DE10059276B4 - Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe mit einer Einrichtung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses, einer Steuereinrichtung, einer Umschalteinrichtung und einer Fahrzeugbremse, wobei das Getriebe zumindest eine Betriebsart zur Übersetzungsänderung aufweist, in der eine Übersetzungsänderung durch die Steuereinrichtung automatisiert eingeleitet werden kann. Die Umschalteinrichtung verfügt über zumindest eine Fahrstellung und eine Neutralstellung und eine Bewegung der Umschalteinrichtung von der Neutralstellung in eine Fahrstellung bewirkt das Einstellen eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses im Getriebe. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe mit einer Einrichtung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses, einer Steuereinrichtung, einer Umschalteinrichtung und einer Fahrzeugbremse, wobei die Umschalteinrichtung zumindest eine Fahrstellung und eine Neutralstellung aufweist, im Getriebe kein Übersetzungsverhältnis eingestellt ist, wenn sich die Umschalteinrichtung in der Neutralstellung befindet, ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis dadurch eingestellt wird, daß eine Umschaltung der Umschalteinrichtung von der Neutralstellung in eine Fahrstellung durchgeführt wird, zur Einstellung eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses eine gleichzeitige Betätigung der Fahrzeugbremse erforderlich ist.
- Mittels der vorliegenden Umschalteinrichtung sind durch den Fahrer einerseits Übersetzungsstufenwechsel einleitbar, andererseits können mittels ihr auch Betriebsartwechsel eingeleitet werden. Die Stellung der Umschalteinrichtung wird von einem oder mehreren Sensoren detektiert und es wird ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung übermittelt, so daß gemäß der Stellung der Umschalteinrichtung Steuervorgänge durchgeführt werden.
- Es ist bekannt, bei derartigen Fahrzeugen das Einstellen eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses im Getriebe mit einer gleichzeitigen Betätigung der Fahrzeugbremse zu kombinieren dahingehend, daß ein Einstellen eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses im Getriebe nur dann erfolgt, wenn gleichzeitig die Fahrzeugbremse betätigt wird. Ein unbeabsichtigtes Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses wird hiermit verhindert.
- Jedoch gibt es Fahrsituationen, in denen die Verhinderung eines Einstellens eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses im Getriebe überflüssig oder sogar hinderlich ist. Beispielhaft sei hier das Freischaukeln etwa aus Schnee genannt.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in bestimmten Fahrsituationen ein Einstellen eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses im Getriebe auch ohne eine Betätigung der Fahrzeugbremse zu ermöglichen, das Erfordernis der Bremsbetätigung also aufzuheben.
- Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Einstellen eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses im Getriebe ohne gleichzeitige Betätigung der Fahrzeugbremse dann ermöglicht wird, wenn sich die Umschalteinrichtung zuvor kürzer als eine bestimmte Zeit in der Neutralstellung befunden hat.
- In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt diese Zeit zwischen 0 und 5 Sekunden, vorzugsweise im Bereich von ca. 1–2 Sekunden.
- Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 Fahrzeug mit Antriebsstrang, Getriebebetätigungseinrichtung und Steuereinrichtung in einer schematischen Darstellung, -
2 die Anordnung der Schaltstellungen an der Umschalteinrichtung, -
3 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses in Verbindung mit einer Betätigung der Fahrzeugbremse, -
4 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses in Verbindung mit einer Betätigung der Fahrzeugbremse, abhängig von der Verweildauer in der Neutralstellung. - Die
1 zeigt schematisch und beispielhaft ein Fahrzeug1 mit Drehmomentübertragungseinrichtung4 und Getriebe6 . Die Drehmomentübertragungseinrichtung4 ist vorliegend im Kraftfluß zwischen Antriebsmotor2 und Getriebe6 angeordnet; zweckmäßigerweise ist zwischen Antriebsmotor2 und der Drehmomentübertragungseinrichtung4 eine geteilte Schwungmasse angeordnet, deren Teilmassen gegeneinander unter Zwischenschaltung einer Feder-Dämpfer-Einrichtung verdrehbar sind, wodurch wesentlich insbesondere die schwingungstechnischen Eigenschaften des Antriebsstranges verbessert werden. Vorzugsweise wird die Erfindung mit einer Dämpfungseinrichtung zum Aufnehmen bzw. Ausgleichen von Drehstößen bzw. Einrichtung zum kompensieren von Drehstößen bzw. Drehstoß mindernder Einrichtung bzw. Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen kombiniert, wie sie insbesondere in den VeröffentlichungenDE OS 34 18 671 ,DE OS 34 11 092 ,DE OS 34 11 239 ,DE OS 36 30 398 ,DE OS 36 28 774 undDE OS 37 21 712 der Anmelderin beschrieben ist. - Das Fahrzeug
1 wird von einem Antriebsmotor2 , der vorliegend als Verbrennungsmotor wie Otto- oder Dieselmotor dargestellt ist, angetrieben; in einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Antrieb auch mittels Hybridantrieb, elektromotorisch oder hydromotorisch erfolgen. Die Drehmomentübertragungseinrichtung4 , ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Reibungskupplung, mittels derer der Antriebsmotor2 von dem Getriebe6 insbesondere zum Anfahren oder zur Durchführung von Schaltvorgängen trennbar ist. Durch ein zunehmendes Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung wird mehr oder weniger Moment übertragen, hierzu werden eine Anpreßplatte und eine Druckplatte axial relativ gegeneinander verschoben und nehmen eine zwischengeschaltete Reibscheibe mehr oder weniger mit. Die als Kupplung ausgebildete Drehmomentübertragungseinrichtung4 ist vorteilhaft selbstnachstellend, d. h. der Verschleiß der Reibbeläge wird derart ausgeglichen, daß eine konstante geringe Ausrückkraft gewährleistet ist. Vorzugsweise wird die Erfindung mit einer Reibungskupplung kombiniert, wie sie insbesondere in den AnmeldungenDE OS 42 39 291 ,DE OS 42 39 289 undDE OS 43 06 505 der Anmelderin beschrieben ist. - Mittels einer Welle
8 sind die Räder12 des Fahrzeuges1 über ein Differential10 angetrieben. Den angetriebenen Rädern12 sind Drehzahlsensoren60 ,61 zugeordnet, wobei gegebenenfalls auch nur ein Drehzahlsensor60 oder61 vorgesehen ist, die jeweils ein Signal entsprechend der Drehzahl der Räder12 erzeugen; zusätzlich oder alternativ ist ein Sensor52 an anderer geeigneter Stelle im Antriebsstrang, beispielsweise an der Welle8 , zur Ermittlung der Getriebeausgangsdrehzahl vorgesehen. Die Getriebeeingangsdrehzahl kann mittels eines weiteren Sensors ermittelt werden oder auch, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, aus der Antriebsmotordrehzahl bestimmt werden, so kann beispielsweise das im Getriebe eingestellte Übersetzungsverhältnis festgestellt werden. - Eine Betätigung der Reibungskupplung
4 , die vorteilhaft gedrückt, in einem anderen Ausführungsbeispiel zweckmäßigerweise auch gezogen ausgeführt werden kann, erfolgt vorliegend mittels einer Betätigungseinrichtung46 , wie Kupplungsaktuator. Zur Betätigung des Getriebes6 ist eine zwei Aktoren48 und50 umfassende Betätigungseinrichtung vorgesehen, wobei einer der Aktoren eine Wählbetätigung und der andere eine Schaltbetätigung durchführt. Der Kupplungsaktuator46 und/oder die Getriebeaktuatoren48 ,50 sind als elektrische Gleichstrommotoren ausgeführt, wobei es in einem anderen Ausführungsbeispiel, insbesondere wenn große Betätigungskräfte gefordert sind, auch sehr zweckmäßig sein kann, ein hydraulisches System zur Betätigung vorzusehen. - Die Steuerung der Kupplung
4 und des Getriebes6 erfolgt durch eine Steuereinrichtung44 , die zweckmäßigerweise mit dem Kupplungsaktuator46 eine bauliche Einheit bildet, wobei es in einem anderen Ausführungsbeispiel auch von Vorteil sein kann, diese an anderer Stelle im Fahrzeug anzubringen. Die Betätigung von Kupplung4 und Getriebe6 kann in einer automatischen Betriebsart durch die Steuereinrichtung44 automatisiert erfolgen, oder in einer manuellen Betriebsart durch eine Fahrereingabe mittels einer Umschalteinrichtung70 , wie Schalthebel, wobei die Eingabe mittels Sensor71 erfaßt wird. In der automatischen Betriebsart werden Übersetzungsstufenwechsel durch eine entsprechende Ansteuerung der Aktoren46 ,48 und50 gemäß Kennlinien durchgeführt, die in einem der Steuereinrichtung44 zugeordneten Speicher abgelegt sind. Es sind eine Mehrzahl von durch zumindest eine Kennlinie festgelegter Fahrprogramme vorhanden, zwischen denen der Fahrer wählen kann, wie ein sportliches Fahrprogramm, in dem der Antriebsmotor2 leistungsoptimiert betrieben wird, ein Economy-Programm, in welchen der Antriebsmotor2 verbrauchsoptimiert betrieben wird oder ein Winter-Programm, in dem das Fahrzeug1 fahrsicherheitsoptimiert betrieben wird; weiterhin sind im beschriebenen Ausführungsbeispiel Kennlinien adaptiv beispielsweise an das Fahrerverhalten und/oder an andere Randbedingungen wie Fahrbahnreibung, Außentemperatur etc. anpaßbar. - Eine Steuereinrichtung
18 steuert den Antriebsmotor2 über Einflußnahme auf Gemischzuführung oder Zusammensetzung, wobei in der Figur stellvertretend eine mittels eines Stellers30 betätigte Drosselklappe22 dargestellt ist, deren Öffnungswinkel mittels eines Winkelgebers20 erfaßt wird und dessen Signal der Steuereinrichtung18 zur Verfügung steht. Bei anderen Ausführungen der Antriebsmotorregelung wird der Steuereinrichtung18 , falls es sich um einen Verbrennungsmotor handelt, ein entsprechendes Signal zur Verfügung gestellt, anhand dessen die Gemischzusammensetzung und/oder das zugeführte Volumen bestimmt werden kann; zweckmäßigerweise wird auch das Signal einer vorhandenen Lambdasonde verwendet. Weiterhin steht der Steuereinrichtung18 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Signal eines vom Fahrer betätigten Lasthebels14 , dessen Stellung mittels eines Sensors16 erfaßt wird, ein Signal über eine Motordrehzahl, erzeugt durch einen Drehzahlsensor28 , der der Motorabtriebswelle zugeordnet ist, ein Signal eines Saugrohrdrucksensors26 sowie ein Signal eines Kühlwassertemperatursensors24 zur Verfügung. - Die Steuereinrichtungen
18 und44 können in baulich und/oder funktionell getrennten Teilbereichen ausgebildet sein, dann sind sie zweckmäßigerweise beispielsweise mittels eines CAN-Bus54 oder eine andere elektrische Verbindung zum Datenaustausch miteinander verbunden. Jedoch kann es auch vorteilhaft sein, die Bereiche der Steuereinrichtungen zusammenzufassen, insbesondere da eine Zuordnung der Funktionen nicht immer eindeutig möglich ist und ein Zusammenwirken notwendig ist. Insbesondere kann während bestimmten Phasen des Übersetzungsstufenwechsels die Steuereinrichtung44 den Antriebsmotor2 bezüglich der Drehzahl und/oder des Momentes steuern. - Sowohl der Kupplungsaktor
46 als auch die Getriebeaktoren48 und50 erzeugen Signale, aus denen eine Aktorposition zumindest abgeleitet werden kann, welche der Steuereinrichtung44 zur Verfügung stehen. Die Positionsermittlung erfolgt vorliegend innerhalb des Aktors, wobei ein Inkrementalgeber verwendet wird, der die Aktorposition in Bezug zu einem Referenzpunkt bestimmt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es jedoch auch zweckmäßig sein, den Geber außerhalb des Aktors anzuordnen und/oder eine absolute Positionsbestimmung beispielsweise mittels eines Potentiometers vorzusehen. Eine Bestimmung der Aktorposition ist in Hinblick auf den Kupplungsaktor insbesondere deshalb von großer Bedeutung, als hierdurch der Greifpunkt der Kupplung4 einem bestimmten Einrückweg und somit einer Aktorposition zuordenbar wird. Vorteilhaft wird der Greifpunkt der Kupplung4 bei Inbetriebnahme und während des Betriebs wiederholt neu bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von Parametern wie Kupplungsverschleiß, Kupplungstemperatur etc. Eine Bestimmung der Getriebeaktorpositionen ist in Hinblick auf die Bestimmung des eingelegten Übersetzungsverhältnisses wichtig. - Weiterhin stehen der Steuereinrichtung
44 Signale von Drehzahlsensoren62 und63 der nicht angetriebenen Räder65 und66 zur Verfügung. Zur Bestimmung einer Fahrzeuggeschwindigkeit kann es sinnvoll sein, den Durchschnittswert der Drehzahlsensoren62 und63 bzw.60 und61 heranzuziehen, um Drehzahlunterschiede etwa bei Kurvenfahrt auszugleichen. Mittels der Drehzahlsignale kann die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und darüber hinaus auch eine Schlupferkennung durchgeführt werden. In der Figur sind Ausgabeverbindungen der Steuereinrichtungen als durchgezogene Linien dargestellt, Eingabeverbindungen sind gestrichelt dargestellt. Die Verbindung der Sensoren60 ,61 und63 zur Steuereinrichtung ist nur angedeutet, die Sensoren60 ,61 ,62 und63 können jeweils mit dem Bereich42 und/oder mit dem Bereich44 der Steuereinrichtung verbunden sein. - Der Teilbereich
36 der Steuereinrichtung kann über den Antriebsmotor2 , die Kupplung4 und/oder die Radbremszylinder38 Einfluß auf das Antriebs-/bzw. Bremsmoment nehmen. Dieser Bereich der Steuereinrichtung empfängt Signale von den Raddrehlsensoren60 ,61 ,62 und63 sowie dem Sensor34 für eine Betätigung eines Bremspedals32 . Die Steuereinrichtung ist vorteilhaft auch in der Lage, den Antriebs- und/oder Bremsschlupf gemäß einer ABS- und/oder ASR-Funktion zu regeln. -
2 zeigt die Anordnung100 der Schaltstellungen am Wählhebel60 , wobei N einer Neutralposition101 und R einer Rückwärts-Fahrposition102 entspricht. Die Positionen N, R und die Vorwärtsfahrstellung (V)103 in der Mitte zwischen +104 und –105 sind Positionen in denen der Wählhebel60 kraft- oder formschlüssig gehalten wird, so daß er nur unter Überwindung eines spürbaren Widerstandes aus diesen Positionen heraus bewegt werden kann. Die Positionen +104 , –105 und D/M106 sind Positionen in denen der Wählhebel60 nicht gehalten wird, der Wählhebel60 wird unter Federeinwirkung in der Vorwärtsfahrstellung103 vorgespannt gehalten und kehrt aus den Positionen104 ,105 und106 selbständig in die Ausgangsposition103 zurück. - Die Positionen +
104 und –105 bewirken ein Herauf- oder Herunterschalten in die nächst höhere oder niedrigere Gangschaltstufe, falls es sich bei dem Getriebe4 um ein Schaltgetriebe handelt bzw. eine Verringerung oder Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses, falls es sich bei dem Getriebe4 um ein stufenloses Getriebe handelt, bei gleichzeitigem Wechsel in die manuelle Betriebsart; die Position D/M106 bewirkt ein Umschalten zwischen manueller und automatischer Betriebsart ohne Wechsel des Übersetzungsverhältnisses. - Das Blockschaltbild
200 in3 zeigt die Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses in Verbindung mit einer Betätigung der Fahrzeugbremse. Der Wählhebel befindet sich in der Neutralstellung. Es ist kein Übersetzungsverhältnis eingestellt (siehe Block201 ). Wird der Wählhebel von der Neutralstellung in eine Fahrstellung bewegt (Block202 ), wobei es sich bei der Fahrstellung um eine Vorwärtsfahrstellung oder eine Rückwärtsfahrstellung handeln kann, wird festgestellt, ob die Fahrzeugbremse betätigt ist oder nicht (Block203 ). Falls die Fahrzeugbremse betätigt ist, wird ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis eingestellt (siehe Block204 ). Ist die Fahrzeugbremse nicht betätigt, wird weiterhin kein Übersetzungsverhältnis eingestellt (Block201 ). -
4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Im Blockschaltbild300 ist eine Einstellung des Übersetzungsverhältnisses in Verbindung mit einer Betätigung der Fahrzeugbremse, abhängig von der Verweildauer in der Neutralstellung, dargestellt. Ist kein Übersetzungsverhältnis eingestellt (Block301 ) und wird der Wählhebel von der Neutralstellung in eine Fahrstellung bewegt (siehe302 ), wird festgestellt, ob die Fahrzeugbremse betätigt wird (siehe Block303 ). Ist die Fahrzeugbremse betätigt, erfolgt eine Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses (Block304 ). Falls die Fahrzeugbremse nicht betätigt ist, wird festgestellt, wie lange zuvor kein Übersetzungsverhältnis eingestellt war. War länger als eine Zeit x306 kein Übersetzungsverhältnis eingestellt, wird weiterhin kein Übersetzungsverhältnis eingestellt (siehe Block301 ). War kürzer als eine Zeit x (siehe307 ) kein Übersetzungsverhältnis eingestellt erfolgt trotz fehlender Betätigung der Fahrzeugbremse eine Einstellung des entsprechenden Übersetzungsverhältnisses (siehe Block304 ). - Vorteilhaft erfolgt eine Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses trotz fehlender Betätigung der Fahrzeugbremse, wenn der Wählhebel zuvor kürzer als 0 bis 5 Sekunden, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 2 Sekunden sich in der Neutralstellung befunden hat.
- Auf diese Weise werden insbesondere schnelle Wechsel zwischen 1. Gang und Rückwärtsgang, bei denen jedes mal die Neutralstellung überfahren werden muß, ohne eine Betätigung der Fahrzeugbremse möglich, beispielsweise um ein Freischaukeln aus Schnee zu ermöglichen.
- 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. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
Claims (4)
- Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe mit einer Einrichtung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses, einer Steuereinrichtung, einer Umschalteinrichtung und einer Fahrzeugbremse, wobei – die Umschalteinrichtung zumindest eine Fahrstellung und eine Neutralstellung aufweist, – im Getriebe kein Übersetzungsverhältnis eingestellt ist, wenn sich die Umschalteinrichtung in der Neutralstellung befindet, – eine Umschaltung der Umschalteinrichtung von der Neutralstellung in eine Fahrstellung dazu führt, daß ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis eingestellt wird, – zur Einstellung eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses eine gleichzeitige Betätigung der Fahrzeugbremse erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfordernis, die Fahrzeugbremse zu betätigen aufgehoben wird, wenn sich die Umschalteinrichtung zuvor kürzer als eine bestimmte Zeit in der Neutralstellung befunden hat.
- Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Zeit zwischen 0 und 5 Sekunden, vorzugsweise im Bereich von ca. 1–2 Sekunden liegt.
- Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe mit einer Einrichtung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses, einer Steuereinrichtung, einer Umschalteinrichtung und einer Fahrzeugbremse, wobei – die Umschalteinrichtung zumindest eine Fahrstellung und eine Neutralstellung aufweist, – im Getriebe kein Übersetzungsverhältnis eingestellt ist, wenn sich die Umschalteinrichtung in der Neutralstellung befindet, – ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis dadurch eingestellt wird, daß eine Umschaltung der Umschalteinrichtung von der Neutralstellung in eine Fahrstellung durchgeführt wird, – zur Einstellung eines entsprechenden Übersetzungsverhältnisses eine gleichzeitige Betätigung der Fahrzeugbremse erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfordernis, die Fahrzeugbremse zu betätigen aufgehoben wird, wenn sich die Umschalteinrichtung zuvor kürzer als eine bestimmte Zeit in der Neutralstellung befunden hat.
- Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Zeit zwischen 0 und 5 Sekunden, vorzugsweise im Bereich von 1–2 Sekunden liegt.
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