-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steer-by-wire-Gangschalteinrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und betrifft im Spezielleren eine Einrichtung zum
Steuern eines Aktuators, der eine externe Kraft zur Kraftrückkopplung
auf einen Schaltgriff aufbringt.
-
2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
-
4 zeigt
eine herkömmliche
Steer-by-wire-Gangschalteinrichtung als ein Beispiel.
-
Diese
Gangschalteinrichtung weist Folgendes auf: Einen Halter 1;
eine Drehwelle 2, die durch den Halter 1 drehbar
gehalten ist; einen Schalthebel 3, dessen Unterseite an
der Drehwelle 2 angebracht ist; einen Schaltgriff 4,
der an der Oberseite des Schalthebels 3 angebracht ist;
eine Detektionseinrichtung 5 zum Feststellen des Betriebszustands
des Schaltgriffes 4, nämlich
des Rotationsausmaßes
und der Rotationsrichtung der Drehwelle 2; einen Aktuator 6,
der eine externe Kraft für
eine Kraftrückkopplung
durch die Drehwelle 2 und den Schalthebel 2 auf den
Schaltgriff 4 ausübt;
eine Steuereinheit 8, die ein Detektionssignal a von der
Detektionseinrichtung 5 erhält und ein Steuersignal b für den Aktuator 6 sowie ein
Gangschaltsignal c für
eine Getriebesteuerung 7 erzeugt und abgibt; sowie einen
Freigabeschalter 9, der den Schaltg 4 entriegelt.
Für die
Detektionseinrichtung 5 kann ein Drehcodierer oder ein
variabler Widerstand verwendet werden; für den Aktuator 6 kann
ein Drehmotor, ein Linearmotor oder ein Solenoid verwendet werden.
-
Bei
dieser Gangschalteinrichtung kann die Steuereinheit 8 die
aktuelle Position des Schaltgriffes 4 aus dem aktuellen
Wert des Detektionssignals a berechnen.
-
Auch
wenn eine Bedienungsperson den Schaltgriff 4 betätigt, ändert sich
das Detektionssignal a, wobei dies wiederum anzeigt, in welche Position
der Schaltgriff 4 geschoben worden ist. Während der
Schaltgriff 4 von der einen Position in eine andere Position
bewegt wird, wird der Aktuator 6 antriebsmäßig betätigt, so
dass ein angemessenes Widerstandsgefühl an dem Schaltgriff 4 geschaffen
werden kann, um dadurch zum Zeitpunkt eines Gangumschaltvorgangs
ein Klickgefühl
zu erzeugen. Während
ein Fahrer versucht, die Position des Schaltgriffes 4 von
einem bestimmten Bereich in einen anderen Bereich zu ändern, beispielsweise
von dem Bereich P (Parken) zu dem Bereich R (Rückwärts) oder von dem zweiten Bereich
in den ersten (langsamen) Bereich, kann die Bedienungsperson an
einer Änderung
der Position des Schaltgriffes 4 in dieser Weise ohne Betätigung des
Freigabeschalters 9 gehindert werden, indem der Aktuator 6 derart
aktiviert wird, dass dieser eine externe Kraft zum Verriegeln des Schaltgriffes 4 ausübt.
-
Auf
diese Weise kann ein Fahrer diese Gangschalteinrichtung in der gleichen
Weise wie eine herkömmliche
mechanische Gangschalteinrichtung verwenden.
-
Die
vorstehend beschriebene Gangschalteinrichtung hat jedoch folgenden
Nachteil. Da der Aktuator 6 in Abhängigkeit von einem Detektionssignal a
gesteuert wird, das von dem Rotationsausmaß und der Rotationsrichtung
der Drehwelle 2 abhängig
ist, besteht die Möglichkeit,
einen Gangumschaltvorgang mittels des Schaltgriffes 4 unabhängig von
dem Fahrzustand des Fahrzeugs, dem Getriebebetriebszustand oder
dergleichen vorzunehmen, nachdem der Fahrer den Freigabeschalter 9 zum
Entriegeln des Schaltgriffes 4 betätigt.
-
Dies
bedeutet, dass selbst im Betrieb des Motors mit hoher Drehzahl die
Möglichkeit
besteht, die Position des Schaltgriffes 4 von dem Bereich
P in den Bereich R oder den Bereich D (Fahrt) oder von dem Bereich
D in den Bereich N (Neutral) oder zu dem ersten Bereich usw. zu
verändern.
Wenn der Fahrer die Handhabung des Schaltgriffes 4 nicht
in angemessener Weise in Abhängigkeit
von dem Fahrzustand des Fahrzeugs, dem Getriebebetriebszustand oder
dergleichen vornimmt, kann es somit zu einem ruckartigen Anfahrvorgang,
einem harten Bremsvorgang, einem Leerlaufzustand des Motors oder
zu anderen ungünstigen
Situationen kommen.
-
Gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 offenbart die FR-A-2 796 116 eine Steer-by-wire-Gangschalteinrichtung,
bei der eine unangemessene Betätigung
des Schaltgriffes blockiert ist, d.h. ein Verschieben des Schaltgriffes
in eine Position blockiert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
in der nächsten
Position mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit nicht im Einklang
steht.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung ist zum Lösen
des vorstehend geschilderten Problems erfolgt, das dem erläuterten
Stand der Technik innewohnt; das Hauptziel der Erfindung besteht
in der Schaffung einer sehr gut betätigbaren und zuverlässigen Schaltgriffvorrichtung,
die den Schaltgriff mit einem Betätigungsgefühl ausstattet, das in Abhängigkeit
von dem Fahrzustand des Fahrzeugs und/oder dem Getriebebetriebszustand
unterschiedlich ist.
-
Zum
Lösen des
vorstehend geschilderten Problems weist eine Steer-by-wire-Gangschalteinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
-
Wenn
der Aktuator, der eine externe Kraft auf den Schaltgriff ausübt, in dieser
Weise in Abhängigkeit
von dem Steuersignal gesteuert wird, das aus dem ersten Detektionssignal,
das von der ersten Detektionseinrichtung für die Detektion des Betriebszustandes
des Schaltgriffes geliefert wird, sowie aus dem zweiten Detektionssignal,
das von der zweiten Detektionseinrichtung für die Detektion des Fahrzustands
des Fahrzeugs und/oder des Getriebebetriebszustands von diesem geliefert
wird, erzeugt wird, kann der Aktuator in einer Weise, die für den Fahrzustand
des Fahrzeugs und/oder den Betriebszustand des Getriebes geeignet
ist, gesteuert werden, so dass eine unangemessene Betätigung des Schaltgriffes
verhindert werden kann und dadurch die Bedienbarkeit und die Zuverlässigkeit
der Steer-by-wire-Gangschalteinrichtung gesteigert werden können.
-
Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind in die Steuereinheit Schaltmustertabellen
integriert, die eine oder mehrere Gangschaltpositionen spezifizieren,
die in Abhängigkeit
von dem ersten und dem zweiten Detektionssignal ausgewählt werden
können.
-
Wenn
die Steuereinheit somit in der erforderlichen Weise mit Schaltmustertabellen
ausgestattet ist, kann sie Steuersignale in einfacherer Weise erzeugen,
wobei dies die Belastung auf die Steuereinheit vermindert und den
Gangumschaltvorgang gleichmäßiger macht.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
ausführlicher beschrieben;
darin zeigen:
-
1 eine
Darstellung der Konfiguration einer Gangschalteinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung der
Steuerungsbetriebssequenz für
die Gangschalteinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine
Darstellung von exemplarischen Schaltmustertabellen, die in die
Steuereinheit der Gangschalteinrichtung integriert sind, gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
-
4 eine
Darstellung der Konfiguration einer herkömmlichen Gangschalteinrichtung.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
-
Im
Folgenden wird eine Gangschalteinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt
die Konfiguration einer Gangschalteinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; 2 zeigt
ein Flussdiagramm zur Erläuterung der
Steuerbetätigungssequenz
für die
Gang schalteinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und 3 zeigt
in exemplarischer Weise Schaltmustertabellen.
-
Wie
in 1 dargestellt ist, empfängt bei der Gangschalteinrichtung
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Steuereinheit 8 nicht nur ein Detektionssignal a von
einer Detektionseinrichtung 5, sondern auch ein Transmissions-
bzw. Getriebesignal d (beispielsweise ein Getriebeausgangswellen-Drehzahlsignal
oder ein Getriebeumschalt-Positionssignal) von einer Getriebesteuerung 7 sowie
ein Motordrehzahlsignal e von einer Motorsteuerung 10; in
Abhängigkeit
von diesen Signalen a, d und e erzeugt die Steuereinheit 8 ein
Aktuator-Steuersignal b und ein Gangschaltsignal c; ferner beinhaltet
die Steuereinheit 8 auch Schaltmustertabellen 8a bis 8h, wie
diese in 3 dargestellt sind. Die übrigen Komponenten
sind die gleichen wie die in 4 dargestellten,
so dass diese mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und
auf eine Beschreibung davon an dieser Stelle verzichtet wird.
-
Wie
in 2 dargestellt ist, prüft die Steuereinheit 8 wiederholt
den aktuellen Wert des Detektionssignals a, um die aktuelle Position
des Schaltgriffes 4 zu detektieren (Schritte S-1, S-2).
-
Wenn
in dem Schritt S-2 festgestellt wird, dass der Fahrer den Schaltgriff 4 betätigt hat,
fährt die
Steuereinheit 8 mit einem Schritt S-3 fort, in dem festgestellt
wird, ob der Schaltgriff 4 von einem speziellen Bereich
zu einem anderen speziellen Bereich (beispielsweise von dem Bereich
P in den Bereich R oder von dem zweiten Bereich in den ersten Bereich) verlagert
worden ist oder nicht.
-
Wenn
in dem Schritt S-3 die Feststellung getroffen wird, dass der Schaltgriff 4 von
einem bestimmten Bereich in einen anderen bestimmten Bereich verlagert
worden ist, fährt
der Vorgang mit einem Schritt S-4 fort, in dem festgestellt wird,
ob der Fahrer den Freigabeschalter 9 betätigt hat
oder nicht.
-
Wenn
in dem Schritt S-4 festgestellt wird, dass der Fahrer den Freigabeschalter 9 nicht
betätigt hat,
gibt die Steuereinheit 8 ein Aktuator-Steuersignal b zum
Ausüben
einer externen Kraft auf den Schaltgriff 4, die den Schaltgriff 4 verriegeln
kann (Schritt S-5), ab und verriegelt den Schaltgriff 4 (Schritt
S-6). Dies verhindert eine achtlose Betätigung des Schaltgriffes 4 und
eliminiert die Möglichkeit
eines ruckartigen Anfahrens oder von harten Bremsvorgängen.
-
Wenn
in dem Schritt S-4 festgestellt wird, dass der Freigabeschalter 9 betätigt worden
ist, fährt der
Ablauf mit einem Schritt S-7 fort, in dem in Abhängigkeit von dem Getriebesignal
d von der Getriebesteuerung 7 sowie dem Motordrehzahlsignal
e von der Motorsteuerung 10 festgestellt wird, ob der Schaltgriff 4 angemessen
betätigt
worden ist oder nicht. Hierbei wählt
die Steuereinheit 8 ein geeignete Schaltmustertabelle in
Abhängigkeit
von den Signalen a, d und e aus, wobei die ausgewählte Schaltmustertabelle
für die
Feststellung verwendet wird, ob der Schaltgriff 4 angemessen
betätigt
worden ist oder nicht.
-
Wenn
in dem Schritt S-7 festgestellt wird, dass der Schaltgriff 4 angemessen
betätigt
worden ist, liefert die Steuereinheit 8 ein Aktuator-Steuersignal
b an den Aktuator 6, um dem Schaltgriff 4 ein
angemessenes Widerstandsgefühl
zu verleihen (Schritt S-8), und die Steuereinheit 8 verbringt
den Schaltgriff 4 in eine neue Position (Schritt S-9).
Dies erzeugt an dem Schaltgriff 4 ein Klickgefühl bei jeder
Ausführung eines
Gangumschaltvorgangs, so dass sich eine Verbesserung in der Bedienbarkeit
des Schaltgriffes 4 ergibt.
-
Nachdem
der Schaltgriff 4 in dem Schritt S-9 in die neue Position
verbracht worden ist, sendet die Steuereinheit 8 ein Gangschaltsignal
c, das an die neue Position des Schaltgriffes 4 angepasst
ist, zu der Getriebesteuerung 7 (Schritt S-10). Als Ergebnis hiervon
wird das Getriebe (nicht gezeigt) in eine neue Schaltposition verbracht,
die dem Fahrer ein korrektes Fahren des Fahrzeugs ermöglicht.
-
Wenn
in dem Schritt S-7 in Abhängigkeit
von dem Getriebesignal d und dem Motordrehzahlsignal e festgestellt
wird, dass der Schaltgriff 4 nicht angemessen betätigt worden
ist, sendet die Steuereinheit 8 dem Aktuator 6 ein
Aktuator-Steuersignal b, durch das der Schaltgriff 4 nicht
in seine eigentliche gewählte
Position verbracht wird, sondern in Abhängigkeit von dem Getriebesignal
d und dem Motordrehzahlsignal e in eine akzeptable oder erwartete
Position verbracht wird (Schritt S-11), wonach der Ablauf mit dem
Schritt S-9 fortfährt,
in dem der Schaltgriff 4 in eine neue Schaltposition verbracht
wird. Die Steuerein heit 8 sendet der Betriebssteuerung 7 ein
Gangschaltsignal c, das an die neue Schaltpositon des Schaltgriffes 4 angepasst
ist (Schritt S-10).
-
Wenn
z.B. der Fahrer versucht, die Position des Schaltgriffes 4 von
dem Bereich P in den Bereich R zu ändern, während der Motor bei einer hohen Drehzahl
läuft,
wie dies durch eine Schaltmustertabelle 8a in 3 veranschaulicht
ist, wird der Schaltgriff 4 unter Umgehung des Bereichs
R in den Bereich N geführt
oder zu dem Bereich P zurückgeführt. Wenn
dagegen der Fahrer versucht, die Position des Schaltgriffes 4 von
dem Bereich N in den Bereich D zu ändern, während der Motor mit einer hohen
Drehzahl läuft,
wie dies durch eine Schaltmustertabelle 8d in 3 dargestellt
ist, wird der Schaltgriff 4 unabhängig von dem Schaltvorgang
durch den Fahrer in den Bereich N zurückgeführt. Dies verhindert ein ruckartiges
Anfahren oder einen Leerlauf des Motors in dem Fahrzeug.
-
Wenn
der Fahrer versucht, die Position des Schaltgriffes 4 von
dem Bereich D in den ersten Bereich zu ändern, während sich die Getriebeausgangswelle
mit einer hohen Drehzahl dreht, wie dies durch eine Schaltmustertabelle 8f in 3 dargestellt
ist, wird der Schaltgriff 4 in den zweiten Bereich verlagert
oder zu dem Bereich D zurückgeführt. Dies verhindert
einen harten Bremsvorgang des Fahrzeugs.
-
Versucht
der Fahrer, die Position des Schaltgriffes 4 von dem Bereich
D während
der Fahrt in den Bereich N zu ändern,
wie dies durch eine Schaltmustertabelle 8f in 3 dargestellt
ist, wird der Schaltgriff in den zweiten Bereich verbracht oder
in den Bereich D zurückgeführt. Dies
verhindert einen Leerlauf des Motors.
-
Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden sowohl
das Transmissionssignal d als auch das Motordrehzahlsignal e zu
der Steuereinheit 8 geschickt. Es ist jedoch auch akzeptabel,
nur eines von diesen Signalen zu der Steuereinheit 8 zu
schicken.
-
Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Kraftrückkopplungsfunktion der
Gangschalteinrichtung dazu verwendet, an dem Schalt griff 4 zum
Zeitpunkt eines Gangschaltvorgangs ein Klickgefühl zu erzeugen sowie den Schaltgriff 4 zu
verriegeln, wenn ein Versuch unternommen wird, diesen von einem
bestimmten Bereich zu einem anderen bestimmten Bereich zu bewegen.
Bei dieser Anordnung muss jedoch während eines anhaltenden Versuchs,
den Schaltgriff 4 in einen bestimmten Bereich zu bewegen,
dem Aktuator 6 kontinuierlich Energie zugeführt werden,
so dass der Energieverbrauch ansteigt. Zum Vermeiden dieses Problems kann
die Kraftrückkopplungsfunktion
der Gangschalteinrichtung nur zum Erzeugen eines Klickgefühls an dem
Schaltgriff verwendet werden, und es kann eine beliebige mechanische
Einrichtung zum Verriegeln von diesem verwendet werden, wenn ein
Versuch zum Bewegen von diesem von einem bestimmten Bereich zu einem
anderen bestimmten Bereich unternommen wird.
-
Wie
aus der vorstehenden Erläuterung
erkennbar ist, wird bei der vorliegenden Erfindung der Aktuator,
der eine externe Kraft auf den Schaltgriff ausübt, in Abhängigkeit von dem Steuersignal
gesteuert, das aus dem ersten Detektionssignal, das von der ersten
Detektionseinrichtung zum Detektieren des Betriebszustands des Schaltgriffes
geschickt wird, sowie aus dem zweiten Detektionssignal, das von
der zweiten Detektionseinrichtung zum Detektieren des Fahrzustands
des Fahrzeugs und/oder der Betriebsbedingung des Getriebes geschickt
wird, erzeugt wird; dadurch kann der Aktuator in einer an den Fahrzustand
des Fahrzeugs und/oder den Betriebszustand des Getriebes angepassten
Weise gesteuert werden, so dass eine unangemessene Betätigung des
Schaltgriffes durch den Fahrer verhindert werden kann und auf diese
Weise die Bedienbarkeit und die Zuverlässigkeit der Steer-by-wire-Gangschalteinrichtung
verbessert werden können.