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Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensorvorrichtung zur Erfassung der aktuellen Betriebsstellung eines mehrere Gänge aufweisenden Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, dessen Motor automatisch außer Betrieb und durch eine automatische Wiederstartanlage mittels einer Anlassvorrichtung wieder in Betrieb setzbar ist.
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Die
DE 10 2008 049 421 A1 zeigt eine automatische Wiederstartanlage eines Kraftfahrzeugs, bei der unabhängig von einer eingelegten Neutralstellung einer Schaltwelle eines Handschaltgetriebes eine In- und Außerbetriebsetzung des Kraftfahrzeugmotors möglich ist und realisiert wird.
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Aus der
DE 10 2007 050 531 A1 ist ein Sensor für die Schaltstellung einer Schaltwelle eines Schaltgetriebes bekannt, mittels dem die unterschiedlichen Schaltstellungen der Schaltwelle erfassbar sind und mittels dem des Weiteren feststellbar ist, wenn sich die Schaltwelle außerhalb irgendwelcher Schaltstellungen in einer Neutralstellung bzw. in einem Neutralbereich befindet.
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Aus dem Artikel „Gangerkennung”, Elektronik Praxis-Internetveröffentlichung vom 20.10.2009 ist ein Sensor bekannt, mittels dem die Detektion des eingelegten Ganges unabhängig von Drehzahl und Geschwindigkeit möglich ist. Hierbei wird zwischen einer Vielzahl eingelegter Gänge und einer neutralen Stellung unterschieden.
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Eine ähnliche Sensoreinrichtung ist aus dem Datenblatt „Start-Stopp-Sensor” der paragon AG bekannt. Auch hier werden mittels der Sensoreinrichtung definierte Schaltpositionen und die Neutralposition erfasst.
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Bei üblichen Schaltgetrieben wird mittels der Sensorvorrichtung die Axial- und die Drehstellung einer in Längsrichtung verschieblichen und drehbaren Schaltwelle eines Schaltgetriebes erfasst.
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Mittels der Längs- bzw. translatorischen Bewegung der Schaltwelle wird zum Beispiel eine der möglichen Schaltgassen des Schaltgetriebes ausgewählt. Dieses wird gemeinhin als „Wählvorgang” bezeichnet. Anschließend wird mittels einer Dreh- bzw. rotatorischen Bewegung der Schaltwelle innerhalb der Schaltgasse ein Schaltvorgang ausgelöst. Dieses wird gemeinhin als „Schaltvorgang” bezeichnet. In typischen Schaltgetrieben sind in einer Schaltgasse bis zu zwei wählbare Gänge angeordnet.
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In unterschiedlichen Betriebszuständen eines Kraftfahrzeugs benötigen kraftfahrzeugseitig vorgesehene Steuergeräte zuverlässige Informationen, ob sich das Schaltgetriebe in einer Neutralstellung befindet.
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Derartige Informationen sind zum Beispiel bei heute in Kraftfahrzeugen gebräuchlichen Start-Stopp-Systemen, die der Reduzierung des Treibstoffverbrauchs dienen, notwendig. Solche Start-Stopp-Systeme können den Motor des Kraftfahrzeugs automatisch stoppen und starten. Das Stoppen bzw. das Außerbetriebsetzen des Motors geschieht zumeist, wenn das Kraftfahrzeug zum Stillstand gekommen ist, der Kraftfahrzeugführer die Neutralstellung des Schaltgetriebes gewählt hat und eine Kupplung des Kraftfahrzeugs eingerückt ist.
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Der Wiederstart des Motors des Kraftfahrzeugs erfolgt dann in der Regel automatisch mittels der automatischen Wiederstartanlage, wenn der Kraftfahrzeugführer die Kupplung ausrückt, d. h., wenn der Kraftfahrzeugführer das Kupplungspedal durchtritt. In diesem Augenblick springt der Motor wieder an, der Kraftfahrzeugführer kann den gewünschten Gang einlegen und losfahren.
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Darüber hinaus sind verschiedene Situationen möglich, in denen der Wiederstart des Motors des Kraftfahrzeugs unabhängig vom Verhalten des Kraftfahrzeugführers erfolgen soll. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn eines der vorstehend bereits erwähnten kraftfahrzeugseitigen Steuergeräte einen zu großen Abfall des Bremsdrucks, einen zu großen Temperaturanstieg innerhalb des Kraftfahrzeuginnenraums aufgrund der bei abgeschaltetem Motor nicht betriebenen Klimaanlage oder ein zu großes Absinken der Batteriespannung der Kraftfahrzeugbatterie feststellt.
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Der Wiederstart des Motors darf durch die Steuergeräte jedoch nur initiiert werden, wenn sich das Schaltgetriebe in Neutralstellung befindet, da ja die Kupplung in diesem Augenblick eingerückt ist und somit ein Kraftschluss zwischen Motor und Antriebsrädern möglich ist. In diesem Zustand könnte der Versuch einer Inbetriebsetzung des Motors des Kraftfahrzeugs leicht zu einem Unfallvorgang führen, da sich das Kraftfahrzeug abrupt vorwärts oder rückwärts bewegen würde, je nach dem am Schaltgetriebe eingelegten Gang. Diese Unfallgefahr ist in den niedrigen, d. h. den kurzübersetzten Gängen des Schaltgetriebes am größten. Hierzu zählen insbesondere der Rückwärtsgang und der erste sowie der zweite Gang. Im Falle der anderen Gänge liegt eine deutlich längere Übersetzung vor, so dass das Drehmoment der Anlassvorrichtung üblicherweise nicht ausreichend ist, um das Kraftfahrzeug nennenswert zu bewegen.
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In jedem Fall besteht bei den heute in Kraftfahrzeugen üblichen Motorsteuerungen das Risiko zeitlich ungünstiger Überschneidungen von Ereignissen.
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Bei der Erfassung der Neutralstellung des Schaltgetriebes mittels der Sensorvorrichtung, bei der Übertragung der daraus resultierenden Informationen mittels eines elektrischen Signals an ein Steuergerät, beispielsweise an eine automatische Wiederstartanlage, bei der Filterung und der Verarbeitung dieses Signals im Steuergerät und dergleichen Vorgängen können durchaus Latenzzeiten im Bereich von 10 ms bis 40 ms auftreten. In derartigen Zeiträumen ist es problemlos möglich, dass durch ein Ereignis ein Betätigungsglied bzw. ein Wählhebel des Schaltgetriebes in eine Gangposition gestellt wird. Dies kann beispielsweise durch eine Unachtsamkeit oder eine Gedankenlosigkeit des Kraftfahrzeugführers passieren. Beispielsweise ist vorstellbar, dass der Kraftfahrzeugführer das Kraftfahrzeug verlässt und dieses am Wegrollen dadurch hindern will, dass gewohnheitsgemäß ein niedriger Gang eingelegt wird. Erfolgt in diesem Moment ein Wiederstart des Motors, so ist ein Unfall möglich.
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Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Risiko derartiger Unfälle zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels der Sensorvorrichtung unterschiedliche Neutralstellungen des Schaltgetriebes erfassbar sind, dass in der Sensorvorrichtung ermittelbar ist, ob aus einer aktuell erfassten Neutralstellung des Schaltgetriebes heraus ohne Änderung dieser aktuell erfassten Neutralstellung ein Gang des Schaltgetriebes einlegbar ist, bei dem das Drehmoment der Anlassvorrichtung des Kraftfahrzeugs ausreichend ist, um das Kraftfahrzeug nennenswert zu bewegen, und dass die Sensorvorrichtung mit der automatischen Wiederstartanlage des Kraftfahrzeugs in Verbindung steht, so dass eine Inbetriebsetzung der Anlassvorrichtung mittels der automatischen Wiederstartanlage verhinderbar ist, wenn aus der in der Sensorvorrichtung aktuell erfassten Neutralstellung des Schaltgetriebes heraus ohne Änderung dieser Neutralstellung ein Gang einlegbar ist, bei dem das Drehmoment der Anlassvorrichtung des Kraftfahrzeugs ausreichend ist, um das Kraftfahrzeug nennenswert zu bewegen. Im Falle der Erfindung wird – ausgehend von der Überlegung, dass das Gefährdungspotential einer ungewollten zeitlichen Überschneidung beim Einlegen eines Gangs und bei einem Motorstart umso größer ist, je niedriger der Gang übersetzt ist, – die Sensorvorrichtung hinsichtlich der Möglichkeiten zur Erfassung der Neutralstellung des Schaltgetriebes für ein Start-Stopp-System dahingehend erweitert, dass mittels der Sensorvorrichtung eine ”sichere Neutralstellung” des Schaltgetriebes erkennbar ist. Diese „sichere Neutralstellung” des Schaltgetriebes birgt ein erheblich reduziertes Risiko und lässt sich allgemein als der Bereich oder Teilbereich der möglichen Positionen des Betätigungsglieds des Schaltgetriebes definieren, in dem nur durch eine aufeinanderfolgende Kombination eines Wählvorganges und eines Schaltvorganges das Einlegen eines Gangs des Schaltgetriebes möglich ist, der eine so kurze Übersetzung hat, dass die Anlassvorrichtung in der Lage ist, das Kraftfahrzeug nennenswert zu bewegen.
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Im Gegensatz zu einem Schaltvorgang, der zum Beispiel durch eine Unachtsamkeit ausgeführt werden kann, erfordert das Ausführen eines Wählvorgangs mit nachfolgendem Schaltvorgang ein bewußtes Vorgehen. Darüber hinaus wird für einen Wählvorgang mit nachfolgendem Schaltvorgang eine im Vergleich zu einem einfachen Schaltvorgang erheblich größere Zeitspanne benötigt. Diese Zeitspanne dauert bei einem Verlassen einer „sicheren Neutralposition” und dem Einlegen eines kritischen Gangs deutlich länger als 40 ms. Die Gefahr zeitlicher Überschneidungen zwischen einem Schaltvorgang und einem Wiederstart ist hierdurch deutlich reduziert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist mittels dieser erfassbar, ob die aktuell erfasste Neutralstellung des Schaltgetriebes in einem unkritischen Neutralstellungsbereich des Schaltgetriebes angeordnet ist, aus dem heraus das Einlegen eines kritischen Gangs des Schaltgetriebes, bei dem das Drehmoment der Anlassvorrichtung ausreichend ist, um das Kraftfahrzeug nennenswert zu bewegen, nur durch eine vorhergehende Veränderung der aktuell erfassten Neutralstellung des Schaltgetriebes aus dem unkritischen Neutralstellungsbereich heraus in einen kritischen Neutralstellungsbereich hinein möglich ist.
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Im Falle eines üblichen Schaltgetriebes mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang sind der Rückwärts-, der erste und der zweite Gang aus dem kritischen Neutralstellungsbereich des Schaltgetriebes heraus einlegbar, wohingegen der dritte, vierte und fünfte Gang aus dem unkritischen Neutralstellungsbereich des Schaltgetriebes heraus einlegbar sind. Sichere Neutralstellungen sind somit solchen Stellungen des Wählhebels des Schaltgetriebes vorbehalten, bei denen Schaltgassen eingestellt sind, die sich vor ausreichend lang übersetzten Gängen befinden. Schaltgetriebe bzw. Handschaltgetriebe bestimmter Bauarten haben definierte Ruhepositionen. Bei derartigen Schaltgetrieben bzw. Handschaltgetrieben sorgen Bauteile, zum Beispiel Arretierschrauben und dergleichen, dafür, dass sich das Getriebe bzw. dessen Betätigungselement oder Wählhebel in der translatorischen Ebene stets zwischen dem dritten und dem vierten Gang befindet, wenn keine äußeren Kräfte auf das Betätigungselement bzw. den Wählhebel einwirken. Als verschärfte Bedingung für die Erfassung der „sicheren Neutralstellung” ist es bei derartigen Schalt- bzw. Handschaltgetrieben vorteilhaft, wenn mittels der Sensorvorrichtung erfassbar ist, ob die aktuell erfasste Neutralstellung des Schaltgetriebes der für die Ruheposition vorgebbaren Neutralstellung entspricht, die das Schaltgetriebe bzw. dessen Betätigungsglied einnimmt, wenn kein Gang des Schaltgetriebes eingelegt und das Betätigungsglied des Schaltgetriebes unbeaufschlagt bzw. unbeeinflusst ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur prinzipiell eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung im Zusammenwirken mit einem Schaltgetriebe, einer automatischen Wiederstartanlage und einer Anlassvorrichtung eines Kraftfahrzeugs zeigt.
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Eine in der einzigen Figur gezeigte Ausführungsform eines Schaltgetriebes 10 hat ein in der Figur nicht dargestelltes Betätigungselement in Form eines Schalthebels.
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Mittels des Schalthebels ist eine in der Figur nicht gezeigte Schaltwelle in Axialrichtung verstellbar und drehbar.
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Mittels der Axial- bzw. translatorischen Bewegung der Schaltwelle wird eine der möglichen Schaltgassen des Schaltgetriebes 10 ausgewählt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Schaltgassen vorgesehen, von denen die in der Figur linke Schaltgasse einem Rückwärtsgang R, die rechts darauf folgende Schaltgasse einem ersten 1 und einem zweiten Gang 2, die rechts darauf folgende Schaltgasse einem dritten 3 und einem vierten Gang 4 und die am weitesten rechts angeordnete Schaltgasse einem fünften Gang 5 zugeordnet ist. Der Rückwärtsgang R wird aus einer Neutralstellung 7 heraus, der erste 1 und der zweite Gang 2 aus einer Neutralstellung 8 heraus, der dritte 3 und der vierte Gang 4 aus einer Neutralstellung 9 heraus und der fünfte Gang 5 aus einer Neutralstellung 6 heraus eingelegt.
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Die Auswahl der gewünschten Schaltgasse bezeichnet man üblicherweise als „Wählvorgang”, die Dreh- bzw. rotatorische Bewegung zwecks Einlegen eines Gangs R, 1, 2, 3, 4, 5 als „Schaltvorgang”.
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Zur Erfassung des Betriebszustands des Schaltgetriebes 10 ist eine Sensorvorrichtung 11 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine im bzw. am Schaltgetriebe 10 angeordnete Sensorik 12 und eine an die Sensorik 12 angeschlossene Auswertung 13 aufweist.
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Mittels der Sensorik 12 der Sensorvorrichtung 11 ist erfassbar, ob am Schaltgetriebe 10 der erste 1, zweite 2, dritte 3, vierte 4, fünfte 5 oder der Rückwärtsgang eingelegt ist oder ob sich das Schaltgetriebe 10 in einer seiner Neutralstellungen 6, 7, 8 oder 9 befindet.
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Die Auswertung 13 der dem Schaltgetriebe 10 zugeordneten Sensorvorrichtung 11 steht in Verbindung mit einer automatischen Wiederstartanlage 14 des Kraftfahrzeugs. Mittels dieser automatischen Wiederstartanlage kann ein Motor des Kraftfahrzeugs nach einer vorübergehenden Abschaltung, zum Beispiel nach einem Stillstand an einer Ampel, einer Bahnschranke od. dgl. automatisch wieder gestartet werden, zum Beispiel wenn der Kraftfahrzeugführer ein Kupplungspedal des Kraftfahrzeugs betätigt. Zum Wiederstarten des Motors leitet die automatische Wiederstartanlage 14 ein entsprechendes Signal an eine Anlassvorrichtung 15 des Kraftfahrzeugs, mittels der der Motor des Kraftfahrzeugs in Betrieb setzbar ist.
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Im Fahrzeug sind weitere Steuereinheiten 16 vorhanden, mittels denen ein Wiederstart des Motors einleitbar ist, und zwar unabhängig von jedweder Aktion des Kraftfahrzeugführers. Diese Steuereinheiten 16, von denen in der einzigen Figur lediglich eine Steuereinheit 16 dargestellt ist, kann entweder über die automatische Wiederstartanlage 14 oder unmittelbar über die Anlassvorrichtung 15 den Wiederstart des Motors einleiten, wenn zum Beispiel der Abfall des Bremsdrucks unzulässig hoch wird, wenn im Innenraum des Kraftfahrzeugs aufgrund der wegen des Motorstillstands außer Betrieb befindlichen Klimaanlage die Temperatur auf ein unzulässiges Niveau ansteigt oder wenn die Batteriespannung des Kraftfahrzeugs auf ein unzulässiges Niveau absinkt.
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Aufgrund der Steuergeräte 16 darf eine Inbetriebsetzung des Motors jedoch nur dann erfolgen, wenn sichergestellt ist, dass sich das Schaltgetriebe 10 in einer Betriebsstellung befindet, in der eine Inbetriebsetzung der Anlassvorrichtung 15 nicht zu einer nennenswerten Bewegung des Kraftfahrzeugs führt.
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Sofern das fahrzeugseitige Kupplungspedal nicht betätigt ist, liegt ein Kraftschluss zwischen dem Motor und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs vor, sofern sich das Schaltgetriebe 10 nicht in einer Neutralstellung 6, 7, 8, 9 befindet.
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Um bei zeitlichen Überschneidungen zwischen einer Wiederinbetriebsetzung des Motors, die durch die Steuereinheit 16 eingeleitet wird, und einer Inbetriebsetzung des Motors, die durch eine Betätigung des Kupplungspedals und das Einlegen eines Gangs 1, 2, 3, 4, 5, R am Schaltgetriebe eingeleitet wird, unfallträchtige Situationen zu vermeiden, wird eine Inbetriebnahme der automatischen Wiederstartanlage 14 bzw. der Anlassvorrichtung 15 verhindert, wenn sich das Schaltgetriebe in einem kritischen Neutralstellungsbereich 17 befindet, aus dem heraus ohne Veränderung der Neutralstellung 7, 8 der erste 1, der zweite Gang 2 oder der Rückwärtsgang R einlegbar ist. Bei den vorstehend genannten Gängen, die jeweils kurz übersetzt sind, ist die Gefahr eines Unfalls aufgrund einer nicht geplanten Bewegung des Kraftfahrzeugs erheblich. Die weiteren Neutralstellungen 6, 9 liegen in einem unkritischen Neutralstellungsbereich 18, aus dem heraus lediglich der dritte Gang, der vierte Gang und der fünfte Gang eingelegt werden können, bei denen eine längere Übersetzung vorliegt. Während im ersten Gang 1, im zweiten Gang 2 und im Rückwärtsgang R die Übersetzungsverhältnisse so sind, dass das Drehmoment der Anlassvorrichtung eine unerwünschte Bewegung des Kraftfahrzeugs bewirken kann, sind die Übersetzungsverhältnisse im Falle des dritten Gangs 3, des vierten Gangs 4 und des fünften Gangs 5 derart, dass das Drehmoment der Anlassvorrichtung 15 nicht ausreichend ist, um eine nennenswerte bzw. spürbare Bewegung des Kraftfahrzeugs zu bewirken.
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Die Sensorvorrichtung 11 ist so ausgestaltet, dass mittels ihr erfassbar ist, ob sich das Schaltgetriebe 10 in einem kritischen Neutralstellungsbereich 17, zu dem die Neutralstellungen 7 und 8 gehören, oder in einem unkritischen Neutralstellungsbereich 18 befindet, zu dem die Neutralstellungen 9 und 10 gehören. Während aus dem kritischen Neutralstellungsbereich 17 ein unbeabsichtigtes oder irrtümliches Einlegen des ersten Gangs 1, des zweiten Gangs 2 oder des Rückwärtsgangs R in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum möglich ist, ist ein Einlegen des ersten Gangs 1, des zweiten Gangs 2 oder des Rückwärtsgangs R aus dem unkritischen Neutralstellungsbereich 18 heraus nur möglich, wenn dem eigentlichen Schaltvorgang ein Wählvorgang vorgelagert ist, mittels dem das Schaltgetriebe 10 bzw. dessen Betätigungselement zunächst aus einer dem unkritischen Neutralstellungsbereich 18 zugehörigen Schaltgasse heraus in eine dem kritischen Neutralstellungsbereich 17 zugehörige Schaltgasse verstellt wird.
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Ein durch die Steuereinheit 16 initiiertes Starten des Motors des Kraftfahrzeugs ist nur dann möglich, wenn seitens der Sensorvorrichtung 11 erfasst wird, dass sich das Schaltgetriebe 10 im unkritischen Neutralstellungsbereich 18 befindet. Wird mittels der Sensorvorrichtung 11 erfasst, dass sich das Schaltgetriebe in einem Betriebszustand befindet, in dem einer der Gänge 1, 2, 3, 4, 5, R eingelegt ist oder in dem es sich im kritischen Neutralstellungsbereich 17 befindet, ist eine Inbetriebsetzung des Motors des Kraftfahrzeugs aufgrund der Steuereinheit 16 nicht möglich.
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Sofern am Schaltgetriebe 10 eine definierte Ruheposition vorgesehen ist, bei der mittels bestimmter Bauteile, zum Beispiel mittels Arretierschrauben od. dgl., sichergestellt ist, dass sich das Schaltgetriebe 10 bzw. dessen Wählhebel in Neutralstellung stets zwischen dem dritten Gang 3 und dem vierten Gang 4, d. h. in der Neutralstellung 9 befindet, wenn keine äußeren Kräfte auf das Schaltgetriebe 10 bzw. dessen Wählhebel wirken, wird mittels der Sensorvorrichtung 11 erfasst, ob diese sichere Neutralstellung 9 vorliegt. Für diesen Fall ist es sehr wahrscheinlich, dass das Schaltgetriebe 10 bzw. dessen Wählhebel derzeit nicht durch eine äußere Kraft beeinflusst wird.
