DE10138203A1

DE10138203A1 - Kupplungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE10138203A1
Application number: DE10138203A
Authority: DE
Inventors: Ralf Kischkat
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungssteuervorrichtung, die eine Steuereinrichtung (16) zum Abgreifen eines Kupplungshebelsignals und zum Ausgeben eines elektrischen oder elektro-magnetischen Steuersignals an eine Kupplung (20) enthält. Durch das Ausgeben eines elektrischen oder elektro-magnetischen Steuersignals an eine Kupplung (20) ist es bei manuell zu schaltenden konventionellen Getrieben mit Kupplungshebel erstmals möglich, neben dem Kupplungshebelsignal, das durch den Kupplungshebel (10) erzeugt wird, weitere Gebersignale zu berücksichtigen und für die Steuerung der Kupplung (20) zu verwenden. Die Erfindung betrifft weiter ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungssteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Kupplungssteuervorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren.

Insbesondere in Kraftfahrzeugen mit konventionellem, manuell zu schaltendem Getriebe erfolgt die Ansteuerung der Kupplung gegenwärtig auf mechanischem Wege. Elektrische, hydraulische und pneumatische Kupplungsansteuerungen sind bekannt, die vor allem im Nutzfahrzeugbereich Anwendung finden. Derartige Ansteuerungen werden aber zum einen nur bei sogenannten automatisierten Handschaltgetrieben, d. h. für Getriebe, die für den Fahrer wie Automatikgetriebe zu fahren sind, zum anderen bei sogenannten Halbautomaten eingesetzt, d. h. bei Getrieben, bei denen der Fahrer ohne Kupplungsbetätigung den Gang wechseln kann. Der mechanische Aufbau solcher Einrichtungen ist unter anderem in DE 199 57 269 A1, DE 189 23 762 A1, DE 198 50 977 A1 und WO 99/02880 beschrieben. Gemeinsamkeit bei Kraftfahrzeugen mit automatisiertem Handschaltgetriebe bzw. Halbautomaten ist, dass sie keinen Kupplungshebel bzw. kein Kupplungspedal mehr aufweisen.

Die in Kraftfahrzeugen mit konventionellen Schaltgetrieben heute eingesetzte Kupplungssteuerung hat unter anderem den Nachteil, dass aufgrund der unterschiedlichen Konstruktionen, der Motorleistung und des Fahrzeuggewichtes sich für jede Fahrzeugvariante ein anderer Kräfteverlauf im Kupplungshebel (d. h. ein anderer Druckpunkt und eine unterschiedliche Kupplungskennlinie) ergibt. Die Kupplungskennlinie stellt den Schlupf/die Kraftübertragung der Kupplung über den Weg des Kupplungshebels dar.

Aufgrund der Konstruktion der heute verwendeten Kupplungssteuerungssysteme ist die Einstellung des Kupplungsgefühls und der Kupplungskennlinie nicht ohne weiteres veränderbar.

Im Kraftfahrzeug hat das Kupplungsgefühl und die Kupplungskennlinie jedoch einen wesentlichen Einfluss auf den Fahreindruck. Wechselt ein Fahrer von einem Kraftfahrzeug mit konventionellem Schaltgetriebe auf ein anderes, muss er sich bei den heute verwendeten Kupplungssteuerungssystemen jedes Mal auf ein neues Kupplungsgefühl und/oder eine veränderte Kupplungskennlinie einstellen. Die kann gerade bei Neubeginn einer Benutzung Schwierigkeiten mit sich bringen.

Auch erfordert der Aufbau der herkömmlichen Kupplungssteuerung wartungs- und gewichtsintensive Bauteile und muss bei der Konstruktion eines jeden Fahrzeugtyps berücksichtigt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kupplungssteuerung zur Verfügung zu stellen, die die geschilderten Nachteile der bisher bekannten Kupplungssteuerung vermeidet und eine Vielzahl von insbesondere Verschleißminderungs- und Komfortverbesserungsfunktionen ermöglicht bzw. verbessert, die bisher bei herkömmlichen Schaltgetrieben mit Kupplungssteuerungen über Kupplungshebel nicht oder nur in nicht optimaler Ausführung erreichbar waren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kupplungssteuerungsvorrichtung gelöst, die eine Steuereinrichtung zum Abgreifen des Kupplungshebelsignals und zum Ausgeben eines elektrischen oder elektro-magnetischen Steuersignals an eine Kupplung enthält. Durch das Ausgeben eines elektrischen oder elektro-magnetischen Steuersignals an eine Kupplung ist es erstmals möglich, neben dem Kupplungshebelsignal weitere Eingangsgrößen zu berücksichtigen und für die Steuerung der Kupplung auszuwerten und/oder zu verwenden.

Die Aufgabe wird weiter durch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung gelöst. Schließlich wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Steuern einer Kupplung gelöst, bei dem ein durch einen Kupplungshebel erzeugtes Kupplungshebelsignal abgegriffen und ein unter Berücksichtigung des Kupplungshebelsignals erzeugtes elektrisches oder elektro-magnetisches Steuersignal an die Kupplung ausgegeben wird.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplungssteuerungsvorrichtung stellt sich die Kupplungsbetätigung für den Fahrer so dar, wie dies bei den Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetriebe nach dem Stand der Technik der Fall ist. Statt einer Mechanik wird jedoch über eine Normpedalarie der Schlupf in der Kupplung über einen Kupplungsaktor mit Hilfe von elektrischen oder elektro-magnetischen Steuersignalen gesteuert bzw. geregelt.

Durch die erfindungsgemäße automatisierte Steuerung der Kupplung können eine Reihe von Funktionen teilweise erstmals in Kraftfahrzeugen mit konventionellem Schaltgetriebe mit Handschaltung und Kupplungshebel realisiert werden bzw. werden diese Funktionen durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung in einer verbesserten Ausführung zur Verfügung gestellt. Durch die vorliegende Erfindung können darüber hinaus eine Reihe von Nachteilen der mechanisch gesteuerten Kupplungen überwunden werden, ohne dass auf die Vorteile eines konventionellen Kupplungshebels verzichtet werden müsste.

Gemäß einer ersten Weiterbildung ist der Kupplungshebel ein Fuß- oder ein Handhebel, durch den ein elektrisches, elektro-magnetisches, mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches Kupplungshebelsignal erzeugt wird. Kupplungshebel sind allgemein aus dem Fahrzeugbau bekannt, beispielsweise bei Automobilen und Krafträdern.

Entsprechend einer weiteren Weiterbildung der Erfindung kann ein Steuersignal auf der Grundlage einer Kennlinie und des Kupplungshebelsignals durch die Steuereinrichtung erzeugt werden. Durch das vom Steuergerät erzeugte elektrische oder elektro-magnetische Steuersignal wird über einen Kupplungsaktor, der Bestandteil der Kupplung ist, der Schlupf in der Kupplung gesteuert. Mit Hilfe von Software- oder Hardwarelösungen können so von nur einem Steuergerät z. B. verschiedene Kupplungskennlinien realisiert werden.

Somit ist es beispielsweise durch die vorliegende Erfindung möglich, für unterschiedliche Fahrer bzw. Fahrertypen jeweils ein individuell unterschiedliches Kupplungsgefühl einzustellen. Auch kann ein "typisches" Kupplungsgefühl eingestellt und beibehalten werden, das über die gesamte Palette eines Fahrzeugherstellers gleich oder doch zumindest ähnlich ist. Dies erleichtert Kunden die Gewöhnung an ein neues Fahrzeug des selben Herstellers und liefert somit einen Beitrag zu einer erhöhten Kundenzufriedenheit.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass bei einem System, bei dem z. B. die Kupplungskennlinie bei der Produktion grundeingestellt worden ist, sich das System während seiner Lebensdauer selbstständig nachadaptieren kann, so dass z. B. bei einem Verschleiß einzelner Bauteile der einmal grundeingestellte Verlauf erhalten bleibt. Durch die Voreinstellung und Beibehaltung einer speziellen Kupplungskennlinie kann so beispielsweise ein für einen speziellen Fahrzeughersteller oder Fahrzeugtyp typisches Kupplungsgefühl realisiert werden, das unabhängig von den jeweiligen mechanischen Gegebenheiten immer gleich ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für die Ausgabe des Steuersignals durch die Steuereinrichtung neben dem Kupplungshebelsignal mindestens ein Gebersignal berücksichtbar ist. Derartige Gebersignale können z. B. von Sensoren zur Verfügung gestellt werden, die beispielsweise Informationen über Umgebungsbedingungen, Geschwindigkeit, Raddrehzahlen, sportlicher/ökonomischer Fahrweise, Fahrsituationen, Untergrund und Motorzustand beinhalten. Durch Berücksichtigung des mindestens einen Gebersignals ist es so unter anderem möglich, eine Kupplungskennlinie an die jeweilige Situation bzw. Anforderung anzupassen bzw. zu optimieren.

Je nach Fahrsituation kann so beispielsweise ein weicherer (z. B. im Gelände, bei betätigter Untersetzungsstufe, bei Stop-and-Go-Betrieb, bei ökonomischerer Fahrweise oder bei niedrigen Geschwindigkeiten) oder härterer (z. B. bei sportlicherer Fahrweise) Verlauf der Kupplungskennlinie eingestellt werden bzw. sich einstellen. Von einem weicheren Verlauf der Kupplungskennlinie spricht man, wenn ein relativ kleiner Gradient der Kupplungskennlinie am Druckpunkt vorliegt, entsprechend von einem härteren Verlauf bei einem relativ großen Gradienten. Durch einen kleineren Gradienten der Kupplungskennlinie wird ein weicheres, komfortableres Einkuppeln erleichtert. Hierbei können ähnliche Funktionen und Eingangsgrößen wie in adaptiven Schaltprogrammen von Automatikgetrieben zum Einsatz kommen.

Die Berücksichtigung von mindestens einem Gebersignal neben dem Kupplungshebelsignal ermöglicht in Kraftfahrzeugen mit konventioneller Schaltung und Kupplungshebel eine Vielzahl von Funktionen, die mit den bisher bekannten mechanischen Kupplungssteuerungen nicht oder nicht in optimaler Ausführung erreichbar waren. So ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungssteuerungsvorrichtung nunmehr erstmals möglich, Funktionen wie beispielsweise die eines Hillholders, einer Anfahrtshilfe und eines Schutzes vor Unter-/Überdrehzahl in Kraftfahrzeugen mit manuell zu schaltenden Getrieben zu realisieren. Andere bereits aus dem Stand der Technik bekannte Funktionen für derartige Kraftfahrzeuge, wie z. B. die Spurstabilisierung und das Anti-Blockiersystem, können durch die vorliegende Erfindung mit verbesserter Funktionalität ausgestattet werden. Durch die Berücksichtigung von Eingangsgrößen und der Möglichkeit der Beeinflussung von Ausgangsgrößen sind darüber hinaus mit der vorliegenden Erfindung ganz neue Funktionen in Kraftfahrzeugen mit manuell zu schaltenden Getrieben erreichbar.

Beim sog. "Hillholder" wird das Rückwärtsrollen eines Kraftfahrzeuges in Bergaufstellung verhindert. Bei herkömmlichen Kupplungssteuerungssystemen muss beim Anfahren am Berg mit Fuß-, Handbremse und Wahl einer geeigneten Motordrehzahl ein Momentengleichgewicht eingestellt werden. Dies erfordert Übung und ist, insbesondere bei unerfahreneren Fahrzeuglenkern nicht immer erreichbar. Bei Einsatz der vorliegenden Erfindung kann nun vorteilhafterweise bei eingelegtem Vorwärtsgang in das Steuergerät als Eingangsgröße ein Gebersignal eingehen oder eingegeben werden, das Informationen über die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges enthält. Stellt das Steuergerät fest, dass sich das Kraftfahrzeug nach rückwärts bewegt, wird die Weg-Kraft-Kennlinie des Kupplungsaktors, wenn die Kupplung losgelassen wird und die Gassteuerung nicht betätigt wird, solange in Richtung Kraftschluss verschoben, bis das Fahrzeug nicht mehr rückwärts rollt. Wird die Gassteuerung betätigt, wird die Verschiebung mit steigender Geschwindigkeit rückgängig gemacht bis schließlich auf einer applizierbaren Schwelle, z. B. bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit, eingekuppelt wird und sich die Kennlinie wieder in Normalstellung befindet.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die beschriebene Hillholderfunktion auch dazu dienen, ein ruckartiges Anfahren eines Kraftfahrzeugs in Bergaufstellung zu vermeiden. Dazu wird, wenn für einen Anfahrvorgang in Bergaufstellung die Bremse gelöst worden ist, kurzzeitig die beschriebene Funktion des Hillholders aktiviert und so ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs vollständig oder doch nahezu vollständig verhindert. Wenn der Fahrer nun die Gassteuerung betätigt, wird die vorgenommene Verschiebung der Weg-Kraft-Kennlinie mit steigender Geschwindigkeit wieder zurückgenommen und so ein gleichmäßiges Anfahren in Bergaufstellung realisiert.

Weitere Nachteile der herkömmlich mechanisch gesteuerten Kupplung ergeben sich daraus, dass z. B. bei einer elektronischen Spurstabilisierung oder einem Eingriff durch ein Antiblockiersystem nicht automatisiert ausgekuppelt werden kann und bei Anfahrhilfen, wie sie beispielsweise bei einer niedrigen Reibung zwischen Rad und Fahrbahn zur Anwendung kommen, das Durchdrehen der Räder nicht durch eine automatische Kupplungssteuerung unterstützt werden kann.

Auch diese Nachteile herkömmlicher Kupplungssteuerungen können durch die vorliegende Erfindung überwunden werden, ohne dass auf die Vorteile eines Kupplungshebels verzichtet werden müsste.

Bei Kraftfahrzeugen mit manuell zu schaltendem Getriebe wird in herkömmlichen Spurstabilisierungshilfen mit einem für jedes Rad individuellen Bremseneingriff gearbeitet. Mit der erfindungsgemäßen Kupplungssteuerung wird eine weitere Eingriffsmöglichkeit geschaffen, mit der die Funktion der Spurstabilisierungshilfe nochmals verbessert werden kann.

So kann bei einem Eingriff einer Spurstabilisierungshilfe durch die erfindungsgemäße Kupplungssteuervorrichtung die Kupplungskennlinie auf Null gesetzt und durch eine Motorsteuerung die Motordrehzahl automatisiert zurückgenommen werden. Nach der Beendigung des Eingriffs wird unter Berücksichtigung der dann aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit die Motordrehzahl und Kupplungskennlinie auf einer Rampe wieder hochgefahren, so dass ein in dieser Fahrstufe weiches/komfortables Einkuppeln erzielt wird. Ist dies, z. B. aufgrund zu geringer Fahrzeuggeschwindigkeit nicht möglich, bleibt das Fahrzeug bis zum Wechsel in einen geeigneten Gang ohne Kraftschluss.

Auch im Falle eines Eingriffs des Anti-Blockiersystems kann durch Eingriff in die Kupplungssteuerung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung die Kupplung vorübergehend in einen kraftschlusslosen bzw. nahezu kraftschlusslosen Zustand versetzt werden.

Die im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen verbesserte Wirkung der Spurstabilisierung und des Anti-Blockiersystems bei Einsatz der erfindungsgemäßen Kupplungssteuerung beruht auf dem Umstand, dass das Bremssystem, das bei beiden Systemen zum Einsatz kommt, nicht mehr Energie zum Abbremsen des Motors aufwenden muss. Die Systeme müssen die Massen des Motors nicht mehr abbremsen und reagieren dadurch dynamischer. Beim Abbremsen der Räder unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors muss bei eingelegter Gangstufe nicht mehr gegen den Leerlaufregler des Motors gearbeitet werden. Des weiteren muss bei der Auslegung der Systeme nicht mehr darauf geachtet werden, dass ein Abwürgen des Motors verhindert wird.

Wenn über unterschiedliche Raddrehzahlen ein Schlupf der Antriebsräder festgestellt wird und dieser Zustand in Form eines Gebersignals in die erfindungsgemäße Kupplungssteuervorrichtung eingeht bzw. eingegeben wird, kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung die Weg- Kraft-Kennlinie innerhalb der applizierbaren Grenzen im Verhältnis zur Kupplungshebelstellung soweit verschoben werden, bis die Räder nicht mehr durchdrehen. Die Verschiebung wird mit steigender Fahrgeschwindigkeit oder in den Endanschlägen des Kupplungshebels wieder rückgängig gemacht. Bei einer konventionellen mechanischen Kupplungssteuerung kann eine derartige Anfahrtshilfe nur über die Regelung der Motorsteuerung erfolgen. Dies kann je nach gewählter Gangstufe jedoch zur Folge haben, dass die Motordrehzahl zur Verhinderung eines Schlupfes der Antriebsräder so weit gesenkt werden müsste, bis eine Motordrehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl erreicht und der Motor abgewürgt würde.

Durch die vorliegende Erfindung können die geschilderten Funktionen eines Hillholders und einer Anfahrhilfe auch vorteilhafterweise miteinander verknüpft werden.

Durch die Berücksichtigung eines Gebersignals kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung vorteilhafterweise auch die Funktion einer elektronischen Wegfahrsperre realisiert werden. Dazu wird in der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung ein elektronischer Freigabemechanismus zum Erteilen der Fahrberechtigung vorgesehen, wie er in vergleichbarer Form aus Motorsteuergeräten bekannt ist. Die Freigabeberechtigung wird in der Regel nach Austausch entsprechender Codes mit anderen Fahrzeugkomponenten erteilt. Wird erkannt, dass es sich um einen unberechtigten Versuch zum Starten des Motors handelt, wie beispielsweise bei einem Diebstahlversuch, wird die Freigabeberechtigung nicht erteilt. In der Folge wird erfindungsgemäß vorteilhafterweise der Kupplungsaktor die Kupplung konstant offen oder geschlossen halten. Hierdurch wird entweder der Kraftschluss verhindert oder der Motor abgewürgt. Das Fahren aus eigener Kraft kann so wirkungsvoll verhindert werden. Bei manuell zu schaltenden Getrieben nach dem Stand der Technik kann das Wegfahren nicht auf kostengünstigem elektronischen Weg verhindert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass von der Steuereinrichtung mindestens ein Rücksignal zum Kupplungshebel übertragbar ist. Mit Hilfe des mindestens einen Rücksignals ist es vorteilhafterweise möglich, z. B. den Druckpunkt bzw. die Kraft-Weg-Kennlinie des Kupplungshebels unter Verwendung eines Kupplungshebelaktors einzustellen bzw. zu verstellen. Durch das Rücksignal und seine Auswirkungen auf den Kräfteverlauf im Kupplungshebel ist es möglich, dem Fahrer eines Kraftfahrzeuges z. B. eine Rückmeldung über Fahrbahn- oder Fahrzeugzustand zu geben. Neben einer elektrischen Verstellung des Druckpunktes ist es beispielsweise denkbar, den gesamten Hebelwiderstand insgesamt z. B. über eine Wirbelstromsteuerung zu verändern. Daneben ist es mit Hilfe der vorliegenden Erfindung möglich, spezielle Kräfteverläufe im Kupplungshebel auch z. B. durch den Austausch des Hebelträgers zu erreichen, wobei die für die Kupplungssteuerung verwendete Kupplungskennlinie aber völlig unverändert bleiben kann.

Vorteilhafterweise ist das Kupplungshebelsignal, das mindestens eine Gebersignal, das Rücksignal und/oder das Steuersignal über ein Bussystem übertragbar. Weiter ist es vorteilhafterweise vorgesehen, wenn die mindestens eine Kennlinie, das mindestens eine Gebersignal und/oder das mindestens eine Rücksignal in der Steuereinrichtung speicherbar ist. Durch diese Weiterbildungen ist es möglich, dass die Signale einerseits mit einer u. U. benötigten Informationsdichte und Geschwindigkeit z. B. die Steuereinrichtung, die Kupplung und den Kupplungshebel erreichen, sowie andererseits die benötigten Informationen längerfristig für die Steuereinrichtung zur Verfügung stehen.

Unterschiedliche Kupplungskennlinien können so auch durch einfaches Einprogrammieren einer anderen Kraft-Weg-Grundkennlinie erreicht werden. Da daneben auch eine adaptive Veränderung der Kupplungskennlinie(n) vorgesehen werden kann, sind durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung eine Vielzahl von Kupplungskennlinien in einem einzigen Kraftfahrzeug realisierbar, ohne dass unterschiedliche Mechaniken vonnöten wären.

Insbesondere bei Übertragung des Kupplungshebelsignals, des mindestens einen Gebersignals, des Rücksignals und/oder des Steuersignals mit Hilfe eines Bussystems können weitere Funktionen, wie beispielsweise die Motorsteuerung verbessert werden. Als Beispiele seien hier genannt eine zusätzliche Drosselklappenöffnung beim Anfahren sowie eine Motordrehzahlsteuerung beim Schalten. Durch erstere kann beispielsweise ein Abwürgen des Motors beim Anfahren verhindert, durch letzteres ein weicheres Einkuppeln beim Schalten erreicht werden. Eine derartige Motorsteuerung kann auch für die oben beschriebene Funktion eines Hillholders von Nutzen sein.

Neben den oben geschilderten Vorteilen und neuen bzw. verbesserten Funktionen in Kraftfahrzeugen mit konventioneller Schaltung und Kupplungshebel, können noch eine Vielzahl weiterer neuer bzw. verbesserter Funktionen durch die vorliegende Erfindung realisiert werden. Im nachfolgenden seien nur einige dieser Funktionen beschrieben.

Viele Autofahrer haben die Angewohnheit, den Fuß nach dem Abschluss eines Schaltvorgangs auf dem Kupplungspedal stehen zu lassen. Hierdurch wird das Kupplungspedal bei herkömmlicher Kupplungssteuerungen auch nach Abschluss eines Gangwechsels unnötigerweise ein wenig betätigt. Der dadurch verursachte Mikroschlupf hat vorzeitigen Kupplungsverschleiß zur Folge.

Die erfindungsgemäße Kupplungssteuervorrichtung kann nur vorteilhafterweise dazu verwendet werden, den durch dieses Verhalten verursachten erhöhten Verschleiß, insbesondere an der Kupplung zu minimieren. Über eine Verschiebung der Weg-Kraft-Kennlinie wird dazu die Kupplung zu 100 Prozent geschlossen, wenn beispielsweise über die Eingangsgrößen Motordrehzahl, Geschwindigkeit und eingelegter Gangstufe ein nahezu schlupffreier Zustand erkannt wird und eine Kupplungspedalstellung detektiert wird, die geringer ist als eine voreinstellbare Stellung. Durch diese Kupplungssteuerung kann so der Mikroschlupf während des Fahrens, wie er durch das oben beschriebene Stehen lassen des Fußes auf dem Kupplungspedal nach abgeschlossenem Gangwechsel bei herkömmlicher Kupplungssteuerung eintreten würde, vermieden werden.

In ähnlicher Art und Weise kann über die selben Eingangsgrößen eine nahezu offene, kraftschlusslose Verbindung erkannt werden. Zu einer solchen, nicht ganz kraftschlusslosen Verbindung kommt es insbesondere durch die Angewohnheit mancher Fahrer, mit eingelegtem Gang und nicht ganz durchgedrücktem Kupplungspedal auf einen Anfahrtsvorgang zu warten. Auch dieses Verhalten hat bei herkömmlichen Kupplungssteuersystemen unnötigen Verschleiß der Kupplung zur Folge. Erfindungsgemäß kann hier nun vorgesehen sein, dass eine Verschiebung der Weg-Kraft-Kennlinie in die Richtung vorgenommen wird, die die Verbindung ganz öffnet und so einen Mikroschlupf vor einem Anfahrtsvorgang bei nicht ganz durchgedrücktem Kupplungspedal vermeidet.

Ein weiterer Nachteil der konventionellen Kupplungssteuerung ist, dass es bei eingelegtem Vorwärtsgang beim Warten vor einem Anfahrtsvorgang notwendig ist, ständig den Kupplungshebel zu betätigen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung wird es nunmehr aber ermöglicht, ein quasi automatisches Anfahren zu realisieren. Dazu legt der Fahrer eines Kraftfahrzeuges bei Warten vor einem Anfahrtsvorgang einen geeigneten Vorwärtsgang ein, ohne die Kupplung zu betätigen bzw. ohne die Kupplung weiterhin zu betätigen und ohne die Gassteuereinrichtung zu betätigen. Die Weg-Kraft-Kennlinie wird nun soweit in Richtung Kraftschluss verschoben, bis die Motorleerlaufdrehzahl bei weiterer Verschiebung abzusinken beginnt. Dann wird die Kraft-Weg-Kennlinie ein wenig zurückgestellt, d. h. ein kraftschlussloser Zustand hergestellt, bei dem erhöhter Verschleiß nicht mehr stattfindet. Betätigt der Fahrer nun die Gassteuereinrichtung, wird die Verschiebung rückgängig gemacht und über die erfindungsgemäße Kupplungssteuervorrichtung entsprechend der eingestellten Kupplungskennlinie eingekuppelt.

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Kupplungssteuerungssysteme liegt darin, dass der Motor von Kraftfahrzeugen bei zu schnellem Übergang vom kraftschlusslosen Kupplungszustand in den kraftschlüssigen Zustand abgewürgt werden kann. Dies kann sowohl bei einem Anfahrvorgang wie auch beim Einkuppeln in Gangstufen geschehen, bei denen die Motordrehzahl bei der aktuellen Fahrgeschwindigkeit unterhalb der Lehrlaufdrehzahl liegt.

Auch dieser Nachteil kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung überwunden werden. Wenn bei zu geringen Fahrgeschwindigkeiten bis hin zum Stand eine Gangstufe eingelegt würde bzw. wäre, in der der Motor abgewürgt würde, wird erfindungsgemäß die Weg-Kraft-Kennlinie so weit verschoben, bis die Motordrehzahl eine applizierbare Schwelle oberhalb/gleich der Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Wird von der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung erkannt, dass sich die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Gangstufe so geändert hat bzw. haben, dass ein Einkuppeln ohne Abwürgen des Motors wieder möglich ist, wird die Verstellung der Weg- Kraft-Kennlinie wieder rückgängig gemacht.

Damit erkannt werden kann, ob bei einer gegebenen Geschwindigkeit ein Einkuppeln in einer Unter- oder Überdrehzahl des Motors resultieren würde, muss der erfindungsgemäßen Kupplungssteuerungsvorrichtung neben der Geschwindigkeit auch der eingelegte Gang bekannt sein. Die Information über den eingelegten Gang kann beispielsweise durch einen entsprechenden Sensor zur Verfügung gestellt werden, der bisher in manuell zu schaltenden Getrieben oder Schaltungsbetätigungen nach dem Stand der Technik nicht enthalten ist. Auf diese Weise kann nach dem Auskuppeln und der Anwahl einer geänderten Übersetzung unter Berücksichtigung der gegebenen Geschwindigkeit die Motordrehzahl berechnet werden, die der Motor nach dem Einkuppeln erreichen würde. Liegt diese unterhalb der Leerlaufdrehzahl bzw. oberhalb der zulässigen Höchstdrehzahl des Motors, wird ein Einkuppeln verhindert. Im Falle der Unterdrehzahl wird so ein Abwürgen des Motors, im Falle des Überschreitens der Höchstdrehzahl ein Motorschaden verhindert. Darüber hinaus können in beiden Fällen zudem eventuell gefährliche Fahrsituationen vermieden werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung ist es ferner möglich, dass verschiedene Kraft-Wege-Kennlinien, die in der Steuereinrichtung gespeichert werden können, durch den Fahrer bzw. für den Fahrer ausgewählt werden. Ferner ist es möglich, dass sich ein Fahrer über eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle mindestens ein Kraft-Weg- Charakteristikum auswählt und diese als Grundform in der Steuereinrichtung abspeichert. Ferner ist es denkbar, dass ein Fahrer ein Kraft-Weg- Charakteristikum, dass er von einem Kraftfahrzeug gewohnt ist, in die erfindungsgemäße Kupplungssteuervorrichtung eines andere Kraftfahrzeugs über eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle eingibt oder dass dieses Kraft-Weg-Charakteristikum auf eine erfindungsgemäße Kupplungssteuervorrichtung eines anderen Kraftfahrzeugs übertragen wird. Auf diese Weise würde ein Fahrer bei den von ihm benutzten Kraftfahrzeugen stets die selbe Kupplungskennlinie vorfinden.

Eine Aktivierung der jeweiligen Kraft-Weg-Kennlinie kann z. B. über einen individuellen Zündschlüssel oder einen Fingerprintsensor erfolgen.

Das erfindungsgemäße Steuersignal kann vorteilhafterweise auch als Sollwertvorgabe für eine Kupplungsregelung dienen. Als Messgrößen können beispielsweise die Eingangs- und die Abtriebsdrehzahl, aber auch das auf dem Antriebsstrang übertragene Moment dienen. Die Eingangsdrehzahl ist im Fahrzeug in der Regel in Form des Motordrehzahlsignals vorhanden. Die Abtriebsdrehzahl steht u. a. als Geschwindigkeitssignal vom Reedgeber bzw. in Form der Raddrehzahlen zur Verfügung. Gegebenenfalls kann es nötig sein, den eingelegten Gang zu ermitteln, was beispielsweise über einen zusätzlichen Sensor ermittelt werden kann. Das auf dem Antriebsstrang übertragene Moment kann von der Motorsteuerung oder von einem Momentsensor bezogen werden.

Durch die erfindungsgemäße Kupplungssteuervorrichtung können schließlich eine Mehrzahl von mechanischen Bauteilen bei der Konstruktion einer Kupplungssteuervorrichtung eingespart werden, da die bisher verwendete mechanische Verbindung zwischen Kupplungshebel und Kupplung durch eine Verbindung ersetzt wird, über die elektrische und/oder elektromagnetische Signale zu einem Kupplungsaktor übermittelt werden. Die bisher für die mechanische Steuerung einer Kupplung verwendeten Bauteile sind wartungs- und gewichtsintensiv und müssen bei jeder neuen Konstruktion individuell berücksichtigt werden. Dem gegenüber reduziert sich der konstruktive Aufwand für die erfindungsgemäße Kupplungssteuervorrichtung ganz erheblich, da die Kupplungssteuerung im Wesentlichen durch ein elektrisches oder elektro-magnetisches Signal erfolgt, das durch einen an bzw. in der Kupplung vorgesehenen Kupplungsaktor umgesetzt wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich auch durch die mit ihr verbundene einfachere Anlieferung der für die erfindungsgemäßen Kupplungssteuerungen benötigten Komponenten und die einfachere Montage im fahrzeugbauenden Unternehmen. Die Einzelkomponenten für die erfindungsgemäße Kupplungssteuerung werden im wesentlichen über das Stecken von Verbindungen für die elektrischen und/oder elektromagnetischen Signale in der Regel über den Fahrzeugleitungsstrang miteinander verbunden. Hierdurch entfällt auch die Herstellung bzw. das Handling schwerer mechanischer Verbindungsteile, wie sie bei den bisherigen mechanischen Kupplungssteuerungen notwendig sind.

Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Umstand, dass durch die elektrische oder elektro-magnetische Ansteuerung der Kupplung zum Herstellen der reibschlüssigen Verbindung oder der Kupplungsfeder Materialien oder Konstruktionen verwendet werden können, die ungünstige Kupplungskennlinien ergeben, d. h. zu Kupplungskennlinien führen, die vom Fahrer bei herkömmlichen Kupplungssteuerungen nur schwer beherrscht werden könnten. Als Beispiele hierfür seien Kupplungskennlinien mit sehr steilem Gradienten, stark nichtlinearem Charakter oder welligem Gradienten genannt. Die ungünstigen Eigenschaften derartiger Kupplungskennlinien können von der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung elektronisch kompensiert werden. Gleiches gilt für die Verwendung von Materialien mit stark temperaturabhängigen Eigenschaften oder eine Aufweitung der Toleranzen in der Kupplung.

Hierdurch ergeben sich neue Freiheitsgrade in Konstruktion und Wahl der Fertigungsmaterialien, ohne dass für den Fahrer Änderungen erkennbar oder fühlbar wären. Diese Freiheitsgrade können u. a. dazu genutzt werden, dass kostengünstigere einfachere bzw. robustere Konstruktionen entstehen.

Neben den oben beispielhaft dargelegten Vorteilen in Bezug auf Fahrkomfort, Sicherheit und Verschleißminderung ergeben sich somit durch die vorliegende Erfindung weitere Vorteile auch in Bezug auf Gewichtsersparnis, Konstruktion, Anlieferung, Montage und Wartung.

Im nachfolgenden wird die Erfindung beispielhaft durch die Figuren näher beschrieben, welche zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung der einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Kupplungssteuerungsvorrichtung;

Fig. 2 Eine Kraft-Weg-Kennlinie des Kupplungshebels, des Kupplungsaktors sowie eine Kraft-Schlupf-Kennlinie der Kupplung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau der Komponenten bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung. In der Praxis wird es sinnvoll sein, die Komponenten in wenigen Modulen zu integrieren z. B. in mechatronischen Systemen.

Über einen Kupplungshebel 10 mit Standardkräfteverlauf, der optional einen (hier nicht dargestellten) eigenen Hebel- bzw. Pedalaktor zur Rückmeldung an den Fahrer aufweist, wird ein Signal von einem Kupplungshebelsensor 12 abgegriffen. Dieses Kupplungshebelsignal kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform über ein elektrisches Verbindungsleitungssystem 14 zu einer Steuereinrichtung 16 geleitet werden. Das Verbindungsleitungssystem 14 kann z. B. ein mehradriges bzw. Bussystem sein, beispielsweise CAN (Controller Area Network), TTP (Time Triggered Protocol) oder MOST (Media Oriented Systems Transport), mit Anschluss an das Fahrzeugstrom- und -datennetz (hier nicht dargestellt).

Das Kupplungshebelsignal wird von der Steuereinrichtung 16, gegebenenfalls unter Berücksichtigung mindestens eines weiteren Gebersignals (hier nicht dargestellt) in ein elektrisches und/oder elektro-magnetisches Steuersignal umgewandelt und zu einem Kupplungsaktor 18 zur Betätigung/Steuerung der Kupplung 20 weitergeleitet. Auch die Weiterleitung des Steuersignals von der Steuereinrichtung 16 zum Kupplungsaktor 18 kann durch ein mehradriges bzw. Bussystem erfolgen. Der Kupplungsaktor 18 steuert über eine Verbindung 22 die Kupplung 20.

Fig. 2 zeigt in ihrem linken Diagramm eine Kraft-Weg-Kennlinie 24 des Kupplungshebels 10, wie es in einer Normpedalarie mechanisch festgelegt werden kann. Spezielle Kräfteverläufe im Kupplungshebel 10 sind beispielsweise durch Austausch des Hebel- bzw. Pedalträgers möglich. Wie oben bereits beschrieben, kann die Kraft-Weg-Kennlinie des Kupplungshebels 10 bei Einsatz der erfindungsgemäßen Kupplungssteuervorrichtung z. B. auch über einen elektrisch verstellbaren Druckpunkt verändert werden, oder es kann auch der gesamte Hebelwiderstand insgesamt z. B. über eine Wirbelstromsteuerung verändert werden.

Das mittlere Diagramm von Fig. 2 zeigt eine adaptive/veränderliche Weg- Kraft-Kennlinie 26 des Kupplungsaktors 18, die über Funktionen in der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung variierbar ist.

Das rechte Diagramm von Fig. 2 zeigt schließlich eine stationäre Kraft- Schlupf-Kennlinie 28 der Kupplung 20, die sich nur an den Kupplungsverschleiß adaptiert.

Weitere Veränderungen, Modifikationen oder Kombinationen der oben beschriebenen Erfindung sind für den Fachmann offensichtlich und fallen ebenso unter den Schutzanspruch der beigefügten Ansprüche.

Claims

1. Kupplungssteuervorrichtung mit einem Kupplungshebel (10) zum Erzeugen eines Kupplungshebelsignals, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (16) zum Abgreifen des Kupplungshebelsignals und zum Ausgeben eines elektrischen oder elektro-magnetischen Steuersignals an eine Kupplung (20).

2. Kupplungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungshebel (10) ein Fuß- oder ein Handhebel ist.

3. Kupplungssteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungshebelsignal ein elektrisches, elektromagnetisches, mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches Signal ist.

4. Kupplungssteuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal auf der Grundlage einer Kennlinie (24) und des Kupplungshebelsignals durch die Steuereinrichtung (16) erzeugbar ist.

5. Kupplungssteuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausgabe des Steuersignals durch die Steuereinrichtung (16) neben dem Kupplungshebelsignal mindestens ein Gebersignal berücksichtigbar ist.

6. Kupplungssteuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (16) mindestens ein Rücksignal zum Kupplungshebel (10) übertragbar ist.

7. Kupplungssteuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des mindestens einen Rücksignals und eines Kupplungshebelaktors mindestens eine der Funktionen einer Ein- bzw. Verstellung des Druckpunkts und einer Ein- bzw. Verstellung der Kraft-Weg-Kennlinie des Kupplungshebels (10) realisierbar ist.

8. Kupplungssteuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungshebelsignal, das mindestens eine Gebersignal, das mindestens eine Rücksignal und/oder das Steuersignal durch ein Bussystem (14) übertragbar ist.

9. Kupplungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kennlinie (24), das mindestens eine Gebersignal und/oder das mindestens eine Rücksignal in der Steuereinrichtung speicherbar ist.

10. Kraftfahrzeug mit einer Kupplungssteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens eine der Funktionen eines Hillholders, einer Anti-Schlupf-Regelung, einer Anfahrhilfe, einer Spurstabilisierung, eines Anti-Blockiersystems, einer Wegfahrsperre, eines Unter- /Überdrehzahlschutzes, einer Variation bzw. Adaption der Kupplungskennlinie, einer Verschleißminimierung und einer Kupplungsregelung ermöglicht bzw. verbessert.

12. Verfahren zum Steuern einer Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch einen Kupplungshebel (10) erzeugtes Kupplungshebelsignal abgegriffen wird und ein unter Berücksichtigung des Kupplungshebelsignals erzeugtes elektrisches oder elektro-magnetisches Steuersignal an die Kupplung (20) ausgegeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal auf der Grundlage einer Kennlinie (24) und des Kupplungshebelsignals erzeugt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausgabe des Steuersignals neben dem Kupplungshebelsignal mindestens ein Gebersignal berücksichtigt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rücksignal zum Kupplungshebel (10) übertragen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des mindestens einen Rücksignals und eines Kupplungshebelaktors mindestens eine der Funktionen einer Ein- bzw. Verstellung des Druckpunkts und einer Ein- bzw. Verstellung der Kraft-Weg-Kennlinie des Kupplungshebels (10) erreicht wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungshebelsignal, das mindestens eine Gebersignal, das mindestens eine Rücksignal und/oder das Steuersignal durch ein Bussystem (14) übertragen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kennlinie (24), das mindestens eine Gebersignal und/oder das Rücksignal gespeichert wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Steuersignals mindestens eine der Funktionen eines Hillholders, einer Anti-Schlupf-Regelung, einer Anfahrhilfe, einer Spurstabilisierung, eines Anti-Blockiersystems, einer Wegfahrsperre, eines Unter-/Überdrehzahlschutzes, einer Variation bzw. Adaption der Kupplungskennlinie, einer Verschleißminimierung und einer Kupplungsregelung ermöglicht bzw. verbessert wird.