DE102004003946A1

DE102004003946A1 - Verfahren zur Verhinderung einer unerwünschten Bewegung des Fahrzeuges entgegen der gewählten Fahrtrichtung, insbesondere an Steigungen

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Publication number: DE102004003946A1
Application number: DE200410003946
Authority: DE
Inventors: Matthias Haussmann; Achim Dr. Menne
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2005-08-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung einer unerwünschten Bewegung eines Fahrzeuges entgegen der gewählten Fahrtrichtung, insbesondere ein Zurückrollen, DOLLAR A - wobei das Fahrzeug einen Antriebsstrang umfasst, der wenigstens eine Anfahreinheit in Form einer hydrodynamischen Kupplung mit einem Primärrad und einem Sekundärrad aufweisende Leistungsübertragungseinheit umfasst, deren Eingang mit einer Antriebsmaschine wenigstens mittelbar verbunden oder verbindbar ist und der Ausgang mit den anzutreibenden Rädern wenigstens mittelbar in Triebverbindung bringbar ist oder steht, DOLLAR A - bei welchem bei einem gewünschten Stillstand des Fahrzeuges bei laufender Antriebsmaschine ein zum Stillstand des Fahrzeuges erforderliches Haltemoment aufgebracht wird, DOLLAR A gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: DOLLAR A - Das zum Stillstand des Fahrzeuges erforderliche Haltemoment M¶Halt¶ wird bei Beibehaltung einer Triebverbindung zwischen dem Sekundärrad und den anzutreibenden Rädern allein über die hydrodynamische Kupplung eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung einer unerwünschten Bewegung des Fahrzeuges entgegen der gewählten Fahrtrichtung, insbesondere eines unerwünschten Zurückrollens an Steigungen, insbesondere die Realisierung einer Berghaltefunktion bei laufender Antriebsmaschine, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind insbesondere für den Einsatz in landwirtschaftlichen Fahrzeugen Antriebstränge bekannt, die durch eine kombinierte hydrodynamische und mechanische Leistungsübertragung charakterisiert sind. Dabei werden in der Regel ungeregelte hydrodynamische Kupplungen als hydrodynamische Baueinheiten verwendet. Diese sind durch einen konstanten Füllungsgrad charakterisiert. Ein Nachteil dieser ungeregelten hydrodynamischen Komponenten ist daher ein von verschiedenen Parametern abhängiges, jedoch unveränderliches Übertragungsverhalten zwischen einem Ausgangs- und Eingangsmoment einer solchen Kupplung. Aus dem Stand der Technik sind ferner Ausführungen bekannt, bei welchen in automatisierten Schaltgetrieben hydrodynamische Baueinheiten in Form hydrodynamischer Kupplungen Verwendung finden, deren Leistungsübertragungsverhalten durch Änderung des Massestroms, insbesondere des Füllungsgrades veränderbar ist. Stellvertretend wird auf die Druckschrift WO 00/55527 verwiesen. Die Beeinflussung des Füllungsgrades erfolgt dabei durch Aufbringen eines statischen Überlagerungsdruckes auf einen ruhenden Betriebsmittelspiegel, der mit einem dem Arbeitskreislauf in der hydrodynamischen Komponente zugeordneten Kreislauf gekoppelt ist. Die Realisierung einer Haltefunktion derartiger Fahrzeuge an Steigungen und/oder Gefällen bei laufender Antriebsmaschine wird dabei in Abhängigkeit eines Fahrerwunsches nach einem in der Regel kurzzeitigen Stillstand bei laufender Antriebsmaschine, beispielsweise durch Freigabe des Fahrpedals bei gleichzeitiger Aktivierung wenigstens einer Bremseinrichtung und Zugkraftunterbrechung realisiert. Vorzugsweise wird dabei die Antriebsmaschine vom übrigen Antriebsdrang entkoppelt und befindet sich somit im Leerlauf. Als Bremseinrichtung wird eine Feststellbremseinrichtung aktiviert, beispielsweise in Form einer Handbremse, die das Fahrzeug hält. Eine andere Möglichkeit der Realisierung einer Berghaltefunktion ist aus der Druckschrift WO 02/021020 A1 vorbekannt. Bei dieser Ausführung ist zwischen dem Ausgang der Anfahreinheit und dem bei Leistungsübertragung im Traktionsbetrieb vom Eingang zum Ausgang der Anfahreinheit betrachtet als Turbinenrad fungierenden Sekundärrad ein Freilauf angeordnet. Zwischen Turbinenrad und Freilauf ist eine Bremseinrichtung vorgesehen. Diese ist vorzugsweise in Lamellenbauart ausgeführt und dient dem Festsetzen des Sekundärrades gegenüber einem Gehäuse oder einem anderen ruhenden Getriebeteil. Das Sekundärrad wird festgesetzt. Das Primärrad bremst damit auch die mit diesem gekoppelte Antriebsmaschine ab. Dies setzt jedoch voraus, dass die der hydrodynamischen Komponente parallel zugeordnete Überbrückungskupplung deaktiviert, d. h. gelöst ist. Die so gestaltete Multifunktionseinheit zeichnet sich dabei durch einen komplexen Aufbau aus und ist speziell für automatisierte Schaltgetriebe konzipiert, da hier die Funktion der Trennkupplung gleichzeitig von der Überbrückungskupplung übernommen werden kann.
Bei konventionellen und anderen bekannten Antriebsträngen wird eine Haltefunktion in der Regel durch die Betätigung einer Feststellbremseinrichtung und Zugkraftunterbrechung im Antriebstrang realisiert. Die Feststellbremseinrichtung ist dabei allein zu diesem Zweck konzipiert und ausgelegt. Ferner wird das bei den vorher genannten Ausführungen erzeugte Haltemoment durch Erzeugung eines Bremsmomentes eingestellt, was entsprechend der Art der gewählten Bremseinrichtung durch unterschiedliche Wirkungsgrade charakterisiert ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Realisierung einer Haltefunktion, insbesondere Berghaltefunktion, d. h. zur Verhinderung einer unerwünschten Bewegung des Fahrzeuges bei gleichzeitig laufender Antriebsmaschine zu entwickeln, welches in Antriebssträngen mit zumindest teilweiser hydrodynamischer Leistungsübertragung über eine hydrodynamische Kupplung einsetzbar ist und nur durch geringfügig zusätzliche Modifikationen der Leistungsübertragungseinheiten charakterisiert ist. Der Steuer- und/oder Regelaufwand ist dabei möglichst gering zu halten.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen widergegeben.
Erfindungsgemäß wird in einem Antriebstrang für Fahrzeuge, umfassend wenigstens eine, eine Anfahreinheit umfassende Leistungsübertragsungseinheit, deren Eingang mit einer Antriebsmaschine wenigstens mittelbar verbunden ist und deren Ausgang mit den anzutreibenden Rädern wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder über weitere Übertragungselemente verbindbar ist, wobei die Anfahreinheit eine hydrodynamische Kupplung umfasst, das erforderliche Haltemoment bei einem gewünschten Stillstand des Fahrzeugs bei laufender Antriebsmaschine allein über die hydrodynamische Kupplung bei laufender Antriebsmaschine ohne Unterbrechung des Kraftflusses in der Leistungsübertragungseinheit realisiert. Dazu wird über die hydrodynamische Kupplung das erforderliche Haltemoment erzeugt, welches als Gegenmoment zu der an den Rädern aufgrund der dort wirkenden Hangantriebskraft eingeleiteten Momente fungiert und diese abstützt. Eine Unterbrechung des Kraftflusses ist nicht erforderlich, d. h. die eingelegte Gangstufe im mechanischen Teil der Leistungsübertragungseinheit, der in der Regel dem hydrodynamischen Teil nachgeschaltet ist, kann beibehalten werden. Die hydrodynamische Kupplung arbeitet in diesem Funktionszustand wie eine Bremse. Über die Einstellung, d. h. die Vorgabe des Füllungsgrades der hydrodynamischen Kupplung bei laufender Antriebsmaschine wird ein Moment am Primärrad bereitgestellt und auf das Sekundärrad übertragen, welches direkt proportional zu den an den Rädern erforderlichen einzustellenden Haltemomenten ist. Das an den Rädern einzustellende Haltemoment ist dabei eine Funktion des Leistungsübertragungsverhaltens der hydrodynamischen Kupplung, insbesondere des Füllungsgrades und der zwischen der hydrodynamischen Kupplung und den Rädern zwischengeschalteten Übertragungselemente, insbesondere Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, bei laufender Antriebsmaschine und gleichzeitiger Beibehaltung der eingelegten Gangstufe im mechanischen Getriebeteil allein über die hydrodynamische Kupplung das erforderliche Haltemoment bereitzustellen, indem über die hydrodynamische Kupplung quasi der Schleifpunkt analog zu mechanischen Schaltkupplungen nachgestellt wird, wobei jedoch aufgrund der hydrodynamischen Leistungsübertragung dieser Vorgang nahezu verschleißfrei erfolgt. Damit wird sicher ein Fahren entgegen der gewählten Fahrtrichtung gewährleistet. Das bedeutet die Verhinderung eines unerwünschten Vorwärtsrollens bei eingelegtem Rückwärtsgang und eines unerwünschten Zurückrollens bei eingelegtem Vorwärtsgang.
Bezüglich der Realisierung der Berghaltefunktion bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Vorzugsweise werden jedoch zwei Grundvarianten gewählt:

a) Integration der Steuerung des Füllungsgrades in eine Regelung auf eine konstante Fahrgeschwindigkeit von v_Ist = 0
b) Einstellung eines Haltemomentes bestimmter Größe als Funktion der nachfolgend genannten Größen: – eine die Fahrbahnneigung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – eine, die Fahrtrichtung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – wenigstens eine, die Fahrzeugmasse des Fahrzeuges wenigstens mittelbar charakterisierende Größe

Bei der zweitgenannten Lösung wird dabei das erforderliche Haltemoment aus der aktuell vorliegenden Hangabtriebskraft ermittelt. Die Einstellung des Haltemomentes kann gesteuert oder aber auch geregelt erfolgen.
Bedingt die unter b) genannte Möglichkeit die Erfassung einer Vielzahl von einzelnen Parametern und deren funktionale Zusammenfassung, kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung mit dem unter a) genannten Verfahren auf sehr einfache Art und Weise eine Berghaltefunktion ohne zusätzlichen Aufwand realisiert werden. Die für dieses Verfahren verwendeten Parameter, insbesondere zu verarbeitenden Eingangsgrößen werden ohnehin zur Funktion des Antriebsstranges, insbesondere zur Steuerung, beispielsweise von Gangstufenwechseln erforderlichen zu erfassenden Größen gebildet. Das Verfahren verläuft dabei wie folgt:
In Abhängigkeit eines Fahrerwunschsignales nach einem möglichen Stillstand bei laufender Antriebsmaschine wird ein Sollwert für eine, die Fahrgeschwindigkeit wenigstens mittelbar charakterisierende Größe vorgegeben, der einer Fahrgeschwindigkeit von v_Soll = 0 entspricht. Bei den, einen Fahrerwunsch nach Stillstand des Fahrzeuges charakterisierenden Größen kann es sich dabei um nachfolgend genannte Größen handeln, wobei wenigstens eine vorliegen muss, aus Plausibilitätsgründen jedoch immer eine Kombination dieser zu berücksichtigen wäre:

a) Freigabe eines Bedienelementes zur Änderung der Leistungsanforderung, insbesondere Beschleunigung des Fahrzeuges, beispielsweise des Fahrpedals
b) Vorgabe eines Fahrerwunsches nach Betätigung einer Bremseinrichtung
c) Betätigung eines speziellen Bedienelementes, welches die Funktion der Verhinderung eines unerwünschten Fortbewegens beinhaltet
d) Vorgabe eines gewünschten Fahrzustandes von v = Konstant = 0 an einem speziell dafür vorgesehenen Bedienelement, beispielsweise in Form eines entsprechenden Schalters

Zum Erkennen der Einstellung einer sogenannten Berghaltefunktion, d. h. der Verhinderung eines unerwünschten Fortbewegens eines Fahrzeuges, insbesondere Rückrollens an Steigungen sind zumindest die unter a) und b) genannten Größen parallel zu berücksichtigen und sollten gemeinsam vorliegen.
Als die Fahrgeschwindigkeit v_Soll = 0 wenigstens mittelbar charakterisierende Größe kann wenigstens eine der nachfolgend genannten Größen verstanden werden:

– eine die Drehzahl an den anzutreibenden Rädern wenigstens mittelbar charakterisierende Größe
– eine die Drehzahl am Ausgang der Leistungsübertragungseinheit wenigstens mittelbar charakterisierende Größe
– eine die Drehzahl zwischen dem Ausgang der Leistungsübertragungseinheit und den Rädern wenigstens mittelbar charakterisierende Größe
– eine die Drehzahl in der Leistungsübertragungseinheit wenigstens mittelbar charakterisierende Größe
– eine die Drehzahl am Sekundärrad wenigstens mittelbar charakterisierende Größe
– eine die Drehzahl am Primärrad wenigstens mittelbar charakterisierende Größe unter Berücksichtigung des einzustellenden Momentes

Die Sollwertvorgabe für die Fahrgeschwindigkeit v_Soll = 0 bzw. eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe wird in einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung verarbeitet und in eine Stellgröße zur Einstellung des Leistungsübertragungsverhaltens an der hydrodynamischen Kupplung umgewandelt. Die hydrodynamische Kupplung fungiert dabei als Stelleinheit für die Einstellung einer Fahrgeschwindigkeit, insbesondere Regelung von v_Soll = 0. Die Einstellung des entsprechend erforderlichen Haltemomentes M_Halt durch Einstellung des diesen entsprechenden Momentes an der hydrodynamischen Kupplung bzw. einem zum Haltemoment an den Rädern proportionalen Moment erfolgt dabei durch Steuerung und/oder Regelung wenigstens einer der nachfolgend genannten Größen der hydrodynamischen Kupplung:

– der Steuerung und/oder Regelung der theoretisch aufnehmbaren Leistung durch die hydrodynamische Kupplung
– der Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl des Primärrades
– der Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl am Sekundärrad
– der Steuerung und/oder Regelung des über die hydrodynamische Kupplung übertragbaren Momentes.

Als Stellgröße für die Steuerung und/oder Regelung dieser einzelnen Größen fungiert dabei in der Regel der Füllungsgrad oder eine, diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, beispielsweise je nach Ausführung der hydrodynamischen Kupplung

– die einzelnen Drücke am Einlass und/oder Auslass der hydrodynamischen Kupplung
– eine Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass
– die Größe eines Überlagerungsdruckes auf einen, dem Arbeitskreislauf in der hydrodynamischen Kupplung während des Betriebs zugeordneten externen geschlossenen Kreislauf
– der Einstellung eines statischen Überlagerungsdruckes auf einen ruhenden Betriebsmittelspiegel, der druckdicht an einen druckdicht mit dem Arbeitskreislauf gekoppelten externen geschlossenen Kreislauf gekoppelt ist.

Andere Stellgrößen sind ebenfalls denkbar, beispielsweise die die genannten Stellgrößen wenigstens mittelbar beschreibenden Größen, die beispielsweise durch den Weg eines Ventilkolbens oder die Größe eines Stromes bei Bestromung eines elektromagnetischen Ventiles charakterisiert sind.
In Analogie gelten die genannten Aussagen auch für das zweite mögliche Verfahren, bei welchem das Haltemoment direkt als Funktion der Hangabtriebskraft eingestellt wird. In diesem Fall sind jedoch zusätzliche Größen zu erfassen, beispielsweise die die Fahrbahnneigung und die die aktuelle Fahrtrichtung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen, wobei zur Neigungserfassung entsprechende Erfassungseinrichtungen erforderlich sind. Zusätzlich ist die Masse des Fahrzeuges mit zu berücksichtigen.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau eines Antriebstranges, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung gelangt;
2a und 2b verdeutlichen zwei Grundverfahren zur Vermeidung eines unerwünschten Wegrollens in stark vereinfachter Darstellung anhand von Blockschaltbildern;
3a und 3b verdeutlichen mögliche Ausgestaltungen der Steuer- oder Regelstrecke für die in den 2a und 2b dargestellten Verfahren;
4 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Signalflussbildes noch einmal das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung eines unerwünschten Vor- und/oder Zurückrollens eines Fahrzeuges an einem Gefälle oder einer Steigung für ein Verfahren gemäß 2a.
Die 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau eines Antriebsstranges 1 eines Fahrzeuges 2, für welchen eine Berghaltefunktion realisiert werden soll. Unter Berghaltefunktion wird dabei die Fähigkeit verstanden, das Fahrzeug 2 an Steigungen ohne Zurückrollen bei laufender Antriebsmaschine zu halten. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Antriebsmaschine 3, die wenigstens mittelbar mit einer Leistungsübertragungseinheit 4 gekoppelt ist. Die Leistungsübertragungseinheit 4 umfasst eine Anfahreinheit 5 und wenigstens eine dieser nachgeschaltete Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 6. Die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung/-en 6 sind dabei der Anfahreinheit 5 nachgeschaltet und wenigstens mittelbar mit einem Abtrieb bzw. bei Fahrzeugen mit den anzutreibenden Rädern 7 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt dabei beispielsweise über weitere Übertragungselemente, die in Form von Wellensträngen, insbesondere Gelenkwellen und/oder weiteren Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheiten vorliegen können. Die Anfahreinheit 5 ist wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder aber über weitere Übertragungselemente mit der Antriebsmaschine 3 gekoppelt. Der Ausgang A₅ der Anfahreinheit ist mit dem Eingang E₆ der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit 6 gekoppelt oder bildet diesen. Die Anfahreinheit 5 umfasst wenigstens ein Anfahrelement 8 in Form einer hydrodynamischen Kupplung 9. Die hydrodynamische Kupplung 9 umfasst ein Primärrad 10, welches im Traktionsbetrieb, d. h. bei Leistungsübertragung vom Eingang der Leistungsübertragungseinheit 4 E₄ zum Ausgang A₄ als Pumpenrad fungiert und ein in diesem Funktionszustand als Turbinenrad fungierendes Sekundärrad 11. Beide bilden einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum 12, der vorzugsweise torusförmig ist. Die hydrodynamische Kupplung 9 fungiert als reine Drehzahlwandlungseinheit und ist frei von einem Leitrad. Zur optimalen Ausnutzung des hydrodynamischen Übertragungsverhaltens wird die hydrodynamische Kupplung 9 nicht über den gesamten Antriebsbereich der Antriebsmaschine 3 zur Leistungsübertragung genutzt. In den verlustbehafteten Bereichen wird die hydrodynamische Kupplung 9 überbrückt. Dazu ist eine schaltbare Kupplung 13 vorgesehen, die als Überbrückungskupplung 14 fungiert. Diese verbindet das Primärrad 10 drehfest mit dem Sekundärrad 11. Die schaltbare Kupplung 13 und die hydrodynamische Kupplung 9 sind dabei parallel zueinander angeordnet und können getrennt oder aber parallel schaltbar sein. Dies bedeutet, dass zum einen die Leistungsübertragung entweder vollständig über einen der beiden durch diese bedingten Leistungszweige, den hydrodynamischen Leistungszweig 15 und den mechanischen Leistungszweig 16 erfolgt oder aber die Leistung in Leistungsanteilen über beide Systeme übertragen wird. Die Überbrückungskupplung 14 kann dabei mit in der Anfahreinheit 5 integriert sein oder aber mit dieser nach Art eines Baukastens zusammengefügt werden. Die Eingangsseite 17 der schaltbaren Kupplung 13 ist dabei ebenfalls mit dem Eingang E₄ der Leistungsübertragungseinheit verbunden, während der Ausgang 18 mit dem Ausgang A₄ der Leistungsübertragungseinheit und damit mit dem Eingang E₆ der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit verbunden ist. Die einzelne Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit 6 kann vielgestaltig ausgeführt sein. Diese kann stufenlose Getriebe als auch Schaltstufen umfassen. Zur Realisierung der unterschiedlichen Gangstufen sind den einzelnen Leistungsübertragungselementen die Schaltelemente S_E zugeordnet, die als Brems- oder Kupplungseinrichtung ausgebildet sein können. Erfindungsgemäß erfolgt die Realisierung der Berghaltefunktion, d. h. eines Stillstandes des Fahrzeuges an Steigungen frei von einer Zurückbewegung bei laufender Antriebsmaschine 3 allein über die hydrodynamische Kupplung 9. Diese wird zum Aufbau des an den Rädern erforderlichen Haltemomentes mit Betriebsmittel in entsprechender Weise in Abhängigkeit von der Größe des zur Verhinderung einer Fortbewegung erforderlichen aufzubauenden Haltemomentes M_Halt befüllt. Die Berghaltefunktion erfolgt dabei unter den Randbedingungen, dass die Drehzahl der Antriebsmaschine 3 n_Motor ungleich Null ist und ferner der Ausgang der Anfahreinheit A₅ mit den im Traktionsbetrieb anzutreibenden Rädern 7 gekoppelt ist. D. h., es besteht keine Unterbrechung des Kraftflusses im Antriebsstrang 1. Die Haltefunktion wird dabei immer dann aktiviert, wenn verkehrsbedingt kurzzeitige Stopps erforderlich sind, beispielsweise an Ampeln, Bahnübergängen, Staus oder im Stopp and Go Verkehr. Mit der hydrodynamischen Kupplung 9 wird dabei zumindest der Schleifpunkt, wie bei mechanischer Leistungsübertragung in Pkw's bekannt, simuliert. Das mit der hydrodynamischen Kupplung zu erzeugende Gegenmoment zum in dem Antriebsstrang über die Räder 7 eingeleiteten Moment bzw. eingeleiteten Momenten ist dabei vorzugsweise gleich oder aber größer als das zum Stillstand des Fahrzeugs erforderliche Haltemoment. Die Haltefunktion ist ferner dadurch charakterisiert, dass zur Realisierung dieser keine zusätzlichen Bremselemente betätigt werden müssen. Die Umsetzung erfolgt über eine Steuer- und/oder Vorrichtung 19, umfassend wenigstens eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 20, die als bauliche Einheit in Form eines Steuergerätes ausgeführt sein kann oder aber als virtuelles Steuergerät durch Einzelkomponenten, die über ein Datenkommunikationsnetzwerk miteinander gekoppelt sind, vorliegt. Bei der Steuereinrichtung 20 kann es sich dabei um die der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit 6 und/oder der Anfahreinheit 5 und/oder der gesamten Leistungsübertragungseinheit 4 zugeordnete Steuereinrichtung und/oder je nach Ausführung die Fahrsteuerung handeln. Diese dient der Verarbeitung der einen gewünschten Stillstand wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen. Als diese fungieren:

a) Deaktivierung des Fahrpedals bzw. Freigabe
b) Aktivierung einer Einrichtung zur Vorgabe eines Wunsches nach Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise ein Bremspedal
c) eine, ein Verzögerungsverhalten des Fahrzeuges zur Einstellung einer Geschwindigkeit von v = 0 wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, beispielsweise in Form der Vorgabe eines Bremsmomentes durch Vorgabe eines Fahrerwunsches über ein entsprechendes Bremspedal oder einen Bremshebel;

Alle genannten Möglichkeiten können auch miteinander kombiniert werden. Wenigstens jedoch die unter a) und b) genannten Größen der Charakterisierung eines gewünschten Stillstandes.
Zur Erfassung dieser Größen sind entsprechend Erfassungseinrichtungen 21 und 22 vorgesehen. Diese sind parallel oder über Kommunikationsschnittstellen mit dem Steuergerät, insbesondere der Steuereinrichtung 20 gekoppelt. Entsprechend der Verarbeitung dieser Eingangssignale erfolgt in der Steuereinrichtung 20 die Bildung von Stellgrößen zur Ansteuerung der hydrodynamischen Kupplung 9, insbesondere zur Beeinflussung des Leistungsübertragungsverhaltens dieser, im Einzelnen des über die hydrodynamische Kupplung erzeugbaren Gegenmomentes zur Summe der über die Räder 7 in den Antriebsstrang 1 aufgrund der Hangabtriebskraft eingeleiteten Momente M_Hang 7, welches als Kupplungsmoment M_g bezeichnet wird.
Diese dient der Ansteuerung einer Stelleinrichtung 23, die der hydrodynamischen Kupplung 9 zugeordnet ist. Ferner erforderlich zum Aufbau des entsprechenden über die Kupplung 9 bereitgestellten Momentes M₉, welches gleich oder größer dem erforderlichen Haltemoment M_Halt sein soll ist eine Deaktivierung der Überbrückungskupplung 14. Dazu ist die Steuereinrichtung 20 mit einer Stelleinrichtung 24, die der Überbrückungskupplung 14 zugeordnet ist, gekoppelt.
Erfindungsgemäß kann die Haltefunktion, d. h. der Aufbau des Haltemomentes M_Halt allein durch die Einstellung eines diesem entsprechenden Kupplungsmomentes M₉ in einer hydrodynamischen Kupplung 9 realisiert werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erforderliche Haltemoment M_Halt, welches als Gegenmoment zumindest der Summe der über die Räder 7 aufgrund der Hangabtriebskraft eingeleiteten Momente M_Hang 7 entspricht, über eine Geschwindigkeitsregelung eingestellt. Diese ist in 2a anhand eines Blockschaltbildes in schematisch vereinfachter Darstellung wiedergegeben. Dem gemäß wird bei Vorliegen eines Signales, welches einen gewünschten Halt des Fahrzeuges ohne Abschaltung der Antriebsmaschine charakterisiert, ein Sollwert von v_Soll = 0 für die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges gesetzt. Dieser fungiert dabei als Regelgröße und wird mit einem Istwert v_ist der des tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit zu einem Zeitpunkt x entspricht vorzugsweise fortlaufend verglichen, wobei in Abhängigkeit der Größe der Regelabweichung die Stelleinheit angesteuert wird. Als Stelleinheit für die Einstellung einer Fahrgeschwindigkeit von v_ist = 0 fungiert dabei die hydrodynamische Kupplung 9. Als Soll/Ist-Größe fungiert vorzugsweise primär, d. h. direkt die Fahrgeschwindigkeit v. Anstatt dieser können jedoch auch die, diese mittelbar charakterisierende Größen verwendet werden, beispielsweise die Abtriebsdrehzahl n₄ an der Leistungsübertragungseinheit 4, die Drehzahl an den anzutreibenden Rädern n₇ etc.. Der Sollwert wird dabei mit dem Istwert, hier v_Soll ≥ 0 mit v_Ist verglichen und bei Abweichung über den Regler, welcher über die Steuereinrichtung 20 realisiert wird, eine Stelleinheit 25 in Form der hydrodynamischen Kupplung 9 angesteuert, wobei dies im einfachsten Fall über die Steuerung und/oder Regelung des Füllungsgrades FG der hydrodynamischen Kupplung 9 erfolgt. Denkbar wäre auch die Steuer- und/oder Regelung des von der Kupplung 9 aufnehmbaren Momentes oder die Steuer- und/oder Regelung der Drehzahl des Sekundärrades. Entsprechend des über die hydrodynamische Kupplung 9 realisierten Übertragungsverhaltens stellt sich im Fahrzeug dann die gewünschte Istgeschwindigkeit v_ist ein.
Die 2b verdeutlicht ein alternatives Verfahren zur Einstellung eines Haltemomentes M_Halt im Antriebsstrang 1 eines Fahrzeuges. Dabei wird in Abhängigkeit der aktuell am Fahrzeug 2 wirkenden Hangabtriebskraft im Gefälle bzw. der Steigung ein Sollwert M_Soll-Halt gebildet, welcher mit der Summe der aktuellen an den Rädern 7 vorliegenden und über diese in den Antriebsstrang 1 eingeleiteten Istmomente M_hang 7 verglichen wird, wobei bei Vorliegen einer Abweichung die hydrodynamische Kupplung 9 zur Abgabe dieses Differenzmomentes M_Diff = M_Halt angesteuertwird.
Die die Hangabtriebskraft wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen sind

– wenigstens eine die aktuelle Fahrbahnneigung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe (Erfassung eines Druckes und Ermittlung der Neigung über die barometrische Höhenformel, der Ausschlag eines Pendels, die Ermittlung der Neigung über Thermosensoren).
– wenigstens eine, die Fahrtrichtung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, beispielsweise ein Fahrerwunschsignal zur Einstellung eines Fahrzustandes, wenigstens jedoch Vorwärtsfahrt und/oder Rückwärtsfahrt unter Berücksichtigung der aktuellen Hangneigung und der Ausrichtung des Fahrzeuges, beispielsweise durch Beurteilung wenigstens zweier aufeinanderfolgend ermittelter Hangneigungswerte
– wenigstens eine das Gewicht bzw. die Masse des Fahrzeugs mittelbar charakterisierende Größe

Als das Haltemoment wird vorzugsweise die Summe der an den einzelnen Rädern erforderlichen Haltemomente M_7-Halt definiert. Dieses ist dabei eine Funktion des Leistungsübertragungsverhaltens der Kupplung 9 und der der Kupplung in der Leistungsübertragungseinheit 4 nachgeschalten Übertragungseinheiten. Als Stelleinheit 25 fungiert die Kupplung 9. Über diese wird das Gegenmoment, welches der Summe aus den über die Räder 7 aufgrund der Hangantriebskraft eingeleiteten Momente M_Hang
7 entspricht, bereitgestellt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das durch die Kupplung 9 wenigstens mittelbar erzeugte Haltemoment jedoch gemäß dem in der 2a dargestellten Verfahren eingestellt. Diese Lösung erfordert keine zusätzlichen Stelleinrichtungen und ist hinsichtlich der zu ermittelnden Größen sehr einfach zu realisieren. Die Größen lassen sich ferner auf einfache Art und Weise direkt mit den entsprechenden Erfassungsmitteln ermitteln. Auch handelt es sich um zu verarbeitende Größen, die ohnehin für die Funktion der Leistungsübertragungseinheit und das Antriebsmaschine-Leistungsübertragungseinheitmanagement erforderlich sind.
Die 3a verdeutlicht eine Möglichkeit der Ansteuerung der hydrodynamischen Kupplung 9 zur Einstellung des entsprechenden Haltemomentes an den Rädern bzw. am Fahrzeug. Der darin dargestellte Teil der Regelstrecke entspricht dem in 1 lediglich in der Blackbox für die Turbokupplung 9 ablaufenden Prozesse. Dabei wird in Abhängigkeit der Sollwertvorgabe für eine am Fahrzeug einzustellende Geschwindigkeit von v_soll = 0, bzw. eine, diese Größe wenigstens mittelbar charakterisierende Größe als Stellgröße für die Stelleinheit hydrodynamische Kupplung 9 ein Sollwert für eine einzustellende Abtriebsdrehzahl n_soll-11, die der Drehzahl am Sekundärrad 11 entspricht, vorgegeben. Diese ist unter Berücksichtigung der in der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit 6 vorliegenden Übersetzung der Drehzahl n_ist-7 an den anzutreibenden Rädern proportional. Dieser Sollwert n_soll-11 wird über die hydrodynamische Kupplung 9 beispielsweise durch Steuerung des Füllungsgrades FG eingestellt. Der Füllungsgrad FG fungiert dabei als Stellgröße, die über eine entsprechende Stelleinrichtung realisiert wird, beispielsweise ein druck p oder ein Stellweg einer Ventileinrichtung. Die sich daraus ergebende Drehzahl n_ist-11 ist dabei direkt der Drehzahl an den anzutreibenden Rädern 7 proportional. Vorzugsweise wird diese Drehzahl geregelt, d. h., es erfolgt eine Rückführung und ein ständiger Vergleich zwischen dem Sollwert n_Soll-11 und dem Istwert n_ist-11 und bei Regelabweichung wird der Füllungsgrad FG der hydrodynamischen Kupplung 9 entsprechend verändert. Die Rückführung ist durch eine unterbrochene Linie dargestellt.
3b verdeutlicht eine alternative Ausgestaltung, bei welcher das von der hydrodynamischen Kupplung aufnehmbare Moment M_Soll-9 bzw. die aufnehmbare Leistung P_Soll-9 als Stellgröße zur Einstellung der gewünschten Geschwindigkeit v_ist = 0 vorgegeben wird. Auch hier erfolgt die Einstellung über den Füllungsgrad. Der Istwert M_ist-9 bzw. P_ist-9 kann dann ebenfalls erfasst werden und mit dem Sollwert verglichen, wobei vorzugsweise eine ständige Rückführung und Korrektur der Regelabweichung erfolgt. Auch hier fungiert als Stelleinheit beispielsweise die hydrodynamische Kupplung 9 und als Stellgröße der Füllungsgrad FG. Die Stellgröße zur Einstellung des Füllungsgrades FG wird beispielsweise von einem Druck p auf einen ruhenden Betriebsmittelspiegel, den Ein- und/oder Auslassdrücken und/oder einem Ventilstellwert gebildet. Dabei kann die Ansteuerung bzw. die Einstellung der Sollwerte durch Ansteuerung der hydrodynamischen Kupplung als Steuerung erfolgen, vorzugsweise wird jedoch immer eine Regelung verwendet. Bezüglich der Variation des Füllungsgrades FG bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Diese hängen im Einzelnen auch vom der hydrodynamischen Kupplung zugeordneten Betriebsmittelversorgungssystem ab. Dabei kann bei Ausführung der hydrodynamischen Kupplung 9 mit zugeordnetem geschlossenem Kreislauf in druckdichter Ausführung die Steuerung durch das Aufbringen eines statischen Überlagerungsdruckes in den geschlossenen Kreislauf erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Ein- und Auslass der hydrodynamischen Kupplung mit entsprechenden Drücken zu beaufschlagen. Die konkrete Auswahl der geeigneten Ansteuerung liegt dabei im Ermessen des Fachmanns. Die 3a und 3b verdeutlichen lediglich Beispiele, die jedoch keine Beschränkung der erfinderischen Ausführung darstellen.
Dabei wird in Abhängigkeit eines Fahrerwunsches nach einem gewünschten Stillstand des Fahrzeuges bei laufender Antriebsmaschine ein Sollwert für eine einzuhaltende Fahrgeschwindigkeit von v_Soll = 0 vorgegeben. Vorher wird jedoch noch einmal geprüft, ob tatsächlich eine Triebverbindung zwischen dem Ausgang der Anfahreinheit 5, insbesondere dem Sekundärrad 11 gegeben ist. Dies bedeutet, dass geprüft wird, ob eine Gangstufe bei Ausbildung der Leistungsübertragungseinheit mit mechanischem Getriebeteil in Form von Schaltstufen eingelegt ist. Ist dies nicht gegeben, beispielsweise weil der Fahrerwunsch parallel bzw. zeitgleich während eines Gangwechsels vorgegeben wird, wird zuerst der Gangwechsel beendet. Im Anschluss daran erfolgt die Vorgabe des Sollwertes für die Fahrgeschwindigkeit von v_Soll = 0. Ferner wird geprüft, ob die Überbrückungskupplung bei Ausführung mit möglicher Überbrückung der hydrodynamischen Leistungsübertragung über die hydrodynamische Kupplung 9 deaktiviert ist. Ist die Überbrückungskupplung noch aktiviert, wird diese gelöst. Nach Lösung der Überbrückungskupplung wird über die hydrodynamische Kupplung 9 das erforderliche Gegenmoment zu den über die Räder aufgrund der Hangabtriebskraft in den Antriebstrang eingeleiteten Momenten erzeugt. Die Einstellung dieses Gegenmomentes erfolgt dabei durch Variation des Führungsgrades FG der hydrodynamischen Kupplung 9. Bei dieser handelt es sich somit immer um eine Einrichtung, die frei von einem Leitrad ist. Der Füllungsgrad wird über entsprechende Stelleinrichtungen eingestellt, wobei als Stellgröße beispielsweise ein Druck, ein Ventilweg oder eine andere Größe vorgebbar ist. Dies hängt im Einzelnen von der Art und Weise der Beeinflussung bzw. Einstellung des Führungsgrades sowie der Ausführung der hydrodynamischen Kupplung 9 und des zu diesem gehörenden Betriebsmittelversorgungssystems ab. Das an der hydrodynamischen Kupplung 9 erzeugte Gegenmoment bewirkt im Fall, dass es genau dem erforderlichen Haltemoment entspricht einen Stillstand des Fahrzeugs und damit eine Fahrgeschwindigkeit von v = 0. Diese wird dabei fortlaufend oder zumindest in sehr kurzen Zeitabständen geprüft und bei Vorliegen einer Regelabweichung erfolgt eine Nacheinstellung der hydrodynamischen Kupplung 9.

1: Antriebsstrang
2: Fahrzeug
3: Antriebsmaschine
4: Leistungsübertragungseinheit
5: Anfahreinheit
6: Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung
7: Räder
8: Anfahrelement
9: hydrodynamische Kupplung
10: Primärrad
11: Sekundärrad
12: Arbeitsraum
13: schaltbare Kupplung
14: Überbrückungskupplung
15: hydrodynamischer Leistungszweig
16: mechanischer Leistungszweig
17: Eingangsseite
18: Ausgangsseite
19: Steuervorrichtung
20: Steuereinrichtung
21: Erfassungseinrichtung
22: Erfassungseinrichtung
23: Stelleinrichtung
24: Stelleinrichtung
25: Stelleinheit
E₄: Eingang der Leistungsübertragungseinheit
A₄: Ausgang der Leistungsübertragungseinheit
E₅: Eingang der Anfahreinheit
A₅: Ausgang der Anfahreinheit
E₆: Eingang der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit
A₆: Ausgang der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit
M_Halt: Haltemoment
m_Motor: Motordrehzahl
M_Soll-halt: Sollwert des Haltemomentes
FG: Füllungsgrad
M_Hang-7: durch die Hangabtriebskraft über die Räder in den Antriebsstrang
: eingebrachte Momente

Claims

Verfahren zur Vermeidung einer unerwünschten Bewegung eines Fahrzeuges (2) entgegen der gewählten Fahrtrichtung, insbesondere ein Zurückrollen, wobei das Fahrzeug (2) einen Antriebsstrang (1) umfasst, der wenigstens eine Anfahreinheit (5) in Form einer hydrodynamischen Kupplung (9) mit einem Primärrad (10) und einem Sekundärrad (11) aufweisende Leistungsübertragungseinheit (4) umfasst, deren Eingang (E₄) mit einer Antriebsmaschine (3) wenigstens mittelbar verbunden oder verbindbar ist und der Ausgang (A₄) mit den anzutreibenden Rädern (7) wenigstens mittelbar in Triebverbindung bringbar ist oder steht, 1.1. bei welchem bei einem gewünschten Stillstand des Fahrzeuges (2) bei laufender Antriebsmaschine (3) ein zum Stillstand des Fahrzeuges (2) erforderliches Haltemoment aufgebracht wird; gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: 1.2. das zum Stillstand des Fahrzeuges (2) erforderliche Haltemoment M_Halt wird bei Beibehaltung einer Triebverbindung zwischen dem Sekundärrad (11) und den anzutreibenden Rädern (7) allein über die hydrodynamische Kupplung (9) eingestellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Haltemoments M_Halt durch Einstellung eines Gegenmomentes zu dem über die anzutreibenden Räder (7) aufgrund der Hangabtriebskraft in den Antriebstrang (1) eingeleiteten Gesamtmoment an der hydrodynamischen Kupplung (9) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des erforderlichen Haltemomentes M_Halt durch eine Regelung auf konstante Fahrgeschwindigkeit v erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 4.1. bei Vorliegen eines Fahrerwunsches nach Stillstand des Fahrzeuges bei laufender Antriebsmaschine (3) wird ein Sollwert für eine Fahrgeschwindigkeit von v_Soll = 0 oder eine, diese wenigstens indirekt charakterisierende Größe x von x = 0 vorgegeben oder gesetzt; 4.2 aufgrund der Sollwertvorgabe wird eine Steuerung und/oder Regelung auf Einstellung des an der hydrodynamischen Kupplung (9) erzeugbaren Momentes aktiviert, wobei bei Regelung auf konstante Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Regelabweichung eine Nachregelung bzw. -einstellung des über die hydrodynamische Kupplung übertragbaren Momentes erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als die die Fahrgeschwindigkeit wenigstens indirekt charakterisierende Größe, wenigstens eine der nachfolgendend genannten Größen angesehen wird: – eine die Drehzahl an den anzutreibenden Rädern wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – eine die Drehzahl am Ausgang dieser Leistungsübertragungseinheit wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – eine die Drehzahl zwischen dem Ausgang der Leistungsübertragungseinheit und den Rädern wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – eine die Drehzahl in der Leistungsübertragungseinheit wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – eine die Drehzahl am Sekundärrad wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – eine die Drehzahl am Primärrad wenigstens mittelbar charakterisierende Größe unter Berücksichtigung des einzustellenden Momentes
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des erforderlichen Haltemomentes M_Halt durch eine Steuerung oder Regelung eines dem Haltemoment entsprechenden Gegenmomentes an der der hydrodynamischen Kupplung (9) aktuell am Fahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 7.1 bei Vorliegen eines Fahrerwunsches nach Stillstand des Fahrzeugs (2) bei laufender Antriebsmaschine (3) wird ein Sollwert für das durch die Kupplung (9) zu den über die Räder (7) in den Antriebstrang (1) eingeleiteten Momentes erforderlichen Gegenmomentes, welches proportional zum Haltemoment M_Halt ist, gebildet., 7.2 die Bildung des Sollwertes erfolgt dabei als Funktion der nachfolgend genannten Größen: – wenigstens eine, die Neigung des Fahrzeugs wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – wenigstens eine, die Fahrtrichtung des Fahrzeuges wenigstens mittelbar charakterisierende Größe – wenigstens eine, die Masse des Fahrzeugs wenigstens mittelbar charakterisierende Größe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Sollwert eine Stellgröße zur Einstellung einer das an der Kupplung (9) einzustellende Gegenmoment wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe gebildet wird, bei diese Größe von der Drehzahl am Sekundärrad und/oder der Drehzahl dem Primärrad (10) und/oder der durch die Kupplung (9) aufnehmbaren Leistung und/oder des über die Kupplung (9) übertragbaren Momentes gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung der Leistungsübertragungseinheit (4) mit der hydrodynamischen Kupplung (9) zugeordneten Überbrückungskupplung diese bei gewünschtem Stillstand bei laufender Antriebsmaschine deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als die den Fahrerwunsch nach Stillstand bei laufender Antriebsmaschine charakterisierende Größen wenigstens die nachfolgend zwei angesehen werden: – Freigabe einer Vorgabeeinrichtung zur Beschleunigung des Fahrzeugs – Aktivierung einer Einrichtung zur Vorgabe eines Wunsches nach Stillstand oder Verzögerung des Fahrzeuges.