DE4317464C1 - Servounterstützung für die Schaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servounterstützung für die Schaltung eines Kraftfahrzeuggetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Servoelemente bewirken eine Verstärkung der Einrückkräfte und dadurch eine Erleichterung beim Einrücken des durch den Fahrzeuglenker gewählten Getriebeganges. Servokräfte können auf hydraulischen, elektrischen oder pneumatischen Wirkprin­ zipien beruhen. Sie beinhalten eine Sicherung, die bei auftretenden Schaltfehlern eine Zerstörung des Getriebes verhindert.

Aus der DE 37 01 690 A1 ist ein Servoantrieb bekannt, bei dem Lage- und Winkelsensoren die Verschiebung bzw. Verdrehung der Schaltstange messen. Die von den Sensoren erfaßten Istwerte empfängt ein Steuergerät und vergleicht sie mit Sollwerten. Bei Abweichungen zwischen Ist- und Sollwerten werden Magnetventile angesteuert, die ihrerseits den Servomechanismus in Gang setzen, der in der genannten Schrift aus einem mit Überdruck beaufschlagten Druckluftsystem besteht. Eine derartige Lösung birgt den Nachteil in sich, daß die Meßwertaufnehmer sämtlichen Bewegungen der Schaltstange ausgeliefert sind und somit ein erhöhter Verschleiß zu erwarten ist. Außerdem sind Schwingungen in diesen Bereichen nur schwer zu kontrollieren, was zu fehlerhaften Meßergebnissen führen kann. Als ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist die mögliche Verschmutzung der Sensoren und damit ihr vorzeitiger Ausfall anzusehen.

In der DE 33 33 346-A1 wird eine Vorrichtung zur Fernsteue­ rung eines Schaltgetriebes beschrieben, die ebenfalls pneumatisch den Schaltvorgang unterstützt. Dabei sind am Schalthebel Positionsmeldeschalter für die durch die Bedienung des Schalthebels ausgeführten Schaltwege vorgesehen. Diese dienen über eine Elektronik zur Rückkopplung des Schaltzustandes am Getriebe zu dem durch den Fahrer eingelegten Getriebegang. Eine derartige Form der Kontrolle ist nur durch zusätzliche Bauteile realisierbar und bewirkt neben einer Verteuerung der gesamten Servoschaltung auch eine Erhöhung der Störanfälligkeit.

Aus der DE 26 00 483-C2 ist eine hilfskraftunterstützte Schalteinrichtung für ein Wechselgetriebe bekannt, bei der am Ende der Schaltstange ein Kugelgelenk als elastisches Element ausgebildet ist. Die DE 42 04 946-A1 offenbart einen pola­ risierten Schalthebel zur Betätigung eines Schaltgetriebes, bei dem die von der Fahrerhand ausgeübte Schaltkraft mittels einer elastisch verformbaren Stange erfaßt wird. Die Schaltkraft wird nicht von einem Kraftmeßgeber gemessen, sondern es wird lediglich eine Schaltkraftmeßschwelle mit Kontaktgeber erfaßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servoschaltung zu entwickeln, die störende Einflüsse des Getriebes bei der Meßwerterfassung der Sensoren zur Ermittlung der Schalt- bzw. Wählbewegung weitestgehend ausschließt, die außerdem eine Kontrollmöglichkeit enthält, um den vom Fahrer gewählten Gang zu überprüfen und kostengünstig realisierbar ist. Es sollte die Möglichkeit zur einfachen Nachrüstung an Fahrzeugen, die bisher nicht über eine Servoschaltung verfügen, gegeben sein.

Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die vorgestellte Lösung umfaßt eine Servoschaltung an einem Wechselgetriebe, wie es beispielsweise bei Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Diese Servoschaltung besteht aus einem Servoelement am Getriebe, einer elektronischen Rechnereinheit und einem Gangschalthebel im Fahrzeug zum manuellen Wählen und Schalten des Getriebeganges durch den Fahrer. Die elektronische Rechnereinheit und das Servoelement sind an sich bekannt und als solches nicht unmittelbarer Gegenstand der Erfindung. Der Lösungsgedanke bezieht sich vielmehr auf die durch den Fahrer unmittelbar von Hand zu bedienende Schaltvorrichtung. Sie besteht aus dem Schalthebelgehäuse, mit einer darin befindlichen Lagerschale zur Lagerung des Gelenkes des Schalthebels. Erfindungsgemäß sind zwischen der Lagerschale und dem sie aufnehmenden Gehäuse die Meßwertaufnehmer vorgesehen. Diese übernehmen dabei sowohl die Funktion der Istwerterfassung, als auch die Anzeige der Schaltstellung und somit eine Kontrollfunktion. Die erfaßten Meßwerte werden zur Weiterverarbeitung an die elektronische Rechnereinheit übergeben. Hier erfolgt der Vergleich mit den Sollwerten und die Regelung des Servoelementes. Die Sollwerte werden durch die Neutralstellung des Schalthebels bestimmt. Jede Abweichung, also die Wahl einer Schaltgasse, oder das Einlegen eines Ganges, stellen Abweichungen von den Sollwerten dar, die zu einer entsprechenden Reaktion der Meßwertaufnehmer und in der Folge einer Reaktion der Rechnereinheit führen.

Die Übertragungselemente sind am Schalthebel montiert und leiten den Schalt- bzw. Wählvorgang zum Getriebe weiter. Als Übertragungselemente können Seilzüge oder Gestänge verwendet werden. Durch die Anbindung der Übertragungselemente an den Schalthebel wirkt eine der Schalt- bzw. Wählrichtung entgegengesetzt gerichtete Kraft auf die Lagerung des Schalthebels, so daß diese Kraftwirkung auf der der Schalt- bzw. Wählbewegungsrichtung entgegengesetzten Seite meßbar wird. Hier sind die Meßwertaufnehmer angesetzt, um diese Reaktionskraft zu erfassen. Dabei sind für jede Bewegungsrichtung des Schalthebels (Wählen und Schalten) gleichermaßen Meßwertaufnehmer vorzusehen. Erfindungsgemäß werden Dehnmeßstreifen oder piezoelektrische Meßwertaufnehmer verwendet. Diese sind in Folge ihrer geringen Baugröße unkompliziert zwischen der Lagerung und dem Schalthebelgehäuse anzubringen und können somit auch zur Nachrüstung dienen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die sinnbildliche Darstellung der Schalteinheit

Fig. 2 die Ansicht des Schalthebelgehäuses von oben.

In Fig. 1 nimmt ein Schalthebelgehäuse (1) eine Lagerschale (2) auf, die zur Lagerung des entsprechend der Schaltungskonstruktion beweglichen Schalthebels (3) dient. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine H-Schaltung. Zwischen der Lagerschale und dem Schalthebel­ gehäuse sind Meßwertaufnehmer (4) angebracht, die die vom Fahrer über den Schalthebel eingeleiteten Kräfte erfassen. Die Meßwerte werden an eine elektronische Rechnereinheit (5) übergeben, die zur Regelung des Servoelementes (6) dient. Das Servoelement wird in an sich bekannter Weise mit dem Schaltgetriebe (8) des Kraftfahrzeuges verbunden. Zur Lagerung des Schalthebels (3) werden in dem Ausführungsbeispiel eine Gelenkkugel (7) und eine Lagerschale (2) aus Kunststoff verwendet. Die Übertragungselemente (9) sind hierbei direkt an dem Schalthebel angebunden. Sie leiten die vom Fahrer eingebrachte Kraft an das Kraftfahrzeuggetriebe weiter und ermöglichen somit das Wählen und Schalten der Gänge. Die Übertragungselemente bewirken aber während des Wähl- bzw. Schaltvorganges eine der eingeleiteten Bewegungsrichtung entgegengesetzt gerichtete Kraft, die an der Lagerung des Schalthebels meßbar ist. Zur Erfassung dieser Wirkung sind piezoelektrische Meßwertaufnehmer (4) zwischen der Lagerschale und dem Schalthebelgehäuse (1) angebracht. Der somit erfaßte Wert wird an die elektronische Rechnereinheit (5) übergeben, wo nach einem Vergleich zwischen Ist- und Sollwerten die Regelung des Servoelementes (6) vollzogen wird, das dann den vom Fahrer eingeleiteten Schaltvorgang unterstützt. Die von den Meßwertaufnehmern erfaßten Werte werden erfindungsgemäß gleichzeitig zur Anzeige der Stellung des Schalthebels verwendet. Die Anzeige wird ebenfalls über die elektronische Rechnereinheit gesteuert.

In Fig. 2 ist die Schaltung gemäß Fig. 1 in der Ansicht von oben dargestellt. Erkennbar ist hierbei die Anordnung der Meßwertaufnehmer. Es sind bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung zwei Aufnehmer für die Wählbewegung und weitere zwei Aufnehmer für die Schaltbewegung vorgesehen. Die Regelung des Servoelementes erfolgt in der elektronischen Rechnereinheit durch logische Schaltungen (UND-, ODER-, bzw. NICHT-Schal­ tungen etc.).

Claims (6)

1. Servounterstützung für die Schaltung eines Kraftfahr­ zeuggetriebes, bestehend aus einem Schalthebelgehäuse, einer darin eingesetzten Lagerschale zur Lagerung eines um einen Lagermittelpunkt allseits beweglichen Schalthebels, wobei sich diese Lagerschale nach außen gegen die sie umgebenden Wandungen des Schalthebelgehäuses wenigstens abschnittsweise abstützt, und aus einem Servoelement, das den Schaltvorgang unterstützt, sowie aus einer elektronischen Rechnereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Schalthebelgehäuse (1) und Lagerschale (2) für jede Bewegungsrichtung des Schalthebels (3) Meßwertaufnehmer (4) befinden, die die Richtung und den Betrag der über den Schalthebel eingeleiteten Kraft erfassen und diese Meßwerte an die elektronische Rechnereinheit (5) zur Regelung des Servoelementes (6) geleitet werden.

2. Servounterstützung für die Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß piezoelektrische Meßwertaufnehmer (4) vorgesehen sind.

3. Servounterstützung für die Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dehnmeßstreifen als Meßwertaufnehmer (4) vorgesehen sind.

4. Servounterstützung für die Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeuges nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die der Bewegungsrichtung des Wählhebels entgegengesetzt gerichtete Kraft in der Lagerschale von den Meßwertaufnehmern (4) erfaßt wird.

5. Servounterstützung für die Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeuges nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Meßwertaufnehmern (4) erfaßten Werte in Eingangsimpulse für die elektronische Rechnereinheit (5) umgewandelt werden und diese Rechnereinheit den Servoantrieb (6) regelt.

6. Servounterstützung für die Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeuges nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßten Meßwerte zur Schaltstellungsanzeige des Schalthebels verwendet werden.