HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Steuerung für Servoschaltungen zum Steuern des
Betriebs einer Servoschaltung für das Getriebe von Autos oder ähnlichen Fahrzeugen, mit
der die Schaltwirkung von einem Schalthebel verstärkt wird und die verstärkte
Schaltwirkung auf das Getriebe übertragen wird.
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Servoschaltungen werden bei Autos oder ähnlichen Fahrzeugen verwendet,
wobei die Servoschaltung ein Schaltungsbetätigungssystem umfaßt, das die Schaltwirkung
von einem damit verbundenen Schalthebel (oder einem Ganghebel) über ein Schaltseil zur
Servoschaltung überträgt, an der die Schaltungsbetätigungskraft durch die Antriebskraft
eines Elektromotors verstärkt wird und die verstärkte Schaltwirkungskraft zum Getriebe
übertragen wird.
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Aus der JP-A-06-331024 ist eine Servoschaltung und ein Steuersystem dafür
bekannt. Diese Druckschrift bildet die Grundlage für den Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Die Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Synchrolast L am Getriebe und
der Synchrozeit t dafür beim Betrieb einer solchen Servoschaltung. Wie die Kurve zeigt,
hängt bei dieser Servoschaltung die Synchrolast L in einem inversen Verhältnis von der
Synchrozeit t ab. Bei kürzerer Synchrozeit t schaltet die Servoschaltung schneller, und die
Synchrolast L steigt an. Im umgekehrten Fall verringert sich die Synchrolast.
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Eine Servoschaltung soll jedoch immer eine Schaltwirkung mit einer
konstanten Schaltkraft unter allen Übertragungsbedingungen sicherstellen. Es gibt bis jetzt jedoch
noch keine Technik, mit der diese Anforderung vollständig erfüllt wird.
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Bei der bekannten Servoschaltung tritt auch das allgemein bekannte
Überdrehphänomen auf, d. h. das Phänomen, daß die Drehzahl des Fahrzeugmotors über die erlaubte
Drehzahl ansteigt, wenn eine Schaltwirkung von einer hohen zu einer niedrigen Schaltstufe
ausgeführt wird.
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Ein weiteres Problem der bekannten Servoschaltung ist, daß auch nach dem
Ende einer vom Schalthebel ausgelösten Schaltwirkung ein Sensor in Betrieb bleiben kann.
In diesem Fall wird dem Elektromotor überflüssigerweise weiter Energie zugeführt, mit
dem Ergebnis eines unnötigen Energieverbrauchs und möglichen Schäden am Motor und
an den Antriebskomponenten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuersystem für eine Servoschaltung zu
schaffen, mit dem ein zufriedenstellendes Schalten möglich ist, ohne daß die Operation -
unnormal erfaßt wird.
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Diese Aufgabe wird mit dem im Patentanspruch 1 angegebenen Steuersystem
für eine Servoschaltung gelöst. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
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Eine Ausführung der Erfindung kann immer eine konstante Schaltkraft unter
allen Schaltbedingungen sicherstellen, wobei es möglich ist, die Schaltkraft zu verringern
und ein zufriedenstellendes Schalten zu realisieren, ohne daß vom Normalbetrieb
abgewichen werden muß.
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Bei der Ausführungsform nach Anspruch 2 kann ein Überdrehen des Motors
aufgrund einer fehlerhaften Schaltstufenauswahl oder dergleichen beim Herunterschalten
von einer hohen zu einer niedrigen Schaltstufe am Schalthebel verhindert werden.
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Mit den Ausführungsformen nach den Ansprüchen 3 und 4 können eine
unnötige Energiezufuhr zum Elektromotor und damit eine Energieverschwendung und mögliche
Schäden am Motor und den Antriebskomponenten verhindert werden, wenn eine am
Schalthebel ausgelöste Schaltwirkung beendet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erhöht ein Computer (42) für die
Motoransteuerungscharakteristik in der Steuerung (4) das Ausgangssignal der
Servoschaltung (2) durch Erhöhen der Anstiegsrate der Antriebskraft des Motors (3) mit zunehmender
Schaltoperationsgeschwindigkeit des Schalthebels (1) schnell, mit anderen Worten so, daß
die Anstiegsrate der Antriebskraft des Motors und das Ausgangssignal der Servoschaltung
der Geschwindigkeit der Schaltoperation entsprechen.
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Auf diese Weise ist die Betätigungskraft des Schalthebels immer die gleiche,
auch wenn sich die Geschwindigkeit der Schaltoperation verändert, wodurch es möglich
ist, mit verringerter Betätigungskraft einen guten Schaltvorgang zu erhalten.
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Gemäß der Ausführungsform des Anspruchs 2 prüft eine Steuerung (46) für die
Schaltoperation anhand des Ausgangssignals für die geschaltete Schaltstufe, ob die
geschaltete Schaltstufe im Fahrzeugmotor-Drehzahlbereich eine mögliche
heruntergeschaltete Schaltstufe ist, wobei dies anhand der Getriebedrehzahl, der Drehzahl für den
Fahrzeugmotor und dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes berechnet wird.
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Wenn das Ergebnis der Prüfung nicht in diesem Bereich liegt, steuert ein
Motoransteuerabschnitt (47) den Elektromotor (3) in die der Schaltrichtung entgegengesetzte
Richtung, wodurch eine fehlerhafte Schaltoperation und ein Überdrehen des
Fahrzeugmotors verhindert wird.
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Bei der Ausführungsform des Anspruchs 3 wird die Energiezufuhr zum
Elektromotor (3) unterbrochen, wenn eine Schalteignungssteuerung (53) feststellt, daß der
Verschiebungssensor (6) innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Ende der
Schaltoperation, die vom Schaltpositionssensor (10) festgestellt wurde, in Betrieb ist.
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Es ist damit möglich, einen unnötigen Energieverbrauch und Schäden am
Elektromotor (3) und an anderen Komponenten zu verhindern.
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Bei der Ausführungsform nach Anspruch 4 gibt eine Motoransteuerungs-
Zentraleinheit (55) in Reaktion auf ein "Ein"-Signal für den Motorantrieb ein
Motoransteuersignal an den Motoransteuerabschnitt (47) und startet auch einen Zeitgeber (11). Auch
wenn das Signal vom Verschiebungssensor (6) nicht wieder in den Signalbereich für das
Motoransteuerungs-"Aus-"Signal kommt, gibt daher die Motoransteuerungs-Zentraleinheit
(55) an den Motoransteuerabschnitt (47) ein Motor-Haltsignal, um den Motor (3) nach dem
Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne ab dem Zeitpunkt des Erfassens eines Signals
vom Zeitgeber (11) anzuhalten, so daß der Motorantrieb zwangsweise stoppt. Es ist damit
möglich, einen unnötigen Energieverbrauch und Schäden am Motor und an anderen
Komponenten zu verhindern.
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Mit diesem Aufbau sind folgende Vorteile zu erhalten.
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(1) Es ist möglich, eine Antriebskraft des Motors (3) und eine Anstiegsrate der
Geschwindigkeit der Servoschaltung (2) zu erhalten, die der Schaltgeschwindigkeit des
Schalthebels (1) entspricht. Es ist damit möglich, immer eine konstante Schaltkraft
sicherzustellen und eine Schaltoperation ohne übermäßige Schaltkraft und mit einem
zufriedenstellenden Schaltgefühl zu erhalten.
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(2) Wenn die Schaltstufe beim Herunterschalten nicht in einem der Drehzahl
des Fahrzeugmotors entsprechenden, möglichen Drehzahlbereich liegt, kann der
Elektromotor (3) in die zur Schaltoperation entgegengesetzte Richtung gesteuert werden, so daß es
möglich ist, eine fehlerhafte Schaltoperation zu vermeiden und ein Überdrehen des
Fahrzeugmotors zu verhindern.
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(3) Nach dem Ende der Schaltoperation wird der Motor (3) abgeschaltet, so daß
es möglich ist, einen unnötigen Energieverbrauch und Schäden am Motor und an anderen
Komponenten zu verhindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 zeigt eine Ansicht des Gesamtaufbaus von Ausführungsformen (d. h. der
ersten bis vierten Ausführungsformen) des erfindungsgemäßen Steuersystems für eine
Servoschaltung;
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines ersten Beispiels für eine Servoschaltung, bei
der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines zweiten Beispiels für eine Servoschaltung,
bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
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Fig. 4 ist eine Aufsicht auf das zweite Beispiel der Servoschaltung;
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Fig. 5 zeigt eine Blockdarstellung einer ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Steuersystems für eine Servoschaltung;
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Fig. 6 zeigt eine Blockdarstellung einer zweiten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Steuersystems für eine Servoschaltung;
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Fig. 7 zeigt eine Blockdarstellung einer dritten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Steuersystems für eine Servoschaltung;
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Fig. 8 zeigt eine Blockdarstellung einer vierten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Steuersystems für eine Servoschaltung;
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Fig. 9 ist eine graphische Darstellung einer Eigenschaft eines Getriebes, auf das
die vorliegende Erfindung angewendet wird;
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Fig. 10 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels für die Eigenschaften
eines Sensors bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 11 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels für die Eigenschaften
eines Elektromotors bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Anhand der Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Schalthebel (oder
Ganghebel) für eine Schaltoperation, 2 eine Servoschaltung und 5 ein Schaltseil, das das operative
Ende des Schalthebels 1 mit einem Hebel 27 am Eingangsende der Servoschaltung 2
verbindet.
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Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Sensor, der an der Servoschaltung 2
angebracht ist und der eine Verschiebung feststellt, und 4 eine Steuerung zum Ansteuern
eines Elektromotors (im folgenden als Motor bezeichnet) 3, der an der Servoschaltung 2
angebracht ist.
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Das Bezugszeichen 31 bezeichnet eine elektrische Leitung zum Zuführen des
Ausgangssignals aus dem Sensor 6 an der Servoschaltung 2 zur Steuerung 4. Das
Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Kupplungsschalter, 8 eine Batterie und 9 einen
Zündungsschalter, wobei diese elektrischen Komponenten über elektrische Leitungen 32, 33 und 34 mit
der Steuerung 4 verbunden sind.
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Die Steuerung 4 gibt über eine elektrische Leitung 35 ein
Steuer-Ausgangssignal an den Motor 3 ab. Das Bezugszeichen 10 stellt einen Schaltpositionssensor dar, das
Bezugszeichen 13 einen Auswahlsensor und das Bezugszeichen 15 einen Auswahlhebel.
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Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Servoschaltung 2 im Detail. Das
Bezugszeichen 3 bezeichnet den Elektromotor. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine
Geschwindigkeitsreduziervorrichtung, zum Beispiel eine
Planetengetriebe-Geschwindigkeitsreduziereinheit, die direkt mit dem Antriebsmotor 3 verbunden ist. Das Bezugszeichen 23 stellt
ein Ritzel dar, das sich direkt auf der Ausgangswelle der
Geschwindigkeitsreduziervorrichtung 22 befindet. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet eine axial bewegliche, keulenförmige
Antriebsstange. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine am äußeren Umfang der
Antriebsstange 24 ausgebildete Zahnstange, die mit dem Ritzel 23 in Eingriff steht. Das
Bezugszeichen 73 bezeichnet ein Gehäuse, das den gesamten Aufbau der Servoschaltung
zusammenhält. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Ausgangsabschnitt, der an einem Ende der
Antriebsstange 24 vorgesehen ist, und das Bezugszeichen 28 eine Halterung, die am
Ausgangsabschnitt 21 angebracht ist. Das Bezugszeichen 29 bezeichnet eine Steuerstange, die
in einem Steuerstangenkasten 72 untergebracht ist, der einstückig mit der Oberseite des
Gehäuses 73 ausgebildet ist und der sich parallel zur Antriebsstange 24 erstreckt. Zwischen
der Steuerstange 29 und dem Steuerstangenkasten 72 sind zwei mit Flanschen versehene
zylindrische Federsitze derart lose eingesetzt, daß sich ihre den Flanschen
entgegengesetzten Enden gegenüberliegen. Die Außenseiten der Flansche an den Federsitzen 75 stehen
mit Schnappringen 77 in Kontakt, die auf die Steuerstange 29 aufgesetzt sind, und die
Umfangsflächen stehen mit Stufen an der Steuerstange 29 in Kontakt.
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Das Bezugszeichen 74 bezeichnet eine Feder, die mit einer vorgegebenen
Vorspannung zwischen die beiden Federsitze 75 eingesetzt ist. Das Bezugszeichen 27
bezeichnet einen Hebel, der mittels eines Stiftes 28a am Halter 28 angebracht ist und ebenso zur
Hin- und Herbewegung und zur axialen Verschiebung durch ein Kugel-Universalgelenk 90
mit einem Ende der Steuerstange 20 verbunden ist. Der Hebel 27 weist eine
Schaltseilanbringung 27a auf, die an seinem der Steuerstange 29 gegenüberliegenden Ende angebracht
ist. Das erwähnte Schaltseil 5 ist an der Schaltseilanbringung 27a angebracht.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen ein anderes Beispiel für die Servoschaltung 2. Das
Bezugszeichen 79 bezeichnet in diesen Darstellungen ein Gehäuse und das Bezugszeichen 78
eine Antriebsstange. Die Antriebsstange 78 ist hohl, sie wird axial verschiebbar durch
Balgen 82 und 83 am Gehäuse 79 gehalten. Das Bezugszeichen 29 bezeichnet eine
Steuerstange, die sich im Innenraum der Antriebsstange 78 befindet und die durch die elastische
Kraft einer Feder 74, die noch beschrieben wird, in einer mittigen Position gehalten wird.
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Zwischen dem äußeren Umfang der Steuerstange 29 und dem inneren Umfang
der Antriebsstange 78 sind zwei mit Flanschen versehene, hohle, zylindrische Federsitze
75 derart angeordnet, die sich ihre den Flanschen entgegengesetzten Enden
gegenüberliegen und die Flansche auseinanderzeigen.
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Die Flansche der Federsitze 75 werden durch Schnappringe 77 gehalten, die
auf die Steuerstange 29 aufgesetzt sind. Das Bezugszeichen 74 bezeichnet eine Feder, die
mit einer vorgegebenen Vorspannung zwischen die beiden Federsitze 75 eingesetzt ist.
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Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Verschiebungssensor, der in den
Innenraum der Antriebsstange 78 eingesetzt ist und mit einem Schaftende der Steuerstange 29
verbunden ist und eine Verschiebung der Steuerstange erfaßt.
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Das Bezugszeichen 85 bezeichnet eine elektrische Leitung zum Herausführen
des Ausgangssignals des Sensors 6. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Stopfen, der
ein Schaftende der hohlen Antriebsstange 78 verschließt, und 81 eine Feder, die mit einer
vorgegebenen Vorspannung zwischen den Stopfen 16 und den Sensor 6 eingesetzt ist.
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Die Antriebsstange 78 weist an ihrem äußeren Umfang eine Zahnstange 25 auf,
die mit einem Ritzel 23 in Eingriff ist, das an der Ausgangswelle der
Geschwindigkeitsreduziervorrichtung 22 angebracht ist.
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Das Bezugszeichen 80 bezeichnet einen Hebel, der an einem Ende der
Steuerstange 29 angebracht ist und der mit einer Schaltseilanbringung 80a versehen ist, an der
das Schaltseil 5 angebracht ist.
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Das Bezugszeichen 84 bezeichnet eine Halterung, die an einem Ende der
Antriebsstange 78 angebracht ist und an der ein Ausgangsabschnitt 21 der Antriebssstange 78
befestigt ist.
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Bei der Servoschaltung 2 der Fig. 3 und 4 stehen im freien Zustand der Feder
74 die Flansche der Federsitze 75 mit ihren Außenseiten mit inneren peripheren
abgestuften Flächen der Antriebsstange 78 in Kontakt, und die an der Steuerstange 29 befestigten
Schnappringe 77 stehen auf beiden Seiten mit den Flanschen der Federsitze 75 in Kontakt.
In diesem Zustand befindet sich die Steuerstange 29 in einer mittigen Position, und der
Motor 3 bewegt sich nicht. Wenn die Schaltseilanbringung 80a in diesem Zustand durch
das Anlegen einer Kraft daran über das Schaltseil 5 in irgendeine Richtung bewegt wird,
bewegt sich der Hebel 80 in die gleiche Richtung wie die Richtung der angelegten Kraft,
während sich die Antriebsstange 78 nicht bewegt. Im Ergebnis drückt die Steuerstange 29
gegen einen der Federsitze 75. Diese Feder wird daher bewegt und dabei
zusammengedrückt. Der Sensor 6 stellt diese Verschiebung der Steuerstange 29 fest, woraufhin er den
Motor 3 durch Anlegen einer Spannung daran über die elektrische Leitung 85 startet.
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Die Antriebskraft des Motors 3 wird über die Geschwindigkeitsreduziervorrichtung 22 und das Ritzel 23 auf die Zahnstange 25 übertragen, so daß auf die Antriebsstange
78 in die gleiche Richtung eine Kraft wirkt, in der auch die auf die Schaltseilanbringung
80a wirkende Schaltkraft wirkt. Die Kraft wird über die Halterung 84 auf den
Ausgangsabschnitt 21 übertragen, der direkt mit einem Getriebe (nicht gezeigt) verbunden ist, so daß
sich die auf das Schaltseil 5 aufgebrachte Schaltkraft erhöht. Die beiden Kräfte bewirken
zusammen eine Verschiebung der Antriebsstange 78 in der gleichen Richtung wie die auf
die Steuerstange 29 einwirkende Kraft und wirken damit in einer Richtung, in der die
relative Verschiebung der Steuerstange 29 und der Antriebsstange 78 aufgehoben wird. Die
Steuerstange 29 kehrt damit in ihre Ausgangsposition zurück. Der Sensor 6 stellt diese
Verschiebung fest und steuert den Motor 3 auf die im folgenden beschriebene Weise.
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Die Arbeitsweise der in den Fig. 1 bis 8 gezeigten Ausführungsformen wird
nun erläutert.
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Zuerst wird die Arbeitsweise der in der Fig. 2 gezeigten Servoschaltung
beschrieben. Im inoperativen Zustand des Schalthebels 1, der in der Fig. 1 dargestellt ist,
befindet sich die Feder 74 in einem ausgedehnten Zustand, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist.
In diesem Zustand stehen die Flansche der Federsitze 75 mit den inneren peripheren
abgestuften Oberflächen des Steuerstangenkastens 72 in Kontakt, und sie stehen auch mit den
Schnappringen 77 an der Steuerstange 29 in Kontakt. Die Steuerstange 29 wird daher in
der mittigen Position gehalten, und der Motor 3 bewegt sich nicht.
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Wenn der Hebel 27 durch den Schalthebel (siehe Fig. 1) mittels des Schaltseils
5 aus diesem Zustand bewegt wird, wird die Steuerstange 29 verschoben, wobei der Stift
28a, der mit der Halterung 28 verbunden ist, als Drehpunkt dient, wodurch die Feder 74
zusammengedrückt wird. Der Sensor 6 erfaßt diese Verschiebung der Steuerstange 29,
woraufhin über die Steuerung 4 der Fig. 1 (wie später noch genauer erläutert) eine
Spannung an den Motor 3 angelegt wird, die den Motor 3 in Betrieb setzt.
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Die Drehung des Motors 3 wird durch die
Geschwindigkeitsreduziervorrichtung 22 verlangsamt und über das Ritzel 23 und die Zahnstange 25 in eine hin- und
hergehende Bewegung umgewandelt. Die Antriebsstange 24 und der Ausgangsabschnitt 21, die
mit der Zahnstange 25 verbunden sind, werden damit in die gleiche Richtung verschoben,
in der die auf das Schaltseil 5 angelegte Kraft wirkt. Auf diese Weise wird die durch den
Motor 3 erhöhte Schaltkraft zu dem Getriebe übertragen, das mit dem Ausgangsabschnitt
21 verbunden ist. Gleichzeitig wirkt die Kraft, die durch die Verschiebung der
Antriebsstange 24 durch den Motor 3 entsteht, in der Richtung einer Aufhebung der relativen
Verschiebung der Steuerstange 29 und der Antriebsstange 24. Im Ergebnis kehrt die
Steuerstange 29 in ihre Ausgangsposition zurück.
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Die Fig. 5 ist eine Blockdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems für eine Servoschaltung. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nun anhand der Fig. 1, 2 und 5 erläutert.
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Die Fig. 9 zeigt den charakteristischen Verlauf der Synchrolast eines Getriebes,
bei dem eine motorbetriebene Servoschaltung und ein Steuersystem gemäß der
vorliegenden Erfindung angewendet wird. Wie gezeigt variiert die Synchrolast L in einem inversen
Verhältnis zur Synchrozeit t. Das heißt, daß die Synchrolast L durch Verringern der
Synchrozeit t bei einem schnellen Schalten ansteigt und durch Verlängern der Synchrozeit t bei
einem langsamen Schalten kleiner wird.
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Mit der motorbetriebenen Servoschaltung 2 sollte trotz einer solchen
Getriebecharakteristik das Schalten immer mit einer konstanten Schaltkraft erfolgen können. Um
dieses Erfordernis zu erfüllen, wird bei der ersten Ausführungsform der Erfindung vor dem
Ansteuern des Motors 3 die Schaltgeschwindigkeit festgestellt, und für den Motor 3 wird
eine Antriebskraftcharakteristik vorgesehen, die an die erfaßte Schaltgeschwindigkeit
angepaßt ist.
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In der Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 6 den Sensor, der eine
Verschiebung der Steuerstange 29 der Servoschaltung 2 feststellt, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt
ist.
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Die Fig. 10 zeigt graphisch ein Beispiel für die Charakteristik des Sensors 6. In
der Darstellung ist auf der Ordinate die Ausgangsspannung des Sensors 6 und auf der
Abszisse der Hub des Sensors 6 aufgetragen.
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Der Sensor 6 gibt eine auf 2,5 V eingestellte Ausgangsspannung E ab, wenn er
durch den Schalthebel 1 nicht verschoben ist, d. h. in seiner Neutralstellung (in der der
Sensorhub S gleich Null ist), und seine Verschiebung beginnt mit dem Start des
Schaltvorganges. Der Motor 3 ist während des Hubintervalls L 1 bis zu dem Punkt A in der Fig. 10
auf "Aus", im Hubintervall L2 wird die Schaltgeschwindigkeit festgestellt, und im
Hubintervall L3 wird der Motor 3 auf "Ein" gehalten.
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Die Ausgangsspannung E des Sensors 6 erhöht sich symmetrisch bei einer
Vorwärts- bzw. Rückwärtsdrehung des Motors 3 proportional zum Sensorhub S.
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Der Sensor 6 mit dieser Charakteristik stellt eine Verschiebung der
Steuerstange 29 im Hubintervall L2 fest.
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Wie aus den Fig. 5 und 1 ersichtlich, wird der Sensor 6 mit einer Verschiebung
der Steuerstange 29 verschoben, die durch einen Schaltvorgang am Schalthebel 1
hervorgerufen wird, wobei ein Schaltgeschwindigkeitsdetektor 41 in der Steuerung 4 die
Verschiebung des Sensors 6 erfaßt.
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Der Zeitgeber 11 mißt die Zeit, in der die Verschiebung des Sensors 6 erfolgt,
und gibt an den Schaltgeschwindigkeitsdetektor 41 Daten über die Zeitspanne vom
Zeitpunkt A zum Zeitpunkt B in der Fig. 10, d. h. die Zeitspanne, während der die
Schaltgeschwindigkeit des Sensors 6 berechnet wird. Der Schaltgeschwindigkeitsdetektor 41
berechnet die Geschwindigkeit v des Schaltvorgangs (v = s1/t1) aus der Schaltverschiebung
s1 der Steuerstange 29, die vom Sensor 6 erhalten wird, und der Schaltzeit t1, die vom
Zeitgeber 11 gemessen wird.
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Eine Einstelleinrichtung 43 für die Antriebskraftcharakteristik stellt die
Antriebskraftcharakteristik des Motors 3 ein, d. h. die Antriebskraftcharakteristik gegen die
Schaltgeschwindigkeit, wie es in der Fig. 11 gezeigt ist. Gemäß Fig. 11 stellt die
Einstelleinrichtung 43 die Charakteristik e ein, wenn die Schaltgeschwindigkeit v am höchsten ist,
und geht mit einer Verringerung der Schaltgeschwindigkeit v nacheinander auf die
Charakteristiken d und c über. Wenn die Schaltgeschwindigkeit durch eine schnelle Betätigung
des Schalthebels 1 erhöht wird, wird die an den Motor 3 angelegte Spannung EN schnell
erhöht, wie es durch die Kurve e in der Fig. 11 gezeigt ist. Mit abnehmender
Schaltgeschwindigkeit v geht die Zunahme der Spannung EN progressiv zurück, wie es durch die
Kurven d und c angezeigt ist.
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Ein Motorantriebscharakteristikcomputer 42 erzeugt ein Motoransteuersignal
mit der in der Fig. 11 gezeigten Motorantriebskraftcharakteristik, die von der
Einstelleinrichtung 43 für die Antriebskraftcharakteristik gemäß der im
Schaltgeschwindigkeitsdetektor 41 errechneten Schaltgeschwindigkeit v vorgegeben wird. Das heißt, daß, wenn die
Schaltvorganggeschwindigkeit v am höchsten ist, der Motorantriebscharakteristikcomputer
42 dem Motor 3 ein Motoransteuersignal zuführt, das der maximalen Rate der
Erhöhungsgeschwindigkeit der Antriebskraft (d. h. der angelegten Spannung) des Motors 3 gemäß der
Charakteristik e in der Fig. 11 entspricht.
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In diesem Fall wird die auf die Servoschaltung 2 übertragene Antriebskraft des
Motors 3 schnell erhöht, und die Schaltkraft, die entsprechend der hohen Schaltgeschwindigkeit
des Schalthebels 1 schnell innerhalb einer kurzen Zeitspanne erhöht wird, wird vom
Ausgangsabschnitt 21 an das Getriebe ausgegeben.
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Auf diese Weise wird auch, wenn der Motorantriebscharakteristikcomputer 42
einen sanfteren Schaltvorgang vorgibt (d. h. wenn die Schaltgeschwindigkeit v mittel ist),
die Motorantriebscharakteristik d der Fig. 11 eingestellt. Bei einem noch sanfteren
Schaltvorgang (d. h. wenn die Schaltgeschwindigkeit v noch kleiner ist), wird die
Motorantriebscharakteristik c der Fig. 11 vorgegeben. Es ist auch eine kontinuierliche Veränderung der
Charakteristik von e zu c möglich.
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Es ist anzumerken, daß bei dieser Ausführungsform das Ausgangssignal der
Servoschaltung 2 schnell durch Anheben der Rate der Geschwindigkeitserhöhung der
Antriebskraft des Motors 3 entsprechend der Schaltgeschwindigkeitserhöhung am
Schalthebel 1 erhöht wird, das heißt daß eine Erhöhungsrate für die Motorantriebskraft und das
Servoschaltung-Ausgangssignal vorgegeben wird, die der Schaltgeschwindigkeit
entspricht. Es ist damit möglich, unabhängig von Änderungen in der Schaltgeschwindigkeit
immer eine konstante Schaltkraft am Schalthebel 1 sicherzustellen.
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Die Fig. 6 ist eine Blockdarstellung einer zweiten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Steuersystems für eine Servoschaltung. Bei dieser Ausführungsform wird
ein Überdrehen des Fahrzeugmotors beim Schalten (d. h. beim Herunterschalten) von einer
hohen zu einer niedrigen Schaltstufe des Getriebes vermieden. Ein Schaltpositionssensor
stellt die Schaltposition fest und ein Auswahlsensor die ausgewählte Position. Die
geschaltete Schaltstufe wird mit den Signalen für die festgestellte Schaltposition und die
festgestelle Auswahlposition erfaßt. Anhand der Ausgangsdrehzahl der Schaltstufe und dem
Übersetzungsverhältnis des Getriebes werden die möglichen
Herunterschalt-Schaltstufenbereiche mit einer erlaubten Fahrzeugmotordrehzahländerung errechnet. Wenn ein
Schaltvorgang in eine nicht mögliche Herunterschalt-Schaltstufe erfolgt, wirkt die Antriebskraft
des Motors in einer Richtung, die der Schaltrichtung entgegengesetzt ist, wodurch
zwangsweise fehlerhafte Schaltvorgänge vermieden werden.
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In der Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Schaltpositionssensor 10
zum Erfassen der Schaltposition der Servoschaltung 2 und das Bezugszeichen 13 einen
Auswahlsensor zum Erfassen der Schaltstufenposition, die mit dem Wahlhebel ausgewählt
wird. Ein Schaltstufendetektor 44 erfaßt bei einem Schaltvorgang anhand der
Ausgangssignale der Sensoren 10 und 13 für die oben erwähnten Positionen die geschaltete
Schaltstufe und gibt ein Ausgangssignal für die erfaßte Schaltstufenposition an einen
Rechner 45 für mögliche Herunterschalt-Schaltstufenbereiche (im folgenden
Schaltstufenbereichsrechner genannt) und auch an eine Schaltvorgangssteuerung 46 ab.
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Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Getriebedrehzahldetektor zum
Erfassen der Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes und das Bezugszeichen 14 einen
Fahrzeugmotordrehzahldetektor zum Erfassen der Drehzahl des Fahrzeugmotors. Die
Ausgangssignale der Drehzahldetektoren 12 und 14 für das Getriebe und den Fahrzeugmotor
für die Drehzahlen des Getriebes und des Fahrzeugmotors werden zu dem Rechner 45 für
mögliche Herunterschalt-Schaltstufenbereiche geführt.
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Der Rechner 45 für mögliche Herunterschalt-Schaltstufenbereiche berechnet
aus dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes, den Drehzahlen an der
Getriebe-Ausgangswelle und des Fahrzeugmotors und der geschalteten Schaltstufe die Nummer von
möglichen Herunterschalt-Schaltstufen, in denen die Drehzahl des Fahrzeugmotors innerhalb
eines erlaubten Drehzahlbereichs liegt.
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Die Schaltvorgangsteuerung 46 prüft, ob die vom Detektor 44 für die
geschaltete Schaltstufe erfaßte geschaltete Schaltstufe im Bereich der möglichen Herunterschalt-
Schaltstufen liegt, die vom Rechner 45 für die Herunterschalt-Schaltstufenbereiche
errechnet wurden, und gibt das Ergebnis der Prüfung an einen Motoransteuerabschnitt 47. Die
Berechnung und die Prüfung der möglichen Herunterschalt-Schaltstufenbereiche und die
Bestimmung des Zeitpunkts des Bereitstellens des Prüfergebnisses erfolgen gemäß dem
Ausgangssignal des Schaltpositionssensors 10, das dem Rechner 45 für die Herunterschalt-
Schaltstufenbereiche und der Schaltvorgangsteuerung 46 zugeführt wird.
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Wenn das Ergebnis der Prüfung nicht im erwähnten Bereich liegt, gibt der
Motoransteuerabschnitt 47 ein Signal derart an der Motor 3 ab, daß der Motor 3 eine
Antriebskraft erfährt, die in der zu der Richtung des Schaltens durch die Servoschaltung 2
entgegengesetzten Richtung liegt, wodurch der Motor 3 in die entgegengesetzte Richtung
getrieben wird. Folglich wird die Servoschaltung 2 in der zur Richtung des Schaltvorgangs
entgegengesetzten Richtung betrieben, wodurch eine fehlerhafte Betätigung und ein
Überdrehen des Fahrzeugmotors vermieden werden.
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Als Modifikation der zweiten Ausführungsform (Fig. 6) ist es möglich
vorzusehen, daß, wenn die Schaltvorgangsteuerung 46 feststellt, daß der geschaltete
Schaltstufenbereich nicht innerhalb des möglichen Herunterschalt-Schaltstufenbereichs liegt, der
Motoransteuerabschnitt 47 ein Stoppsignal an den Motor 3 abgibt und den Motor 3 anhält,
wodurch sich als Anzeige einer fehlerhaften Betätigung für den Fahrer der Widerstand
erhöht, der dem Schaltvorgang entgegengesetzt wird.
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Die Fig. 7 ist eine Blockdarstellung einer dritten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Steuersystems für eine Servoschaltung. Bei dieser Ausführungsform ist,
wenn der Sensor auch noch nach einem Schaltvorgang aktiv ist, die Zeit für die kontinuierliche
Energiezufuhr zum Motor begrenzt, wodurch ein unnötiger Energieverbrauch
vermieden wird.
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In der Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Schaltpositionssensor wie
den bei der zweiten Ausführungsform und das Bezugszeichen 6 einen Sensor in der
Servoschaltung 2 (Fig. 1). Die Ausgangssignale des Schaltpositionssensors 10 und des Sensors 6
werden zu einem Detektor 51 für das Ende des Schaltvorgangs und zu einem Detektor 52
für das Ende des Sensorbetriebs geführt.
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Der Detektor 51 für das Ende des Schaltvorgangs erfaßt das Ende des
Schaltvorgangs bei der Servoschaltung 2 und der Detektor 52 für das Ende des Sensorbetriebs
das Ende der Auslenkung (oder der Betätigung) des Sensors 6.
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Die Ausgangssignale der beiden Detektoren 51 und 52 werden zu einer
Schalteignungssteuerung 53 geführt. Die Schalteignungssteuerung 53 prüft, ob der Sensor
6 noch in Betrieb ist, wenn der Zeitunterschied zwischen den Zeitpunkten für das
Schaltvorgang-Endesignal und das Auslenkungs-Endesignal, die von den Detektoren 51 und 52
zugeführt werden, länger ist als eine vorgegebene Zeitspanne, das heißt wenn nach dem
Ende des Schaltvorgangs eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, und gibt das
Ergebnis der Prüfung an den Motoransteuerabschnitt 47 aus.
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Wenn die Zeitspanne größer ist als eine vorgegebene Zeitspanne, das heißt
wenn der Sensor 6 auch noch nach der vorgegebenen, erlaubten Zeitspanne nach dem Ende
des Schaltvorgangs in Betrieb ist, begrenzt der Motoransteuerabschnitt 47 die Zeit für die
kontinuierliche Energiezufuhr zum Motor 3 auf eine vorgegebene Zeitspanne.
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Auf diese Weise kann ein unötiger Energieverbrauch vermieden werden, und es
können Schäden am Motor 3 und anderen Komponenten verhindert werden.
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Die Fig. 8 ist eine Blockdarstellung eine vierten Ausführungsform des
Steuesystems für eine Servoschaltung. Bei dieser Ausführungsform wird das Ausgangssignal
vom Sensor 6 in der Servoschaltung 2 zu einem Sensorbetriebsdetektor 54 geführt. Der
Sensorbetriebsdetektor 54 erzeugt aus dem Spannungswert des Ausgangssignals des
Sensors 6 ein Ein-Aus-Signal für die Motoransteuerung. Dieses Signal wird zu einer
Motoransteuerungs-Zentraleinheit 55 geführt. Das heißt, daß bei einer Vorwärtsdrehung des Motors
3 der Sensorbetriebsdetektor 54 ein Motoransteuerungs-"Ein"-Signal an die
Motoransteuerungs-Zentraleinheit 55 abgibt, wenn die Sensor-Ausgangsspannung den Punkt B in der
Fig. 10 übersteigt. Bei einer Rückwärtsdrehung des Motors 3 führt der Detektor 54 der
Motoransteuerungs-Zentraleinheit 55 ein Motoransteuerungs-"Ein"-Signal zu, wenn die
Sensor-Ausgangsspannung unter den Punkt B in der Fig. 10 fällt.
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Bei Erhalt des Motoransteuerungs-"Ein"-Signals gibt die Motoransteuerungs-
Zentraleinheit 55 ein Ausgangssignal an den Motoransteuerabschnitt 47 ab und startet auch
einen Zeitgeber 11. Wenn die Ausgangsspannung des Sensors 6 nicht in einen
Motoransteuerungs-"Aus"-Bereich zurückkehrt, gibt die Motoransteuerungs-Zentraleinheit 55 nach
dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne ab dem Zeitpunkt der Erfassung des
Ausgangssignal vom Zeitgeber 11 ein Motorstoppsignal an den Motoransteuerabschnitt 47
ab und stoppt so den Motor 3 zwangsweise. Auf diese Weise wird ein unnötiger
Energieverbrauch vermieden, und Schäden am Motor und an anderen Komponenten können
verhindert werden. Wenn die Ausgangsspannung des Sensors 6 in den Motoransteuerungs-
"Aus"-Bereich zurückkehrt, kehrt auch die Motoransteuerungs-Zentraleinheit 55 zum
Ausgangspunkt zurück.