DE4341729A1

DE4341729A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4341729A1
Application number: DE4341729A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Trautmann; Paulus Dipl Ing Heidemeyer; Wilfried Alt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1992-12-12
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: DE4341729B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug ist bekannt aus der DE 42 04 946 A1 (B60K20/04). Diese offenbart einen Getriebewähl hebel mit zwei Schaltern, die so angeordnet sind, daß nur einer von ihnen bei einer Bewegung des Getriebewählhebels zum Zwecke des Gangeinlegens bzw. Gangherausnehmens durch den Getriebewähl hebel betätigbar ist. Wie auch bei einer aus der DE 40 42 045 A1 (B60K20/02) bekannten Schalteinrichtung kann mittels solcher Schalter festgestellt werden, ob der Fahrer den Schaltknopf des Schalthebels berührt oder nicht. Im Falle eines durch Berührung des Schaltknopfes aktivierten Schalters erfolgt bei einer Schalt einrichtung gemäß DE 42 04 946 A1 in einem Steuergerät eine Ent scheidung darüber, ob bei einem Automatikgetriebe eine Gang schaltung vorgenommen werden soll oder nicht.

Bekannt geworden sind aber auch sogenannte Halbautomatikgetriebe, die im wesentlichen Stirnradgetriebestufen aufweisen und in Ab hängigkeit von der Betätigung des Getriebewählhebels automatisch schaltbar sind. An diesen Getriebewählhebeln befindet sich ein Schalter, der eine Öffnung der Anfahr- und Trennkupplung zum Zwecke der Gangschaltung bewerkstelligt. Besonders vorteilhafte Anwendungsfälle dieser Technik sind aus der DE 27 48 697 A1 (B60K9/04) bekannt geworden.

Es hat sich nun herausgestellt, daß eine nicht zu vernachlässi gende Anzahl von Fahrzeugbedienern die Angewohnheit hat, nach ei nem Schaltvorgang die Hand auf dem Getriebewählhebel liegen zu lassen (siehe Zeitschrift auto-motor-sport/Test & Technik; Sei te 78ff, 11/92). Dies führt dazu, daß die in dem Getriebewählhe bel untergebrachte Schalteinrichtung zur Beeinflussung der Kupp lungsbewegung aktiviert ist, obwohl kein Gangwechsel gewünscht wird. Daran ändert auch in den jeweiligen Einzelfällen die Dimen sionierung der Beanspruchungsschwelle für die Betätigung der Schalter nichts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Kraft fahrzeuge so weiterzubilden, daß unbeabsichtigte Betätigungen ei nes Kupplungselementes in Öffnungsrichtung vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Wei terbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß werden also die von den Schaltern gelieferten Si gnale noch mit den Signalen wenigstens eines Sensors verknüpft, der eine den Betriebszustand des Kraftfahrzeuges charakterisie rende Größe erfaßt. Eine solche Größe kann beispielsweise die An zahl der Betätigungen des Getriebewählhebels in die gleiche Rich tung sein. Aus einer einfachen Feststellung einer Mehrfachbetäti gung des gleichen Schalters kann beispielsweise geschlossen wer den, daß keine Gangherausnahme beabsichtigt wird. Dies liegt dar an, daß bei Schaltern, die so angeordnet sind, daß nur einer von ihnen bei einer Bewegung des Getriebewählhebels zum Zwecke des Gangeinlegens bzw. Gangherausnehmens durch den Getriebewählhebel betätigbar ist, die Schaltrichtung am Getriebewählhebel eindeutig festgestellt werden kann. Somit kann eine unbeabsichtigte Betäti gung erkannt werden, weil aus ergonomischen Gründen beim Liegen lassen der Hand auf dem Getriebewählhebel in der Regel der für die Gangeinlegebewegung betätigte Schalter erneut aktiviert wird. Zur Absicherung dieser Feststellung kann gemäß einem vorteilhaf ten Ausführungsbeispiel der Erfindung ergänzend oder alternativ der jeweils eingelegte Getriebegang über einen Gangsensor vor zugsweise von einem elektronischen Steuergerät abgefragt werden. Durch logische Verarbeitung der von dem Gangsensor und den Schal tern gelieferten Signale kann dann entschieden werden, ob tat sächlich ein Gangwechsel und damit eine Öffnung der Kupplung ge wünscht wird. Ergänzend oder alternativ zu den vorstehenden Vari anten kann auch der Betätigungsgrad eines dem Motor zugeordneten Leistungsstellgliedes von der Steuereinrichtung abgefragt werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die zusätzliche Unterbringung eines zweiten oder auch mehrerer weite rer Schalter ohne großen baulichen Aufwand möglich ist. Es kann sogar auf bekannte Getriebewählhebelkonstruktionen mit nur einem Schalter zurückgegriffen werden. Die Verarbeitung der von den Schaltern gelieferten Signale kann ebenfalls in einer ohnehin schon vorhandenen Steuereinrichtung vorgenommen werden. Die dafür notwendigen Anpassungsarbeiten sind nur von geringfügigem Umfang. Die Erfindung ist deshalb auch sehr kostengünstig realisierbar.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 erfindungswesentliche Elemente eines Kraftfahr zeugs in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung einer be vorzugten Betriebsweise des Kraftfahrzeugs und

Fig. 3 einen Logikplan zur Umsetzung der Betriebsweise gemäß Fig. 2.

Das in Fig. 1 nicht näher dargestellte Kraftfahrzeug umfaßt im wesentlichen einen Motor 1, der über eine Kupplung 2 mit einem Getriebe 3 verbunden ist. Dieses ist ausgangsseitig über eine An triebswelle 4 mit einem Rad 5 verbunden. Das hier als fünfgängi ges Stirnradgetriebe ausgeführte Getriebe 3 ist durch einen hier insgesamt mit 6 bezeichneten Getriebewählhebel über eine nur sym bolisch angedeutete Betätigungseinrichtung 7 schaltbar. Dem Ge triebewählhebel 6 zugeordnet ist eine Gangsensoreinrichtung 8, durch die die jeweiligen Stellungen des Getriebewählhebels 6 er faßbar sind. Dies ist beispielsweise durch die Anordnung von Druckschaltern in den jeweiligen Schaltgassen möglich.

Alternativ könnten solche Schalter aber auch einer in dem Getrie be 3 angeordneten und durch den Getriebewählhebel 6 verdreh- und verschiebbaren Schaltwelle zugeordnet sein.

Wesentliche Bestandteile des Getriebewählhebels 6 sind ein Schalthebel 9 und eine Hülse 10, in der zwei Schalter S1 und S2 angeordnet sind. Die Hülse 10 trägt einen Knauf 11 und ist über eine Schwenkachse 12 an dem Schalthebel 9 angelenkt. Mittels ei ner hier nur strichförmig angedeuteten Blattfeder 13, welche in eine hier nicht weiter bezifferte stirnseitige Nut des Schalthe bels 9 eingreift, wird die Hülse 10 in einer Mittelstellung ge halten, so daß die Schalter S1 und S2 nicht betätigt sind. An stelle der Blattfeder 13 ist selbstverständlich auch die Anord nung elastischer Glieder innerhalb der Hülse 10 um den Schalthe bel 9 herum denkbar. Der Schalthebel 9 seinerseits ist um eine Achse 14 schwenkbar, die in einem gehäusefesten Aufbauteil 15 ge halten wird.

Eine vorzugsweise elektronisch ausgeführte Steuereinrichtung 16 empfängt Steuersignale von den Schaltern S1 und S2, der Gangsen soreinrichtung 8 sowie von einem Gaspedalsensor 17 und einem Mo tordrehzahlsensor 18. Darüber hinaus wird das von dem Gaspedalse nor 17 gelieferte Signal zusätzlich von einem Differenzierglied 19 verarbeitet und dem Steuergerät 16 zugeführt. Zur näheren Er läuterung der Erfindung ist auf der Ausgangsseite des Steuergerä tes 16 nur die Kupplung 2 mit diesem verbunden. Es versteht sich jedoch, daß die Steuereinrichtung 16 auch zur Beeinflussung der Betriebsweise des Motors 1 und/oder des Getriebes 3 herangezogen werden kann.

Anhand des in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramms soll eine be sonders vorteilhafte Betriebsweise des zuvor beschriebenen Fahr zeugs erläutert werden. Wesentliche Elemente bei der Durchführung dieser Betriebsweise sind der Getriebewählhebel 6, die Gangsen soreinrichtung 8 und die Steuereinrichtung 16, in der ein Pro gramm zur Umsetzung des in Fig. 2 dargestellten Flußdiagrammes abgelegt ist. Die einzelnen Programmschritte des Flußdiagramms sind mit den Ziffern 100 bis 180 bezeichnet. Ausgangspunkt der Schrittfolge ist die Abfrage, ob der Getriebewählhebel 6 zum Zwecke einer Gangeinlegebewegung berührt wird. Diese Frage wird im Schritt 110 dadurch entschieden, ob einer der Schalter S1 oder S2 betätigt ist. Anschließend wird im Schritt 120 mittels der Gangsensoreinrichtung 8 zunächst geprüft, ob der Getriebewählhe bel 6 sich in der mit N bezeichneten Neutralstellung befindet. Bejahendenfalls wird gemäß Schritt 130 die Kupplung offengehal ten, und zwar so lange bis gemäß Programmschritt 140 eine Entla stung des Getriebewählhebels 6 (S1 und S2 sind dann nicht betä tigt) oder von der Gangsensoreinrichtung 8 ein eingelegter Gang gemeldet wird. Wenn einer der zuvor beschriebenen Zustände er reicht ist, wird nach einer Verzögerung um eine vorgebbare Zeit spanne Δt (siehe Schritt 150) die Kupplung 2 gemäß Schritt 160 auf Veranlassung der Steuereinrichtung 16 in Schließrichtung be tätigt. Die Zeitspanne Δt wird so bemessen, daß einerseits die Einstelltoleranzen der in dem in der Gangsensor 8 befindlichen Schalter überbrückt werden und andererseits die für den jeweili gen Gangwechselvorgang zu betätigende Schiebemuffe sicher ihren Endausschlag erreicht hat. Je nach Art der verwendeten Bauteile kann die Zeitspanne Δt 0,05 bis 0,2 Sekunden betragen.

Wenn beispielsweise vom eingelegten ersten Gang in den zweiten Gang geschaltet werden soll, wird die Hülse 10 um die Schwenkach se 12 verschwenkt, so daß durch den Schalthebel 9 der Schalter S1 betätigt wird. Im rechten Zweig des Schrittes 120 ist erkennbar, daß bei eingelegtem ersten Gang und betätigtem Schalter S1 eine Betätigung der Kupplung 2 in Öffnungsrichtung erfolgen kann. Hät te der Fahrer allerdings bei eingelegtem ersten Gang seine Hand nur auf dem Getriebewählhebel 6 liegen lassen, ohne eine Schalt bewegung vornehmen zu wollen, wäre die Hülse 10 um die Schwenk achse 12 so verschwenkt worden, daß der Schalter S2 durch den Schalthebel 9 betätigt worden wäre. Es ist- aus dem linken Zweig des Schrittes 120 ersichtlich, daß dann die Kupplung 2 geschlos sen bleibt. Aus dem Flußdiagramm in Fig. 2 ist ersichtlich, daß der zuvor beschriebene Ablauf entsprechend bei allen übrigen Hoch- und Rückschaltvorgängen gilt.

Die zuvor beschriebenen Zusammenhänge sind auch aus dem Logikplan der Fig. 3 ersichtlich. Man erkennt dort nochmals deutlich die richtungsabhängige Zuordnung des Schalters S1 zu den Gängen 1, 3, 5, R und N (Neutralstellung) und des Schalters S2 zu den Gängen 2, 4 und N. Darüber hinaus ist dort ersichtlich, daß bei entla steten Schaltern S1 bzw. S2 oder jeweils aktiven Gangschaltern die Kupplung 2 nach einer Verzögerungszeit Δt geschlossen wird.

Ergänzend oder alternativ zu der zuvor beschriebenen Betriebswei se kann auch der Wille des Fahrers zur Durchführung einer Gang schaltbewegung durch Überwachung der Gaspedalbetätigung ermittelt werden. Bei dem hier als Potentiometer ausgeführten Gaspedalsen sor 17 ist beispielsweise eine Öffnung der Kupplung 2 nur dann möglich, wenn der aktuelle Betätigungswinkel α unterhalb eines vorgebbaren Grenzwinkels α_min liegt und gleichzeitig die Gaspe dalrücknahmegeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschrei tet. Denkbar wäre in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Wert von α_min in der Größenordnung von 0,25*α_max ( Vollanschlag) und ≃ -60°/sek. Bei der Festlegung von α_min und ist zu be rücksichtigen, daß sie zur Erfüllung der hier beschriebenen Be triebsweise in gewisser Weise zueinander in Beziehung stehen. So kann der Wert für α_min beispielsweise vergrößert werden, wenn auch erheblich größer wird. Der Grund dafür ist darin zu se hen, daß bei betragsmäßig größeren Werten für schneller abseh bar ist, wann die Grundstellung α₀ des Gaspedals erreicht ist.

Von besonderem Vorteil ist auch eine Vorgabe des Wertes für α_min in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors 1. Auf der Basis der von dem Motordrehzahlsensor 18 gelieferten Signale kann die Steu ereinrichtung 16 den Wert für α_min auf einen geringeren Wert festlegen, wenn die Motordrehzahl erhöht ist. Auf diese Weise kann sicherer festgestellt werden, ob der Fahrer tatsächlich ei nen Gangwechsel vornehmen will oder aber nur eine wie auch immer begründete Drehzahlabsenkung vornehmen möchte.

Anstelle des in der Fig. 1 dargestellten Potentiometers können auch dem Gaspedal zwei hier nicht dargestellte Schalter zugeord net werden, durch die Zwischenpositionen α_min1 und α_min2 erfaßt werden können. Mit diesen beiden Gaspedalschaltern können die zu vor beschriebenen Zusammenhänge dem Grunde nach mit geringerem Bauaufwand realisiert werden. Diese Vereinfachung geht aber ein her mit einer Einschränkung der Variabilität. Insgesamt ist fest zustellen, daß mit der zuvor beschriebenen Gaspedalabfrage in Verbindung mit den Schalter S1 und S2 am Getriebewählhebel 6 eine ausreichende Sicherheit zur Feststellung des Schaltwillens des Fahrers erreicht werden kann. In Verbindung mit der Gangsensor einrichtung 8 kann die Sicherheit dieses Konzepten aber noch wei ter erhöht werden.

Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielsweise alterna tiv zur Gaspedalabfrage auch möglich, die Positionen und Betäti gungsgeschwindigkeiten der Drosselklappe 20 zu erfassen. Darüber hinaus ist der hier vorgeschlagene Getriebewählhebel 6 auch für Automatikgetriebe einsetzbar. Auf der Basis der von den Schaltern S1 und S2 gelieferten Signale kann dann beispielsweise entschie den werden, ob innerhalb der Planetengetriebestufen des Automa tikgetriebes bestimmte Bremsen und Kupplungen für einen Wechsel der Übersetzung geöffnet werden sollen.

Sinnvoll erscheint der Einsatz des Getriebewählhebels 6 auch bei Kegelscheibenumschlingungsgetrieben, die eine kontinuierliche Übersetzungsänderung erlauben. Bei derartigen Getrieben ist es bekannt, über Schalter am Getriebewählhebel verschiedene Überset zungscharakteristika - beispielsweise für verbrauchsgünstige oder sportliche Betriebsweisen - einzustellen. Um bei lediglich auf dem Getriebewählhebel 6 aufliegender Hand eine an sich nicht ge wünschte Umschaltung zwischen diesen Charakteristika zu vermei den, kann ebenfalls die hier vorgeschlagene Zuordnung zweier Schalter mit logischer Verknüpfung wenigstens einer Zustandsgröße von Vorteil sein.

Claims

1. Kraftfahrzeug mit

- einem Motor (1),
- einem Getriebe (3),
- einem Kupplungselement (Kupplung 2),
- einem Getriebewählhebel (6), dem eine Schalteinrichtung zur Beeinflussung des Zustands des Kupplungselements (Kupplung 2) zugeordnet ist,
- wenigstens einer dem Getriebewählhebel (6) zugeordneten und zur Schalteinrichtung gehörenden Schaltergruppe (S1, S2), bei der wenigstens zwei Schalter in der Weise angeordnet sind, daß bei der Bewegung des Getriebewählhebels (6) immer nur ein Schalter einer Schaltgruppe (S1, S2) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, in welcher zum Zwecke der Beeinflussung des Kupplungselementes (Kupplung 2) die Signale der Schalter (S1, S2) mit den Signalen wenigstens eines Sensors verknüpfbar sind, durch den eine den Betriebs zustand des Fahrzeuges charakterisierende Größe erfaßbar ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein die Betätigung der Schalter erfassender Geber ist, der der Steuereinrichtung (16) zugeordnet ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe (3) als mehrgängiges Stufenwechselgetriebe ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Gangschalter (Gangsensoreinrichtung 8) ist.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Weg- oder Winkelmeßgeber ist, durch den der Zustand eines Leistungsstellgliedes erfaßbar ist.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsstellglied ein Gaspedal ist.

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaspedal ein Gaspedalsensor (17) zugeordnet ist, durch den die Winkelstellung des Gaspedals kontinuierlich oder in diskreten Schritten erfaßbar ist.

7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaspedalsensor (17) ein Differenzierglied (19) zuge ordnet ist.

8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsstellglied eine Drosselklappe (20) ist.

9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) mit einem die Betätigung des Kupp lungselementes (Kupplung 2) beeinflussenden Verzögerungsglied verbunden ist, das immer dann aktiviert ist, wenn der Gang schalter (Gangsensoreinrichtung 8) einen ordnungsgemäß einge legten Getriebegang anzeigt.

10. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Betriebsweise, gemäß der eine Betätigung des Kupp lungselementes (Kupplung 2) in Öffnungsrichtung erst dann er folgt, wenn von den Schaltern (S1, S2) der durch eine Gang herausnahmebewegung betätigbare Schalter (S1 oder S2) ge schlossen ist und der Gangschalter (Gangsensoreinrichtung 8) einen ordnungsgemäß eingelegten Gang anzeigt.

11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 und/oder 10, gekennzeichnet durch eine Betriebsweise, gemäß der die Betätigung des Kupp lungselementes (Kupplung 2) in Öffnungsrichtung erst dann er folgt, wenn die Stellung des Leistungsstellgliedes einen vor gebbaren ersten Grenzwert (α_min) unterschreitet und die Betä tigungsrücknahmegeschwindigkeit des Leistungsstell gliedes einen vorgegebenen zweiten Grenzwert (-a_max) über schreitet.

12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des ersten Grenzwertes in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors (1) veränderbar ist.

13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangschalter dem Getriebewählhebel (6) zugeordnet ist.

14. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangschalter einer durch den Getriebewählhebel (6) be wegbaren Schaltwelle zugeordnet ist.

15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Automatikgetriebe mit Planetengetriebestufen ist, deren Getriebeglieder über Bremsen und Kupplungen anein ander oder an ein Gehäuse des Getriebes kuppelbar sind.

16. Kraftfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement durch wenigstens eine der Kupplungen oder Bremsen gebildet ist.

17. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ist, des sen Übersetzungscharakteristik durch die dem Getriebewählhe bel zugeordneten Schalter (S1, S2) veränderbar ist.

18. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebewählhebel (6) einen Schalthebel (9) aufweist, der an seinem oberen Ende von einer Hülse (10) umgeben ist, die gegen den Schalthebel (9) verschwenkbar ist und innerhalb der die durch den Schalthebel (9) beaufschlagbaren Schalter (S1, S2) angeordnet sind.