-
Bei aktuellen Kraftfahrzeugen muss ein Käufer üblicherweise entscheiden, mit was für einer Getriebeart er sein neues Kraftfahrzeug haben möchte. Ein Automatikgetriebe weist eine vollautomatisierte Steuerung der Schaltung und Kupplungsbetätigung auf. Bei halbautomatischen Getrieben ist meist die Kupplungsbetätigung automatisiert. Ein Handschaltgetriebe verfügt über keinerlei Automatisierung, sodass ein Fahrer sowohl die Gänge manuell wechseln als auch ein Kupplungspedal manuell betätigen muss..
-
Die
DE 10 2008 030 232 A1 , die
DE 10 2010 049 758 A1 sowie die
DE 10 2014 017 175 A1 zeigen jeweilige Getriebevorrichtungen für Kraftfahrzeuge, welche ein Getriebe und einen Schalthebel zum manuellen Wechseln von Gängen des Getriebes aufweisen. Alle drei Getriebevorrichtungen haben gemeinsam, dass der Schalthebel ausschließlich elektrisch mit dem Getriebe verbunden ist. Es handelt sich also um sogenannte Shift-bywire Getriebevorrichtungen. Dazu müssen die Getriebe in jedem Fall eine Aktuatorik aufweisen, die elektrische Signale in Gangwechsel umsetzen können. Fällt eine solche Aktuatorik aus, ist ein Gangwechsel nicht mehr möglich.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Getriebevorrichtung bereitzustellen, mittels welchen zum einen auf besonders einfache Weise sowohl ein konventionelles Handschaltgetriebe als auch eine elektronisch geregelte Gangwahl ermöglicht werden kann, und zum anderen Gangwechsel besonders ausfallsicher ermöglicht werden können.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Getriebe und einen Schalthebel zum manuellen Wechseln von Gängen des Getriebes. Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Schalthebel rein elektrisch und rein mechanisch mit dem Getriebe verbindbar ist. Die Getriebevorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Getriebevorrichtung in einen elektrischen Betriebsmodus zu versetzen, in welchem der Schalthebel rein elektrisch mit dem Getriebe verbunden ist. Des Weiteren ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Getriebevorrichtung in einen manuell-mechanischen Betriebsmodus zu versetzen, in welchem der Schalthebel rein mechanisch mit dem Getriebe verbunden ist und Gangwechsel ausschließlich durch Betätigung des Schalthebels erzielbar sind.
-
Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, ein Handschaltgetriebe mit einem umschaltbaren Bedienmodus und den notwendigen Komponenten für die Automatisierung der Gangschaltung und vorzugsweise auch der Kupplungsbetätigung auszustatten, so dass es sowohl im manuellen als auch im automatisierten Modus betrieben werden kann. Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung kann sowohl von einem Fahrer, der ausschließlich Automatikgetriebe fahren kann oder darf, als auch von einem Fahrer, der bevorzugt Handschaltgetriebe fährt, gefahren werden. Außerdem kann ein und derselbe Fahrer während der Fahrt mit dem Kraftfahrzeug, in welches die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung verbaut ist, entscheiden, ob er lieber im manuell-mechanischen Betriebsmodus oder in dem komfortableren elektrischen Betriebsmodus fährt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung besteht darin, dass bei einem Ausfall von elektrischen beziehungsweise elektronischen Bauteilen der Getriebevorrichtung noch in dem manuell-mechanischem Betriebsmodus weitergefahren werden kann. Denn im manuell-mechanischen Betriebsmodus ist der Schalthebel rein mechanisch mit dem Getriebe verbunden, so dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs, in welchem die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung verbaut ist, auch ohne einen Aktuator manuell Gangwechsel vornehmen kann. Beispielsweise ist der Schalthebel im manuell-mechanischen Betriebsmodus mechanisch mit einer Schaltgabel verbunden. Durch Bewegen des Schalthebels kann dann in an sich bekannter Weise ein manueller Gangwechsel vorgenommen werden. Im elektrischen Betriebsmodus hingegen besteht zum Beispiel keinerlei mechanische Verbindung zwischen Schaltgabel und Schalthebel. Bewegungen des Schalthebels werden rein elektrisch erfasst, wobei eine Aktuatorik zum Beispiels daraufhin durch entsprechende Betätigung der Schaltgabel Gangwechsel bewirkt.
-
Vorzugsweise kann über ein optisches und/oder kurzes akustisches Signal der Fahrer über die erfolgte Umschaltung zwischen den besagten Betriebsmodi informiert werden. Das optische Signal kann beispielsweise durch eine Anzeige in einem Kombiinstrument erfolgen, in dem bei Automatikgetrieben üblicherweise in an sich bekannter Weise Informationen zum Modus des Getriebes angezeigt werden, wie beispielsweise E für Effizienzmodus, M für manuellen Modus, S für Sportmodus und so weiter.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, im elektrischen Betriebsmodus Gangwechsel sowohl automatisch als auch in Abhängigkeit von einer Betätigung des Schalthebels zu bewirken. Der Fahrer kann also im elektrischen Betriebsmodus wählen, ob er eine vollautomatische Gangwahl wünscht oder ob er die Gangwechsel selbst manuell vornehmen möchte. In letzterem Fall muss aber keine Kupplung betätigen. Diese wird im elektrischen Betriebsmodus vorzugsweise immer automatisch betätigt.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Getriebevorrichtung ein Kupplungspedal und eine Kupplung zum Entkoppeln des Getriebes von einem Motor des Kraftfahrzeugs aufweist, wobei das Kupplungspedal im manuell-mechanischen Betriebsmodus rein mechanisch mit der Kupplung verbunden sowie im elektrischen Betriebsmodus mechanisch von der Kupplung getrennt und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Kupplung automatisch zu betätigen. Im manuell-mechanischen Betriebsmodus kann und muss der Fahrer also das Kupplungspedal manuell betätigen, wenn er zumindest bei fahrendem Kraftfahrzeug Gangwechsel vornehmen möchte. Im manuell-mechanischem Betriebsmodus unterscheidet sich die Getriebevorrichtung also nicht von einem ganz herkömmlichen Handschaltgetriebe. Im automatischen Betriebsmodus hingegen erfolgt das Einkuppeln und Auskuppeln vollautomatisch durch die Steuereinrichtung, was für den Fahrer besonders bequem und einfach ist. Dies ist beispielsweise besonders bequem im Stop- und Go-Verkehr oder auch bei Anfahrvorgängen.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Kupplungspedal im elektrischen Betriebsmodus in eine weggeklappte Verstaustellung und im manuell-mechanischen Betriebsmodus in eine Gebrauchsstellung zu bewegen. Im elektrischen Betriebsmodus wird dadurch nochmal zusätzlicher Platz im Fußraum geschaffen, da das Kupplungspedal in die weggeklappte Verstaustellung bewegt wird. Wird dann im manuell-mechanischen Betriebsmodus das Kupplungspedal wieder benötigt, kann dieses ganz einfach wieder in seine Gebrauchsstellung zurückbewegt werden. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, das Kupplungspedal nur dann in die Gebrauchsstellung zu bewegen, wenn ein Sensorsignal signalisiert, dass innerhalb eines Fußraums die Bewegung des Kupplungspedals in die Gebrauchsstellung nicht blockiert wird. Dadurch können Verletzungen vermieden werden, da beispielsweise ein Sensor überwacht, ob der Raum für das Kupplungspedal überhaupt frei ist, bevor es wieder in seine bestimmungsgemäße Gebrauchsstellung zurückbewegt wird. Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um eine Lichtschranke handeln. Auch andere Bewegungen, um das Kupplungspedal aus dem Fußraum weg zu bewegen, sind denkbar, zum Beispiel eine vertikale Bewegung nach oben oder ein Versenken im Fahrzeugboden bei einem stehenden Kupplungspedal.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Getriebevorrichtung im Bereich eines Lenkrads angeordnete Schalthebel zum Durchführen manueller Gangwechsel im elektrischen Betriebsmodus aufweist. Dadurch kann ein Fahrer besonders bequem während des elektrischen Betriebsmodus die Gänge wechseln. Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass der Schalthebel dafür verwendet werden kann, um im elektrischen Betriebsmodus manuelle Gangwechsel hervorzurufen.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schalthebel in einer Schaltkulisse geführt ist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Getriebevorrichtung in den elektrischen Betriebsmodus zu versetzen, wenn der Schalthebel in eine Automatikstellung innerhalb der Schaltkulisse bewegt worden ist. Ein Fahrer kann dadurch ganz einfach bewirken, dass die Getriebevorrichtung in den elektrischen Betriebsmodus versetzt wird. Alternativ ist es auch möglich, dass beispielsweise eine separate Taste oder auch eine andere Eingabevorrichtung vorgesehen ist, durch deren Betätigung der elektrische Betriebsmodus gestartet werden kann.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Getriebevorrichtung in den manuell-mechanischen Betriebsmodus zu versetzen, wenn der Schalthebel in eine vorgegebene Stellung innerhalb der Schaltkulisse bewegt worden ist. Der Fahrer des betreffenden Kraftfahrzeugs kann dadurch ganz einfach und intuitiv den Wechsel von dem elektrischen Betriebsmodus in den manuell-mechanischen Betriebsmodus bewirken, einfach, indem er den Schalthebel in die besagte vorgegebene Stellung innerhalb der Schaltkulisse bewegt. Vorzugsweise ist die Schaltkulisse H-förmig, wobei sich die vorgegebene Stellung zwischen gegenüberliegend angeordneten Stellungen vor einem ersten und zweiten Gang befindet. Vorzugsweise ist es auch vorgesehen, dass bei einer Bewegung des Schalthebels von der Automatikstellung in eine einem Rückwärtsgang zugeordneten Stellung der elektrische Betriebsmodus nicht verlassen wird. Bei einer H-förmigen Schaltkulisse kann insbesondere dann, wenn die vorgegebene Stellung sich zwischen gegenüberliegend angeordneten Stellungen für den ersten und zweiten Gang befindet, zum einen der manuell-mechanische Betriebsmodus ganz einfach initiiert und zum anderen auch ganz einfach verhindert werden, dass bei einer Bewegung des Schalthebels von der Automatikstellung in die dem Rückwärtsgang zugeordnete Stellung der elektrische Betriebsmodus unterbrochen beziehungsweise beendet wird.
-
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung oder einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung versetzt die Steuereinrichtung die Getriebevorrichtung bei Vorliegen einer ersten Bedingung in den elektrischen Betriebsmodus und bei Vorliegen einer zweiten Bedingung in den manuell-mechanischen Betriebsmodus. Bei den besagten Bedingungen kann es sich beispielsweise um die vorstehend bereits beschriebenen Stellungen des Schalthebels handeln. Der Vorgang anderer Bedingungen ist aber ebenfalls möglich. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen, wobei die Getriebevorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Zeichnungen alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind sowohl in der angegebenen Kombination als auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Getriebevorrichtung, welche ein Getriebe und einen Schalthebel zum manuellen Wechseln von Gängen des Getriebes aufweist; wobei die Getriebevorrichtung zum einen in einem manuell-mechanischem Betriebsmodus und zum anderen in einem elektrischen Betriebsmodus betrieben werden kann; und in
- 2 eine schematische Darstellung einer Schaltkulisse, innerhalb welcher der Schalthebel der Getriebevorrichtung geführt ist.
-
Ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Getriebevorrichtung 2 ist in einer schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Die Getriebevorrichtung 2 umfasst ein Getriebe 3 und einen Schalthebel 4 zum manuellen Wechseln von Gängen des Getriebes 3. Der Schalthebel 4 kann sowohl rein elektrisch als auch rein mechanisch mit dem Getriebe 3 verbunden beziehungsweise gekoppelt werden. Die Getriebevorrichtung 2 umfasst eine Steuereinrichtung 5, welche dazu eingerichtet ist, die Getriebevorrichtung 2 in einen elektrischen Betriebsmodus zu versetzen, in welchem der Schalthebel 4 rein elektrisch mit dem Getriebe 3 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 5 ist zudem dazu eingerichtet, die Getriebevorrichtung 2 in einen manuell-mechanischen Betriebsmodus zu versetzen, in welchem der Schalthebel 4 rein mechanisch mit dem Getriebe 3 verbunden ist und Gangwechsel ausschließlich durch Betätigung des Schalthebels 4 erzielbar sind.
-
Die Steuereinrichtung 5 ist zudem dazu eingerichtet, im elektrischen Betriebsmodus Gangwechsel sowohl automatisch als auch in Abhängigkeit von einer Betätigung des Schalthebels 4 zu bewirken. Im elektrischen Betriebsmodus hat ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 also die Wahl, ob er die Gangwechsel des Getriebes 3 einfach automatisch durch die Steuereinrichtung 5 vornehmen lässt oder ob er durch eine Betätigung des Schalthebels 4 oder durch hier nicht dargestellte Schaltwippen steuernd in die Gangwahl eingreift.
-
Die Getriebevorrichtung 2 umfasst des Weiteren ein Kupplungspedal 6 und eine Kupplung 7 zum Entkoppeln des Getriebes 3 von einem Motor 8 des Kraftfahrzeugs 1. Das Kupplungspedal 6 ist im manuell-mechanischem Betriebsmodus rein mechanisch mit der Kupplung 7 verbunden. Im elektrischen Betriebsmodus hingegen ist das Kupplungspedal 6 mechanisch von der Kupplung 7 getrennt, wobei in dem Fall die Steuereinrichtung 5 dazu eingerichtet ist, die Kupplung 7 automatisch zu betätigen und zwar, ohne dass dafür eine Bewegung bzw. Betätigung des Kupplungspedals 6 erforderlich ist.
-
Im manuell-mechanischen Betriebsmodus muss ein Fahrer also die Kupplung 6 manuell betätigen, wenn er manuell durch eine entsprechende Betätigung des Schalthebels 4 Gangwechsel vornehmen möchte. Grundsätzlich kann er natürlich auch Gangwechsel beim Getriebe 6 erzwingen, ohne das Kupplungspedal 6 zu treten, was im Regelfall aus den allgemein bekannten Gründen natürlich aber nicht ratsam ist. Im elektrischen Betriebsmodus der Getriebevorrichtung 2 hingegen muss der Fahrer die Kupplung 7 nicht manuell betätigen, da dies die Steuereinrichtung 5 automatisch übernimmt.
-
Da das Kupplungspedal 6 im elektrischen Betriebsmodus nicht gebraucht wird, kann dieses während des elektrischen Betriebsmodus in eine weggeklappte oder anderweitige Verstaustellung bewegt werden, so dass im Fußraum des Kraftfahrzeugs 1 zusätzlicher Platz geschaffen wird. Im manuell-mechanischen Betriebsmodus wird das Kupplungspedal 6 dann wieder in seine bestimmungsgemäße Gebrauchsstellung bewegt. Im Fußraum des Kraftfahrzeugs 1 kann beispielsweise eine Lichtschranke oder auch ein anderer Sensor vorgesehen sein, welcher überprüft, ob innerhalb des Fußraums die Bewegung des Kupplungspedals 6 gefahrlos möglich ist, insbesondere dass die Rückbewegung des Kupplungspedals 6 in die Gebrauchsstellung beispielsweise nicht durch einen Fuß des Fahrers blockiert wird. Die Steuereinrichtung 5 ist dazu eingerichtet, das Kupplungspedal 6 nur dann in die Gebrauchsstellung zu bewegen, wenn ein Sensorsignal der Lichtschranke oder eines anderen Sensors signalisiert, dass innerhalb des Fußraums die Bewegung des Kupplungspedals 6 in die Gebrauchsstellung nicht blockiert wird.
-
In 2 ist eine Schaltkulisse 9, innerhalb welcher der hier nicht dargestellte Schalthebel 4 geführt ist, schematisch dargestellt. Die Steuereinrichtung 5 ist dazu eingerichtet, die Getriebevorrichtung 2 in den elektrischen Betriebsmodus zu versetzen, wenn der Schalthebel 4 in eine Automatikstellung A innerhalb der Schaltkulisse 9 bewegt worden ist. Wie zu erkennen, ist die Schaltkulisse 9 H-förmig ausgebildet. Die Automatikstellung A ist gegenüberliegend von einer einem Rückwärtsgang zugeordneten Rückwärtsgangstellung R angeordnet. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Schaltkulisse bei einem Handschaltgetriebe ist diese Schaltkulisse 9 also um die Automatikstellung A erweitert worden. Ein Fahrer kann ganz einfach durch Bewegung des hier nicht dargestellten Schalthebels 4 in die Automatikstellung A bewirken, dass die Steuereinrichtung 5 die Getriebevorrichtung 2 in den elektrischen Betriebsmodus versetzt. Damit kann einhergehen, dass die Getriebevorrichtung 2 dann zumindest zunächst einmal auch in einem Automatikbetrieb betrieben wird, in welchem die Gangwechsel des Getriebes 3 automatisiert mittels der Steuereinrichtung 5 vorgenommen werden. Sollte ein Fahrer dann beispielsweise die erwähnten Schaltwippen betätigen, so kann er dennoch manuell steuernd in die Gangwahl eingreifen. Zudem ist es auch möglich, dass der Schalthebel 4 entgegen der vorliegenden Darstellung beispielsweise innerhalb der Automatikstellung A noch in der der Automatikstellung zugeordneten und hier nicht näher bezeichneten Schaltgasse noch nach links oder rechts bewegt werden kann, so dass der Fahrer durch eine entsprechende Bewegung des Schalthebels 4 nach links oder rechts manuell in die Gangwahl eingreifen kann.
-
Wird der Schalthebel 4 von der Automatikstellung A in die Rückwärtsgangstellung R bewegt, so verbleibt die Getriebevorrichtung 2 im zuvor eingestellten elektrischen Betriebsmodus. Zwar wird infolgedessen der Rückwärtsgang eingelegt, jedoch muss der Fahrer weiterhin die Kupplung 7 nicht manuell durch Betätigung des Kupplungspedals 6 betätigen. Da der elektrische Betriebsmodus weiter beibehalten bleibt, übernimmt die Steuereinrichtung 5 das automatische Schließen und Öffnen der Kupplung 7, beispielsweise wenn im Rückwärtsgang angefahren wird.
-
Möchte der Fahrer nun vom elektrischen Betriebsmodus in den manuell-mechanischen Betriebsmodus wechseln, so muss er den Schalthebel 4 lediglich in eine vorgegebene Stellung 10 bewegen, welche sich innerhalb der Schaltkulisse 9 zwischen den gegenüberliegend angeordneten Stellungen für einen ersten und zweiten Gang befindet. Sobald der Schalthebel 4 in diese vorgegebene Stellung 10 bewegt worden ist, versetzt die Steuereinrichtung 5 die Getriebevorrichtung 2 in den manuell-mechanischen Betriebsmodus. Sodann kann der Fahrer die Gänge des Getriebes 3 wie bei einem ganz herkömmlichen Handschaltgetriebe wechseln und kuppelt auch manuell durch Betätigung des Kupplungspedals 6 ein und wieder aus.
-
Die Getriebevorrichtung 2 vereint also zwei unterschiedliche Getriebe in einem. Zum einen ist es möglich, die Getriebevorrichtung 2 wie ein ganz herkömmliches Handschaltgetriebe zu verwenden. Zum anderen kann die Getriebevorrichtung 2 auch wie ein automatisiertes Getriebe verwendet werden, bei welchem der Fahrer die Wahl hat, ob er die Gangwahl lieber automatisch vornehmen lassen möchte oder selbst steuernd eingreift, wobei er in beiden Fällen die Kupplung 7 nicht manuell betätigen muss. Die beschriebene Getriebevorrichtung 2 ist zudem auch besonders ausfallsicher, denn selbst wenn für den elektronischen Betriebsmodus der Getriebevorrichtung 2 wesentliche Komponenten, wie beispielsweise Aktuatoren zum automatisierten Einlegen von Gängen oder zum automatisierten Betätigen der Kupplung 7 ausfallen sollten, kann die Getriebevorrichtung 2 immer noch im manuell-mechanischen Betriebsmodus betrieben werden. Denn in diesem Betriebsmodus kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 einfach durch ganz herkömmliche manuelle Betätigung des Kupplungspedals 6 und des Schalthebels 4 die Gänge des Getriebes 3 wechseln, da im manuell-mechanischen Betriebsmodus der Schalthebel 4 rein mechanisch mit dem Getriebe 3 und das Kupplungspedal 6 rein mechanisch mit der Kupplung 7 verbunden ist.
-
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 102008030232 A1 [0002]
- DE 102010049758 A1 [0002]
- DE 102014017175 A1 [0002]
