Die Erfindung betrifft eine Servounterstützungsvorrichtung für eine Handschaltung eines Getriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a power assistance device for a manual transmission of a transmission according to the preamble of patent claim 1.
Eine derartige Servounterstützungsvorrichtung ist aus der EP 0 692 658 A1 bekannt.Such a power assist device is known from EP 0 692 658 A1 known.
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.Operating comfort is becoming increasingly important in the further development of motor vehicles. To better increase the ease of use of a shift lever and / or for better space utilization in motor vehicles, the shift lever can no longer be arranged directly on the center console between the driver's seat and passenger seat in vehicles, but ergonomically arranged close to the steering wheel. As a result, a shortening of the operating path of the operator's hand of the driver is advantageous, resulting in a short lever arm of the operating lever to an increased switching power of the driver.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Servounterstützungsvorrichtung für 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.The invention has for its object to form an aforementioned power assistance device for a manual transmission of a transmission in a motor vehicle such that even with short actuating travel on the shift lever or the shift lever a high degree of operating comfort is ensured and the operating force is significantly reduced.
Diese Aufgabe wird mit einer Servounterstützungseinrichtung für eine Handschaltung mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved with a power assistance device for a manual transmission with the features according to claim 1.
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.In this case, the power assist device can be applied to manual transmissions, the gears are engaged not only in a switching level by pulling and pressing the shift lever, but also for manual transmission with the H-shift pattern with multiple shift gates, the selection of the individual shift gates manually over a second Transmission device, for example via a Bowden cable or a linkage or the like, which is manually hinged without or by means of another switching power assistance by moving the shift lever, for example, perpendicular to the shift gates.
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-Stellung 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.The power assist device may be equipped with a control unit in which positions of the shift lever are assigned to target positions of the shift operating member, wherein in a deviation of the actual position of the shift operating member from the desired position of the servo drive in the sense of reducing the deviation can be actuated whereby upon actuation of the shift lever by the servo drive, the shift actuator is tracked. It is advantageous to limit the mobility of the shift lever relative to the shift operating member by stops. The movement of the shift operating member may advantageously be provided by a a circuit sensor, for example a potentiometer, a Hall sensor or an incremental displacement sensor, the relative signal at certain switching states, for example, in the neutral position of the transmission is adjustable.
Gemäß der Erfindung ist das Schaltbetätigungsglied eine Schaltwelle des Schaltgetriebes, 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.According to the invention, the shift operating member is a shift shaft of the transmission, which is rotatably connected to a drive member which is rotationally driven by a servo drive. A transmission device is connected to a mounted on the drive member lever with means for limiting the relative rotatability between the lever and the drive member, wherein between the lever and the drive member at least one energy storage acts in such a way that the lever when not from the shift lever forth a force is applied, is in an equilibrium position of the relative rotation range.
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.Furthermore, the lever may be rotatably mounted on the shift shaft and the lever having a pin which engages in a slot of the drive member, thereby resulting in a limited relative rotatability between the lever and the drive member, wherein between the lever and the drive member at least one Spring acts such that the pin is in the state in which the lever is not acted upon by the shift lever ago with a force in a central region of the elongated hole.
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.The drive member may advantageously be a toothed segment wheel which may be rotationally driven by a gear, such as a worm gear, from the servo drive configured as a servomotor such as an electric motor, a hydraulic motor or the like.
Im Falle einer Verwendung des hydraulischen Prinzips kann das Antriebsbauteil von einem in zwei entgegengesetzte Richtungen beweglichen Kolben einer Kolben/Zylindereinheit 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.In the case of using the hydraulic principle, the drive member may be driven by a movable piston in two opposite directions piston / cylinder unit with two pressure chambers, which are connectable via one line with one of two driven by the servo drive reversing pump. Both lines can be connected to one another via a bypass line, in which a valve opening in case of malfunction of the power assistance device can be arranged.
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.The spring device which acts between the lever which articulates the transmission device and the switch actuating component can have a linear, progressive or degressive characteristic and be adapted to the shift feeling with the expectation of a certain force curve during the shift by the driver. It may also be advantageous in some cases to bias the spring device and form with a soft spring characteristic.
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.The control device for controlling the servo drive in one embodiment can do without a control device and for control at least two switches having - viewed from the neutral position - in each of the two directions of the shift within the limited relative rotation range between the lever and the drive member at one of the Balance position can be arranged around a differential way waypoint a switch that can activate the servo drive after exceeding a switching threshold when exceeding the differential travel in the direction of the switching movement and deactivate when falling below the switching threshold. In this case, to avoid limit cycles and circuit irregularities hysteresis with respect to the switching thresholds for switching on and off of the servo drive can be provided in such a way that the switching threshold for activating the servo drive with larger difference paths than the switching threshold for deactivating the servo drive. To adapt the servo assistance device to different shift travel in the transmission or to the configuration of the lever ratios, it may be advantageous, starting from the neutral position to design the differential paths in both directions of the switching movement differently.
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.Furthermore, a catch can be provided in the switching device, which can be arranged on the shift lever, on the switching shaft or on another component connected to the switching device and in the neutral position by a slightly increased operating or switching force to the driver indicates the neutral position. In the same way, the driver can also be signaled by the fact that in the neutral position of the shift lever, the assist torque of the servo drive is lowered. Advantageously, this option is selected when the power assistance device has, for example on the shift lever via a displacement sensor, so that in addition to the other specifications, the assist torque is set in dependence on the shift lever position with a reduced assist torque in the range of the neutral position.
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 = UB mit der Zeitkonstante t, dem Differentialquotienten der auf den Motor einwirkenden Spannung U nach der Zeit t dU/dt sowie der Betriebsspannung UB, wobei die Zeitkonstante t auf die Schalteinrichtung abgestimmt werden kann. Die Realisierung des Filters kann elektronisch oder rechnerisch, beispielsweise in einer Steuereinheit erfolgen.The control of the servo drive in the form of an electric motor can be done by specifying the operating voltage or the current and thus a corresponding support torque can be set. It may be advantageous to design the motor not with the maximum vehicle electrical system voltage of the motor vehicle but the operating voltage in the range of half the vehicle electrical system voltage. Furthermore, it may be advantageous to filter the voltage applied to the electric motor by means of a first-order low-pass filter in order to adapt the course of the assist torque to the switching operation. Here, the use of a PT 1 filter according to the equation t · dU / dt + U = U B with the time constant t, the differential quotient of the voltage U acting on the motor after the time t dU / dt and the operating voltage U B , wherein the time constant t can be matched to the switching device. The realization of the filter can be done electronically or by calculation, for example in a control unit.
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.In conjunction with the use of sensors and other operating parameters, which may be particularly advantageous for adjusting the assist torque of the servo drive, provide a controller having a microprocessor with associated memories and signal inputs and outputs, this controller being in a central processing unit of the motor vehicle or separately can be maintained for the power assistance device, in which case networking with other computer units or a central computer unit can be advantageous. In the memory, current data and the desired state values for controlling the servo drive and sensor signals and their derived arithmetic values are stored, and it may be very advantageous for security reasons to store corresponding values, maps and / or algorithms redundantly and with a different redundancy values Plausibility check the likely correct value to use, in relevant cases, the triggering of driver information can be beneficial.
Nach einem weiteren 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.According to another idea, an embodiment may be configured such that the power assist device is provided with at least two displacement sensors that detect at least the movement of the shift operation member and the shift lever during a shift operation. In this case, the circuit sensor or the shift lever sensor may be configured as a sensor that detects the path taken by the spring device.
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.Another displacement sensor can detect the selection of the shift gate as a selection sensor, this sensor being mounted both on the shift lever or in the region of the transmission or on a component arranged therebetween, so that by evaluating the signals of the shift lever sensor and / or the Circuit sensor can be made a clear statement about the engaged gear.
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.The support torque of the servo drive can advantageously be carried out as a function of various operating parameters. Thus, for example, the assist torque of the servo drive in response to the covered during the switching path or angle of rotation of the drive member relative to the shift operating member are set, wherein after actuation of the shift lever via the transmission unit, a lever, for example, against the action of a disposed between the lever and the shift operating member spring means is actuated , Wherein the lever is arranged rotatably limited on the Schaltbetätigungsbauteil and thereby rotated by the spring force of the spring device relative to the drive component and thus one of a sensor, such as the circuit sensor, received control variable as a path or angular difference for the activation of the servo drive delivers depending on a corresponding support torque can be transmitted to the drive component.
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.Another embodiment of the formation of a manipulated variable for the servo drive and its assist torque can be carried out as a function of a distance from the path or angle of rotation of the mounted on the drive component lever of the transmission device minus the path or angle of rotation of the drive component differential path during the switching operation. A large differential path or difference angle between the shift lever and the shift operating component can generate a large assist torque, which decreases with increasing approach to the equilibrium state between the predetermined size of the shift lever and the tracked by the drive component Schaltbetätigungsbauteil.
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 Stllgröße (Antriebsbauteil) direkt nachgeregelt werden.Also advantageous may be the setting of the assist torque of the servo drive in response to a determined from the path or angle of rotation of the shift lever minus the path or angle of rotation of the drive component differential path during the switching operation. Here, a large difference in control between the setpoint (shift lever) and the stock size (drive component) can be readjusted directly.
Zur Bestimmung der Differenzwege werden zumindest Signale des Schaltungssensors und des Schalthebelsensors einbezogen und in der Steuereinheit unter Berücksichtigung der Hebelgeometrien verarbeitet. Darüber hinaus 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.To determine the difference paths at least signals of the circuit sensor and the shift lever sensor are included and processed in the control unit taking into account the lever geometries. In addition, it may be advantageous to include further operating parameters in the calculation of the drive signal of the servo drive. Thus, for example, the assist torque of the servo drive can be calculated as a function of the signal of the selection sensor in order to take into account the different effort in the different shift gates.
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.Further, the assist torque value alone or in conjunction with other operating parameters may be calculated and used to adjust the assist torque depending on the speed at which the shift lever is moved. The determination of the speed can be done from a time-dependent measurement of the distance to be covered by the shift lever during a shift, wherein advantageously the speed can be determined via a DT 1 filter from the distance traveled from the signal of the shift lever sensor. A shift intent of the driver can be detected when a predetermined speed threshold and / or a predetermined threshold of the shift lever is exceeded, wherein one or both signals of exceeding the threshold can be tuned that a distinction between accidental shaking of the shift lever by vehicle movements and a shift intention can and the servo drive is activated only with actual switching intention.
Ein 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.An idea further provides a power assist device for a manual transmission including a shift lever movable relative to the shift operating member in its two opposite directions of actuation and connected to a shift operating member of a gearbox by means of transmission means for transmitting a shift movement, frictionally coupled to the shift operating member by a transmission means connected servo drive for moving the switching actuator, and a control device for controlling the servo drive before. The support torque of the servo drive is set in the embodiment in an advantageous manner depending on at least one force and a displacement sensor, wherein the force sensor can be arranged on the drive member and the displacement sensor as a shift lever sensor. The assist torque is advantageously set in response to the operating force acting on the shift lever.
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.It may also be advantageous to take into account a temperature dependence of the servo assistance device in the calculation of the drive signal for the assist torque, wherein the compensation of the temperature dependence by means of an operating temperature, which may be, for example, a transmission oil, engine oil and / or cooling water temperature occurs. Also, calculation models that include at least one or a combination of the existing in the vehicle Rate temperature measuring devices, and determine a relevant for the circuit temperature size to compensate for the temperature dependencies of switching operations are used. The determined temperatures can be stored as a temperature map in a memory. A compensation can be done, for example, by the servo drive from a temperature threshold to lower temperatures an additional support torque as an offset or by the drive signal for the servo drive is acted upon by a temperature-dependent factor.
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.The input of the desired states for the drive control as well as for other operating parameters is advantageously carried out during initial startup and / or when restarting. Here, for example, the desired positions of the shift lever corresponding gears and / or a neutral position of a setting can be assigned without engaged gear and stored in a memory. Nominal positions for the assigned gears can correspond to a H-circuit diagram.
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.Among other things, to reduce the computer power can be assigned to the neutral position forwards and backwards inlaid passages in the form of one gang group in each case a mean desired position and stored in a memory.
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.Furthermore, for example, for specific control of the servo drive in the field of synchronization of the transmission when changing gear already at the first commissioning - and later continuously at predetermined time intervals for updating certain positions of the shift lever synchronization positions for the individual gears or gear groups are assigned and stored in a memory. Advantageously, at the synchronization positions, the assist torque of the servo drive can first be lowered until the synchronization is found and then increased again, wherein an additional force sensor can be saved by defining the synchronization positions.
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.To avoid hard stops on the synchronizer, the servo drive can automatically disengage the engaged gear and move the shift operating member in the neutral position when detected switching intent. The shift lever can be coupled out or carried. The driver then switches to the desired gear with the assistance of the servo drive.
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-Zustände laufend durch aktuelle Werte, die aus Abgleichen ermittelt werden, ersetzt.Furthermore, it may be advantageous to correct the sensor signals and / or the difference paths determined therefrom as a function of wear conditions, since, according to experience, changes in the mechanical components due to wear occur as the operating time of the transmission and the circuit increase. Advantageously, setpoint states fixed during commissioning are continuously replaced by current values that are determined from balancing.
Ein weiterer 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.Another aspect of safety is the ability to allow the servo drive and thus easier switching only if a driver has taken place in the vehicle or on the driver's seat. The detection of this condition is expediently carried out from an operating variable which allows this inference, for example when a clutch switch indicates the actuation of the clutch and / or when the brake light switch is actuated and the like. Particularly good security results in the use of a force sensor or a switch in the seat, especially if this is set so that children or animals in the vehicle sensor or switch can not trigger.
Ein weitere 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 ein 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 gegeben ist. Servounterstützungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Neutralposition mittels des Schalthebelsensors erkannt wird.Another safety aspect may be the prevention of the function of the starter for starting the internal combustion engine, as long as a gear is engaged, wherein the shift lever sensor and / or the selection sensor can provide a corresponding signal for triggering the starter lock. When disengaged clutch can be released by the evaluation of a clutch switch, Ausrücklagersensors or the like start by means of the starter yet, since the risk of unwanted movement of the vehicle is not given. Power assistance device, in particular according to one of the preceding claims, wherein the neutral position is detected by means of the shift lever sensor.
Einem weiteren 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.Following another idea, the operating force of the shift lever, so the force to be applied by the driver to be switched manually, for example, via a tap changer or a potentiometer be adjustable, the switch or potentiometer signal is included in the calculation of the assist torque, so that the driver the shift force individually can adjust. It may also be advantageous to adapt the shift force automatically by a self-adaptation to the driver, with different, conclusions on the driver profile permitting influencing variables, such as the type of movement of the pedals - for example, detectable via throttle sensor, clutch sensor or the like -, the steering wheel - detectable via a steering angle sensor - can be evaluated. The actuation force of the servo-assisted manual transmission lies in a range between 10 N and 100 N.
Vorteilhafterweise ermöglicht der vorliegende 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. Advantageously, the present servo drive provides additional information to the driver by the servo drive suspending, amplifying or reversing the assist torque during a particular event or at a given time. Thus, for example, the moment of support can act to reinforce the momentary overpressing of the switching device and expose it after a long time or build up a counter-torque. Furthermore, the controller may output a drive signal to the servo drive that builds up a counter-torque or suspends the action of the servo drive when the driver is shifting into an improper gear, wherein the controller determines an engaged gear with no-slip clutch from the engine speed and the transmission output speed and In the control unit of the vehicle speed dependent, impermissible gears can be stored.
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.Likewise, the servo drive in load shifts that are made with the clutch closed or not fully open, do not support the switching movement of the driver or act on an opposing support torque, which - as in the choice of an impermissible gear - can be distinguished as serious the faulty operation and dependent on it only the support of the switching process is omitted or a counter-torque can be applied. The assessment of the presence of a power shift operation can be detected in the control unit by evaluating at least one sensor or switching signal of the following operating parameters: engine torque, throttle valve angle, accelerator pedal angle, clutch release travel, clutch pedal travel, neutral position, clutch position. The failure to provide the power assistance or the application of a counter-torque can be advantageously controlled so long until the load switching conditions are canceled. In addition, it is possible to increase the assist torque with decreasing degree of the load circuit in response to a signal representing the degree of load switching.
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.If the driver wants to start in an inappropriate gear, here also the servo drive can be suspended or acted upon with a counter-torque, which can be allowed as starting gears from the state in the control unit with respect to the translation to slow the first two gears and a reverse gear.
Ein weiterer Vorteil einer vorliegenden 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.Another advantage of a present power assist device over vehicles with other shifting aids may be the possibility of emergency operation in the event of a defective shifting device. Thus, in case of failure of the servo drive - but with increased switching forces - with the shift lever as with a manual circuit makeshift continue, the servo drive is not designed to be self-holding. For ease of actuation of the shift lever, a clutch between the drive member and the shift operating member can be arranged in addition, which can be opened with defective drive, whereby the load torque is eliminated by the servo drive and a self-holding design of the servo drive is not a hindrance.
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.Furthermore, a defective transmission device, for example, in demolition of the Bowden cable for the circuit device, when using a servo assistance device with two displacement sensors of the shift lever sensor serve as a setpoint generator with which the servo drive is tracked, which is designed so that it can take over the complete switching power. The circuit sensor acts as a control sensor for the path traveled by the shift operating member.
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.It may be advantageous to perform the switching to emergency programs in case of defects without an abrupt stop of the vehicle, the driver - as in other cases of defects also advantageous - as early as possible to inform or warn, with such messages according to the prior art means Light or acoustic signals and / or optionally with information texts on displays and / or monitors can be output, the type of message depending on the urgency can be multi-level, for example, an indication of a necessary workshop visit with low priority and the demolition of the Bowden cable be taught with high priority.
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.Further advantageous may be the performance of plausibility checks to determine the functionality of sensors, such as the shift lever sensor, the circuit sensor and / or the dial sensor. In this case, for example, the path lengths of the circuit sensor and the shift lever sensor, taking into account the leverage ratios to determine the plausibility of these are compared. Furthermore, the signal of the Wählsensors with the engine speed and / or with the wheel speed and / or the speedometer speed, taking into account the ratios for determining the plausibility of the engaged gear and / or the speeds are used. Similarly, during the activation of the servo drive, a check is made for changing a path length to be effected by the servo drive, whereby it can be determined whether the servo drive is functional. In addition, the response of the servo drive to the drive signal in conjunction with the traveled Way, for example, serve as a measure of the aging of the drive and / or the maintenance condition.
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.To prevent it from remaining in the event of a malfunction of the shift lever sensor, it may be advisable to form a substitute value from the movement of the shift sensor taking into account the lever ratios acting between the two sensors and optionally the stiffness of the spring device. In case of failure of the circuit sensor, a substitute value may be formed from the movement of the shift lever sensor taking into account the leverage ratios effective between the sensors and optionally the stiffness of the spring means. A defect in the transmission device can be detected by a plausibility check of the two signals emitted by the circuit sensor and the shift lever sensor.
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.In order to promote a special driving style, for example with regard to the saving of energy or for a sporty driving style, the driver can be proposed a possibly more favorable gear compared to the inserted, with appropriate proposals from the control unit with the aid of further operating data and sensor signals present in the vehicle, such as throttle position, engine speed, transmission output speed, dial sensor, shift lever sensor.
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.For reasons of safety and comfort, it may also be advantageous if the control unit automatically disengages an engaged gear by means of the power assistance device in selected driving situations and switches to the neutral position, for example if the engine stalled due to a speed that is too low for the engaged gear threatening. Furthermore, in heavy braking maneuvers the engaged gear can be disengaged, especially if the brakes are additionally burdened with load torque of the engine. Even with a response of an anti-lock device disengagement of the engaged gear can be beneficial.
Mit dem Steuergerät können vorteilhafterweise weitere Elemente angesteuert werden, beispielsweise eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffzufuhr, wie Drosselklappensteuerung oder Einspritzvorrichtung, die von einem weiteren Steuergerät gesteuert wird und beispielsweise von einem Elektromotor betätigt wird.Advantageously, further elements can be actuated with the control device, for example an electronically controlled fuel supply, such as throttle control or injection device, which is controlled by a further control device and is actuated, for example, by an electric motor.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegenden Servounterstützungsvorrichtung und deren Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren im einzelnen erläutert.Advantageous embodiments and further developments of the present power assistance apparatus and their advantages will be explained below with reference to the accompanying figures.
In den Figuren stellen dar:In the figures represent:
1 den grundsätzlichen Aufbau einer ersten Ausführungsform der Servounterstützungsvorrichtung, 1 the basic structure of a first embodiment of the power assist device,
2 Details der Verbindung der Übertragungseinrichtung mit dem Getriebe, 2 Details of the connection of the transmission device to the transmission,
3 einen mit dem Schalthebel zusammenwirkenden Sensor, 3 a sensor cooperating with the shift lever,
4 und 5 verschiedene Kennlinien der Federeinrichtung, 4 and 5 different characteristics of the spring device,
6 und 7 schematischer Ansichten zweier unterschiedlicher Ausführungsformen der Federeinrichtung, 6 and 7 schematic views of two different embodiments of the spring device,
8 den grundsätzlichen Aufbau einer weiteren Ausführungsform der Servounterstützungsvorrichtung, 8th the basic structure of another embodiment of the power assist device,
9 Kraftwegkennlinien zur Erläuterung der Funktion, 9 Force path characteristics to explain the function,
10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Funktion, 10 a flow chart to explain the function,
11 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Servounterstützungsvorrichtung, 11 a flowchart of another embodiment of the power assist device,
12 und 13 Kraftwegkennlinien zur Funktionserläuterung, 12 and 13 Force path characteristics for function explanation,
14 und 15 zwei weitere Flussdiagramme, 14 and 15 two further flow charts,
16 eine gegenüber 2 abgeänderte Ausführungsform der Servounterstützungsvorrichtung, 16 one opposite 2 modified embodiment of the power assist device,
17 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Servounterstützungseinrichtung mit Steuereinheit, 17 a schematic representation of an embodiment of the power assistance device with control unit,
18 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Servounterstützungseinrichtung ohne Wegsensoren, 18 a schematic representation of an embodiment of the power assistance device without displacement sensors,
19 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Servounterstützungseinrichtung ohne Federeinrichtung, 19 a schematic representation of an embodiment of the power assistance device without spring device,
20 ein Diagramm des Antriebssignals in Abhängigkeit vom Weg des Schaltbetätigungsbauteils, 20 a diagram of the drive signal in response to the path of the shift operating member,
21 ein Verlauf eines Antriebssignals in Abhängigkeit des Wegs des Schalthebels im Bereich der Neutralstellung, 21 a course of a drive signal as a function of the travel of the shift lever in the region of the neutral position,
22 ein Verlauf des Antriebssignals in Abhängigkeit vom Differenzweg zwischen Schaltbetätigungsbauteil und Schalthebel, 22 a course of the drive signal as a function of the differential path between shift operating component and shift lever,
23 ein Flussdiagramm zur Erkennung der Schaltabsicht, 23 a flow chart for detecting the intention to shift,
24 ein Flussdiagramm zur Erkennung des Schaltzustands, 24 a flow diagram for the detection of the switching state,
25 ein Flussdiagramm zum Ablauf eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit vom Schaltzustand, 25 a flowchart for the sequence of a switching operation in dependence on the switching state,
26 ein Flussdiagramm zur Abhängigkeit der Servounterstützung von der Anwesenheit eines Fahrers, 26 a flowchart for the dependence of the power assistance on the presence of a driver,
27–29 Flussdiagramme zur Verhinderung einer Lastschaltung, 27 - 29 Flow diagrams for preventing a load circuit,
30 ein Flussdiagramm eines Ablaufs zum selbsttätigen Ausrückens eines eingelegten Gangs, 30 a flow chart of a procedure for the automatic disengagement of an inserted gear,
31 ein Flussdiagramm eines Ablauf zur Behandlung des Anfahrvorgangs und 31 a flowchart of a procedure for handling the startup and
32 ein Flussdiagramm eines Ablaufs zur Anlasserfreigabe. 32 a flow chart of a procedure for starting the starter.
Gemäß 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.According to 1 is at the steering column 2 a motor vehicle, a shift lever 4 attached, via Bowden cables 6 and 8th with a manual transmission 10 connected is. More precise is the shift lever 4 according to a H-circuit diagram movable, wherein one of the Bowden cables, in the example shown, the Bowden cable 6 the movement of the gear lever 4 within the selector gate on a Wählbetätigungsglied 12 transfers and the other Bowden cable 8th the switching movement of the shift lever 4 to a switch actuator 14 transfers. It is understood that the Bowden cables 6 and 8th by linkage or other transmission devices, such as hydraulic transmission equipment may be replaced.
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 1 nicht dargestellt) und über eine weitere Leitung mit einem in 1 ebenfalls nicht dargestellten Schaltungssensor zum Erfassen der Stellung des Schaltbetätigungsgliedes 14 verbunden ist.The movement of the shift actuator 14 is powered by a servo drive 16 supported by a control unit 18 which is controlled via a line 20 with a shift lever sensor (in 1 not shown) and via another line with a in 1 Also not shown circuit sensor for detecting the position of the switching actuator 14 connected is.
2 zeigt die Anbindung des Bowdenzuges 8 an das Schaltbetätigungsglied 14, das im dargestellten Beispiel als Schaltwelle ausgebildet ist. 2 shows the connection of the Bowden cable 8th to the switch actuator 14 , which is formed in the example shown as a switching shaft.
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.With the switching shaft 14 is rotatably effective as a drive component Zahnsegmentrad 22 connected, its teeth with a pinion 24 meshes, that is the output of a worm gear 26 forms, of the trained as an electric motor servo drive 16 is driven. The rotational position of a rotationally fixed with the pinion 24 and thus also the toothed segment wheel 22 connected component of the described drive is a sensor 30 captured with the control unit 18 is connected to and provides pulses to which the position of the switching actuator 14 can be deduced in a conventional manner, for example by pulse counting. The sensor 30 thus forms a circuit sensor for detecting the movement or the rotational position of the shift shaft 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.Coaxial with the selector shaft 14 is a lever 32 pivotally mounted, the means of a pin 34 in a on the Zahnsegmentrad 22 with respect to the axis of the switching shaft 14 in the circumferential direction extending slot 36 intervenes.
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.In the lever 32 and the sector gear 22 recesses are formed in an overlapping manner, in which one on the lever 32 and at the toothed segment wheel 22 supporting spring 38 working in a rest position, in the Bowden cable 8th No force on the lever 22 works, the lever 22 relative to the toothed segment wheel 22 holds in a position in which the pin 34 in the middle of the long hole 36 located.
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 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. 3 shows the one in the fulcrum 40 mounted shift lever 4 with its connection to the Bowden cable 8th or the rope 42 this Bowden cable. Next is in 3 the shift lever sensor 44 represented by a connecting part 46 with the shift lever 4 connected and recorded its position. The shift lever sensor 44 For example, it can be designed as a rotary potentiometer or for generating digital output signals as a light barrier, which scans the movement of a segment wheel.
Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist folgende:
Im Steuergerät 18 ist eine Tabelle abgelegt, in der jeder Stellung des in Schaltbetätigungsrichtung 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.The function of the described arrangement is as follows:
In the control unit 18 a table is filed in which each position of the switching lever moved in Schaltbetätigungsrichtung 4 the (determined by the shift lever sensor 44 ) a desired position of the shift shaft 14 assigned. The actual position of the selector shaft 14 is from the circuit sensor 30 detected. In the event of a deviation between the setpoint and the actual value of the position of the selector shaft 14 becomes the servo drive 16 according to the control unit 18 implemented control (P control, I control, PID control, etc.) controlled so that the deviation between the setpoint and actual value decreases. It is understood that the control unit 18 purely analog can be constructed by analog sensors 30 and 44 used, for example, calibrated such that their Output signals match if the setpoint and the actual value match.
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.Due to the fact that the toothed segment wheel 22 the pivoting of the lever 32 does not immediately follow, the spring force 38 upon actuation of the shift lever 4 effective, so there is one from the spring 38 mediated actuation force is felt.
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.The worm gear 26 is advantageously not self-locking, so that the electric motor 16 at a malfunction and increased operating force from the shift lever 4 can be turned off by the pin 34 in contact with an edge of the oblong hole 36 comes. As a result, a circuit is possible even with a malfunction of an electric motor. It is understood that instead of the worm gear 26 Other types of transmissions can be used and that the electric motor 28 can be replaced by other engines, such as hydraulic cylinders.
4 zeigt ein Beispiel einer Federkennlinie. Aufgetragen ist die Federkraft F in Abhängigkeit 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. 4 shows an example of a spring characteristic. The spring force F is plotted as a function of the differential travel Δs, ie the difference in rotational angle between the angle of rotation of the lever 32 and the angle of rotation of the toothed segment wheel 22 , the deviation between the desired position and actual position of the switching shaft 14 equivalent. The illustrated linear characteristic provides a directly proportional relationship between the differential path and the shift force felt by the driver. The difference path serves as input for the control unit 18 implemented controller, which increases the power assistance with increased differential path and thus increased operating force on the P component.
Um dem Fahrer das Gefühl einer nahezu konstanten Schaltkraft zu vermitteln, ist es vorteilhaft, eine vorgespannte weiche Elastizität gemäß 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 betragen in 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 5 können durch an sich bekannte geeignete Auslegung der Feder 38 bzw. deren Ersatz durch mehrere Federn realisiert werden.In order to give the driver the feeling of a nearly constant shifting force, it is advantageous to provide a preloaded soft elasticity 5 use. This responds to a design force threshold, for example, a force on the shift lever of 20-30 N, on. The one through the slot 36 permissible Leerweg is advantageously smaller than the switching path (for example, 30% of the switching path), so that the driver does not lose the feeling of feedback to the transmission when overpressing the gear end position and the information "gear engaged" is reliably detected by him. The forces F are in 5 thus advantageously about 30 N (relative to the shift lever) and the distance between the coordinate system and A is about 1/3 of the shift travel. The spring characteristics according to 5 can by known per se suitable design of the spring 38 or their replacement can be realized by several springs.
Die Feder 38 bzw. die Federn müssen nicht notwendigerweise wie in 2 dargestellt angeordnet sein. Sie können unmittelbar im Schaltbock der Lenksäule oder sonstwo in der Übertragung vom Schalthebel 4 zur Schaltwelle 14 angeordnet sein. 6 zeigt die Anordnung einer vorgespannten Feder 38 im Schaltbock, wobei die vorgespannte Feder von einer Klammer 48 gehalten wird.The feather 38 or the springs do not necessarily have as in 2 be arranged shown. They can be located directly in the steering column of the steering column or elsewhere in the transmission from the shift lever 4 to the switching shaft 14 be arranged. 6 shows the arrangement of a preloaded spring 38 in the Schaltbock, whereby the prestressed spring by a clamp 48 is held.
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. 7 shows an arrangement of the spring 38 somewhere in the transmission path between shifter 4 and shift shaft 14 , wherein the relative movement between two transmission members, the deviation between the desired position and actual position of the switching shaft 14 corresponds, from a differential path sensor 48 is detected, for example, instead of the sensor 44 with the control unit 18 connected is.
8 zeigt eine gegenüber 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. 8th shows one opposite 1 slightly modified embodiment of the power assistance device, wherein a control unit 18 is used, that over the lines 20 and 50 with the sensors 44 and 30 connected to the servo drive 16 over the line 52 operated and other inputs 54 has, which are connected to other sensors or other control devices. Accordingly, the controller includes 18 in a conventional manner, a microprocessor 56 with associated memories 58 , Input / output interfaces, a final stage for the electric motor 16 etc .. Furthermore, a Wählwegsensor 200 be provided, which detects the selection movement of a transmission element, such as the transverse movement of a central shift shaft between each shift gates.
Bei Verwendung eines entsprechend aufgebauten Steuergerätes 18 und eines Wählwegsensors 200 sind vielfältige Funktionsergänzungen möglich:
Der aktuell eingelegte Gang kann ermittelt werden.When using a correspondingly constructed control unit 18 and a selector path sensor 200 various functional additions are possible:
The currently engaged gear can be determined.
Es können die Schaltpositionen, beispielsweise die Positionen der Endlagen und der Synchronisierungen, eingelernt und gespeichert werden, wobei ein ständiges Aktualisieren dieser Positionen erfolgen kann.The switching positions, for example the positions of the end positions and the synchronizers, can be taught in and stored, whereby a constant updating of these positions can take place.
Die Schaltpositionen können bei der Inbetriebnahme eingelesen werden; es ist eine Autodiagnose und eine Serviceunterstützung (über eine Diagnoseschnittstelle) der Servounterstützungseinrichtung möglich.The switching positions can be read during commissioning; Autodiagnosis and service support (via a diagnostic interface) of the power assist device is possible.
Die Unterstützungskraft ist situationsabhängig anpassbar, beispielsweise abhängig von der Außentemperatur, von Zugkraftanforderungen, vom individuellen Wunsch von Personen usw..The support force can be adapted to the situation, for example, depending on the outside temperature, draft requirements, individual wishes of persons, etc.
Die Regel der Servounterstützung kann an spezielle Getriebedaten angepasst werden.The servo assistance rule can be adapted to specific gearbox data.
Bei einer Fehlbedienung kann die Servounterstützung außer Betrieb gesetzt werden.In the event of a faulty operation, the power assistance can be disabled.
Durch Kommunikation mit Informationselementen, beispielsweise optischen und/oder akustischen Anzeigen ist eine Fahrerinformation sowie eine Fahrerwarnung möglich. By communicating with information elements, for example optical and / or acoustic displays, driver information and driver warning are possible.
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.The engaged gear can be detected by software, for example, when non-grinding clutch from the speed of the engine or the transmission input shaft and from the speed of the transmission output shaft or the wheels is closed to the currently engaged gear.
Im folgenden wird ein Beispiel für eine situationsabhängige Optimierung eines Schaltablaufes erläutert:
Es wird von einer vorgespannten Elastizität gemäß 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.The following is an example of a situation-dependent optimization of a switching sequence explained:
It is characterized by a prestressed elasticity according to 5 went out. In picture 9 is one on the shifter 4 referred force (F) differential path (Δs) characteristic shown. It is also considered that the mechanical transmission links between the shift lever 4 and the transmission have a clearance (range between -S 0 and + S 0 ). Furthermore, the basic elasticity, for. B. the Schaltbowdenzugs 8th , Visible (range between S 0 and S 1 and beyond S 2 .
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 10 erläutert.The assist force in synchronizing during a normal shift is set to one in the memory of the controller 18 preset value, which may be gear-dependent, for example. If a quick shift is desired, the driver must press the elastic path of the preloaded spring 38 apply an additional synchronizing force (beyond S 2 ) to speed up the synchronization process. He can also use the servo drive 16 be supported as in the program flow according to 10 explained.
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 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 aufgebraucht (Erreichen von S2 in 9), so erhöht sich in Stufe 88 die von dem Elektromotor 28 ausgeübte Servokraft um den Betrag Fsyn2(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 Fsyn2 (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 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. Fsyn2 kann ein ganganhängiges Kennfeld sein, in welchem Daten oder Kraftwerte als Funktion des Ganges unterschiedlich abgelegt sind und eingestellt werden.Is starting from stage 80 in which gear is engaged, in step 82 a switching intent detected, for example, characterized in that the output signal of the shift lever sensor 44 changes, so in stage 84 switched to the zero gear, wherein the engine speed is optionally tracked by means of an electronic throttle. In stage 86 the synchronization is started when the new gear is engaged (S 1 in 9 ), the electric motor 28 the toothed segment wheel 22 operated with a predetermined force or torque as soon as the bias of the spring 38 is overcome. Will the shifter 4 pushed further in the switching direction, ie the game of the spring 38 used up (reaching S 2 in 9 ), so increases in level 88 that of the electric motor 28 applied servo force by the amount F syn2 (Δs). The elasticity of the spring 38 can by the driver by means of the shift lever 4 Be overdriven until the pin 34 in contact with the corresponding end of the slot 36 comes because the sliding sleeve in the transmission still remains in synchronizing locked position. The increase in the characteristic of F syn2 ( 9 ) is smaller than the spring stiffness of the transmission mechanism, so that the driver always has the feeling of increasing drag as the path increases. As explained above, the differential path ranges from S 0 to S 1 and beyond S 2 in FIG 9 caused by the elasticity, for example, the Schaltbowdenzuges and not by the elasticity of the prestressed spring, is defined by the only force difference characteristic of S 1 to S 2 . F syn2 may be a gang-pending map in which data or force values are stored differently and adjusted as a function of the gear.
In 9 ist als zweite Kennlinie zusätzlich die vom Elektromotor 28 aufgebrachte zusätzliche Synchronisierkraft Fsyn2 eingezeichnet. Diese zusätzliche Synchronisierkraft wird erst dann wirksam, wenn bei einer schnellen Schaltung das elastische Spiel der vorgespannten Feder 38 vom Fahrer überdrückt wird.In 9 is the second characteristic in addition to that of the electric motor 28 applied additional synchronizing force F syn2 drawn. This additional synchronizing force is only effective when, in a fast circuit, the elastic play of the preloaded spring 38 is overridden by the driver.
Bezug nehmend wiederum auf 10 wird in Stufe 90 festgestellt, dass die Synchronisierung 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.Referring again to 10 gets in stage 90 determined that the synchronization is completed, for example, by the corresponding signal of the sensor 30 , whereupon in step 92 the new gear is on and the gear is in step 94 finished.
In den 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.In the 11 and 12 the above processes are shown in way (s) - time (t) diagrams. The solid curve indicates the position of the shift lever 4 contrary. The dot-dashed curve indicates the position of the toothed segment wheel 22 or the switching shaft 14 at.
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 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 (Tsyn) 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 vorgespannten Feder 38 und hat durch den vorhandenen Anschlag die Rückmeldung, daß der Gang eingelegt ist. 11 shows a normal circuit. The shifter 4 is moved by the driver. The servo drive or electric motor 28 follows due to its inertia somewhat delayed, can in the switching sequence according to 11 the shift lever 4 However, catch up, so that the position of the shift shaft 14 practically corresponds to the setpoint. The driver feels the force of the preloaded spring 38 as an almost constant operating force. While the electric motor 28 the synchronization moves precisely and with a given synchronizing force, the shift lever moves 4 first, until the elastic play is over. In a normal circuit, the driver takes the not yet finished synchronization as blocking the shift lever 4 true (T syn ) and brings only slightly more force on the shift lever 4 on. After the end of the synchronization both movements run again within the elastic game, that is, with a substantially defined operating force on the shift lever 4 , After reaching the Gangendlage the driver in turn overstates the elasticity of the preloaded spring 38 and has by the existing stop the feedback that the gear is engaged.
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 Fsyn2 aufbringt. Die Synchronisierzeit Tsyn ist in 12 deshalb deutlich kürzer als in 11. 12 shows the case of a fast or cracked circuit. The electric motor 28 can the shift lever 4 do not catch up, so that even before reaching the synchronization point, the elasticity of the spring 38 is suppressed. In the locked position, the driver presses the shift lever 4 even stronger, so that the difference between the two way signals increases and the electric motor 28 the additional synchronization force F syn2 applies . The synchronization time T syn is in 12 therefore much shorter than in 11 ,
Im folgenden werden Zusatzfunktionen erläutert, mit denen es möglich ist, für das Getriebe 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 the following, additional functions are explained, with which it is possible to avoid for the transmission or the entire drive train dangerous faulty circuits. In this case, a gear recognition is usually required, ie it must also be the position of the Wählbetätigungsglied 12 be detected, which is possible with the help of an additional displacement sensor, somewhere in the transmission path from the selector lever 4 over the Bowden cable 6 to the selector actuator 12 is arranged.
In ähnlicher Weise können die Gänge bestimmt werden, die bei der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit verboten sind.Similarly, the gears that are prohibited at the respective vehicle speed can be determined.
Wenn gemäß 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.If according to 13 in stage 100 a shift intent is detected, for example, characterized in that the shift lever 4 is moved, in step 102 the target gear detected, which is to be inserted. This happens because the movement of the shift lever 4 along the selection lane and the further movement is tracked in one of the shift lanes. In stage 104 it is determined whether the target gear is an allowable or permitted gear, can be switched into the without risk to the drive train. If the target gear is permissible, then the normal assistance in step takes place when shifting 106 , If the target gear is not allowed, then according to step 108 deactivated the power assistance, ie the electric motor 28 does not support the switching process.
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. 14 represents a modified flowchart 110 the smallest permissible gear determined. In stage 112 the gear is determined, is switched to the new. In stage 114 it is determined whether the new gear is greater than the permissible gear. If yes, according to step 116 maintain the power assistance, if no, according to step 118 the power assistance ended.
15 zeigt ein weiteres Ablaufdiagramm zum Schutz des Getriebes bzw. Antriebsstrangs vor unzulässigen Schaltungen. In Stufe 110 werden wiederum die zulässigen 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. 15 shows another flowchart to protect the transmission or drive train against impermissible circuits. In stage 110 In turn, the permissible gears are determined for a circuit. In stage 120 If a maximum permitted synchronization time stored in the memory of the control unit is determined, this is the time duration during which the elasticity of the spring 38 may be suppressed in the synchronizing of the transmission. In stage 122 it is determined whether the permissible synchronization time has been exceeded. If yes, in step 118 the power assistance ended. If no, according to step 116 maintain the power assistance.
Die in den 1 bis 3 und 8 dargestellte Servorunterstützungsvorrichtung ist vorteilhafterweise so ausgelegt, dass auch bei Ausfall des Servoantriebs eine Schaltung möglich ist. Deshalb ist das Schneckengetriebe 26 der 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.The in the 1 to 3 and 8th illustrated servo assist device is advantageously designed so that even in case of failure of the servo drive, a circuit is possible. That's why the worm gear is 26 of the 2 not self-locking. So that the operating force of the shift lever 4 in case of failure of the electric motor 28 is not too high, is in the transmission path between the electric motor 28 and pinion 24 Advantageously, a magnetic coupling (not shown) provided in case of failure of the electric motor 28 opens.
Die geschilderte Servounterstützungsvorrichtung kann an vorhandene Handschaltungen nachträglich in einfacher Weise angebaut werden, da lediglich der Schalthebelsensor 44 und die Anordnung der 2 mit dem Steuergerät der 1 zusätzlich angebracht werden müssen.The described power assistance device can be subsequently attached to existing manual circuits in a simple manner, since only the shift lever sensor 44 and the arrangement of 2 with the control unit of 1 must be additionally attached.
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.It is understood that numerous modifications and additions to the device are possible. For example, the selection movement of the shift lever may be servo-assisted. The device can also be used with linearly moved actuators of the transmission. The described power assist device is advantageously used in conjunction with an automated clutch in order to achieve a particularly high operating comfort.
Auch der Einsatz in Verbindung mit eines elektromotorisch gesteuerten Drosselklappenbetätigung, die von einer Motorsteuerungseinheit gesteuert wird, führt zu einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung.The use in conjunction with an electric motor-controlled throttle valve actuation, which is controlled by an engine control unit, leads to an advantageous development of the invention.
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 Schalthebelsensor 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.A power assist apparatus for a transmission having a manual transmission includes a shift lever connected to a shift operating member of a transmission by means of a transmission means for transmitting a shift movement, a shift lever sensor for detecting the movement of the shift lever in the shift direction; a shift sensor for detecting the movement of the shift operating member; a servo drive for moving the switch actuator; a control unit, in which positions of the shift lever are associated with desired positions of the shift operating member and which actuates the servo drive in the event of a deviation of the actual position of the shift operating member from the desired position in the sense of reducing the deviation, wherein the shift lever relative to the shift operating member against the Force of a spring device in its two opposite directions of actuation is movable.
16 zeigt eine gegenüber 2 abgeänderte Ausführungsform der Servounterstützung. Das in 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 16 nach links oder rechts bewegt wird und den Antriebshebel 60 zusammen mit der Schaltwelle 14 verdreht. 16 shows one opposite 2 modified embodiment of the power assistance. This in 2 formed as a toothed segment gear drive member is in this embodiment as a rotationally fixed to the shift operating member or the shift shaft 14 connected drive lever 60 educated, with an approach 62 in a flask 64 a double-acting piston / cylinder unit 66 intervenes. At each one end face of the piston 64 trained pressure chambers 68 and 70 the piston / cylinder unit 66 are each about a line 72 and 74 with the connections of a reversing pump 76 connected, that of the electric motor designed as a servomotor 16 is drivable in both directions. Depending on the direction of rotation promotes the reversing pump 76 Fluid from the pressure chamber 70 in the pressure room 68 or vice versa, so that the piston 64 according to 16 is moved to the left or right and the drive lever 60 together with the stem 14 twisted.
Die Funktion der beschriebenen Anordnung entspricht der der 2 mit dem Unterschied, daß das Schneckengetriebe 26 der 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 16 beispielsweise ein Schiebepotentiometer 77 mit einem unmittelbar am Kolben 64 befestigten Schieber. Alternativ kann ein induktiver Geber, ein Hallsensor oder ähnliches vorgesehen sein.The function of the described arrangement corresponds to that of 2 with the difference that the worm gear 26 of the 2 through the reversing pump 76 and the double-acting piston / cylinder unit 66 is replaced. As a displacement sensor for detecting the position of the shift shaft 14 used in the embodiment according to 16 for example, a sliding potentiometer 77 with one directly on the piston 64 attached slider. Alternatively, an inductive sensor, a Hall sensor or the like may be provided.
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.The use of the electro-hydraulic drive for the rotation of the selector shaft 14 has the following advantages:
The electric motor or servomotor 16 and the pump 76 do not have to be in the immediate vicinity of the stem 14 be arranged so that the space freedom is increased.
Der Pumpenantrieb ist nicht selbsthemmend, so dass eine Notbetätigung mittels Handschaltung in einfacher Weise möglich ist.The pump drive is not self-locking, so that an emergency operation by manual switching in a simple manner is possible.
Das System ist als hydraulisches System sehr kostengünstig herstellbar, zumal keine Ventile benötigt werden.The system can be produced very economically as a hydraulic system, especially since no valves are needed.
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.The manual emergency operation in case of failure of the controller or the servomotor can be facilitated by the fact that between the lines 72 and 74 a bypass line 78 is provided, in which a switching valve 79 is arranged, which opens in case of a malfunction in the servo system.
17 zeigt eine den in den 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. 17 shows one in the 1 and 2 shown embodiments of a power assistance device, similar power assistance device 201 with a gear lever 204 Starting from a neutral position in both directions, the gears of a transmission, for example by means of shift forks and disengages, the gears can be arranged on multiple shift gates, via the lever 212 be selected and the selection via the lever 204 characterized in that a to the switching direction substantially vertical movement is carried out, so that for selecting the gears, a so-called H-circuit diagram is formed. Between the shift lever 204 and the lever 212 is a transmission device 206 arranged, which is an articulation of the lever 212 allowed in both directions, for example, a Bowden cable 206 , The movement of the lever 212 and thus the information of the selected shift gate can be detected by a so-called selection sensor, which is provided as a displacement sensor, and the sensor signal to the control unit 252 be directed.
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.To transfer the switching movement of the shift lever 204 is between this and the shift operating member 222 also a transmission device 208 provided for example as a Bowden cable. The shift operating component 222 is on the drive component 226 arranged and relatively against the action of the spring means 238 rotatable. To accommodate the spring device 238 belonging springs are on both parts 222 . 238 recesses 222a . 226a intended. The relative rotatability may be in a limited range, wherein the limitation may be realized by the block of springs or by stops not shown.
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.The drive component 226 is by means of a toothed segment disc 226b with a worm wheel or a rack 224 of the servo drive, for example with an electric motor 216 in toothed, so that upon rotation of the worm wheel 224 through the servo drive 216 the toothed segment disc 226b around the shaft 224a is rotatable in both directions. The drive component 226 is rotatable with the shaft 224 connected, with the shaft 224 the shift shaft of the transmission is. At the switching shaft 224 For example, a shift finger (not shown) can move corresponding shift forks, which in turn cause engagement and disengagement of the gears arranged on a shift gate.
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.One sensor each 250 . 251 For example, a potentiometer or a Hall sensor, is for receiving the respective movement of the switching operation member 222 and on the drive component 226 arranged. The sensors 250 . 251 transmit a signal proportional to the path of the components to a fixed point such as a housing part signal to the control unit 252 , which generates a drive signal after the appropriate calculation taking into account the path signals and optionally further operating parameters and this to the servo drive 216 transmits to its control. The control unit 252 still has a terminal 253 for receiving further operating parameters, such as the position of a brake pedal switch, the signal of the selection sensor 255 a clutch pedal travel sensor, a clutch bearing position sensor and / or temperature sensor, a wheel speed, transmission output speed, a signal of an anti-lock braking device, these input variables in the calculation of the drive signal for adjusting the servo drive assist torque 216 can be considered, as well as a terminal 254 for outputting data and signals, for example to the driver.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Servounterstützungseinrichtung 201 näher beschrieben.The following describes the operation of the power assist device 201 described in more detail.
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 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.To shift a gear, the shift lever 204 moved by the driver. As a result, the transmission device 208 against the action of the spring device 238 pulled or pushed, whereby the driver feels a switching resistance and the shift operating member 222 against the action of the spring device 238 is deflected. In this case, detects the shift lever sensor 250 which is either - as shown - on the shift operating member 222 or also, as in 3 shown on the shifter 204 may be directly arranged, a signal of the corresponding Verdrehwegs the Schaltbetätigungsbauteils 222 and transmits it to the controller 252 , whereupon this a drive signal to the servo drive 252 and this outputs the drive component 226 so that drives the shift operating component 222 is tracked and this wave 224a twisted with the applied support torque and initiates the auxiliary power assistance switching process. If a gear is already engaged, it will be disengaged first. The sensor 251 indicates the distance traveled by the drive component and gives it to the control unit 252 further. By evaluating the three sensor signals of the three sensors 250 . 251 . 255 Different switching strategies can be realized.
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:An exemplary strategy is the regulation of the assist torque of the servo drive 216 as a function of the difference path between the shift operating component 222 and the drive component 226 and, for example, has the following sequence with the states described under positions 1 to 6:
1. Übergang „Gang eingelegt” nach „Gang herausnehmen”1st transition "gear engaged" to "take out gear"
Überschreitet das Differenzsignal xEH–xSH der Sensoren 250, 251 und die Geschwindigkeit ẋEH 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 xSH, die der Neutralstellung entspricht, angefahren. Um ein Herausreißen des Gangs bei nicht getretenem Kupplungspedal – also eine Lastschaltung zu vermeiden, 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 Schaltbewegung gerichtet ist.Exceeds the difference signal x EH -x SH of the sensors 250 . 251 and the speed ẋ EH a certain threshold, this is recognized as a "switching intent". This then triggers a change of state after "take out gear". In this state, the neutral position is approached with a setpoint input for x SH , which corresponds to the neutral position. In order to avoid tearing out of the gear when the clutch pedal is not pressed - ie a load circuit, in addition the position of the clutch release and / or other information can be evaluated, a conclusion to a not yet fully open clutch. If a load circuit is present, the driver receives no shift assistance or the servo drive 216 transmits a moment to the drive component 226 , which is directed against the direction of the switching movement.
2. Übergang „Gang herausnehmen” nach „Neutral”2nd transition "exit gear" to "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.Reaches the position of the shift lever 204 the range of the neutral position, the position control is switched off and the state changes to "Neutral". The shift lever is in neutral position.
3. Übergang „Neutral” nach „Synchron anfahren”3. transition from "neutral" to "synchronous approach"
Überschreiten wie unter Position 1 beschrieben das Differenzsignal xEH–xSH und die Geschwindigkeit ẋEH 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 lagegeregelt mit einer Sollwertvorgabe, die der Synchronposition des einzulegenden Ganges entspricht und in der Steuereinheit 252 abgelegt ist.If the difference signal x EH -x SH and the velocity ẋ EH exceed certain thresholds which can assume values other than those described under position 1, as described under position 1, the state changes to "synchronously approaching". In this state, the synchronous position is position-controlled with a setpoint input which corresponds to the synchronous position of the gear to be engaged and in the control unit 252 is stored.
4. Übergang „Synchron anfahren” nach „Synchronisieren”4. Transition "Synchronous start" after "Synchronize"
Wird der Schalthebel 204 am Sollwert der Synchronisation innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs bewegt, wechselt der Zustand nach „Synchronisieren”. In Synchronisationszustand kann mit zwei unterschiedlichen Strategien durch die Synchronisierung des Getriebes gefahren. Der Toleranzbereich bis zum Synchronisationssollwert kann geschwindigkeitsgeregelt mit einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit durchfahren, also mit der Wirkung einer Geschwindigkeitsbegrenzung, die unabhängig von der Geschwindigkeit des Schalthebels ist. Der Toleranzbereich nach dem Synchronisationssollwert mit einer Kraftbegrenzung des Servoantriebs 216 durch Vorgabe eines begrenzten Antriebssignals, die beispielsweise durch eine Stromregelung durch Sollvorgabe eines Motorstroms realisiert wird, durchfahren werden.Will the shifter 204 If the synchronization value is set within a specified tolerance range, the status changes to "Synchronize". In synchronization state can be driven by the synchronization of the transmission with two different strategies. The tolerance range up to the synchronization setpoint can be speed-controlled with a predetermined setpoint speed, ie with the effect of a speed limit, which is independent of the speed of the shift lever. The tolerance range after the synchronization setpoint with a force limit of the servo drive 216 by passing a limited drive signal, which is realized for example by a current control by target specification of a motor current, are passed.
5. Übergang „Synchronisieren” nach „Ruhelage anfahren”5. Transition "Synchronize" to "Rest position"
Bei Erreichen der Grenze des Toleranzbereiche wird wieder auf eine Lageregelung mit der Gangruhelage als Sollvorgabe umgeschaltet. Der Zustand wechselt damit nach „Ruhelage anfahren”.Upon reaching the limit of the tolerance ranges is again on a position control with the Gangrhelage switched as a target value. The status changes to "approach to rest".
6. Übergang „Ruhelage anfahren” nach „Gang eingelegt”6. transition "approaching rest position" after "gear engaged"
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.Will the rest position, the position of the lever 204 with the gear engaged engaged, the condition changes to "gear engaged" and the servo drive 216 will be switched off.
Durch diesen Ablauf kann bei entsprechender Abstimmung ein geräusch- und verschleißarmes Einlegen eines Ganges erzielt werden.With this procedure, a low-noise and low-wear engagement of a gear can be achieved with appropriate vote.
Die 18 zeigt eine Servounterstützungseinrichtung 301, die den zuvor in den 1, 2, 17 beschriebenen Ausführungsbeispielen ähnlich ist und zur Steuerung der Schaltkraftunterstützung anstatt Wegsensoren zwei Schalter 350, 351 aufweist, die bei einer Verdrehung xEH des Antriebsbauteils 326 um einen vorgegebenen Betrag den Servoantrieb ein- und bei einer Rückbewegung wieder ausschalten. Die Anordnung der Schalter 350, 351 erfolgt ausgehend von einer Neutralstellung so, dass jeweils ein Schalter in einer Schaltrichtung angeordnet ist.The 18 shows a power assist device 301 that previously in the 1 . 2 . 17 described embodiments, and to control the power assistance instead of displacement sensors two switches 350 . 351 which, at a rotation x EH of the drive component 326 by a predetermined amount the servo drive on and off again in a return movement. The arrangement of the switches 350 . 351 takes place starting from a neutral position so that in each case a switch is arranged in a switching direction.
Bei dieser Schaltanordnung wird der Servoantrieb 316, beispielsweise als Elektromotor, 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 Federeinrichtung 338, die einen vorgespannten Energiespeicher enthalten kann, und die Reibung der Übertragungseinrichtung wie hier als Bowdenzug 308 gezeigt – bestimmt. Sind während einer Schaltbewegung xHH des Schalthebels 304 diese Kräfte überwunden, bewegt sich der elastische Hebel oder Schaltbetätigungsbauteil 322 um den Betrag xSH 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 Einschaltvorgang wieder und bei langsamer Schaltweise kann es daher zu Grenzzyklen kommen. Diesen kann dahingehend entgegengewirkt werden, dass die Geschwindigkeit des Servoantriebs auf eine typische Schaltbewegung aus gelegt 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 Ausschaltschwelle der Schalter 350, 351.In this switching arrangement, the servo drive 316 , For example, as an electric motor, directionally switched on or off. The threshold from which a drive signal from a control unit, the very simple and without microprocessor with memory function, for example as a simple electronic evaluation circuit 352 can be executed, is output by action of the spring device 338 , which may contain a biased energy storage, and the friction of the transmission device as here as a Bowden cable 308 shown - determined. Are during a switching movement x HH of the shift lever 304 overcome these forces moves the elastic lever or Schaltbetätigungsbauteil 322 by the amount x SH in the direction in which the driver wants to switch. From a position determined by the mechanical arrangement of the elastic lever 322 becomes the one of the switches 350 . 351 , for example, the shift lever 304 or as shown here on the shift operating member 322 - Can be fixed, operated and thus causes a starting of the servo drive with a constant drive signal, for example in the case of an electric motor by means of a constant voltage or a constant current, whereby the shift shaft 324a with a corresponding - not shown - shift fork is rotationally driven. If the tracking of the drive component 326 with a similar speed as the movement of the lever 304 or slower remains the servo drive 316 switched on. With slow movement, the drive component "overtakes" 326 the shift lever 304 That is, the shift is more advanced than the driver by the movement of the shift lever 304 pretends. The spring device 338 is thereby relieved and the corresponding previously activated switch 350 . 351 is switched off again, whereby a switching power assistance is omitted. With increasing movement of the shift lever 304 the switch-on process is repeated again, and slow switching can therefore lead to limit cycles. This can be counteracted to the effect that the speed of the servo drive is set to a typical switching movement and / or on and off threshold of the switch 350 . 351 be subjected to a hysteresis. This solution represents a very simple possibility of switching power assistance, without the control unit and with a very simple control electronics 352 can get along. To optimize are only the drive signal, switch arrangements and hysteresis between on and off threshold of the switch 350 . 351 ,
In 4 ist der schematische Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Servounterstützungseinrichtung 401, die nach dem Kraftverstärkerprinzip arbeitet, dargestellt.In 4 is the schematic structure of an embodiment of a power assistance device 401 , which works on the power amplifier principle, shown.
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.Such a device 401 may be executed deviating from the embodiments equipped with a spring device described above. Central component is a pivotable and axially along the shift gates on a Schaltbetätigungswelle 445 slidably arranged lever 426 that by means of a shift finger 446 positively on a shift fork 447 acting through the sliding sleeve 448 a desired course inserts. To facilitate detection of the end position of the engaged gear is a locking mechanism 449 intended.
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.On the opposite side of the shift finger is the lever 426 from the transmission facilities 408a . 408b with the stiffnesses 408c . 408d hinged. A force sensor 450 detects the force applied to the lever. The servo drive 416 supports the driver by means of a movement of the manual lever 404 initiated switching request. The displacement sensor 451 detects the deflection of the shift lever 404 , A control unit 452 , which in turn can consist of an evaluation electronics in a simple manner, processes the sensor signals and outputs a drive signal to the servo drive.
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 sind, 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) The switching sequence is proportional to that on the lever 426 in the area of the sensor 450 acting force. Taking into account the characteristic values, for example the stiffnesses 408c . 408d , the efficiencies and levers of the transmission facilities 408a . 408b A condition can be formulated according to which the applied forces of the servo drive and the switching forces in the must be proportionate to each other, so that they are proportional to the forces that must be expended for the insertion of the aisle. For a given actuating force and torque of the servo drive 416 can depend on the shift lever deflection s and the lever 426 on the force sensor 450 measured force F a relationship for the drive signal AS are determined according to: AS = f (F, dF / ds, d 2 F / ds 2 )
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 IEMotor beziehungsweise die Betriebsspannung UEMotor unter Verwendung der Signale FSchalt, XSchalt 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.The drive signal AS is therefore dependent on the force F and its two derivatives dF / ds and d 2 F / ds 2 . For an electric motor as a servo drive can be controlled by the current or the operating voltage. A derived from the equations of motion and the electrical parameters dependence for the operating current I EMotor or the operating voltage U EMotor using the signals F switching , X switching the sensors 450 . 451 can as a drive signal for serving as a servo drive electric motor 416 are implemented in the controller unit according to the following equations, wherein the constants c 1 -c 5 are system-specific constants and minor portions are in parentheses.
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.The control of the servo drive via the current is simpler and less dependent on the temperature. The force sensor 451 For example, it may be a displacement sensor that performs a relative displacement measurement in an elastically deformable component, or a pressure sensor that detects a return to the effective force in conjunction with a hydraulic or elastomeric element. Furthermore, pressure elements, such as piezo elements for displaying the pressure dependent on the force can be used as force sensors in the transmission devices.
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.The power assist device with on the shift operation shaft 445 rotatably mounted lever 426 is to be regarded as an exemplary embodiment. It is understood that a power-proportional power assistance device can be applied to any other switching mechanism of a manual transmission. In addition, angles and paths or forces and moments should be considered as equivalent quantities.
Anhand der 20 werden die Vorteile der Verwendung einer Hysterese der Schaltschwellen s1, s2 bei der Verwendung eines Ausführungsbeispiels einer Servounterstützungseinrichtung 301 in 18 mit einer Steuerung des Servoantriebs durch Schalter näher erläutert.Based on 20 the advantages of using a hysteresis of the switching thresholds s 1 , s 2 in the use of an embodiment of a power assistance device 301 in 18 explained in more detail with a control of the servo drive by switches.
Die 20 zeigt ein Diagramm, in dem die Versorgungsspannung U des Servoantriebs 316 (18) bei Verwendung eines Elektromotors gegen den Verstellweg x des Schaltbetätigungsbauteils 326 (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 UB 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 (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.The 20 shows a diagram in which the supply voltage U of the servo drive 316 ( 18 ) when using an electric motor against the displacement x of the shift operating member 326 ( 18 ) is applied. The solid lines show the voltage curve without and the dashed lines when using a PT 1 filter with arbitrarily shown in this diagram time constant T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , which are assigned to their index according to the threshold values and for each threshold can assume different values, whereby in each case adapted to the corresponding course of the switching path operating voltage U B of the servo drive, which adjusts in time sequence depending on the applied filter, can take place. The thresholds s 1 , s 2 are the switch 350 and the thresholds s 3 , s 4 the switch 351 ( 18 ), wherein upon reaching the thresholds s 1 , s 3, the switches 350 . 351 the servo drive 316 activate and in a reduction of the path x in the direction of neutral position, which does not necessarily have to be at the zero point of the switching path, and the achievement of the thresholds s 2 , s 4 off again. Between the switch-on thresholds s 1 , s 3 and the switch-off thresholds s 2 , s 4 , the hysteresis is provided in order to minimize limit cycles. The use of filters can improve the response of the servo drive and dampen jerky shifts, especially with very slow driver shifts.
21 zeigt ein Diagramm zur Beschaltung eines Servoantriebs mit einem Antriebssignal AS im Bereich der Neutralstellung NS in Abhängigkeit von der Stellung des Schalthebels xSH mit den Wegpunkten s1, s2 s3, s4 – nicht zu verwechseln mit den Schwellpunkten s1, s2 s3, s4 der 20 –, um eine Erkennung der Neutralstellung zu verbessern. 21 shows a diagram for wiring a servo drive with a drive signal AS in the region of the neutral position NS as a function of the position of the lever x SH with the waypoints s 1 , s 2 s 3 , s 4 - not to be confused with the thresholds s 1 , s 2nd s 3 , s 4 of 20 - to improve detection of the neutral position.
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 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 x%, beispielsweise 70 > x ≥ 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.The detection of the neutral position can be made possible in addition to the possibility of using a mechanical detent for the driver on the set by the drive signal AS amount of the assist torque of the servo drive in the region of the neutral position NS. For this purpose, the 100% value of the drive signal AS determined, for example, by further algorithms as a function of the operating parameters chosen here is configured as a falling drive signal AS when the waypoints s 1 , s 4 are falling from the respective side to the waypoint s 3 or s 4 . that - as in 21 shown - can be linear, but can also take any advantageous form. In the area between the waypoints s 2 and s 3 around the zero position NS, the drive signal AS and thus the assist torque is lowered to a value independent of the distance x%, for example 70> x ≥ 0, in which case the support is completely omitted. The driver has a shift feel, as he knows it from unsupported circuits ago and can find the neutral position better.
In 22 ist ein Diagramm zur näheren Erläuterung des Antriebssignals als Betriebsspannung U für einen als Servoantrieb dienenden Elektromotor in Abhängigkeit von dem Differenzweg xEH–xSH zwischen dem Antriebsbauteil (beispielsweise 226 in 17) und dem Schaltbetätigungsbauteil (beispielsweise 222 in 17). Bei kleinen Differenzsignalen zwischen ds1 und ds2, dies kann beispielsweise der Bereich der Wirkung der Federeinrichtung (beispielsweise 238 in 17) sein, wird keine Spannung U angelegt. Wird der Differenzweg xEH–xSH 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 Umax des Elektromotors an den Punkten ds3 beziehungsweise ds4 wird die Spannung begrenzt. In 22 is a diagram for further explanation of the drive signal as the operating voltage U for serving as a servo drive electric motor as a function of the differential travel x EH -x SH between the drive member (for example 226 in 17 ) and the shift operating member (for example 222 in 17 ). For small difference signals between ds 1 and ds 2 , this may, for example, the range of action of the spring means (for example 238 in 17 ), no voltage U is applied. If the differential path x EH -x SH greater, depending on the switching direction and thus of the direction of rotation of the electric motor an increasing or negative voltage decreasing voltage U is impressed, the - preferably and the diagram accordingly - linearly with the slopes K 1 for the negative and K 2 runs for the positive branch. Gradients K 1 and K 2 are systemic and will be adjusted accordingly. Upon reaching the maximum operating voltage U max of the electric motor at the points ds 3 and ds 4 , the voltage is limited.
23 zeigt alternativ zu dem in 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. 23 shows as an alternative to the in 13 shown embodiment, another embodiment of a flowchart of a regularly executed in a predetermined time cycle routine for detecting a shift intention, which can also be combined with each other.
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.After the start 500 will be at the junction 501 checked whether the neutral position NS is set. If this is not set, that is, it is a gear engaged, and is in the branch 502 no gear change signal GW, for example by a corresponding signal of a displacement sensor, is indicated in 503 a shift intention signal SA is set to "0" and in 504 the routine ends.
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 x1,WH,SH, x2,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.If a gear change signal in 502 is detected, in the branches 511 . 512 determines which gear G is engaged and whether the signals x 1, WH, SH , x 2, WH, SH determined from the selector sensor WH and the shift lever sensor SH are plausible. If they are not plausible and do not yield any realizable switching process, the switching intention signal will be in the field 503 is set to " 0 " and the routine terminates, a logical shift occurs, the shift intention signal SA in the field 513 is set to "1" and the routine is ended.
Ist die Neutralstellung NS eingestellt, wird in der Verzeigung 505 geprüft, ob die Bedingungen Motordrehzahl nmot größer oder gleich der Leerlaufdrehzahl nLL und die Raddrehzahl nRad kleiner als eine vorgegebene Schwelle nSchwelle, 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.If the neutral position NS is set, is in the Verzeigung 505 checked whether the conditions engine speed n mot greater than or equal to the idle speed n LL and the wheel speed n wheel is less than a predetermined threshold n threshold , for example 0.1 / sec, that is, if the engine is running and the vehicle is in motion. If the condition is not met, will be in 503 SA = "0" is set and the routine is ended. If the condition is met, it will be based on the branch 506 checked by analysis of the operating parameters, such as the shift lever sensor SH and the displacement sensor WH, whether they meet a set c 1 of thresholds. From this it is deduced whether the path is taken in a positive or negative direction. From this, from the neutral position, the switching direction is derived to the rear, in the field 507 is saved as the "back" condition. in The Field 508 a shift intention signal SA is set to "1" and the routine is ended.
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”.If the conditions for a shift direction to the rear are not met, take place in the branch 509 the check for a shift request forward with evaluation of the sensors WH, SH with respect to threshold values to be complied with according to the threshold value c 2 . If these conditions are also not met, there is no intent to shift and in the field 503 the shift intention signal is set to "0" and in 504 the routine ends. Be the conditions in the branch 509 is fulfilled in the field 510 the switching direction "front" filed and in field 508 the shift intention signal is set to "1" and the routine in 504 completed. The switching intent signal generates in further program routines, if it is set to "1", a switching operation in dependence on those in the fields 507 . 510 stored information on the switching direction "front" or "rear".
In 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.In 24 is a possible routine for detecting the switching state shown as a flowchart. The sequence of the routine is advantageously carried out periodically at short intervals, wherein the time interval compared to the rate of change of the switching states should be small. The sequences of the switching sequence are controlled in further routines, which are approached by the control signal "state" formed in this routine.
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.After the start 550 the routine gets in the branch 551 queried whether the status signal "meshing", that is, by means of the servo drive to engage a gear is up-to-date. If the state is up to date, it will be in the branch 552 queried whether a gear is engaged, that is, whether the end position of the Einspurens is reached, which can be determined for example via a threshold value of the switching sensor. If not, it will be in the field 553 receive the status signal "Einspuren" and the routine ends. When the final position is reached, it will be in field 554 the state signal "KeinGW", ie no active gear change active, generates and terminates the routine.
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.If the status signal "meshing in" is not active, the branch is routed 551 to the junction 555 Next, in which it is queried whether it is being synchronized "Synchronize". If this is the case will be in the branch 556 determined, for example, via the evaluation of the power consumption of the electric motor over time or via the path signal of the Switching sensors, the specific setpoints of the synchronization are assigned to whether the synchronization path is traversed, ie "SyncBereich leave" applies. When the synchronization is passed through, it will be in the field 553 resetting the status signal "meshing" and terminating the routine, if it is not completed, the status signal in the field 557 Preserve "Sync" and exit the routine.
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.Is the status signal at the branch 558 "Syncstart" is approached from the neutral position to the synchronization position. When the area is reached, it is in the junction 559 to the field 557 forwarded and set the status signal to "Synchronize and then exit the routine. If the synchronization range has not yet been reached, the status signal in the field 560 get and finish the routine.
Beim Zustandssignal „Neutral” in der Verzweigung 561 wird auf eine Schaltabsicht, beispielsweise nach den Routinen in 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.At the status signal "Neutral" in the branch 561 is based on a switching intention, for example according to the routines in 13 and or 23 checked, the shift intention signal is then in the branch 562 used for the evaluation. If there is a switching intent, the status signal "Syncstart" is displayed in the field 560 activated for processing the corresponding subroutine. Located in 562 no intent to switch is in box 564 maintaining the status signal "neutral", which means that the transmission is in neutral position.
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.Lies at the junction 563 the status signal "GangHeraus" on, the servo drive is about to disengage a gear. In the branch 565 It is checked whether the neutral position has already been reached. If this is the case, the status signal in the field 564 set to "neutral", otherwise the status signal in the field 566 maintained and the routine ended.
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.When in the branch 567 the condition signal "KeinGW" is present, that is, for example, driven at an engaged gear, takes place in a loop on the branch 568 the query, if there is a switching intent. If there is a shift intent, the status signal "GangHeraus" in the field 566 generated and the routine ended. Otherwise, the branch heads 568 to the junction 569 further.
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.The branch 569 sets the status signal in dependence on whether the shift operating device is in the neutral range in the field 570 to "Neutral" or if the condition does not apply in the field 571 to "KeinGW", ie to maintain the engaged gear.
Das in 25 gezeigte Ablaufdiagramm stellt beispielhaft den Schaltablauf einer Servounterstützungseinrichtung dar. Dabei können die in 24 gesetzten Zustandssignale ausgewertet werden.This in 25 The flowchart shown is an example of the switching sequence of a servo assistance device 24 set state signals are evaluated.
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.The start 572 the routine branches into the branch 573 over, which in the case of a Einspurvorgangs in the field 574 executes a routine for starting the Gangruhelage, wherein the starting position controlled, that is, in response to displacement sensors, such as the shift sensor occurs. When the rest is at rest and the gear is engaged, the routine is ended.
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.If the status signal "Synchronize" is active, it will be in the branch 575 to the subroutine 576 in which the operating voltage U for the servo drive is reduced in order to reduce the force F or the assisting torque, in order to prevent damage to the synchronizing device and increased switching noises. Thereafter, the routine is ended.
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.If the status signal "Sync Startup" is active, it will be out of the branch 577 with in 576 reduced moment of support in the field 578 approached the synchronization area and then terminated the routine.
Im Zustand „Neutral” wird aus der Verzweigung 579 das Feld 580 angesteuert, das die Betriebsspannung des Servoantriebs abschaltet.In the state "Neutral" is out of the branch 579 the field 580 controlled, which shuts off the operating voltage of the servo drive.
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.In the state "GangHeraus" is out of the branch 81 out the field 582 controlled, which takes in response to a displacement sensor, such as the circuit sensor, the gear and moves to the neutral position and then terminates the routine.
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 UEM des Elektromotors, deaktiviert wird.The status signal "NoGW" activates via the branch 583 a loop back into the branch branch through which, if a status signal is denied, the sequence takes place and finally in the field 584 the servo drive is deactivated, for example, by switching off the operating voltage U EM of the electric motor.
Das Ablaufdiagramm der Zustandserkennung in 24 in Verbindung mit dem. Zustandsablauf in 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.The flowchart of the state recognition in 24 in conjunction with the. State flow in 25 is previously described so that corresponding state signals are set and then the routine is terminated and in the subsequent state sequence corresponding subroutines for selectively processing the switching sequence are called. It goes without saying that a sequence can also be carried out in such a way that correspondingly named subroutines can be called immediately after the status signal has been set and, after passing through the routine, the state recognition routine is continued at the same point.
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. 26 FIG. 12 is a flowchart of a routine that makes the activation of the servo drive dependent on the presence of a driver. After the start 600 the routine gets in the branch 601 from the condition Ind 1 = 1 determined whether a driver is sitting in the vehicle. For example, Ind 1 can be set to "1" if at least one or more of the following conditions are met, that is, the following conditions can be linked by "and" or "or" linking: Starter is activated, Brake is actuated, accelerator pedal is actuated, clutch is actuated, steering movements, belt is in the lock, engine speed is significantly higher than idle speed. If the answer applies to the linking of the elements, the field appears 602 activates the driver signal, which is hot set to "1". in The Field 603 Subsequently, a timestamp t is set, which can be in the range 0 <t <15 s. in The Field 604 is carried out depending on the presence of the driver switching power assistance. Thereafter, the routine intended for periodic operation is terminated and called again after a predetermined time has elapsed.
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 nRad > 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.If an indication Ind 1 = "1" is not given, it will be in the branch 605 queried whether the timestamp is t> 0, whereby it can be determined whether the driver is only inactive for a certain time or has left the vehicle and in the case of fulfillment of the condition in box 606 diminished by an amount .DELTA.t. Below is in the branch 607 determines whether n wheel > 0 or a small value, whereby a movement of the vehicle is detected and the process with the field for power assistance 604 will continue. If there is no movement of the vehicle, it will be in the junction 608 the combination of a second record for detecting whether the driver is present Ind 2 , for example consisting of a door opening signal, a parking brake signal and / or the time mark t> 0. If the combination of conditions is met, so Ind 2 = 0, can on it be concluded that no driver (more) sits in the vehicle and the driver detection signal is in the field 609 set to "0" and the routine ends. If the condition Ind 2 = 0 is not fulfilled, the sequence with the field becomes 604 continued and the switching power continues to be supported.
Die 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 ASS ist im Speicher der Steuereinheit abgelegt.The 27 FIG. 12 is a flowchart of a routine for preventing a load circuit, wherein the assistance of the switching movement decreases with increasing degree of the load circuit. The load circuit is detected by a sensor, for example, a path of the release bearing receiving displacement sensor, and a load circuit-dependent map with a maximum for the corresponding load switching state drive signal AS S is stored in the memory of the control unit.
Nach dem Start 610 der Routine wird in dem Feld 611 ein aktuelles Antriebssignal ASL 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 ASL, wird dieses auf das maximale unter Lastschaltbedingungen zulässige Antriebssignal ASL vermindert und der Fahrer spürt einen größeren Widerstand während des Schaltvorgangs. Ist keine Lastschaltung vorhanden, bleibt das Antriebssignal AS unverändert.After the start 610 the routine will be in the field 611 a current drive signal AS L for the servo drive, which is dependent on the degree of the load circuit formed. Is in the branch 612 the drive signal AS greater than the permitted under load switching conditions drive signal AS L , this is reduced to the maximum under load switching conditions allowable drive signal AS L and the driver feels a greater resistance during the switching process. If no load circuit is present, the drive signal AS remains unchanged.
Eine weiteres Ausführungsbeispiel zur Verhinderung beziehungsweise Warnung vor einer Lastschaltung ist im Ablaufdiagramm der 29 gezeigt.Another embodiment for preventing or warning of a load circuit is in the flowchart of 29 shown.
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.Here, the shift intention signal SchAbs is delayed so long, that is, it is detected in other routines that rely on this signal, no shift intention and therefore switching assistance initiated until the load switching conditions are canceled, the load switching routine is traversed at short intervals.
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.This will be done after the start 620 the routine in the branch 621 determines the no load of the transmission, for example, by evaluating a clutch sensor and / or -schalter, Ausrücklagersensors, Kupplungspedalwegsensors, engine torque determination and / or the like. If the gearbox is free of load, will be in the junction 622 checked whether a shift intent (SchAbs = "1" or Schabs_alt = "1") is present or existed, where SchAbs_alt = "1" means that earlier one by the branch 621 suppressed switching intent existed. If one of the two sizes is set to "1", then after in the field 653 SchAbs = "1" and SchAbs_alt = "0" has been set in the shift intent routine, the shift intention to be processed and the routine is terminated.
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.If the transmission is not relieved, so there is a load circuit, is by branching 621 into the branch 624 initiated where is branched in response to the switching intention signal and wherein in the presence of a switching intention in the field 621 the switching intent signal is renamed SchAbs_alt and set to "1" in order not to lose the information about the switching intent. Then, the shift intention signal SchAbs becomes the field 626 is set to "0", so that a switching intention in the routines that rely on the switching intention signal is not recognized and a switching assist is omitted until after the periodically iterating through the routine at the branch 621 the load freedom of the transmission is determined.
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.When using a servo assistance device, in which the servo torque of the servo drive is designed so that the manual force to be applied by the driver is proportional to the Shifting force on the switching device or proportional to the switching torque on the shift shaft, advantageously a routine for no load of the transmission can be omitted, since in such control of the servo drive, the driver has the shift feel of a conventional, unsupported transmission and therefore - if desired - the responsibility of Load circuits in the usual way in the driver's hand lies. It is understood that in such a control routines for power switching prevention can also be used when a standalone solution is desired.
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 nMotor erfaßt und im Feld 632 eine Drehzahländerung dnMotor im Zeitintervall dt berechnet. In der Verzweigung 633 wird beispielhaft als Kriterium für ein drohendes Abwürgen des Motors ein Unterschreiten einer Schwelle nSchwelle durch die Motordrehzahl nMotor 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 dnMotor/dt gegen eine Schwelle dnSchwelle/dt geprüft werden, wobei hier eine Drehzahlabnahme zwischen –2000 bis –3000 U/min als Schwelle dnSchwelle 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. 30 shows by way of example a flowchart of a routine for automatic removal of an engaged gear in appropriate situations, such as to avoid the stalling of the engine or in abrupt braking maneuvers. This will be done after the start 630 the routine in the field 631 the speed of the engine n motor detected and in the field 632 a speed change dn engine calculated in the time interval dt. In the branch 633 is exemplified as a criterion for a threat of engine stalling below a threshold n threshold by the engine speed n engine tested. The threshold is preferably 100 to 300 rev / min below the typical idle speed. As a criterion for an abrupt braking maneuver the time change - namely the decrease - the engine speed dn motor / dt against a threshold dn threshold / dt can be checked, in which case a speed decrease between -2000 to -3000 U / min be advantageous as a threshold dn threshold can. To secure the result, for example, the operation of the brake switch or an available anti-lock signal can be included in the decision. If there is an appropriate situation justifying the removal of the gang, the gangway will be in the field 634 It should be noted in the position-controlled manner, and it should be noted in the further routines that it can be a load circuit. Following or if the conditions after branching 633 not present, the routine is in 636 finished, This routine is also run regularly at short intervals.
Die in 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.In the 31 shown routine shows a possibility of selectively supporting certain gears as a function of the driving situation, here for starting the vehicle from the state. It should be usable only for starting suitable gears, such as the first two gears with the smallest ratio 1, 2 and reverse R.
Dazu werden nach dem Start 640 der Routine im Feld 641 für die Schaltfunktion wichtige Parameter, beispielsweise die Signale des Schalthebelsensors xSH, des Wählsensors xWH, des Schaltsensors xSH, die Motordrehzahl nMotor und die Raddrehzahl nRad erfasst. Dem Erfassungsschritt 641 folgt ein Skalierungsschritt 642. In der Verzweigung 643 wird geprüft, ob der Motor Leerlaufdrehzahl nLL oder mehr hat, das heißt, ob er läuft und ob sich die Räder bewegen, das heißt, ob das Fahrzeug rollt. Dabei kann die Schwelle nSchwelle für die Raddrehzahl auch so ausgelegt sein, dass ein geringfügiges Rollen noch als 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.These will be after the start 640 the routine in the field 641 important parameters for the switching function, such as the signals of the shift lever sensor x SH , the selection sensor x WH , the shift sensor x SH , the engine speed n motor and the wheel speed n wheel detected. The detection step 641 follows a scaling step 642 , In the branch 643 It is checked whether the engine idling speed n LL or more, that is, whether it is running and whether the wheels are moving, that is, whether the vehicle is rolling. The threshold n threshold for the wheel speed may also be designed so that a slight rollers is still regarded as a starting situation in the prior. Stands through the "and" links 643 determines that the vehicle is in the starting state is in field 645 set a control character or flag, which in the shift sequence routines only the starting gears, such as gear 1, 2, R. If another driving situation detected, are formed by forming a control signal in the field 644 all gears supported. After the fields 644 . 645 will the routine in 646 ended and regularly called again at short intervals.
Ein weiterer Sicherheitsaspekt ist die Freigabe des Anlassers für den Motor in Abhängigkeit von dem Schaltzustand des Getriebes. Das in 32 gezeigte Ablaufdiagramm zeigt eine Routine zur Generierung eines Steuerzeichens zur Verhinderung der Anlasserfreigabe, wenn zu Beginn der Anlasserbetätigung ein Gang eingelegt ist.Another safety aspect is the release of the starter for the engine depending on the switching state of the transmission. This in 32 The flowchart shown shows a routine for generating a control signal for preventing the starter release when a gear is engaged at the beginning of the starter operation.
Hierzu wird die Routine mit dem Feld 650 gestartet und im Feld 651 der Anlasswunsch beispielsweise über den Anlasserschalter sowie die Schalthebelposition xSH 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.This is the routine with the field 650 started and in the field 651 the request for the request, for example, about the starter switch and the shift lever position x SH detected. After scaling the sensor signals in 652 will be in the branch 653 decide if there is a request for a reason. If this is before, will be in the branch 654 checked whether the neutral position of the transmission is set, for which purpose the shift lever sensor signal can be used for the evaluation. At neutral position is in field 655 set the control signal to the starter release, whereby the starter can be controlled in a corresponding routine. Then the routine is ended. In cases where there is no reason to request or the transmission is not in neutral, the field will show 656 the control signal for releasing the starter is set to "0", that is, in the corresponding control routine, the request for starting is suppressed, and the engine can not be operated before shifting to the neutral position.
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.It will be appreciated that in the above-described routine, if appropriate information is available, for example, about a clutch sensor, clutch switch, release path sensor or the like, the position of the clutch may be included so that in the branch 654 For example, via a "or" link the possibility is opened to set the control signal for releasing the starter even with the gear engaged and the clutch depressed and thus also to start the engine in this situation.