Routine zum Anfahren der Gangruhelage abarbeitet, wobei das Anfahren lagegeregelt, das heißt in Abhängigkeit von Wegsensoren, beispielsweise dem Schaltsensor, erfolgt. Ist die Gangruhelage angefahren und der Gang eingerückt wird die Routine beendet.

Ist das Zustandssignal "Synchronisieren" aktiv, wird in der Verzweigung 575 zur Unterroutine 576 umgeleitet, in dem die Betriebsspannung U für den Servoantrieb reduziert wird, um die Kraft F beziehungsweise das Unterstützungsmoment zur verringern, um eine Beschädigung der Synchronisiereinrichtung sowie erhöhte Schaltgeräusche zu verhindern. Danach wird die Routine beendet.

Ist das Zustandssignal "SyncAnfahren" aktiv, wird aus der Verzweigung 577 mit in 576 vermindertem Unterstützungsmoment lageregeregelt im Feld 578 der Synchronisationsbereich angefahren und anschließend die Routine beendet.

Im Zustand "Neutral" wird aus der Verzweigung 579 das Feld 580 angesteuert, das die Betriebsspannung des Servoantriebs abschaltet.

Im Zustand "GangHeraus" wird aus der Verzweigung 81 heraus das Feld 582 angesteuert, das in Abhängigkeit von einem Wegsensor, beispielsweise dem Schaltungssensor den Gang herausnimmt und in Richtung Neutralstellung bewegt und danach die Routine beendet.

Das Zustandssignal "KeinGW" aktiviert über die Verzweigung 583 eine Schleife zurück in den Verzweigungsast, durch den bei Verneinung eines Zustandssignals der Ablauf erfolgt und in dem abschließend im Feld 584 der Servoantrieb, beispielsweise über ein Ausschalten der Betriebsspannung U_EM des Elektromotors, desaktiviert wird.

Das Ablaufdiagramm der Zustandserkennung in Fig. 24 in Verbindung mit dem Zustandsablauf in Fig. 25 wird zuvor so beschrieben, daß entsprechende Zustandssignale gesetzt werden und danach die Routine beendet wird und in dem nachfolgenden Zustandsablauf entsprechende Unterprogramme zur selektiven Abarbeitung des Schaltablaufs aufgerufen werden. Es versteht sich, daß ein Ablauf auch so erfolgen kann, daß entsprechend benannte Unterprogramme sofort nach der Einstellung des Zustandssignals aufgerufen werden können und nach Durchlaufen der Routine die Routine der Zustandserkennung an derselben Stelle fortgesetzt wird.

Fig. 26 gibt ein Ablaufdiagramm einer Routine wieder, die die Aktivierung des Servoantriebs von der Anwesenheit eines Fahrers abhängig macht. Nach dem Start 600 der Routine wird in der Verzweigung 601 aus der Bedingung Ind₁ = 1 festgestellt, ob ein Fahrer im Fahrzeug sitzt. Ind₁ kann beispielsweise zu "1" gesetzt werden, wenn zumindest eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt ist (sind), das heißt folgende Bedingungen können über eine "und"- oder "oder"-Verknüpfung miteinander verbunden sein: Anlasser ist aktiviert, Bremse ist betätigt, Fahrpedal ist betätigt, Kupplung ist betätigt, Lenkbewegungen, Gurt ist im Schloß, Drehzahl des Motors ist signifikant höher als Leerlaufdrehzahl. Trifft die Antwort auf die Verknüpfung der Elemente zu, wird im Feld 602 das Fahrersignal aktiviert, das heiß zu "1" gesetzt. Im Feld 603 wird im Anschluß eine Zeitmarke t gesetzt, die im Bereich 0 < t < 15 s sein kann. Im Feld 604 wird eine von der Anwesenheit des Fahrers abhängige Schaltkraftunterstützung durchgeführt. Danach wird die Routine, die für einen periodischen Betrieb vorgesehen ist, beendet und nach Ablauf einer vorgegeben Zeit erneut aufgerufen.

Ist eine Indikation Ind₁ = "1" nicht gegeben, wird in der Verzweigung 605 abgefragt, ob die Zeitmarke t < 0 ist, wodurch ermittelt werden kann, ob der Fahrer nur für gewisse Zeit inaktiv ist oder das Fahrzeug verlassen hat und wird im Falle der Erfüllung der Bedingung in Feld 606 um einen Betrag Δt vermindert. Nachfolgend wird in der Verzweigung 607 festgestellt, ob n_Rad < 0 oder einem kleinen Wert ist, wodurch eine Bewegung des Fahrzeugs feststellbar ist und der Ablauf mit dem Feld zur Servounterstützung 604 fortgesetzt wird. Ist keine Bewegung des Fahrzeugs erkennbar, wird in der Verzweigung 608 die Kombination aus einem zweiten Datensatz zur Erkennung, ob der Fahrer anwesend ist Ind₂, beispielsweise bestehend aus einem Türöffnungssignal, einem Feststellbremssignal und/oder der Zeitmarke t < 0. Wird die Kombination der Bedingungen erfüllt, ist also Ind₂ = 0, kann darauf geschlossen werden, daß kein Fahrer (mehr) im Fahrzeug sitzt und das Fahrererkennungssignal wird im Feld 609 zu "0" gesetzt und die Routine beendet. Ist die Bedingung Ind₂ = 0 nicht erfüllt wird der Ablauf mit dem Feld 604 fortgesetzt und die Schaltkraft weiterhin unterstützt.

Die Fig. 27 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Routine zur Verhinderung einer Lastschaltung, wobei die Unterstützung der Schaltbewegung mit zunehmendem Grad der Lastschaltung abnimmt. Die Lastschaltung wird dabei von einem Sensor, beispielsweise einem den Weg des Ausrücklagers aufnehmenden Wegsensor, erkannt und ein lastschaltungsabhängiges Kennfeld mit einem für den entsprechenden Lastschaltzustand maximales Antriebssignal AS_L ist im Speicher der Steuereinheit abgelegt.

Nach dem Start 610 der Routine wird in dem Feld 611 ein aktuelles Antriebssignal AS_L für den Servoantrieb, das von dem Grad der Lastschaltung abhängig ist, gebildet. Ist in der Verzweigung 612 das Antriebssignal AS größer als das unter Lastschaltbedingungen zulässige Antriebssignal AS_L, wird dieses auf das maximale unter Lastschaltbedingungen zulässige Antriebssignal AS_L vermindert und der Fahrer spürt einen größeren Widerstand während des Schaltvorgangs. Ist keine Lastschaltung vorhanden, bleibt das Antriebssignal AS unverändert.

Eine weiteres Ausführungsbeispiel zur Verhinderung beziehungsweise Warnung vor einer Lastschaltung ist im Ablaufdiagramm der Fig. 29 gezeigt.

Hier wird das Schaltabsichtsignal SchAbs solange verzögert, das heißt es wird in anderen Routinen, die auf dieses Signal zurückgreifen keine Schaltabsicht erkannt und daher Schaltunterstützung eingeleitet, bis die Lastschaltbedingungen aufgehoben sind, wobei die Lastschaltroutine in kurzen Zeitabständen durchlaufen wird.

Hierzu wird nach dem Start 620 der Routine in der Verzweigung 621 die Lastfreiheit des Getriebes, beispielsweise durch Auswerten eines Kupplungssensors und/oder-schalters, Ausrücklagersensors, Kupplungspedalwegsensors, Motormomentbestimmung und/oder dergleichen bestimmt. Ist das Getriebe lastfrei, wird in der Verzweigung 622 geprüft, ob eine Schaltabsicht (SchAbs = "1" oder Schabs_alt = "1") vorliegt oder vorlag, wobei SchAbs_alt = "1" bedeutet, daß früher eine durch die Verzweigung 621 unterdrückte Schaltabsicht vorlag. Ist eine der beiden Größen zu "1" gesetzt, kann, nachdem im Feld 653 SchAbs = "1" und SchAbs_alt = "0" gesetzt wurde, in der Schaltabsichtsroutine die Schaltabsicht abgearbeitet werden und die Routine wird beendet.

Ist das Getriebe nicht entlastet, liegt also eine Lastschaltung vor, wird von Verzweigung 621 in die Verzweigung 624 eingeleitet, wo in Abhängigkeit des Schaltabsichtssignals verzweigt wird und wobei bei Vorliegen einer Schaltabsicht im Feld 621 das Schaltabsichtsignal in SchAbs_alt umbenannt und zu "1" gesetzt wird, um die Information über die Schaltabsicht nicht zu verlieren. Dann wird das Schaltabsichtsignal SchAbs in Feld 626 zu "0" gesetzt, so daß eine Schaltabsicht in den Routinen, die auf das Schaltabsichtsignal zurückgreifen, nicht erkannt wird und eine Schaltunterstützung unterbleibt, bis nach dem periodischen Durchlaufen der Routine an der Verzweigung 621 die Lastfreiheit des Getriebes festgestellt wird.

Bei Verwendung einer Servounterstützungseinrichtung, bei der das Unterstützungsmoment des Servoantriebs so gestaltet wird, daß die vom Fahrer aufzubringende Handkraft proportional zur Schaltkraft an der Schalteinrichtung beziehungsweise proportional zum Schaltmoment an der Schaltwelle ist, kann vorteilhafterweise eine Routine zur Lastfreiheit des Getriebes entfallen, da bei einer derartigen Steuerung des Servoantriebs der Fahrer das Schaltgefühl eines herkömmlichen, nicht unterstützten Getriebes hat und daher - falls gewünscht - die Verantwortung von Lastschaltungen in gewohnter Weise in der Hand des Fahrers liegt. Es versteht sich, daß bei einer derartigen Steuerung Routinen zur Lastschaltverhinderung ebenfalls eingesetzt werden können, wenn eine selbständige Lösung erwünscht ist.

Fig. 30 zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagramm einer Routine zur selbsttätigen Herausnahme eines eingelegten Ganges in entsprechenden Situationen, wie beispielsweise zur Vermeidung des Abwürgens des Motors oder bei abrupten Bremsmanövern. Hierzu wird nach dem Start 630 der Routine im Feld 631 die Drehzahl des Motors n_Motor erfaßt und im Feld 632 eine Drehzahländerung dn_Motor im Zeitintervall dt berechnet. In der Verzweigung 633 wird beispielhaft als Kriterium für ein drohendes Abwürgen des Motors ein Unterschreiten einer Schwelle n_Schwelle durch die Motordrehzahl n_Motor geprüft. Die Schwelle liegt dabei vorzugsweise 100 bis 300 U/min unter der typischen Leerlaufdrehzahl. Als Kriterium für ein abruptes Bremsmanöver kann die zeitliche Änderung - nämlich die Abnahme - der Motordrehzahl dn_Motor/dt gegen eine Schwelle dn_Schwelle/dt geprüft werden, wobei hier eine Drehzahlabnahme zwischen -2000 bis -3000 U/min als Schwelle dn_Schwelle vorteilhaft sein kann. Zur Absicherung des Ergebnisses kann beispielsweise die Betätigung des Bremsschalters oder ein zur Verfügung stehendes Antiblockiersignal in die Entscheidung einbezogen werden. Liegt eine entsprechende Situation, die die Herausnahme des Gangs rechtfertigt, vor, wird der Gang im Feld 634 lagegeregelt herausgenommen, wobei zu beachten und in den weiteren Routinen zu berücksichtigen ist, daß es sich um eine Lastschaltung handeln kann. Im Anschluß oder wenn die Bedingungen nach Verzweigung 633 nicht vorliegen, wird die Routine in 636 beendet. Auch diese Routine wird in kurzen Zeitabständen regelmäßig durchlaufen.

Die in Fig. 31 dargestellte Routine zeigt eine Möglichkeit der selektiven Unterstützung bestimmter Gänge in Abhängigkeit von der Fahrsituation, hier zum Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stand. Es sollen nur zum Anfahren geeignete Gänge nutzbar sein, beispielsweise die beiden ersten Gänge mit der kleinsten Übersetzung 1, 2 und der Rückwärtsgang R.

Dazu werden nach dem Start 640 der Routine im Feld 641 für die Schaltfunktion wichtige Parameter, beispielsweise die Signale des Schalthebelsensors x_SH, des Wählsensors x_WH, des Schaltsensors x_SH, die Motordrehzahl n_Motor und die Raddrehzahl n_Rad erfaßt. Dem Erfassungsschritt 641 folgt ein Skalierungsschritt 642. In der Verzweigung 643 wird geprüft, ob der Motor Leerlaufdrehzahl n_LL oder mehr hat, das heißt, ob er läuft und ob sich die Räder bewegen, das heißt, ob das Fahrzeug rollt. Dabei kann die Schwelle n_schwelle für die Raddrehzahl auch so ausgelegt sein, daß ein geringfügiges Rollen noch las Anfahrsituation aus dem Stand gewertet wird. Steht durch die "und"-Verknüpfung in Verzweigung 643 fest, daß sich das Fahrzeug im Anfahrzustand befindet, wird in Feld 645 ein Steuerzeichen oder Flag gesetzt, wodurch in den Schaltablaufroutinen nur die Anfahrgänge, beispielsweise Gang 1, 2, R. Wird eine andere Fahrsituation erkannt, werden durch Bildung eines Steuersignals in Feld 644 alle Gänge unterstützt. Nach den Feldern 644, 645 wird die Routine in 646 beendet und regelmäßig in kurzen Zeitabständen wieder aufgerufen.

Ein weiterer Sicherheitsaspekt ist die Freigabe des Anlassers für den Motor in Abhängigkeit von dem Schaltzustand des Getriebes. Das in Fig. 32 gezeigte Ablaufdiagramm zeigt eine Routine zur Generierung eines Steuerzeichens zur Verhinderung der Anlasserfreigabe, wenn zu Beginn der Anlasserbetätigung ein Gang eingelegt ist.

Hierzu wird die Routine mit dem Feld 650 gestartet und im Feld 651 der Anlaßwunsch beispielsweise über den Anlasserschalter sowie die Schalthebelposition x_SH erfaßt. Nach einer Skalierung der Sensorsignale in 652 wird in der Verzweigung 653 entscheiden, ob ein Anlaßwunsch vorliegt. Liegt dieser vor, wird in der Verzweigung 654 geprüft, ob die Neutralposition des Getriebes eingestellt ist, wozu das Schalthebelsensorsignal zur Auswertung herangezogen werden kann. Bei Neutralposition wird in Feld 655 das Steuersignal zur Anlasserfreigabe gesetzt, wodurch der Anlasser in einer entsprechenden Routine angesteuert werden kann. Anschließend wird die Routine beendet. In den Fällen, daß kein Anlaßwunsch vorliegt oder sich das Getriebe nicht in Neutralstellung befindet, wird in dem Feld 656 das Steuersignal zur Freigabe des Anlassers zu "0" gesetzt, das heißt, in der entsprechenden Steuerroutine wird der Anlaßwunsch unterdrückt und der Motor kann vor Schalten in Neutralstellung nicht betätigt werden.

Es versteht sich, daß in die oben beschriebene Routine auch, falls eine entsprechende Information, beispielsweise über einen Kupplungssensor, Kupplungsschalter, Ausrückwegsensor oder dergleichen, zur Verfügung steht, die Stellung der Kupplung einbezogen werden kann, so daß in der Verzweigung 654 beispielsweise über eine "oder"-Verknüpfung die Möglichkeit eröffnet wird, das Steuerzeichen zur Freigabe des Anlassers auch bei eingelegtem Gang und getretener Kupplung zu setzen und damit in dieser Situation ebenfalls den Motor zu starten.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unter­ anspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungs­ formen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Ver­ fahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

In die Anmeldung werden die Anmeldungen mit den folgenden Aktenzeichen inhaltlich voll aufgenommen:
DE 44 46 517, DE 196 02 006, DE 196 50 450, DE 196 27 980, DE 196 19 348, DE 196 32 924, DE 196 45 358, DE 197 23 393, DE 197 19 614, DE 197 25 149, DE 197 31 842, DE 197 29 354, DE 196 36 005, DE 197 44 051, DE 197 43 674, DE 197 49 681, DE 198 07 762, DE 198 19 780, DE 198 22 693, DE 198 23 050, DE 198 23 767, DE 198 23 089, DE 198 23 772, DE 197 23 764, DE 198 23 762, DE 198 23 598, DE 198 29 835, DE 198 29 861, DE 197 34 050, DE 198 06 239, DE 198 29 961, DE 198 26 874, DE 198 37 611, DE 198 47 243, DE 198 46 430, DE 198 49 636, DE 198 50 973.

Claims (95)

1. Servounterstützungsvorrichtung für eine Handschaltung, enthaltend einen Schalthebel, der mittels einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Schaltbewegung mit einem Schaltbetätigungsbauteil eines Schaltgetriebes verbunden ist, ein Mittel zur Erfassung der Bewegung des Schalthebels in Schaltrichtung, einen Servoantrieb zum Bewegen des Schaltbetätigungsgliedes, und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Servoantriebs, wobei der Schalthebel relativ zu dem Schaltbetätigungsbauteil gegen die Kraft einer Federeinrichtung in seine beiden entgegengesetzten Betätigungsrichtungen bewegbar ist.

2. Servounterstützungsvorrichtung für eine Handschaltung, enthaltend einen relativ zu dem Schaltbetätigungsbauteil in seine beiden entgegengesetzten Betätigungsrichtungen bewegbaren Schalthebel, der mittels einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Schaltbewegung mit einem Schaltbetätigungsbauteil eines Schaltgetriebes verbunden ist, einen mittels einer Übertragungseinrichtung mit dem Schaltbetätigungsbauteil kraftschlüssig verbundener Servoantrieb zum Bewegen des Schaltbetätigungsgliedes, und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Servoantriebs, wobei ein Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit von zumindest einem Kraft- und einem Wegsensor eingestellt wird.

3. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Steuergerät, in dem Stellungen des Schalthebels Soll-Stellungen des Schaltbetätigungsgliedes zugeordnet sind und das bei einer Abweichung der Ist-Stellung des Schaltbetätigungsgliedes von der Soll-Stellung den Servoantrieb im Sinne einer Verkleinerung der Abweichung betätigt.

4. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegbarkeit des Schalthebels relativ zu dem Schaltbetätigungsglied durch Anschläge begrenzt ist.

5. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zur Erfassung der Bewegung des Schalthebels ein Schalthebelsensor oder ein Schalter ist.

6. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erfassung der Bewegung des Schaltbetätigungsgliedes ein Schaltungssensor oder ein Schalter vorgesehen ist.

7. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schaltbetätigungsglied eine Schaltwelle des Schaltgetriebes ist, die mit einem Antriebsbauteil drehfest verbunden ist, welches von einem Servoantrieb drehangetrieben ist, und die Übertragungseinrichtung einen auf dem Antriebsbauteil gelagerten Hebel mit Mitteln zur Begrenzung der relativen Verdrehbarkeit zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil aufweist und wobei zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil wenigstens ein Energiespeicher derart wirkt, daß sich der Hebel, wenn er vom Schalthebel her nicht mit einer Kraft beaufschlagt ist, in einer Gleichgewichtslage des relativen Verdrehbereichs befindet.

8. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schaltbetätigungsglied eine Schaltwelle des Schaltgetriebes ist, die mit einem Antriebsbauteil drehfest verbunden ist, welches von einem Servoantrieb drehangetrieben ist, und die Übertragungseinrichtung einen gleichachsig mit der Schaltwelle gelagerten Hebel aufweist, der mit einem in ein Langloch des Antriebsbauteiles eingreifenden Zapfen ausgebildet ist, daß eine begrenzte relative Verdrehbarkeit zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil gegeben ist, und wobei zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil wenigstens eine Feder derart wirkt, daß der Zapfen sich in dem Zustand, in dem der Hebel vom Schalthebel her nicht mit einer Kraft beaufschlagt ist, in einem mittleren Bereich des Langloches befindet.

9. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsbauteil ein Zahnsegmentrad ist, das über ein Getriebe, wie Schneckengetriebe, von dem als Servomotor, wie Elektromotor, ausgebildeten Servoantrieb drehangetrieben wird.

10. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsbauteil von einem in zwei entgegengesetzte Richtungen beweglichen Kolben einer Kolben-/Zylindereinheit mit zwei Druckräumen angetrieben ist, welche Druckräume über je eine Leitung mit je einem von zwei einer von dem Servoantrieb angetriebene Reversierpumpe verbunden ist.

11. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitungen über eine Bypaßleitung miteinander verbunden sind, in der ein bei Fehlfunktion der Servounterstützungsvorrichtung öffnendes Ventil angeordnet ist.

12. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung eine lineare Charakteristik aufweist.

13. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung eine vorgespannte, weiche Charakteristik aufweist.

14. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Servoantriebs zumindest aus zwei Schaltern gebildet ist, die in beide Richtungen innerhalb des begrenzten, relativen Verdrehbereichs zwischen dem Hebel und dem Antriebsbauteil an einem von der Gleichgewichtslage um einen Differenzweg abweichenden Wegpunkt angeordnet sind und bei Überschreiten des Differenzweges in Richtung der Schaltbewegung den Servoantrieb nach Überschreiten einer Schaltschwelle aktivieren und bei Unterschreiten der Schaltschwelle deaktivieren.

15. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltschwelle zum Aktivieren des Servoantriebs bei größeren Differenzwegen als die Schaltschwelle zum Deaktivieren des Servoantriebs vorgesehen ist.

16. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ausgehend von einer Neutralstellung die Differenzwege in beide Richtungen der Schaltbewegung unterschiedlich sind.

17. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Schalteinrichtung eine Raste zur Hervorhebung der Neutralstellung vorgesehen ist.

18. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Raste am Schalthebel, der Schaltwelle oder einem weiteren mit der Schalteinrichtung verbundenen Bauteil angeordnet ist.

19. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Bereich der Neutralstellung des Schalthebels das Unterstützungsmoment des Servoantriebs abgesenkt wird.

20. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Erkennen einer Schaltabsicht der eingelegte Gang selbsttätig vom Servoantrieb ausgerückt und das Antriebsbauteil in Neutralstellung gebracht wird.

21. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Servoantrieb ein Elektromotor ist und ein Unterstützungsmoment über die an diesen angelegte Spannung oder den durch ihn fließenden Strom eingestellt wird.

22. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die an den Elektromotor angelegte Spannung im Bereich der halben maximalen Betriebsspannung des Elektromotors ist.

23. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die am Elektromotor angelegte Spannung mittels eines Tiefpaßfilters erster Ordnung gefiltert ist.

24. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei Wegsensoren den während des Schaltvorgangs zurückzulegenden Weg des Schalthebels und des Schaltbetätigungsbauteils erfassen.

25. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schaltungssensor oder der Schalthebelsensor als ein den von der Federeinrichtung aufgenommenen Weg erfassender Sensor ausgebildet ist.

26. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese für ein Getriebe mit mehreren Schaltgassen vorgesehen ist und die Auswahl der Schaltgassen manuell über eine zweite Übertragungseinrichtung erfolgt.

27. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor, wie Wählsensor, vorgesehen ist, der die Auswahl der Schaltgasse erkennt.

28. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit vom während des Schaltvorgangs zurückgelegten Weg oder Verdrehwinkel des Antriebsbauteiles gegenüber dem Schaltbetätigungsbauteil eingestellt wird.

29. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit vom Signal des Schaltungssensors während des Schaltvorgangs eingestellt wird.

30. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit eines aus dem Weg oder Verdrehwinkel des auf dem Antriebsbauteil gelagerten Hebels der Übertragungseinrichtung abzüglich dem Weg oder Verdrehwinkel des Antriebsbauteiles ermittelten Differenzweges während des Schaltvorgangs eingestellt wird.

31. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit eines aus dem Weg oder Verdrehwinkel des Schalthebels abzüglich dem Weg oder Verdrehwinkel des Antriebsbauteiles ermittelten Differenzweges während des Schaltvorgangs eingestellt wird.

32. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit eines aus dem Signal des Schalthebelsensors abzüglich dem Signal des Schaltungssensors gebildeten Differenzsignals während des Schaltvorgangs eingestellt wird.

33. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit vom Signal des Wählsensors eingestellt wird.

34. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der der Schalthebel bewegt wird, eingestellt wird.

35. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geschwindigkeit des Handschalthebels aus dem Weg des Schalthebels über die Zeit und der Weg aus dem Sensorsignal des Schalthebelsensors bestimmt wird.

36. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorsignal mit einem Filter zur Eliminierung von gleichförmigen Bewegungen beaufschlagt wird.

37. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Überschreiten einer vorgegebenen Geschwindigkeitsschwelle des Schalthebels eine Schaltabsicht erkannt und der Servoantrieb aktiviert wird.

38. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Überschreiten eines vorgegebenen Werts eines Weges des Schalthebels eine Schaltabsicht erkannt und der Servoantrieb aktiviert wird.

39. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät einen Mikroprozessor mit zugehörigen Speichern und Signalein- und Signalausgängen enthält.

40. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur eingestellt wird.

41. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebstemperatur zumindest aus einer Getriebeöl-, Motoröl- und/oder Kühlwassertemperatur oder einer Kombination hieraus ermittelt wird.

42. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ermittelten Temperaturen als Temperaturkennfeld in einem Speicher abgelegt werden.

43. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Servoantrieb ab einem Temperaturschwellwert zu niedrigeren Temperaturen ein zusätzliches Unterstützungsmoment als Offset abgibt.

44. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebssignal für den Servoantrieb mit einem temperaturabhängigen Faktor beaufschlagt wird.

45. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vom Steuergerät an den Servoantrieb gelieferte Antriebssignal von Betriebsparametern abhängt.

46. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorsignale und/oder ermittelten Differenzwege in Abhängigkeit von Temperatur-, Verschleißbedingungen und/oder abhängig vom ausgewählten Gang korrigiert werden.

47. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Inbetriebnahme die Soll-Stellungen des Schalthebels entsprechenden Gängen und/oder eine Neutralposition einer Einstellung ohne eingelegten Gang zugewiesen und in einem Speicher abgelegt werden.

48. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Soll-Stellungen für die zugewiesenen Gänge einem H- Schaltbild entsprechen.

49. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den bezüglich der Neutralstellung nach vorne und nach hinten einlegbaren Gängen in Form jeweils einer Gangruppe jeweils eine mittlere Soll-Stellung zugeordnet und in einem Speicher abgelegt wird.

50. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Inbetriebnahme bestimmten Wegpositionen des Schalthebels Synchronisierpositionen für die einzelnen Gänge oder Ganggruppen zugeordnet werden und in einem Speicher abgelegt werden.

51. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Servoantrieb in Abhängigkeit von den Synchronisierpositionen betrieben wird.

52. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Daten im Speicher redundant abgelegt werden.

53. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Daten über die gesamte Betriebszeit der Servounterstützungseinrichtung aktualisiert werden.

54. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Servoantrieb nur aktiviert werden kann, wenn ein Fahrer im Fahrzeug sitzt.

55. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anwesenheit des Fahrers mittels eines Gewichtssensors und/oder Schalters im Fahrersitz detektiert wird.

56. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Anlasser zum Start einer Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Fahrzeugs mit der Servounterstützungseinrichtung erst betätigt wird, wenn die Neutralposition eingestellt ist.

57. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Neutralposition mittels des Schalthebelsensors erkannt wird.

58. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anlasser erst betätigt werden kann, wenn eine im Kraftfluß zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordnete Kupplung vollständig ausgerückt ist.

59. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ausgerückte Zustand der Kupplung mittels eines Kupplungsschalters angezeigt wird.

60. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine notwendige Betätigungskraft des Schalthebels manuell einstellbar ist.

61. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betätigungskraft im Bereich zwischen 10 N und 100 N einstellbar ist.

62. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebssignal für den Servoantrieb mit einem aus einem mittels eines Potentiometers, eines Stufenschalters oder dergleichen vorgegebenen Wertes ermittelten Faktor beaufschlagt wird.

63. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Servoantrieb das Schaltbetätigungsbauteil mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt, wenn die Federeinrichtung bis zum Anschlag überdrückt ist.

64. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät die Aktivierung des Servoantriebs unterbricht, wenn während eines Schaltvorgangs die Federeinrichtung länger als eine vorbestimmte Zeitdauer überdrückt wird.

65. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Servoantrieb bei einer Schaltung in einen unzulässigen Gang deaktiviert wird.

66. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät einen eingelegten Gang bei nicht schleifender Kupplung aus der Motordrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl ermittelt.

67. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Steuergerät von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige, unzulässige Gänge abgelegt sind.

68. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einem Schaltwunsch in einen unzulässigen Gang der Servoantrieb nicht aktiviert wird.

69. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einem Schaltwunsch in einen unzulässigen Gang der Servoantrieb gegen die Schaltrichtung aktiviert wird.

70. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Lastschaltvorgänge, die bei geschlossener oder nicht vollständig geöffneter Kupplung vorgenommen werden, nicht durch den Servoantrieb unterstützt werden oder mit einem gegenläufigen Unterstützungsmoment beaufschlagt werden.

71. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Lastschaltvorgang durch Auswerten zumindest eines Sensor- oder Schaltsignals folgender Betriebsparameter erkannt wird: Motormoment, Drosselklappenwinkel, Fahrpedalwinkel, Ausrücklagerweg, Kupplungspedalweg, Leerlaufposition, Kupplungsposition.

72. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Vorliegen einer Lastschaltung der Schaltvorgang so lange verzögert, bis die Lastschaltbedingungen aufgehoben sind.

73. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment mit abnehmendem Grad der Lastschaltung in Abhängigkeit von einem den Grad der Lastschaltung wiedergebenden Signal gesteigert wird.

74. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Anfahrgänge aus dem Stand nur bezüglich der Übersetzung ins Langsame die ersten beiden Gänge und ein Rückwärtsgang zugelassen werden.

75. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Servoantrieb und/oder die Kraftübertragung zwischen dem Servoantrieb und dem Schaltbetätigungsglied derart ausgebildet ist, daß das Schaltbetätigungsglied bei Ausfall des Servoantriebs mittels des Schalthebels betätigbar ist.

76. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Kraftübertragung zwischen dem Schaltbetätigungsglied und dem Servoantrieb eine bei Ausfall des Servoantriebs öffnende Kupplung angeordnet ist.

77. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funktionsfähigkeit von Sensoren, insbesondere Schalthebelsensor, Schaltungssensor und/oder Wählsensor mittels Plausibilitätsüberprüfungen überprüft wird.

78. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Weglängen des Schaltungssensors und des Schalthebelsensors unter Berücksichtigung der Hebelverhältnisse zur Feststellung der Plausibilität der Sensoren miteinander verglichen werden.

79. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Signal des Wählsensors mit der Motordrehzahl und/oder mit der Radrehzahl und/oder der Tachodrehzahl unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse zur Feststellung der Plausibilität des eingelegten Gangs und/oder der Drehzahlen verglichen wird.

80. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während der Aktivierung des Servoantriebs eine Überprüfung auf Änderung einer von dem Servoantrieb zu bewirkenden Weglänge erfolgt.

81. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Ausfall des Schalthebelsensors ein Ersatzwert aus der Bewegung des Schaltungssensors unter Berücksichtigung der zwischen den beiden Sensoren wirksamen Hebelverhältnisse und wahlweise der Steifigkeit der Federeinrichtung gebildet wird.

82. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Ausfall des Schaltungssensors ein Ersatzwert aus der Bewegung des Schalthebelsensors unter der Berücksichtigung der zwischen den Sensoren wirksamen Hebelverhältnisse und wahlweise der Steifigkeit der Federeinrichtung gebildet wird.

83. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Defekt in der Übertragungseinrichtung durch Plausibilitätsprüfung der beiden vom Schaltungssensor und Schalthebelsensor abgegebenen Signale erkannt wird.

84. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einem Defekt der Übertragungseinrichtung der Schalthebelsensor als Sollwertvorgabe benutzt wird und der Servoantrieb das gesamte zur Schaltung benötigte Moment aufbringt.

85. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fahrer bei Defekten gewarnt wird.

86. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fahrer auf einen notwendigen Werkstattbesuch hingewiesen wird.

87. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Fahrer ein der Fahrweise entsprechender, insbesondere im Hinblick auf die Einsparung von Energie, gegenüber dem eingelegten gegebenenfalls günstigerer Gang vorgeschlagen wird.

88. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Servounterstützungseinrichtung in ausgewählten Fahrsituationen selbsttätig einen eingelegten Gang ausrückt und in Neutralposition schaltet.

89. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgewählte Fahrsituation bei drohendem Abwürgen der Brennkraftmaschine gegeben ist.

90. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgewählte Fahrsituation bei starken Abbremsvorgängen des Fahrzeugs gegeben ist.

91. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgewählte Fahrsituation bei Ansprechen einer Antiblockiereinrichtung gegeben ist.

92. Servounterstützungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung weiterhin eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffzufuhr, wie Drosselklappensteuerung oder Einspritzvorrichtung vorsieht, die von einem Steuergerät gesteuert wird und beispielsweise von einem Elektromotor betätigt wird.

93. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs in Abhängigkeit von zumindest einem eine auf das Antriebsbauteil wirkende Kraft aufnehmenden Kraftsensor und einem den Weg des Schalthebels aufnehmenden Wegsensor eingestellt wird.

94. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment des Servoantriebs proportional zu der auf den Schalthebel einwirkenden Betätigungskraft eingestellt wird.

95. Servounterstützungsvorrichtung für eine Handschaltung, enthaltend einen Schalthebel, der mittels einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Schaltbewegung mit einem Schaltbetätigungsbauteil eines Schaltgetriebes verbunden ist, gekennzeichnet durch seine besondere Ausgestaltung und Wirkungsweise entsprechend den vorliegenden Anmeldungsunterlagen.