DE102013203004A1

DE102013203004A1 - Force-Feedback-Schalthebel

Info

Publication number: DE102013203004A1
Application number: DE201310203004
Authority: DE
Inventors: Dennis Tonsen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-08-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) mit einem durch den Fahrer betätigbaren Schalthebel (2) eines Fahrzeuggetriebes (3), wobei die Vorrichtung (1) ein Unterstützungsmodul (4) aufweist, über welches die Schaltkraft in Abhängigkeit der Schaltgeschwindigkeit, der Drehzahl oder anderer äußerer Parameter beeinflussbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem durch den Fahrer betätigbaren Schalthebel eines Fahrzeuggetriebes.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Schalteinrichtung ist in DE 31 25 632 C1 für ein Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang beschrieben. In einem Gehäuse des Wechselgetriebes ist eine Schaltwelle drehbar und axial verschiebbar gelagert. Die Schaltwelle ist mit einem Schalthebel verbunden. Auf der Schaltwelle ist ein radial von der Schaltwelle abstehender Schaltfinger an einer Hülse befestigt. Der Schaltfinger ist mittels der Schaltwelle zum Wechselgetriebe längs verschiebbar und um die Längsachse der Schaltwelle schwenkbar. Diese Bewegungen sind an der Schaltwelle durch den Schalthebel initiiert. In dem Wirkbereich des Schaltfingers sind drei Schaltelemente in Form von Schaltschienen angeordnet und durch Schaltstangen geführt. Die Schaltelemente sind durch eine Schwenkbewegung des Schaltfingers zu dem Wechselgetriebe längs verschiebbar angeordnet und nehmen dabei in Längsrichtung jeweils eine Schaltgabel mit. Die Schaltgabel greift in eine auf einer Getriebewelle längs verschiebbare Schiebemuffe ein.
Mit der drehfest auf der Getriebewelle sitzenden Schiebemuffe ist durch wahlweises Verschieben längs in die eine oder andere Richtung jeweils ein Gangrad drehfest kuppelbar. Eine Schaltbewegung des Schalhebels aus der neutralen Stellung in eine der geschalteten Stellungen zum Einlegen eines der Gänge kuppelt die Schiebemuffe mit einem der Gangräder. Die Schalteinrichtung ist, wie anfangs beschrieben, mittels der Federkräfte durch die Arretiervorrichtung in der Rastausnehmung arretiert.
Die kinematische Verbindung des Schalthebels zu der Schiebemuffe über beispielsweise Seilzüge und/oder Gestänge, weiter über den mit seinem freien Ende nahezu spielfrei in das Schaltmaul eingreifenden Schaltfinger sowie weiter über die von dem Schaltelement ausgehende Schaltgabel ist damit mittels der Arretiervorrichtung gehalten. Die längs in Schaltrichtung der Schiebemuffe nur noch innerhalb des Spieles bewegliche Schaltgabel hält die Schiebemuffe in ihrer Position.
Zwischen der Schiebemuffe und dem Gangrad wirkende Elemente der Synchronisierung werden in der neutralen Stellung des Schalthebels nicht ungewollt in Richtung des Gangrades durch die Schiebemuffe belastet. Aus dieser Stellung ist die Schiebemuffe durch das Betätigen des Schalthebels über den schwenkenden Schaltfinger erst nach dem Überwinden der Federkräfte in der Arretiervorrichtung in Richtung eines der Gangräder verschiebbar.
Die Kupplungsverzahnung der Schiebemuffe und die in der Regel an einem Kupplungskörper des Gangrades ausgebildete Gegenverzahnung sind im modernen Wechselgetriebe in der Regel flankenseitig hinterschnitten angeschrägt. Die Schiebemuffe ist in der geschalteten Stellung über die Kupplungsverzahnung mit der Gegenverzahnung drehfest gekoppelt. Die ineinandergreifenden sowie in Längsrichtung hinterschnitten, angeprägten Zahnflanken an den Zähnen der Verzahnungen liegen aneinander. Diese Anschrägungen bewirken im geschalteten Zustand eine gewisse axiale Sicherung der Kupplungsverzahnung an der Gegenverzahnung, so dass sich die Schiebemuffe im geschalteten Zustand nicht ohne weiteres längs von der Verzahnung des Kupplungskörpers trennen kann. Die Hinterschnitte erzeugen längs an der Kupplungsverzahnung der Schiebemuffe und der Gegenverzahnung Zugkräfte. Diese Zugkräfte bewirken, dass die Schiebemuffe nach dem Schaltvorgang um einen geringen Betrag längs in Richtung des geschalteten längs festen Gangrades gezogen wird.
Nachteilig an der Schaltvorrichtung ist, dass die Schaltkräfte nicht allein vom Spiel und der Fertigungsgenauigkeit der Bauteile abhängen, sondern insbesondere von dynamischen Parametern wie der Schaltgeschwindigkeit und der Drehzahldifferenz beeinflusst sind. Dies führt zu unterschiedlichen haptischen Rückmeldungen im Schalthebel. Ferner sind keine unterschiedlichen Schaltcharakteristika bei gleichen Ausgangsbedingungen darstellbar, die für fahrerindividuelle Schaltkraftprofile wünschenswert sein könnten.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalthaptikverlauf zu erzeugen, der fahrerindividuell anpassbar und weitestgehend drehzahlunabhängig ist, wobei die Gänge leicht und schnell schaltbar sind.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Durch das Einbringen einer zusätzlichen Kraft, die während des Schaltvorgangs an den dazu gehörigen Komponenten wirkt, wird der Fahrer während des Schaltens unterstützt, oder es wird eine Gegenkraft aufgebaut. Die so eingebrachte zusätzliche Kraft kann von der Drehzahl, dem Fahrprogramm, der Schaltgeschwindigkeit oder anderen erfasster Daten abhängig sein.
Die zusätzliche Kraft kann durch diverse Konstruktionen erzeugt werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die zusätzliche Kraft durch ein Übertragungsmodul aufgebracht, das als ein oder mehrere Elektromotoren ausgebildet ist. Es kann auch als elektromagnetisch veränderbarer Widerstand ausgebildet sein.
Die Schaltkraft kann auch über hydraulisch oder pneumatisch wirkende Aktoren beeinflusst werden.
Je nach Kosten- oder Bauraumerfordernis kann das Übertragungsmodul im Getriebe, in der Übertragung vom Schalthebel zum Getriebe oder im Bereich des Schalthebels angeordnet sein.
Das Übertragungsmodul überlagert die eigentliche Schaltkraft mit einer durch eine Steuer- oder Regelungseinheit vorgebbaren unterstützenden oder widerstandserhöhenden Kraft. Dadurch kann nach dem force-feedback-Prinzip eine künstliche haptische Rückmeldung verstärkt oder verringert werden. Beispielsweise lassen sich bestimmte Druckpunkte dadurch beim Schalten vermeiden, so dass der Schaltvorgang vergleichmäßigt wird.
In einer anderen Ausbildung der Erfindung ist der Schalthebel nicht mechanisch mit der Schaltwelle gekoppelt. Eine Anbindung des Schalthebels wird dann vielmehr elektronisch simuliert. Dies kann über Servomotoren realisiert sein, wobei der Schaltvorgang der Schaltwelle automatisiert durchgeführt wird. In vorteilhafter Weise gelingt dadurch auch eine Schwingungsentkopplung zur Fahrgastzelle.
Die Erfindung ermöglicht ein individuelles Abstellen des Schaltgefühls auf die Vorliegen des Fahrers, den Fahrzustand. Sie ermöglicht die Anpassung oder Optimierung des Schaltgefühls auf die Charakteristika eines Fahrzeugs. Damit kann eine standardisierte Synchronisation in Getrieben verbaut werden, und die Schalteindrücke können während der Fahrzeugentwicklung ohne Werkzeugaufwand oder Geometrieänderung angepasst werden.
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt die getriebliche Anordnung des Unterstützungsmoduls 4 in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wobei in dieser Figur drei verschiedene Anbindungsvarianten des Unterstützungsmoduls gezeigt sind.
In einer ersten Variante ist das Unterstützungsmodul 4 in der Vorrichtung 1 getrieblich zwischen dem Schalthebel 2 und dem Fahrzeuggetriebe 3 angeordnet. Dabei kann optional durch das Unterstützungsmodul 4 eine mechanische Trennung zwischen dem Schalthebel 2 und dem Schaltgetriebe 3 erfolgen.
In einer zweiten Variante ist das Unterstützungsmodul 4 in der Vorrichtung 1 im Fahrzeuggetriebe 3 selbst angeordnet.
In einer dritten Variante ist das Unterstützungsmodul 4 in der Vorrichtung 1 in räumlicher Nähe zum Schalthebel 2 angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3125632 C1 [0002]

Claims

Vorrichtung (1) mit einem durch den Fahrer betätigbaren Schalthebel (2) eines Fahrzeuggetriebes (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Unterstützungsmodul (4) aufweist, über welches die Schaltkraft in Abhängigkeit der Schaltgeschwindigkeit, der Drehzahl oder anderer äußerer Parameter beeinflussbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterstützungsmodul (4) als Elektromotoren, elektromagnetische Widerstände, Hydraulikeinheit, Pneumatikeinheit oder als mechanischer Federmechanismus ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterstützungsmodul (4) im Fahrzeuggetriebe (3), im Bereich des Schalthebels (2) oder in der Übertragung vom Schalthebel (2) zum Fahrzeuggetriebe (3) angeordnet ist.