Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten
Schaltgetriebes mit einer Vielzahl von schaltbaren Übersetzungsstufen, sowie
eine Vorrichtung dafür und ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Solche automatisierten Schaltgetriebe weisen meist eine Wählgasse und
verschiedenen den jeweiligen Übersetzungsstufen zugeordnete Schaltgassen
auf, wobei die Schaltgassen von der Wählgasse ausgehen. Dabei wird ein
Schaltelement von zumindest einem von einer Elektronikeinheit gesteuerten
Aktuator betätigt um die Gänge des Getriebes zu schalten. Dies ist
beispielsweise durch die DE 197 34 023 bekannt geworden.
Solche Getriebe werden bei ihrer Betätigung derart gesteuert, daß die Positionen
von einem Schaltelement in der Wählgasse und in der Schaltgasse mittels
Sensoren detektiert wird und das Einlegen des einzulegenden Ganges über die
Sensorsignale gesteuert wird. Fällt nun der Sensor für die Detektion des
Schauelementes in der Richtung der Wählgasse aus, kann das System nicht
mehr eindeutig unterscheiden, in welchen Gang geschaltet wird und es kann
auftreten, daß statt in einen Vorwärtsgang in einen Rückwärtsgang geschaltet
wird. Dies kann zu sicherheitskritischen Situationen führen. Wird beispielsweise
bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit in Vorwärtsfahrt in den Rückwärtsgang
geschaltet, kann zum einen der Motor und/oder das Getriebe zerstört werden
und/oder die Insassen oder andere Verkehrsteilnehmer könnten gefährdet
werden. Aber auch im Stand kann ein vertauschen eines Vorwärtsganges mit
einem Rückwärtsgang zu sicherheitskritischen Situationen führen, da der Fahrer
mit dieser Situation nicht rechnet und davon überrascht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung der oben genannten
Art zu schaffen, das insbesondere hinsichtlich der Sicherheit die automatisierten
Schaltgetriebe verbessert.
Dies wird gemäß Anspruch 1 dadurch erreicht, daß in einem Notbetriebsmodus
nur in die Übersetzungsstufen geschaltet wird, die bezüglich der Wählgasse auf
der gegenüberliegenden Seite angeordnet sind als die Schaltgasse des
Rückwärtsganges.
Der Notbetriebsmodus wird angesteuert, wenn ein Ausfall des Sensors in
Wählrichtung erkannt wird und in diesem lediglich eine eingeschränkte
Gangauswahl auf zuvor ausgewählte Gänge oder Übersetzungen erfolgen sollte.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn bei im wesentlichen stehendem Fahrzeug
und gleichzeitiger fahrerseitiges Schalthebelbetätigung zum Schalten des
Rückwärtsganges in die Übersetzungsstüfe des Rückwärtsganges geschaltet
wird. Dies ermöglicht eine für den Fahrer kontrollierbare Fahrsituation, in
welcher in den Rückwärtsgang geschaltet werden soll. Für den Fall, daß durch
die nicht vorliegende Information des Wählsensors oder eine Fehlinformation
dieses Sensors dennoch ein Vorwärtsgang eingelegt wird, kann der Fahrer
bewußt beispielsweise mittels Bremsenbetätigung oder einer Betätigung des
Schalthebels darauf reagieren.
Eine automatisierte Betätigung zum Einlegen des Rückwärtsganges erfolgt
vorteilhaft nicht, ohne zusätzliche Bedingung zur fahrerseitigen Information oder
Bestätigung oder Betätigung.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Elektronikeinheit in einen
Notbetriebsmodus schaltet, wenn ein Sensor zur Detektion der Position eines
Schaltelementes in der Wählgasse nicht fehlerfrei arbeitet oder defekt ist.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur automatisierten
Betätigung der Gangwahl eines Getriebes zur Durchführung des Verfahrens
und auf ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer solchen Vorrichtung.
Die Erfindung sei anhand der Figuren näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem
automatisierten Getriebe,
Fig. 2 eine Betätigungsvorrichtung,
Fig. 3 eine Schaltkulisse und
Fig. 4 eine Schaltkulisse.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges 100 mit
einem Antriebsmotor 1, wie Verbrennungskraftmaschine, mit einem
Drehmomentübertragungssystem 2, wie eine Kupplung, und einem Getriebe 3
im Antriebsstrang. Weiterhin ist ein Differential 4, sind Abtriebswellen 5 und von
den Abtriebswellen angetriebene Räder 6 dargestellt. An den Rädern können
nicht dargestellte Drehzahlsensoren angeordnet sein, welche die Drehzahlen der
Räder detektieren. Die Drehzahlsensoren können auch zu anderen
Elektronikeinheiten funktional zugehören, wie beispielsweise einem
Antiblockiersystem (ABS). Aus zumindest einer Raddrehzahl kann mittels einer
Steuereinheit 7 zumindest eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine
Getriebedrehzahl bestimmt werden.
Die Antriebseinheit 1, kann auch als Hybridantrieb mit beispielsweise einem
Elektromotor, einem Schwungrad mit Freilauf und einer Verbrennungs
kraftmaschine ausgestaltet sein.
Das Drehmomentübertragungssystem 2 ist als Reibungskupplung ausgestaltet,
wobei das Drehmomentübertragungssystem auch beispielsweise als Magnetpul
verkupplung, Lamellenkupplung oder Drehmomentwandler mit Wandlerüber
brückungskupplung oder einer anderen Kupplung ausgestaltet sein kann. Die
Reibungskupplung kann auch als eine einen Verschleiß nachstellende
selbsteinstellende Kupplung ausgebildet sein.
Das Getriebe 3 ist insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe, das mittels
einer Vorrichtung automatisiert betätigbar ist. Die Vorrichtung umfaßt dabie
Aktuatoren zur Betätigung zumindest eines Betätigungs- oder Schaltelementes
des Getriebes zum Schalten der Gänge oder der Übersetzungsstufen des
Getriebes. Dadurch kann eine automatisierte mittels Aktuatoren durchgeführte
Übersetzungswahl erfolgen. Weiterhin ist eine elektronische Steuereinheit, wie
Elektronikeinheit zur Steuerung der Aktuatoren vorgesehen. Die Vorrichtung zur
automatisierten Betätigung eines Getriebes 3 umfaßt eine Steuereinheit 7 und
einen von der Steuereinheit 7 ansteuerbaren Aktuator 8. Ebenso kann die
Steuereinheit 7 einen Aktuator 11 ansteuern, zur automatisierten Betätigung des
Drehmomentübertragungssystems 2. In der Fig. 1 ist eine Steuereinheit 7 und
einen schematisch dargestellten Aktuator 8 zu erkennen. Die Steuereinheit 7
kann als integrierte Steuereinheit ausgebildet sein, welche die Steuerung oder
Regelung beispielsweise des Drehmomentübertragungssystems und des
Getriebes durchführt. Weiterhin kann auch eine Motorelektronik in der
Steuereinheit integriert sein. Ebenso kann die Ansteuerung des
Drehmomentübertragungssystems und des Getriebes, respektive der Aktuatoren
7, 11 zur Betätigung des Drehmomentübertragungssystems und des Getriebes
von unterschiedlichen Steuereinheiten durchgeführt werden.
Ebenso ist es möglich, daß die Steuereinheiten von
Drehmomentübertragungssystem, Getriebe und/oder Motorsteuerung getrennt
angeordnet sind und über Daten- und/oder Signalleitungen miteinander
kommunizieren.
Weiterhin stehen die Steuereinheiten oder Elektronikeinheiten mit Sensoren in
Signalverbindung, die der Steuereinheit oder den Steuereinheiten die
Betriebsparameter des aktuellen Betriebspunktes übermitteln.
Ebenso ist es möglich, daß die Steuereinheit alle benötigten Informationen über
Datenleitungen oder einen Datenbus erhält.
Die Steuereinheit 7 ist mit einer Computereinheit ausgestattet um die
eingehenden Signale und Systemgrößen empfangen, verarbeiten, abspeichern,
abrufen und weiterleiten zu können. Weiterhin generiert die Steuereinheit
Steuergrößen und/oder Signale zur Ansteuerung von Aktuatoren zur Betätigung,
sowie zur Weiterleitung an andere Elektronikeinheiten.
Das Drehmomentübertragungssystem 2 ist auf ein Schwungrad 2a montiert oder
mit diesem verbunden. Das Schwungrad kann als einteiliges Schwungrad oder
als geteiltes Schwungrad mit Primärmasse und Sekundärmasse ausgestaltet
sein, wobei zwischen den Einzelschwungmassen, wie beispielsweise zwischen
der Primärmasse und der Sekundärmasse, eine
Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung angeordnet ist. Weiterhin kann ein
Anlasserzahnkranz 2b an dem Schwungrad angeordnet sein. Die Kupplung
weist eine Kupplungsscheibe 2c mit Reibbelägen und eine Druckplatte 2d sowie
ein Kupplungsdeckel 2e und eine Tellerfeder 2f auf. Die selbsteinstellende
Kupplung weist zusätzlich noch Mittel auf, welche eine Verstellung und ein Ver
schleißnachstellung erlauben, wobei ein Sensor, wie Kraft- oder Wegsensor
vorhanden ist, welcher eine Situation detektiert, in welcher eine Nachstellung
aufgrund beispielsweise von Verschleiß notwendig ist und bei einer Detektion
auch selbsttätig durchgeführt wird.
Das Drehmomentübertragungssystem wird mittels eines Ausrückers 9
beispielsweise mit einem Ausrücklager 10 betätigt. Die Steuereinheit 7 steuert
den Aktuator 11 an, welcher die Betätigung der Kupplung durchführt. Die
Betätigung des Ausrückers kann elektromotorisch, elektrohydraulisch, wie
beispielsweise druckmittelbetätigt, wie hydraulisch oder mittels eines anderen
Betätigungsmechanismus erfolgen. Der Ausrücker 9 mit Ausrücklager 10 kann
als Zentralausrücker ausgebildet sein, der koaxial zur Getriebeeingangswelle
angeordnet ist und mittels Beaufschlagung beispielsweise der Tellerfederzungen
der Kupplung die Kupplung ein- und ausgerückt. Der Ausrücker kann aber auch
als mechanischer Ausrücker ausgestaltet sein, welcher ein Ausrücklager oder
ein vergleichbares Element betätigt, beaufschlagt oder bedient.
Der Aktuator 8 betätigt insbesondere mit seinem zumindest einen Ausgangs-
oder Betätigungselement oder mit mehreren Ausgangs- oder
Betätigungselementen das Getriebe 3 zum Schalten und/oder Wählen. Die
Ansteuerung der Schalt und/oder Wählbetätigung hängt von der Bauart des
Getriebes ab.
Es sind insbesondere Getriebe mit einer zentralen Schaltwelle zu betrachten, bei
welchen ein Schalt- oder Wählvorgang durch eine axiale Betätigung oder eine
Betätigung in Umfangsrichtung der zentralen Schaltwelle, respektive umgekehrt
erfolgt. Ein Aktuator betätigt beispielsweise mit einem Betätigungselement die
axiale Betätigung der zentralen Schaltwelle und mit einem anderen
Betätigungselement die Betätigung der Welle in Umfangsrichtung. Dabei kann
die Schaltbewegung in Umfangsrichtung erfolgen und die Wählbetätigung in
axialer Richtung oder umgekehrt.
Weiterhin sind Getriebe mit zwei Wellen zu betrachten, bei welchen jeweils eine
Welle zum Schalten und einer Welle zum Wählen der Getriebeübersetzung
vorhanden sind, wobei beide Wellen in Umfangsrichtung betätigt werden um
einen Schaltvorgang oder einen Wählvorgang durchzuführen.
Ebenso sind Getriebe mit Schaltstangen zu betrachten, bei welchen die
Schaltstangen in axialer Richtung betätigt werden um mit einem Schaltvorgang
eine Getriebeübersetzung zu schalten, wobei ein Wählvorgang durch die
Auswahl der betätigten Schaltstange erfolgt.
Die Wellen oder Schaltstangen stellen getriebeinterne Schaltelemente dar oder
die Wellen betätigen solche innerhalb des Getriebes bei einer Betätigung. Der
Aktuator 8 betätigt direkt oder indirekt getriebeinterne Schaltelemente zum
Einlegen, Herausnehmen oder Wechseln von Gangstufen oder Übersetzungs
stufen, wie eine zentrale Schaltwelle, Wellen oder Schaltstangen oder andere
Schaltelemente.
Die Steuereinheit 7 ist über die Signalverbindung 12 mit dem Aktuator 8 ver
bunden, so daß Steuersignale und/oder Sensorsignale oder Betriebszustands
signale ausgetauscht, weitergeleitet oder abgefragt werden können. Weiterhin
stehen die Signalverbindung 13 und 14 zur Verfügung, über welche die
Steuereinheit mit weiteren Sensoren oder Elektronikeinheiten zumindest
zeitweise in Signalverbindung stehen. Solche anderen Elektronikeinheiten
können beispielsweise die Motorelektronik, eine Antiblockiersystemelektronik
oder eine Antischlupfregelungselektronik sein. Weitere Sensoren können
Sensoren sein, die allgemein den Betriebszustand des Fahrzeuges
charakterisieren oder detektieren, wie zum Beispiel Drehzahlsensoren des
Motors oder von Rädern, Drosselklappenstellungssensoren,
Gaspedalstellungssensoren oder andere Sensoren. Die Signalverbindung 15
stellt eine Verbindung zu einem Datenbus her, wie beispielsweise CAN-Bus,
über welchen Systemdaten des Fahrzeuges oder anderer Elektronikeinheiten
zur Verfügung gestellt werden können, da die Elektronikeinheiten in der Regel
durch Computereinheiten miteinander vernetzt sind.
Ein automatisiertes Getriebe kann derart geschaltet werden oder einen
Gangwechsel erfahren, daß dies von dem Fahrer des Fahrzeuges initiiert wird, in
dem er mittels beispielsweise eines Schalters, eines Tasters oder einer anderen
Getriebewahleinrichtung 40 ein Signal zum herauf- oder herunterschalten gibt.
Weiterhin könnte auch ein Signal zur Wahl des nächsten einzulegenden Ganges
gegeben werden. Entsprechend kann auch mittels eines elektronischen
Schalthebels ein Signal zur Verfügung gestellt werden, in welchen Gang das
Getriebe schalten soll.
In einem anderen Getriebeprogramm kann eine automatisierte Betätigung des
Getriebes gewählt werden, so daß die Wahl des aktuellen Ganges in
Abhängigkeit von den Betriebsparametern durchgeführt wird und gegebenenfalls
ein Schaltvorgang automatisiert eingeleitet wird. Ein automatisiertes Getriebe
kann aber auch mittels beispielsweise Kennwerten, Kennlinien oder
Kennfeldern und auf der Basis von Sensorsignalen bei gewissen vorbestimmten
Punkten einen Gangwechsel selbständig durchführen, ohne daß der Fahrer
einen Gangwechsel veranlassen muß.
Weiterhin kann beispielsweise eine Neutralposition N eingestellt werden, in
welcher keine Antriebsverbindung zwischen Getriebeeingang und
Getriebeausgang vorliegt. Weiterhin kann eine Parkstellung P gewählt werden,
in welcher eine Parksperre realisiert wird. Diese Parkstellung kann auch
automatisch gewählt werden, wenn beispielsweise der Zündschlüssel 51 aus
dem Zündschloß abgezogen wird und der Betriebszustand des Fahrzeuges dies
erlaubt. Beispielsweise sei ein Abziehen des Zündschlüssels bei hohen
Geschwindigkeiten genannt, wobei in dieser Situation eine Parksperre nicht
automatisiert eingelegt werden sollte.
Die Getriebewahleinheit 40 kann somit auf einen Bereich M, wie manuelle
fahrerseitige Gangwahl, einen Bereich D, wie automatische Gangwahl zum
Fahrbetrieb, einen Bereich P, wie Parksperre, und/oder einen Bereich N, wie
Neutralstellung, eingestellt werden. Weiterhin kann über beispielsweise Schalter
oder einen Hebel ein manuelles Schalten eingeleitet werden.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise mit einem elektronischen Gaspedal 23 oder
Lasthebel ausgestattet, wobei das Gaspedal 23 einen Sensor 24 ansteuert,
mittels welchem die Motorelektronik 20 beispielsweise die Kraftstoffzufuhr,
Zündzeitpunkt, Einspritzzeit oder die Drosselklappenstellung über die Signallei
tung 21 des Motors 1 steuert oder regelt. Das elektronische Gaspedal 23 mit
Sensor 24 ist über die Signalleitung 25 mit der Motorelektronik 20 signalver
bunden. Die Motorelektronik 20 ist über die Signalleitung 22 mit der
Steuereinheit 7 in Signalverbindung. Weiterhin kann auch eine
Getriebesteuerelektronik 30 in Signalverbindung mit den Einheiten 7 und 20
stehen. Eine elektromotorische Drosselklappensteuerung ist hierfür zweckmäßig,
wobei die Position der Drosselklappe mittels der Motorelektronik angesteuert
wird. Bei solchen Systemen ist eine direkte mechanische Verbindung zum
Gaspedal nicht mehr notwendig oder zweckmäßig.
Das Fahrzeug verfügt weiterhin über eine Motorstarteinrichtung 50, welche
ausgehend von einem fahrerseitigen Motorstartversuch mittels beispielsweise
einer Betätigung des Zündschlüssels 51 im Zündschloß eine Motorelektronik und
einen Anlasser ansteuert zum Starten und/oder Anlassen des Motors.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Sensor 99 zur Detektion einer Position eines
Schaltelementes in Wählrichtung und einen Sensor 98 zur Detektion einer
Position eines Schaltelementes in Schaltrichtung. Diese Sensorsignale werden
an die Steuereinheit weitergeleitet.
Die Fig. 2 zeigt erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtungen zur
automatisierten Betätigung eines Getriebes zur Betätigung der Schalt- und
Wählbewegung einer zentralen Schaltwelle eines Getriebes, wobei für jede
Betätigung, wie Drehen und axial Verschieben der Welle, ein Elektromotor
vorgesehen ist.
Die Vorrichtung 200 weist einen Elektromotor 201 auf, der abtriebsseitig eine
Schnecke 203 eines Schneckengetriebes aufweist. Diese Schnecke 203
kämmt ein Schneckenzahnrad 205, das über eine Welle mit einem Zahnrad
212, wie Ritzel, verbunden ist. Dieses Ritzel kämmt die Verzahnung eines
Segmentzahnrades 213. Mit dem Segmentzahnrad 213 ist ein Schaltfinger 215
drehfest und axial fest verbunden oder einstückig ausgebildet. Der Schaltfinger
215 greift in eines der Schaltgabelmäuler 216 ein. Unter Verdrehung des
Fingers 215 wird eine Schaltgabel betätigt und ein Gang wird eingelegt. Dies
wird durch die Betätigung mittels des Elektromotors 202 gesteuert. Der Motor
kann reversierend betätigt werden und den Finger 215 hin und her schwenken.
Somit wird der eine oder andere Gang im Getriebe eingelegt.
Durch eine Verschiebung des Schaltfingers 215 längs der Achse der zentralen
Schaltwelle 211 wird der Schaltfinger in Eingriff in ein Schaltgabelmaul
gebracht und somit der einzulegende Gang oder die entsprechende
Schaltgasse oder die entsprechende Ganggruppe des Schaltgetriebes
ausgewählt. Durch eine Drehung des Schaltfingers 215 um die Achse der
Zentralen Schaltwelle 211 wird die Verschiebung einer Schaltgabel längs der
zugehörigen Schaltstange und somit die Getriebeschaltung bewirkt.
Zur Erzeugung der für die Getriebeschaltung erforderlichen Dreh- und
Hubbewegung des Schaltfingers 215 wird ein Schaltmotor 201 und ein
Wählmotor 202 verwendet und von einer Steuereinheit angesteuert.
Der Schaltmotor überträgt seine Drehbewegung über ein Schneckengetriebe
mit Schnecke und Schneckenzahnrad mit einer zwischengeschalteten
vorgespannten Elastizität, wie Kraftspeicher, und von dieser auf das Ritzel zum
Schalten 212. Das Schneckenzahnrad 205, die Elastizität und das Ritzel
Schaltung 212, wie Segmentzahnrad, sind drehbar auf einer Steckachse 214
gelagert, die sich auf der einen Seite im Gehäuse des Schaltmotors, auf der
anderen Seite im Aktuatorgehäuse 218 abstützt. Die Achse 214 kann auch
beidseitig im Gehäuse des Aktuators oder Aktuators aufgenommen und
gelagert sein.
Die Verbindung und Drehmomentübertragung des Schneckenrades 205 mit
der Antriebsseite der Elastizität und die Verbindung der Abtriebsseite der
Elastizität mit dem Ritzel 212 zur Schaltung erfolgt wie oben beschrieben.
Mittels einer Stirnradverzahnung wird die Drehbewegung von dem Ritzel
Schaltung 212 auf das Segmentzahnrad 213 übertragen, wobei das
Segmentzahnrad 213 und der Schaltfinger 215 formschlüssig verbunden oder
einstückig ausgebildet sein können. Ein weiterer Schaltfinger 215a kann mit
dem Segmentzahnrad 213 oder dem Schaltfinger 215 formschlüssig
verbunden sein oder einstückig mit dem Segmentzahnrad 213 oder dem
Schaltfinger 215 ausgeführt sein.
Das Segmentzahnrad zur Betätigung der Schaltung 213 und die Schaltfinger
215 und 215a sind fest verbunden mit der zentralen Schaltwelle 212, die z. B.
in mindestens einer im Aktuatorgehäuse 218 eingepreßten Gleitlagerbuchse
geführt wird.
Der Wählmotor 202 überträgt seine Drehbewegung über ein
Schneckengetriebe 204 auf das Ritzel 206a zur Betätigung der
Wählbewegung. Das Schneckenrad 204 und das Ritzel 206a zum Wählen sind
drehbar auf der Steckachse 207 gelagert, die sich auf der einen Seite im
Gehäuse des Wählmotors, auf der anderen Seite im Aktuatorgehäuse 218
abstützt. Auf der zentralen Schaltwelle 211 ist die Zahnstange 206b zum
Wählen drehbar gelagert, so daß die Zahnstange 206b nicht verdreht wird,
wenn die zentrale Schaltwelle 211 sich um ihre Achse dreht. Die
Verzahnungen von Ritzel 206a und Zahnstange 206b werden zueinander
parallel gehalten, indem sich die Verzahnungen der Verzahnungspartner
gegenseitig abstützen. Der Achsabstand wird so auf die ganze Breite des
Verzahnungseingriffs konstant gehalten.
Die Zahnstange 206b zum Wählen weist Flächen senkrecht zur Drehachse
der zentralen Schaltwelle 211 auf. Die zentrale Schaltwelle 211 selbst weist die
entsprechenden Gegenflächen auf, so daß die Tangentialkraft der
Ritzelverzahnung über die Zahnstange auf die zentrale Schaltwelle 211
übertragen wird. Die Verdrehung des Ritzels 206a zum Wählen bewirkt eine
Verschiebung der Zahnstange 206b zum Wählen und der zentralen
Schaltwelle 211 längs ihrer Achse. Dadurch wird das Segmentzahnrad 213
und die Zapfen 215 und 215a axial verschoben, so daß sie in unterschiedliche
Schaltgabelmäuler geschoben werden können.
Durch die begrenzte Länge der Zahnstange 206b zum Wählen und durch
konstruktive Maßnahmen wie nur teilweise ausgeprägte Verzahnungslücken
am Rand des Bauteils werden interne Anschläge geschaffen, die den
Bewegungsbereich auf das Notwendige bzw. Zulässige begrenzen.
Die Drehachsen des Ritzels 206a zum Wählen und der zentralen Schaltwelle
211 stehen senkrecht aufeinander, so daß in dem zur Getriebeschaltung
notwendigen Hub- und Drehbewegungsbereich der zentralen Schaltwelle 211
die Drehbewegung unabhängig von der Stellung des Ritzels 206a zum Wählen
ausgeführt werden kann und umgekehrt.
Die Zahnstange 206b zum Wählen ist in einer spezielle Ausführungsform
derart gestaltet, daß sie einen Schlitz 230 längs der Drehachse der zentralen
Schaltwelle aufweist. Der Schlitz 230 geht in eine Drehführung über, wobei die
Drehführung geringfügig größeren Durchmesser hat als der Schlitz breit ist. Die
zentrale Schaltwelle 211 weist einen Bereich auf, indem der Durchmesser
stark verringert ist und mit der Drehführung der Zahnstange 206b zum Wählen
korrespondiert. Die Drehführung kann auch bereichsweise, z. B. nur an den
axialen Randbereichen oder Rändern der Zahnstange 206b zum Wählen
ausgeführt sein. Die Zahnstange zum Wählen wird mit dem Schlitz 230 auf die
zentrale Schaltwelle aufgesteckt. Durch das geringe Übermaß der zentralen
Schaltwelle 211 gegenüber dem Schlitz 230 ergibt sich eine formschlüssige
Verbindung, wie Schnappverbindung. Da das Ritzel zum Wählen wegen der
oben genannten internen Anschläge immer im Eingriff in die Zahnstange 206b
zum Wählen ist und der Achsabstand durch die oben genannte
Verzahnungsausführung sichergestellt wird, kann diese nicht von der zentralen
Schaltwelle heruntergedrückt werden.
Die Verzahnungen des Ritzels 212 zum Schalten und des Segmentzahnrades
213 sind derart ausgeführt, daß die Zahnflanken in Richtung der Drehachsen
verlaufen. In dem zur Getriebeschaltung notwendigen Hub- und
Drehbewegungsbereich der zentralen Schaltwelle kann eine Bewegung des
Segmentzahnrades und damit fest verbundener Schaltfinger in axialer
Richtung der zentralen Schaltwelle unabhängig von dem Rotationswinkel des
Segmentzahnrades ausgeführt werden. Auch die Verzahnung von dem Ritzel
212 zum Schalten und dem Segmentzahnrad 213 können derart ausgeführt
werden, daß die Zahnköpfe zumindest des einen Verzahnungspartners sich im
Zahnfuß des anderen Verzahnungspartners abstützen, bevor die Zahnflanken
der Ritzel- bzw. Segmentradkante aufeinander gepreßt werden. Erreicht wird
dies durch eine besondere Ausführung des Zahnkopfes. Der Achsabstand wird
so auf die ganze Breite des Verzahnungseingriffs und über den ganzen
Verschiebebereich konstant gehalten.
Bei einer anderen Kinematik der zentralen Schaltwelle 211, bei der die
Schaltbewegung eine Schiebe- und die Wählbewegung eine Drehbewegung
ist, kann das gezeigte Konstruktionsprinzip verwendet werden, indem die
Schaltbewegung zur Wählbewegung wird und umgekehrt.
Die zentrale Schaltwelle 211 weist an ihrem einen Endbereich einen Bereich
mit einer Reduzierung des Durchmessers auf der von einem Abschlußknopf
abgeschlossen wird.
Dieser Bereich wird von der Aussparung 323 der Zahnstange 206b
aufgenommen und drehbar aber axial fest gelagert. Dazu weist die Zahnstange
206b Wangen 235 an beiden seiten des Schlitzes auf, die ein Entweichen der
Zahnstange 206b verhindern.
Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einem
Getriebe und einem Drehmomentübertragungssystem, wie Kupplung, eine
Vorrichtung zur automatisierten Betätigung des Getriebes auf, die mit einer
Steuereinheit und zumindest einem von der Steuereinheit ansteuerbaren
Aktuator zum automatisierten Schalten/Wählen einer Getriebeübersetzung des
Getriebes ausgerüstet ist. Die Steuereinheit steht dabei mit zumindest einem
Sensor und gegebenenfalls mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung.
Der Aktuator weist einen ersten Antrieb 201 zur Betätigung eines
Getriebeelementes 216 zum Schalten einer Getriebeübersetzung und einen
zweiten Antrieb 202 zur Betätigung eines Getriebeelementes 211 zum Wählen
einer Getriebeübersetzung auf, wobei der erste Antrieb 201 über ein erstes
Getriebe, wie Schneckengetriebe 203, 205 mit nachgeordnetem Stirnradgetriebe
212, 213, ein Element des Getriebes 216 oder der Vorrichtung 211 zum Schalten
der Getriebeübersetzung betätigt und der zweite Antrieb 202 über ein zweites
Getriebe, wie Schneckengetriebe 204, 204a, ein Element des Getriebes oder der
Vorrichtung 211 zum Wählen der Getriebeübersetzung betätigt, dem
Schneckengetriebe 204, 204a ein Stirnrad 206a nachgeordnet ist, das eine
Zahnstange 206b kämmt, wobei die Zahnstange 206b auf einer axial
beweglichen und verdrehbaren Welle 211 drehbar gelagert aufgenommen ist.
Zweckmäßig ist, wenn die Welle 211 mittels des zweiten Antriebs 202 über ein
Schneckengetriebe 204, 204a und ein nachgeschaltetes Zahnrad 206a und die
Zahnstange 206b axial hebbar und senkbar ist. Die Welle 211 ist mittels des
ersten Antriebs 201 über eine Schnecke 203 und ein Schneckenzahnrad 205
und gegebenenfalls ein nachgeschaltetes Stirnradgetriebe 212, 213 verdrehbar.
Dazu ist die Welle 211 zumindest einseitig im Gehäuse der Vorrichtung gelagert.
Die Welle 211 ist mittels des ersten Antriebs 201 verdrehbar und mittels des
zweiten Antriebs 202 in axialer Richtung hebbar und senkbar, wobei die
Zahnstange 206b auf der Welle 211 axial fest aber verdrehbar aufgenommen ist
und gegenüber dem die Zahnstange 206b kämmenden Zahnrad 206a nicht
verdrehbar ist, selbst wenn die Welle verdreht wird. Dies wird dadurch erreicht,
daß sich Zahnstange und Zahnrad mittels Verzahnung gegenseitig zentrieren.
Die Zahnstange 206b weist eine Bohrung 323 oder einen Schlitz 230 in axialer
Richtung auf, der einen im Durchmesser reduzierten Bereich der Welle 211
verdrehbar aber axial fest aufnimmt. Die Welle 211 weist einen im Durchmesser
reduzierten Bereich auf, der die Zahnstange 206b verdrehbar trägt, wobei ein
Endanschlag mit der Welle verbunden ist, der die Zahnstange axial sichert. Der
Endanschlag ist vorteilhaft mit der Welle einstückig ausgebildet. In einem
weiteren Ausführungsbeispiel ist die Zahnstange mit der Welle formschlüssig
verbunden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Zahnstange mit der
Welle mittels Gewinde verschraubt ist.
Die Zahnstange weist eine zentrale sich in axialer Richtung erstreckende
Ausnehmung 323, wie Bohrung, und einen sich in axialer Richtung
erstreckenden Schlitz 230 auf, wobei die Zahnstange den Schlitz begrenzende
nachgiebige elastische Wangen 235 beiderseits des Schlitzes aufweist.
Die Zahnstange ist im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, wobei der
Schlitz der Zahnstange in einem Wandungsbereich gegenüber der
Verzahnung angeordnet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Zahnstange 206b und/oder das diese kämmende
Zahnrad 206a aus Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Bei einem Wählvorgang wird der Schaltfinger 215 bzw. der Schaltfinger 215a
als Schaltelement entlang der Achse A axial verlagert. Dabei kann eine Position
oder eine Schaltgasse in der Wählgasse ausgewählt werden. Dies bedeutet im
vorliegenden Beispiel, daß eine der Schaltgabeln 216 ausgewählt wird. Bei
einem Schaltvorgang wird der Schaltfinger 215 bzw. der Schaltfinger 215a um
die Achse A verdreht. Dies bewirkt eine Verschiebung der jeweils
ausgewählten Schaltgabel.
Die Fig. 3 zeigt eine Schaltkulisse 300 eines Getriebes mit Schaltgassen und
einer Wählgasse. Die Wählgase 301 verbindet in der horizontalen die
Schaltgassen 302, 303, 304, 305, 306 und 307 der einzelnen
Getriebeübersetzungen oder Gänge 1, 2, 3, 4, 5 und des Rückwärtsganges R.
Für den Fall, daß der Sensor zur Detektion des Schaltelementes in der
Wählrichtung oder in der Wählgasse defekt oder zumindest kurzzeitig
ausgefallen ist, werden die schraffierten Schaltgassen 303, 304 und 305 nicht
angesteuert. Vorteil dieser beschränkten Gangwahl für den Fall des Ausfalls
des Sensors zur Detektion der Wählrichtung ist, daß nicht unbeabsichtigt in den
Rückwärtsgang geschaltet werden kann.
Es wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten
Schaltgetriebes vorgeschlagen, wobei das Schaltgetriebe mit einer Vielzahl von
schaltbaren Übersetzungsstufen, mit einer Wählgasse und verschiedenen den
jeweiligen Übersetzungsstufen zugeordneten Schaltgassen ausgebildet ist und
wobei die Schaltgassen von der Wählgasse ausgehen, bei welchem in einem
Notbetriebsmodus nur in die Übersetzungsstufen 2, 4 geschaltet wird, die
bezüglich der Wählgasse 301 auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet
sind als die Schaltgasse 302 des Rückwärtsganges R. Dies bedeutet bei einer
Schaltkulisse 300 der Fig. 3, daß in einem Notbetriebsmodus nur in die Gänge
2 und 4 geschaltet wird und die Gänge 1, 3 und 5 trotz Komforteinbußen nicht
angesteuert werden, da sie auf der gleichen Seite bezüglich der Wählgasse 301
liegen wie die Gasse 302 des Rückwärtsganges.
Die Fig. 4 zeigt eine Schaltkulisse 400 eines Getriebes mit Schaltgassen und
einer Wählgasse. Die Wählgase 401 verbindet in der horizontalen die
Schaltgassen 403, 404, 405, 406, 407 und 402 der einzelnen
Getriebeübersetzungen oder Gänge 1, 2, 3, 4, 5 und des Rückwärtsganges R.
Für den Fall, daß der Sensor zur Detektion des Schaltelementes in der
Wählrichtung oder in der Wählgasse defekt oder zumindest kurzzeitig
ausgefallen ist, werden die schraffierten Schaltgassen 406, 407 nicht
angesteuert. Vorteil dieser beschränkten Gangwahl für den Fall des Ausfalls
des Sensors zur Detektion der Wählrichtung ist, daß nicht unbeabsichtigt in den
Rückwärtsgang geschaltet werden kann.
Es wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten
Schaltgetriebes vorgeschlagen, wobei das Schaltgetriebe mit einer Vielzahl von
schaltbaren Übersetzungsstufen, mit einer Wählgasse und verschiedenen den
jeweiligen Übersetzungsstufen zugeordneten Schaltgassen ausgebildet ist und
wobei die Schaltgassen von der Wählgasse ausgehen, bei welchem in einem
Notbetriebsmodus nur in die Übersetzungsstufen 1, 3 und 5 geschaltet wird, die
bezüglich der Wählgasse 401 auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet
sind als die Schaltgasse 402 des Rückwärtsganges R. Dies bedeutet bei einer
Schaltkulisse 400 der Fig. 4, daß in einem Notbetriebsmodus nur in die Gänge
1, 3 und 5 geschaltet wird und die Gänge 2 und 4 trotz Komforteinbußen nicht
angesteuert werden, da sie auf der gleichen Seite bezüglich der Wählgasse 401
liegen wie die Gasse 402 des Rückwärtsganges.
In den Notbetriebsmodus kann beispielsweise geschaltet werden wenn ein
Ausfall des Sensors zur Überwachung der Betätigung in Wählrichtung erkannt
wird. Dies kann beispielsweise von der Steuer- oder Elektronikeinheit dadurch
erkannt werden, daß das von dem Sensor stammende Signal außerhalb eines
vorgebbaren Wertebereiches ist und somit das Signal als unplausibel bewertet
wird und die Steuereinheit auf einen Fehler oder Ausfall erkennt und in einem
Notbetriebsmodus schaltet, bei welchem die Betriebssicherheit mit geringen
Einschränkungen aufrechterhalten wird.
Diese Beschränkung der nutzbaren Gänge im Notbetriebsmodus kann in einem
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit der Bedingung der
Fahrzeuggeschwindigkeit verknüpft werden. In diesem Falle wird nicht in die
gesperrten Gänge geschaltet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein
vorgebbarer Wert ist, wie beispielsweise Schrittgeschwindigkeit.
Um in einem Notbetriebsmodus das Schalten in den Rückwärtsgang nicht völlig
zu unterbinden, ist es zweckmäßig, wenn bei im wesentlichen stehendem
Fahrzeug und gleichzeitiger fahrerseitiger Schalthebelbetätigung zum Schalten
des Rückwärtsganges in die Übersetzungsstufe des Rückwärtsganges
geschaltet wird. Ein automatisiertes Schalten in den Rückwärtsgang ohne
gleichzeitige fahrerseitige Schalthebelbetätigung wird jedoch im
Notbetriebsmodus nicht durchgeführt.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungs
vorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes.
Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung
und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere
Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale
des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die
Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkma
lskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der
Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden
können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger
Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch
selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der
vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu
verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung
zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche
Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum
Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung
mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den
Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen
bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf
die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale
zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Ver
fahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsver
fahren betreffen.