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DE602005006201T2 - Wähleinrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents

Wähleinrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe Download PDF

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DE602005006201T2
DE602005006201T2 DE602005006201T DE602005006201T DE602005006201T2 DE 602005006201 T2 DE602005006201 T2 DE 602005006201T2 DE 602005006201 T DE602005006201 T DE 602005006201T DE 602005006201 T DE602005006201 T DE 602005006201T DE 602005006201 T2 DE602005006201 T2 DE 602005006201T2
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power transmission
selector
selector switch
control unit
transmission control
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Carl Anthony Kenilworth Pickering
Alister Leamington Spa Whelan
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Ford Global Technologies LLC
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wählschaltermechanismus für eine Kraftfahrzeugkraftübertragung, insbesondere ein Fahrzeugautomatik- oder -halbautomatikgetriebe mit elektronischer Betätigung, wie aus der Patentschrift US-A-2004/0045391 bekannt.
  • Ein Wählschaltermechanismus umfasst allgemein einen mit Positionssensoren verbundenen Wählschalter, so dass ein Wählschaltermodus, beispielsweise Parken (P), Rückwärts (R), Leerlauf (N) oder Drive (D), gewählt werden kann. Die Positionssensoren sind mit einer Kraftübertragungssteuereinheit verbunden, die Steuersignale an einen Betätiger, beispielsweise einen Magneten und einen Motor, sendet, um eine Kraftübertragung in Übereinstimmung mit Ausgangssignalen von den Positionssensoren anzutreiben. Derartige Kraftfahrzeugkraftübertragungen beinhalten, wenn sie elektronisch betätigt werden, üblicherweise eine Vielzahl von Sensoren, Schaltern und anderen Steuerelementen. Sollte irgendeines dieser Bauteile ausfallen, kann es auch zu einem Ausfall der Kraftübertragungsfunktion kommen. Wenn ein solcher Ausfall ermittelt wird, schaltet die Kraftübertragungssteuereinheit auf einen Ausfall- oder Notlaufmodus um, der aufgrund seiner Auslegung sicherstellt, dass das Fahrzeug soweit wie möglich noch fahrbar und sicher ist. In diesem Modus versucht die Kraftübertragungssteuerung allgemein, die augenblickliche Fahrstufe beizubehalten, und der Ausfall wird dem Fahrer mittels eines Warnlichts oder einer Textbotschaft mitgeteilt.
  • Trotz der verschiedenen Warnhinweise, die den Fahrer alarmieren, dass sich die Kraftübertragung im Notlaufmodus befindet, kann der Wählschalter immer noch in eine Position bewegt werden, in der ein ungeeigneter Wählschaltermodus gewählt wird, so dass es dadurch möglicherweise zu einer unmittelbaren und unerwarteten Bewegung des Fahrzeugs kommt.
  • Gemäß der Ausführung des jeweiligen Wählschaltermechanismus sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, um dieses Problem zu überwinden. Eine Lösung kommt im Aston MartinTM DB9TM zur Anwendung, bei dem der Wählschalter in der Form einzelner Schalter im Armaturenbrett vorgesehen ist, mit denen jeweils ein Betriebsmodus für die Kraftübertragung gewählt werden kann. Bei dieser Lösung schaltet die Kraftübertragungssteuereinheit den Motor aus, wenn der Fahrer einen nicht verfügbaren Betriebsmodus wählt. Bei den anderen Wählschalterformen, d. h. Hebel oder Drehschalter, muss der Fahrer den Wählschalter über eine Leerlaufposition bewegen, um in eine Drive- oder Rückwärts-Position zu kommen. Wenn sich die Kraftübertragung in solchen Fällen im Notlaufmodus befindet und der Fahrer den Wählschalter hin zu einem nicht verfügbaren Modus bewegt, schaltet die Kraftübertragungssteuereinheit die Kraftübertragung auf Leerlauf um. Diese beiden bekannten Lösungsarten haben gewisse systembedingte Nachteile hinsichtlich des Bedienungskomforts und der Sicherheit.
  • Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen verbesserten Wählschaltermechanismus für eine Kraftfahrzeugkraftübertragung im Sinne eines verbesserten Zusammenwirkens mit dem Fahrer bereitzustellen, wenn sich die Kraftübertragung in einem Notlaufmodus befindet.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Wählschaltermechanismus für eine durch einen Motor angetriebene Fahrzeugkraftübertragung bereitgestellt, wobei der Wählschaltermechanismus ein Gehäuse, einen Wählschalter, der im Gehäuse zwischen einer Anzahl von Wählschalterpositionen bewegbar ist, die jeweils einem jeweiligen Betriebsmodus der Kraftübertragung zugeordnet sind, Sensoren zum Abfühlen der Position des Wählschalters und zum Erzeugen von Wählschaltersignalen an eine Kraftübertragungssteuereinheit, die im Gebrauch Steuersignale an die Kraftübertragung sendet, sowie einen Einziehbetätiger aufweist, der im Gebrauch durch die Kraftübertragungssteuereinheit gesteuert wird, um den Wählschalter zwischen einer aktiven Position, in der er manuell vom Fahrer des Fahrzeugs zwischen den Wählschalterpositionen bewegt werden kann, und einer inaktiven eingezogenen Position im Inneren des Gehäuses, in der er vom Fahrer ohne Weiteres nicht mehr bewegt werden kann, zu verschieben.
  • Herkömmlicherweise handelt es sich bei dem Wählschalter um einen Drehschalter.
  • Vorzugsweise umfasst der Wählschaltermechanismus weiterhin ein Antriebsmittel, das im Gebrauch mit der Kraftübertragungssteuereinheit verbunden ist, um den Wählschalter aus einer vom Fahrer gewählten Wählschalterposition in eine andere Wählschalterposition zu bewegen, die für den Betriebsmodus der Kraftübertragung repräsentativ ist.
  • Das Antriebsmittel ist vorzugsweise so ausgelegt, dass ein manuelles Bewegen des Wählschalters gemäß dem Status des Fahrzeugs, d. h. in der Position Parken, verhindert wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung auch ein Kraftübertragungssteuersystem für eine Kraftfahrzeugkraftübertragung bereit, die mit einer Kraftübertragungssteuereinheit ausgestattet ist, die im Gebrauch mit einem Datenanschluss verbunden ist, an dem den Fahrzeugbetrieb betreffende Daten zur Verfügung stehen, sowie einen Wählschaltermechanismus beinhaltet, der dem ersten Aspekt entspricht.
  • Gemäß einem dritten Aspekt stellt die Erfindung, bei Installation in einem Kraftfahrzeug, auch ein Verfahren zur Steuerung eines Wählschaltermechanismus gemäß dem ersten Aspekt bereit, bei dem die Kraftübertragungssteuereinheit den Fahrzeugbetriebszustand betreffende Daten erhält, wobei die Kraftübertragungssteuereinheit, wenn diese ein Ausfallsignal ermittelt oder erhält, einen Befehl an den Einziehbetätiger sendet, um den Wählschalter aus der aktiven Position in die inaktive Position zu bewegen.
  • Das Verfahren beinhaltet vorzugsweise das Senden eines Befehls von der Kraftübertragungssteuereinheit an den Einziehbetätiger, um den Wählschalter in die aktive Position zu bewegen, wenn der Motor läuft, und ihn in die inaktive Position zu bewegen, wenn der Motor ausgeschaltet wird.
  • Wenn der Wählschaltermechanismus ein Antriebsmittel beinhaltet, bestimmt die Kraftübertragungssteuereinheit, nachdem sie ein Signal von den Sensoren erhalten hat, ebenfalls vorzugsweise, ob der Wählschaltermodus verfügbar ist, und wenn der Wählschaltermodus nicht verfügbar ist, sendet die Kraftübertragungssteuereinheit einen Befehl an das Antriebsmittel, um den Wählschalter in die bisherige Fahrstufenposition zurückzustellen.
  • Die Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; dabei sind:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Wählschalters für eine Fahrzeugkraftübertragung gemäß der vorliegenden Erfindung, der in einer Konsole zwischen den Vordersitzen eines Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, wobei der Wählschalter in einer aktiven Position dargestellt ist;
  • 2 eine Teilansicht von 1, die den Wählschalter in einer inaktiven Position zeigt; und
  • 3 ein Blockdiagramm, das ein Kraftübertragungssteuersystem eines Kraftfahrzeugs zeigt, das mit einem erfindungsgemäßen Wählschaltermechanismus ausgestattet ist.
  • Die Zeichnungen, insbesondere die 1 und 2, zeigen einen vorderen Kraftfahrzeuginnenraum mit einem Fahrersitz 1, einem Lenkrad 2 und einer zwischen dem Fahrersitz 1 und einem Beifahrersitz 4 befindlichen Mittelkonsole 3. In der Oberseite der Konsole 3 befindet sich ein Wählschaltermechanismus 5 zur Betätigung einer automatischen Fahrzeugkraftübertragung 11, die am Fahrzeug montiert ist und von einem Motor 17 (3) angetrieben wird. Das Fahrzeug umfasst auch ein vor dem Fahrersitz 1 befindliches Bremspedal 6 sowie eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zum Anlassen des Motors.
  • Der Wählschaltermechanismus 5 beinhaltet ein Gehäuse 7, das Teil der Konsole 3 ist, sowie einen Drehschalter 5a mit einem Anzeiger 8. Der Drehschalter 5a kann vom Fahrer ergriffen und um eine vertikale Achse gedreht werden, um den Betriebsmodus der Kraftübertragung zu wählen, indem der Anzeiger 8 auf Beschriftungen eingestellt wird, die den Buchstaben PRND, d. h. Parken (P), Rückwärts (R), Leerlauf (N) und Drive (D), für den jeweiligen Modus der automatischen Kraftübertragung entsprechen. Diese Wählpositionen sind in einem Halbkreis um die vertikale Drehachse des Drehschalters 5a herum angeordnet.
  • Wie aus 3 ersichtlich, ist der Drehschalter 5a mit Positionssensoren 9, beispielsweise Schaltschützen, verbunden, die im Gehäuse 7 montiert sind, um eine Position des Drehschalters 5a zu ermitteln und eine Eingabe an eine Kraftübertragungssteuereinheit 10 zu übertragen. Die Kraftübertragungssteuereinheit 10 beinhaltet einen bekannten Logikverarbeitungsschaltkreis, der verwendet wird, um automatische Fahrstufenwechsel innerhalb der Kraftübertragung 11 in einer bekannten Weise zu bewirken.
  • Die Kraftübertragungssteuereinheit ist mit einem (asynchronen, seriellen) Feldbus 12 verbunden, so dass eine Kommunikation mit anderen im Fahrzeug befindlichen Steuereinheiten, beispielsweise mit einer Motorsteuereinheit, erfolgen kann. Insbesondere stellt jedes System am Feldbus Daten von den diesem zugeordneten Sensoren, den eigenen Betrieb betreffende Daten sowie den Fahrzeugbetrieb betreffende Daten, die aus diesem zur Verfügung stehenden Informationen abgeleitet werden, bereit. Die Kraftübertragungssteuereinheit erhält daher über den Feldbus die Signale von Radumdrehungssensoren und vom Bremspedal.
  • Herkömmlicherweise ist die Kraftübertragungssteuereinheit 10 auch mit einem Fahrerdisplay 13 verbunden, um die gegenwärtig eingelegte Fahrstufe der Kraftübertragung sowie möglicherweise einen beliebigen Ausfall der Kraftübertragung anzuzeigen.
  • Der Drehschalter 5a beinhaltet eine von der Kraftübertragungssteuereinheit 10 gesteuerte Verriegelungsvorrichtung 14, um ein Bewegen des Drehschalters 5a in irgendeine Wählposition zu verhindern, wenn das Bremspedal 6 nicht betätigt wird, insbesondere wenn sich der Drehschalter 5a in der Position Parken befindet.
  • Die Kraftübertragungssteuereinheit 10 und der Wählschaltermechanismus 5, wie vorstehend beschrieben, sind herkömmlich ausgeführt.
  • Wenn somit der Fahrer, aus der Position Parken des Wählschalters 5a heraus, das Bremspedal 6 betätigt, wird ein Bremsermittlungssignal über den Feldbus 12 gesendet und von der Kraftübertragungssteuereinheit 10 empfangen, die den Drehschalter 5a entriegelt, so dass der Fahrer einen entsprechenden Kraftübertragungsmodus wählen kann. Wenn die neue Position des Drehschalters 5a ermittelt wird, prüft die Kraftübertragungssteuereinheit 10 die Verfügbarkeit der Anforderung und schaltet die Kraftübertragung um, indem sie einen Befehl an einen Betätiger 15 sendet.
  • Wenn ein Bauteil oder System am Fahrzeug ausfällt, so dass keine der Fahrstufen mehr verwendet werden kann, schaltet die Kraftübertragungssteuereinheit 10 auf einen Ausfall- oder Notlaufmodus um, der aufgrund seiner Auslegung sicherstellt, dass das Fahrzeug soweit wie möglich noch fahrbar und sicher ist. In diesem Notlaufmodus sendet die Kraftübertragungssteuereinheit 10 eine Warnung an das Fahrerdisplay 13, und dann steht nur noch die augenblickliche Fahrstufe oder der Leerlauf zur Verfügung.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Fahrer unter solchen Umständen den Drehschalter 5a noch bewegen kann. Dies kann den Fahrer zu der Annahme verleiten, dass ein neuer Wählmodus, beispielsweise Rückwärts, verfügbar ist. Eine solche Betätigung des Schalters 5a kann zu einer unerwarteten und möglicherweise gefährlichen Bewegung des Fahrzeugs führen. Um dieses Problem zu überwinden, beinhaltet der Wählschaltermechanismus 5 einen Betätiger, herkömmlicherweise den Einziehbetätiger 16, z. B. in der Form eines Elektromotors, der von der Kraftübertragungssteuereinheit 10 gesteuert wird, so dass der Drehschalter 5a in das Innere des Gehäuses 7 in eine inaktive Position, wie in 2 dargestellt, eingezogen werden kann, in der er sich vom Fahrer ohne Weiteres nicht mehr bewegen lässt. Somit wird der Fahrer technisch darauf hingewiesen, dass sich das Fahrzeug in einem Ausfallmodus befindet, und wird davon abgehalten, mit dem Fahrzeug über einen längeren Zeitraum in einem Ausfallzustand zu fahren.
  • Der Einziehbetätiger 16 kann auch durch die Kraftübertragungssteuereinheit 10 gesteuert werden, wenn der Motor 17 angelassen oder ausgeschaltet wird. Beim Anlassen des Motors wird der Drehschalter 5a aus dem Gehäuse 7 (1) herausgeschoben, und beim Ausschalten des Motors wird der Drehschalter 5a in das Gehäuse 7 (2) hineingezogen. Somit kann der Wählschalter 5a entweder in eine inaktive Position, in der er im Inneren des Gehäuses 7 befindet, wenn der Fahrer die Motorzündung abschaltet, oder in eine aktive Position verschoben werden, in der er aus dem Gehäuse 7 herausragt, wenn der Fahrer die Motorzündung einschaltet.
  • Der Wählschaltermechanismus 5 kann auch einen zweiten Betätiger oder ein zweites Antriebsmittel beinhalten, um den Drehschalter 5a in Fällen, in denen der Fahrer eine unangemessene Wählschaltermodusposition (PRND) gewählt hat, drehen zu können. Wenn somit der Fahrer einen benötigten Modus durch Betätigen des Drehschalters 5a wählt, sendet der Positionssensor 9 ein Signal an die Kraftübertragungssteuereinheit 10. Wenn die Kraftübertragungssteuereinheit 10 die Anforderung akzeptiert, wird der Modus der Kraftübertragung 11 entsprechend geändert. Wenn die Kraftübertragungssteuereinheit 10 die Anforderung nicht akzeptiert, sendet sie ein Signal an den zweiten Betätiger, um den Drehschalter 5a in die vorherige Position (PRND) zu drehen. Wenn beispielsweise bei einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs Rückwärts gewählt wird, sendet die Kraftübertragungssteuereinheit 10 einen Befehl an den Einziehbetätiger 16, um den Wählschalter 5a in den bisherigen Modus zurückzustellen.
  • Dieses Verfahren zur Steuerung des Drehschalters 5a ermöglicht das Bereitstellen eines elektronisch steuerbaren Wählschalters, der über multistabile Positionen verfügt, so dass sich, aus der Sicht des Fahrers, ein Wählschaltermechanismus ergibt, der etwa dem herkömmlichen Wählhebel einer automatischen Kraftübertragung entspricht.
  • In einer modifizierten Ausführung wird die Funktion der Verriegelungsvorrichtung 14 durch den zweiten Betätiger realisiert. Zu diesem Zweck kann es sich bei dem Betätiger um einen Elektromotor handeln, der entweder eingeschaltet wird, um die Drehung des Drehschalters 5a zu verhindern, oder ausgeschaltet wird, um eine Drehung zu ermöglichen.
  • Obwohl der im vorliegenden Beispiel beschriebene Wählschalter ein Drehschalter ist, der einen PRND-Wählschalter umfasst, versteht es sich, dass eine Position M für manuellen Modus zusätzlich vorgesehen werden kann. In der Position M des manuellen Modus können die Fahrstufenverhältnisse impulsartig, z. B. durch ein Paar in der Nähe des Lenkrads befindliche Paddel, gesteuert werden, um die nächsthöhere (+) oder nächstniedrigere (–) Vorwärtsfahrstufe einzulegen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kraftübertragungssteuereinheit, wenn der Drehschalter eine Position M für manuellen Modus beinhaltet, einen Befehl an das Antriebsmittel senden kann, um den Drehschalter aus einem Drive-Positionsmodus in einen manuellen Positionsmodus zu drehen, wenn der Fahrer die Paddel zu benutzen beginnt. Der Drehschalter kann auch durch einen Hebel ersetzt werden, der um eine horizontale Achse, z. B. in einer Längsebene, bewegbar ist. Weiterhin kann der Wählschaltermechanismus andere im selben Gehäuse montierte Funktionen beinhalten, z. B. einen Motorstartknopf oder einen Fahrmoduswählschalter (Fahren in der Freizeit, Fahren auf Autobahnen, Fahren auf Schnee usw.).

Claims (8)

  1. Wählschaltermechanismus (5) für eine von einem Motor (17) angetriebene Fahrzeugkraftübertragung (11), wobei der Wählschaltermechanismus (5) mit einem Gehäuse (7), einem Wählschalter (5a), der im Gehäuse (7) zwischen einer Anzahl von Wählschalterpositionen bewegbar ist, die jeweils einem jeweiligen Betriebsmodus der Kraftübertragung zugeordnet sind, sowie mit Sensoren (9) zum Abfühlen der Position des Wählschalters (5a) und zum Erzeugen von Wählschaltersignalen an eine Kraftübertragungssteuereinheit (10) ausgestattet ist, die im Gebrauch Steuersignale an die Kraftübertragung (11) sendet, wobei der Wählschalter (5a) zwischen einer aktiven Position, in der er vom Fahrer des Fahrzeugs manuell zwischen den Wählschalterpositionen bewegt werden kann, und einer inaktiven eingezogenen Position, in der er sich im Inneren des Gehäuses (7) befindet, wo er vom Fahrer nicht mehr ohne Weiteres bewegt werden kann, verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählschaltermechanismus (5) weiterhin einen Einziehbetätiger (16) umfasst, der im Gebrauch von der Kraftübertragungssteuereinheit (10) gesteuert wird, um den Wählschalter (5a) zwischen der aktiven Position und der inaktiven Position zu verschieben.
  2. Wählschaltermechanismus nach Anspruch 1, bei dem der Wählschalter (5a) ein Drehschalter ist.
  3. Wählschaltermechanismus nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, der weiterhin ein Antriebsmittel umfasst, das im Gebrauch mit der Kraftübertragungssteuereinheit (10) verbunden ist, um den Wählschalter (5a) aus einer vom Fahrer gewählten Wähl schalterposition in eine andere Wählschalterposition zu bewegen, die für den Betriebsmodus der Kraftübertragung repräsentativ ist.
  4. Wählschaltermechanismus nach Anspruch 3, bei dem das Antriebsmittel dazu verwendet werden kann, ein manuelles Bewegen des Wählschalters (5a) zu verhindern.
  5. Kraftübertragungssteuersystem für eine Kraftfahrzeugkraftübertragung (11), das mit einer Kraftübertragungssteuereinheit (10) ausgestattet ist, die im Gebrauch mit einem Datenanschluss (12) verbunden ist, an dem den Fahrzeugbetrieb betreffende Daten zur Verfügung stehen, und einen Wählschaltermechanismus (5) beinhaltet, der einem der Ansprüche 1 bis 4 entspricht.
  6. Verfahren zum Steuern eines Wählschaltermechanismus (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn ein solcher in einem Kraftfahrzeug installiert ist und die Kraftübertragungssteuereinheit (10) den Betriebszustand des Fahrzeugs betreffende Daten erhält, wobei, wenn die Kraftübertragungssteuereinheit (10) ein Ausfallsignal ermittelt oder erhält, die Kraftübertragungssteuereinheit (10) einen Befehl an den Einziehbetätiger (16) sendet, um den Wählschalter (5a) aus der aktiven Position heraus hin zur inaktiven Position zu bewegen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das das Senden eines Befehls von der Kraftübertragungssteuereinheit (10) an den Einziehbetätiger (16) beinhaltet, um den Wählschalter (5a) in die aktive Position zu bewegen, wenn der Motor läuft, und den Wählschalter (5a) in die inaktive Position zu bewegen, wenn der Motor (17) ausgeschaltet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei dem, wenn der Wählschaltermechanismus (5) dem Anspruch 3 oder Anspruch 4 entspricht, wobei die Kraftübertragungssteuereinheit (10), nachdem sie ein Signal von den Sensoren (9) erhalten hat, bestimmt, ob der Wählschaltermodus verfügbar ist, die Kraftübertragungssteuereinheit (10), wenn der Wählschaltermodus nicht verfügbar ist, ein Signal an das Antriebsmittel sendet, um den Wählschalter in die vorherige Fahrstufenposition zurückzustellen.
DE602005006201T 2004-08-18 2005-08-11 Wähleinrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe Expired - Lifetime DE602005006201T2 (de)

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GBGB0418358.8A GB0418358D0 (en) 2004-08-18 2004-08-18 Selector mechanism for a motor vehicle transmission
GB0418358 2004-08-18

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