DE10108932A1 - Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und Getriebe eines Kraftfahrzeugs angeordneten Trennkupplung - Google Patents
Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und Getriebe eines Kraftfahrzeugs angeordneten TrennkupplungInfo
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und Getriebe eines Kraftfahrzeugs angeordneten Trennkupplung mit einem elektronischen Steuergerät, das elektrisch mit einem gangwahlbezogenen Schalthebel und mit einem Programmwahlschalter verbunden ist, sind über den Programmwahlschalter im Steuergerät manuell zumindest quasi-kontinuierlich Programme unterschiedlicher Sportlichkeit auswählbar. Mittels des ganzwahlbezogenen Schalthebels ist entweder ein sequenzieller Modus oder ein automatisierter Modus anwählbar. Die Gänge sind über das Steuergerät entweder im sequenziellen Modus ebenfalls mittels des gangwahlbezogenen Schalthebels manuell oder im automatisierten Modus automatisch hoch- bzw. zurückschaltbar. Bei einem Gangwechsel wird in beiden Modi die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Trennkupplung sowie die Gangwechselgeschwindigkeit umso höher gesteuert, je höher das ausgewählte Programm im Hinblick auf die Sportlichkeit ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen
Betätigung einer im Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und
Getriebe eines Kraftfahrzeugs angeordneten Trennkupplung nach dem
Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 2.
Es sind beispielsweise Automatikgetriebe mit Wandlerkupplungen bekannt,
die mittels elektronischer Steuergeräte in Abhängigkeit von einem
gangwahlbezogenen Schalthebel und ggf. von einem Programmwahlschalter
gesteuert werden. Hierbei ist der gangwahlbezogene Schalthebel meist der
Wählhebel für die Positionen P, R, N und D, die bei Automatikgetrieben
üblich sind. Weiterhin sind Automatikgetriebe mit einem
Programmwahlschalter bekannt, wodurch beispielsweise ein
Winterprogramm oder ein Sportprogramm auswählbar ist.
Weiterhin sind Vorrichtungen zum automatischen Betätigen von
Trennkupplungen bei Handschaltgetrieben bekannt, wie beispielsweise aus
der DE 39 09 032 C2 hervorgeht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Vorrichtungen eingangs genannter Art
fahrerindividueller bzw. situationsangepasster auszugestalten.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der
abhängigen Ansprüche.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung bei der Verwendung von
gangwahlbezogenen Schalthebeln, durch die zum einen ein automatisierter
Modus, ähnlich einem Automatikgetriebe, und zum anderen ein
sequenzieller Modus, ähnlich einem Handschaltgetriebe, einstellbar ist.
Anspruch 1 bezieht sich auf den sequenziellen Modus, Anspruch 2 bezieht
sich auf den automatisierten Modus.
Erfindungsgemäß wird ein Programmwahlschalter vorgesehen, durch den
manuell zumindest quasi kontinuierlich, d. h. in Stufen oder kontinuierlich,
Programme unterschiedlicher Sportlichkeit auswählbar sind. Mittels eines
gangwahlbezogenen Schalthebels ist entweder ein sequenzieller Modus
oder ein automatisierter Modus anwählbar. Die Gänge sind über das
Steuergerät entweder im sequenziellen Modus ebenfalls mittels des
gangwahlbezogenen Schalthebels manuell oder im automatisierten Modus
automatisch hoch- bzw. zurückschaltbar. Je höher das ausgewählte
Programm im Hinblick auf die Sportlichkeit ist, desto schneller wird in beiden
Modi bei einem Gangwechsel das Öffnen und Schließen der Trennkupplung
sowie der Gangwechsel selbst mittels des elektronischen Steuergeräts
vorgenommen.
Somit steht bei einem Programm mit niedrigerer Sportlichkeit eher der
Komfort im Vordergrund, da langsamere Gangwechselvorgänge und ein
langsameres Öffnen und Schließen der Trennkupplung flachere Gradienten
im Kupplungsmomentenverlauf ermöglichen. Dagegen steht bei einem
Programm mit hoher Sportlichkeit die Schnelligkeit im Vordergrund, wobei
ein steiler Gradient des Kupplungsmomentenverlaufs beim Aus- und
Einkuppeln nur zu einer sehr kurzen Zugkraftunterbrechung des Motors
führt. Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung weder im manuellen sequenziellen Modus noch im
automatisierten Modus ein Kupplungspedal vorhanden ist. Die Kupplung wird
durch das elektronische Steuergerät automatisch angesteuert. Auch der
Gangwechsel im Getriebe wird automatisch durchgeführt. Im automatisierten
Modus wird auch die Gangwahl automatisch vorgenommen. Im manuellen
sequenziellen Modus wird die Gangwahl vorzugsweise durch einen
elektrischen Schalter am Schalthebel in Form eines Schaltbefehls (ein Gang
hochschalten +, ein Gang zurückschalten -) an das Steuergerät manuell
vorgenommen. Das erfindungsgemäße System ermöglicht somit auch im
manuellen sequenziellen Modus einerseits extrem kurze Schaltzeiten,
andererseits wird ein mögliches Verschalten verhindert.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorzugsweise eine
Reibkupplung verwendet. Anders als bei einem Automatikgetriebe arbeitet
hier also kein energieverzehrender und fahrleistungsmindernder
Drehmomentwandler. Durch den Entfall der Betätigung der Kupplung und
damit auch des Kupplungspedals, sind schnelle Schaltzeiten möglich. Durch
die Möglichkeit der Fahrprogramme für unterschiedliche Sportlichkeit
ergeben sich gegenüber einem Handschaltgetriebe teils bessere und vor
allem stets reproduzierbare Fahrleistungswerte.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Öffnungs- und
Schließgeschwindigkeit der Trennkupplung sowie die
Gangwechselgeschwindigkeit über dem gesamten Motordrehzahlbereich
zusätzlich mit steigernder Motordrehzahl erhöht. Somit wird das Schalten an
die Fahrdynamik des Motors angepasst.
Vorzugsweise ist der Programmwahlschalter ein Wipptaster, mit dem die
Sportlichkeit quasi kontinuierlich in Stufen hoch- oder heruntergetippt werden
kann.
Vorzugsweise wird das über den Programmwahlschalter einstellbare
sportlichste Programm im sequenziellen Modus nur aktiviert, wenn das
Bremsregelsystem ausgeschaltet ist. Somit können sportlich-puristische
Schaltzeiten wie im Rennwagen erreicht werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es
zeigt
Fig. 1 mögliche Komponenten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 2 den Verlauf der Schaltgeschwindigkeit für Programme mit
zunehmender Sportlichkeit in Abhängigkeit von der
Motordrehzahl,
Fig. 3 zwei mögliche unterschiedliche Einstellungen über den
Programmwahlschalter und
Fig. 4 den Verlauf des Kupplungsmoments vom Beginn des
Auskuppelns bis zum Ende des Einkuppelns für zwei
verschiedene Programme.
In Fig. 1 ist der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Motor in
Form einer Brennkraftmaschine 1, mit einer steuerbaren Trennkupplung in
Form einer Reibkupplung 2, mit einem Schaltgetriebe 3 und mit einem
Achsantrieb 4 schematisch dargestellt. Die Trennkupplung 2 wird durch eine
nicht näher dargestellte Betätigungseinrichtung aus- bzw. eingerückt (vgl.
horizontaler Doppelpfeil). Ein Steuergerät 5, z. B. in Form eines
Getriebesteuergerätes und/oder in Form eines Motorsteuergerätes, steuert in
Abhängigkeit von verschiedenen Eingangssignalen zumindest die
Trennkupplung 2 und das Schaltgetriebe 3 an. Derartige Eingangssignale
sind beispielsweise die Motordrehzahl n, die von einem Drehzahlsensor am
Motor 1 erhalten wird. Weitere Eingangssignale sind beispielsweise die
Ausgangssignale des gangwahlbezogenen Schalthebels 6 und des
Programmwahlschalters 7. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 6a die
momentane Position des gangwahlbezogenen Schalthebels dargestellt. Es
ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der manuelle sequenzielle Modus S
angewählt. Ein Umschalten in den automatisierten Modus A könnte durch
ein Verschwenken des Schalthebels 6a nach rechts vorgenommen werden.
Nach der Auswahl eines Modus wird der Schalthebel 6a automatisch in die
dargestellte Position rückgestellt. Wird der Schalthebel 6a im sequenziellen
Modus S nach oben (in Richtung -) verstellt, wird eine Rückschaltung
ausgelöst, wird der Schalthebel 6a nach unten (in Richtung +) verschwenkt,
wird eine Hochschaltung ausgelöst. Die Position Null entspricht der
Leerlaufstellung, die Position R entspricht dem Rückwärtsgang. Die jeweils
angewählten Positionen des Schalthebels 6a werden an das Steuergerät 5
übermittelt.
Der Programmwahlschalter 7 ist ein Wipptaster, durch den zumindest fünf
Programme S1 bis S5 (bzw. A1 bis A5 im Modus A) in Stufen nacheinander
ein- bzw. ausgeschaltet werden können. Wird auf den rechten Rand des
Programmwahlschalters 7 einmal gedrückt, erhöht sich die Programmzahl
der Programme S1 bis S5 um eine Stufe. Wird auf den linken Rand des
Programmwahlschalters 7 einmal gedrückt, erniedrigt sich die Programmzahl
S1 bis S5 um eine Stufe. Das Programm S1 entspricht dem Programm mit
niedrigster Sportlichkeit und ist als ausgeglichen dynamisches Programm
eher komfortbezogen. Das Programm S5 ist ein Fahrprogramm mit hoher
Sportlichkeit und stellt ein schnelles Schalten in den Vordergrund. Das
Programm mit der höchsten Sportlichkeit ist das Programm S6 im Modus S
mit sportlich-puristischen Schaltzeiten, wie bei Rennwägen. Das
Sportprogramm S6 kann vorzugsweise nur dann eingeschaltet werden, wenn
das Bremsregelsystem, z. B. ein DSC (Dynamische Stabilitäts Control), über
einen eigens dafür vorgesehenen Taster ausgeschaltet wurde.
Je höher die Programmzahl S1 bis S6 ist, desto schneller steuert das
Steuergerät 5 die Trennkupplung 2 zum Öffnen und Schließen und das
Schaltgetriebe 3 zum Wechseln des Ganges an. Je niedriger die
Geschwindigkeit des Gangwechsels und die Öffnungs- und
Schließgeschwindigkeit der Trennkupplung 2 ist, desto höher ist der Komfort.
Die Gangwechselgeschwindigkeit und die Öffnungs- und
Schließgeschwindigkeit der Trennkupplung 2 wird in Fig. 2 als
Schaltgeschwindigkeit vS zusammengefasst. Die Schaltgeschwindigkeit vS
steigt mit sportlicher werdendem Programm (S1 bis S6) sowie mit steigender
Motordrehzahl n stetig an.
In Fig. 3 sind zwei mögliche Einstellungen durch den Programmwahlschalter
7 dargestellt. Fig. 3 oben zeigt das Programm S1 im sequenziellen Modus S.
Dieselbe Einstellung würde im automatisierten Modus A das Programm A1
hervorrufen. In Fig. 3 unten ist das ausgewählte Programm S6 dargestellt.
Für diese beiden Programme S1 und S6 sind in Fig. 4 die Verläufe des
Kupplungsmoments beim Aus- und Einkuppeln dargestellt.
Fig. 4 zeigt das Kupplungsmoment MK in Abhängigkeit von der Zeit t. Der
Verlauf des Kupplungsmoments MK zum Programm S1, das dem Programm
mit niedrigster Sportlichkeit entspricht, ist in Fig. 4 gestrichelt dargestellt.
Dieser Verlauf ist dem Verlauf des Kupplungsmoments MK zum Programm
S6 gegenübergestellt, das dem Programm mit höchster Sportlichkeit
entspricht. Die Verläufe des Kupplungsmoments MK setzen sich aus dem
Auskuppelbereich (fallendes Kupplungsmoment MK), dem
Gangwechselbereich (Kupplungsmoment MK = 0) und dem Einkuppelbereich
(steigendes Kupplungsmoment MK) zusammen. Der Verlauf des
Kupplungsmoments MK für das Programm S1 im Auskuppelbereich und im
Einkuppelbereich weist einen flacheren Gradienten auf als der Verlauf für
das Programm S6. Somit sind also die Öffnungs- und
Schließgeschwindigkeiten der Trennkupplung 2 im Programm S1 viel
niedriger als im Programm S6.
Der Gangwechsel findet im Gangwechselbereich statt, in dem der
Antriebsstrang getrennt und das Kupplungsmoment MK Null ist. Die Zeit t6
für einen Gangwechsel im Programm S6 ist um ein Vielfaches kleiner als die
Zeit t1 für einen Gangwechsel im Programm S1. Somit ist auch die
Gangwechselgeschwindigkeit im Programm S6 um ein Vielfaches höher als
im Programm S1. Die Verläufe der Kupplungsmomente MK für die
Programme S2 bis S5 liegen zwischen den Verläufen für die Programme S1
und S6. Grundsätzlich ist unabhängig vom eingelegten Programm S1 bis S6
bzw. A1 bis A5 der Gradient der Kupplungsmomentverläufe im Auskuppel-
und Einkuppelbereich mit zunehmender Motordrehzahl n steiler. Auch der
Gangwechselbereich wird mit zunehmender Motordrehzahl n kleiner.
Diese Vorrichtung zur automatischen Betätigung der Trennkupplung wird
insbesondere durch Kennfelder und Programmeinheiten im Steuergerät 5
realisiert. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem damit
verbundenen Verfahren wird ein hochdynamisches vollautomatisiertes
(Modus A) bzw. teilweise automatisches (Modus S) Schaltgetriebe realisiert,
das bei Bedarf sowohl hohen Komfortansprüchen als auch hohen
Beschleunigungsansprüchen genügt.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im
Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und Getriebe eines
Kraftfahrzeugs angeordneten Trennkupplung mit einem elektronischen
Steuergerät, das elektrisch mit einem gangwahlbezogenen Schalthebel
und mit einem Programmwahlschalter verbunden ist, dadurch gekenn
zeichnet, dass über den Programmwahlschalter (7) im Steuergerät (5)
manuell zumindest quasi kontinuierlich Programme (S1 . . . S6; A1 . . .
A5) unterschiedlicher Sportlichkeit auswählbar sind, dass mittels des
gangwahlbezogenen Schalthebels (6) die Gänge über das Steuergerät
(5) im sequenziellen Modus (S) manuell hoch- bzw. zurückschaltbar
sind und dass im Steuergerät (5) Mittel vorgesehen sind, durch die bei
einem Gangwechsel nach Betätigung (+, -) des Schalthebels (6) im
sequenziellen Modus (S) die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der
Trennkupplung (2) sowie die Gangwechselgeschwindigkeit umso höher
ist, je höher das ausgewählte Programm im Hinblick auf die Sportlich
keit ist.
2. Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im
Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und Getriebe eines
Kraftfahrzeugs angeordneten Trennkupplung mit einem elektronischen
Steuergerät, das elektrisch mit einem gangwahlbezogenen Schalthebel
und mit einem Programmwahlschalter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass über den Programmwahlschalter (7) im Steuergerät (5)
manuell zumindest quasi kontinuierlich Programme (S1 . . . S6; A1 . . .
A5) unterschiedlicher Sportlichkeit auswählbar sind, dass mittels des
gangwahlbezogenen Schalthebels (6) im Steuergerät (5) ein automati
sierter Modus (A) zum automatischen Hoch- bzw. Zurückschalten der
Gänge anwählbar ist und dass im Steuergerät (5) Mittel vorgesehen
sind, durch die bei einem Gangwechsel im automatisierten Modus (A)
die Öffnungs- und die Schließgeschwindigkeit der Trennkupplung (2)
sowie die Gangwechselgeschwindigkeit umso höher ist, je höher das
ausgewählte Programm im Hinblick auf die Sportlichkeit ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass im Steuergerät (5) Mittel vorgesehen sind, durch die die Öffnungs-
und Schließgeschwindigkeit der Trennkupplung sowie die Gangwech
selgeschwindigkeit über dem gesamten Motordrehzahlbereich zusätz
lich mit steigender Motordrehzahl (n) ansteigt.
4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Programmwahlschalter (7) ein Wipptaster ist.
5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass das über den Programmwahlschalter (7) einstellbare
sportlichste Programm (S6) im sequenziellen Modus (S) nur aktiviert
wird, wenn das Bremsregelsystem ausgeschaltet ist.
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