DE102004043541A1

DE102004043541A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Ausrückvorrichtung

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Publication number: DE102004043541A1
Application number: DE102004043541A
Authority: DE
Inventors: Christian Rieger; Mario Jung; Sven-Jostein Kro
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2005-06-23

Abstract

Bei einem Verfahren zur Steuerung einer Ausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Antriebsmotor und Schaltgetriebe, umfassend einen Aktor zur Betätigung der Kupplung, einen Kupplungspedal-Stellungsgeber, welcher die Stellung eines manuell betätigbaren Kupplungspedals erfasst und als elektrisches Signal an ein Kupplungssteuergerät weiterleitet, welches über eine weitere elektrische Steuerleitung den Aktor ansteuert, wird der Fahrer des Kraftfahrzeuges in unterschiedlichen Fahrsituationen möglichst weitgehend unterstützt, indem ein Kupplungswunschmoment von der Steuerung abhängig von einer Fahrsituation korrigiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Ausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Antriebsmotor und Schaltgetriebe, umfassend einen Aktor zur Betätigung der Kupplung, einen Kupplungspedal-Stellungsgeber, welcher die Stellung eines manuell betätigbaren Kupplungspedals erfasst und als elektrisches Signal an ein Kupplungssteuergerät weiterleitet, welches über eine weitere elektrische Steuerleitung den Aktor ansteuert sowie eine Ausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Antriebsmotor und Schaltgetriebe, umfassend einen Aktor zur Betätigung der Kupplung, einen Kupplungspedal-Stellungsgeber, welcher die Stellung eines manuell betätigbaren Kupplungspedals erfasst und als elektrisches Signal an ein Kupplungssteuergerät weiterleitet, welches über eine weitere elektrische Steuerleitung den Aktor ansteuert.

Zur Übertragung der Stellungsinformation zwischen einem Kupplungspedal in einem Fahrzeug und einer Ausrückvorrichtung gibt es neben bekannten Systemen wie einer mechanischen Übertragung beispielsweise mittels Gestänge oder einer hydraulischen Übertragung neuerdings sogenannte "clutch by wire" Systeme, bei denen von einem elektrischen Kupplungspedal-Stellungsgeber ein Signal an ein Steuergerät übermittelt wird, das seinerseits mittels eines Aktors das Ausrücksystem direkt mechanisch oder beispielsweise über eine hydraulische Übertragungsstrecke ansteuert. Bisher bekannte derartige Systeme bilden die Funktionalität der bekannten hydraulischen oder mechanischen Lösungen nach. Nachteilig an derartigen Lösungen ist, dass sie den Kraftfahrer nicht unterstützen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Ausrückvorrichtung sowie eine Ausrückvorrichtung bereit zu stellen, die den Fahrer des Kraftfahrzeuges in unterschiedlichen Fahrsituationen möglichst weitgehend unterstützen. Dieses Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Ausrückvorrichtung ist vorgesehen, dass ein Kupplungswunschmoment von der Steuerung abhängig von einer Fahrsituation korrigiert wird. Das Kupplungswunschmoment ist dabei das von der Kupplung auf den Getriebeeingang übertragene Moment, das der Fahrer entsprechend der von ihm gewählten Stellung des Kupplungspedals herbeiführen möchte. Unter Fahrsituation werden hier verschiedene Fahrzustände des Fahrzeuges, beispielsweise Anfahren, Hoch- oder Runterschalten, Anhalten, Kurvenfahrten, Notbremsungen, Anfahren oder Anhalten am Berg und dergleichen verstanden. Die Fahrsituationen werden jeweils charakterisiert durch Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Lastmomente an der Kupplung, gewählte Gangstufen, Verzögerung durch die Betriebsbremse und dergleichen Parameter eines Kraftfahrzeuges. Dementsprechend gehen in die Bestimmung der Fahrsituation Messwerte unterschiedlichster Messaufnehmer unterschiedlicher Baugruppen eines Fahrzeuges, insbesondere Messwerte des Motormanagements, des Fahrwerkes und der Getriebesteuerung ein.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Gradient des Kupplungsweges bei Aufbau des Kupplungsmomentes begrenzt wird. Der Gradient des Kupplungsweges ist die Geschwindigkeit, mit der die Kupplung geschlossen wird, mithin also die Ableitung des Kupplungsweges nach der Zeit. Mit dieser Begrenzung wird ein zu starker ruckartiger Momentenaufbau seitens der Kupplung auf das Getriebe verhindert. Dieser Momentenaufbau würde sich ansonsten als deutlich wahrnehmbarer Ruck äußern.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass bei erkannter Schaltabsicht die Kupplung betätigt wird, auch wenn durch den Fahrer keine Kupplungsbetätigung erfolgt. Da bei einem "clutch by wire" System die Kupplungsmomentenanforderung des Fahrers normalerweise über das Kupplungspedal erfasst wird, gibt es für die Steuerung keine Möglichkeit zu erkennen, ob der Fahrer tatsächlich einen Gangwechsel vornimmt oder nicht. Es ist in vielen Situationen sinnvoll, wenn die Steuerung erkennen kann, dass der Fairer beabsichtigt, den Gang zu wechseln beziehungsweise erkennen kann, welchen Gang der Fahrer aktuell eingelegt hat. Dazu sind eine Gangerkennungssensorik und eine Schaltabsichtsensorik vorgesehen, die den aktuell eingelegten Gang und die Schaltabsicht des Fahrers erkennen können. Mit Hilfe dieser Sensorik kann die Steuerung erkennen, ob und welcher Gang oder neutrale Stellung eingelegt ist, ob der Fahrer schalten möchte und welche Art von Schaltung der Fahrer durchführt, also eine Hochschaltung oder eine Rückschaltung.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kupplungswunschmoment mit einer berechneten Alternative koordiniert wird. Die berechnete Alternative ist eine aufgrund des gesamten Fahrzeugzustandes und somit der Fahrsituation berechnetes optimales Kupplungswunschmoment, dass mit einem optimalen Kupplungsweg korrespondiert. Das vom Fahrer über das Pedal gewünschte Kupplungsmoment wird daher von der Steuerung in geeigne ter Weise je nach Fahrsituation korrigiert. Unabhängig von dem Schaltungstypus des Getriebes ist dabei eine Gradientenbegrenzung beim Aufbau des Kupplungsmomentes sinnvoll, beispielsweise wenn der Fahrer vom Pedal abrutscht. Ebenso ist eine automatische Betätigung der Kupplung beim Schalten vorgesehen, wenn der Fahrer versehentlich beim Schalten die Kupplung nicht betätigt und eine Schaltabsicht erkannt worden ist.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kupplung bei eingelegtem ersten Gang und nicht betätigter Kupplung derart geschlossen wird, dass ein geringes Moment an das Getriebe abgegeben wird. Damit wird eine sogenannte Kriechfunktion realisiert, die ein Rangieren des Fahrzeuges ohne Fahrpedal (Gaspedal) und ohne Betätigung des Kupplungspedals ermöglicht. Dabei wird nach Einlegen eines Ganges, beispielsweise dem ersten, zweiten oder dem Rückwärtsgang, ohne Kupplungspedalbetätigung die Kupplung bis zu einem Kriechmoment geschlossen. Der Momentenaufbau kann dabei rampenförmig erfolgen. Hat der Fahrer jedoch das Pedal betätigt, so wird das vom Fahrer gewünschte Kupplungsmoment eingestellt. Betätigt der Fahrer das Kupplungspedal nachdem der Gang eingelegt wurde, so wird solange das Kriechmoment der Kriechsteuerung gehalten, bis die Momentenanforderung vom Fahrer kleiner ist als die der Kriechsteuerung. Eine weitere Möglichkeit zur Aktivierung des Kriechens kann durch Implementierung einer Rastierung im Kupplungspedalweg erreicht werden. Beispielsweise kann bei einem Kupplungspedalweg größer 95 des Maximalweges die Kupplung generell vollständig geöffnet sein. Bei einem Kupplungspedalweg zwischen 90 bis 95 % des maximalen Kupplungsweges kann die Kriechfunktion eingeschaltet sein, bei einem Kupplungspedalweg kleiner als 90 % des Maximalweges ist das Kupplungsmoment beziehungsweise der Kupplungsweg eine Funktion des Kupplungspedalweges. Des Weiteren kann in diesem Kupplungspedalwegbereich eine Vorsteuerung des Motors geschehen. Die Vorsteuerung des Motors kann auch geschehen, falls kein Kriechen gewünscht wird und wenn ein Rangieren erkannt worden ist. Dies bedeutet, dass bei eingeschaltetem Leerlaufregler-Schalter, eingelegtem Gang, nicht betätigter Bremse und einem Kupplungspedalweg kleiner 95 %, die Kupplung soll also leicht geschlossen werden, die Vorsteuerung des Motors aktiviert wird beziehungsweise die Parameter des Leerlaufreglers angepasst werden.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kupplung zyklisch vollständig geschlossen wird. Mit dieser Maßnahme soll erreicht werden, dass bei einem hydraulisch betätigten Ausrücksystem ein Volumenausgleich, ein sogenanntes Schnüffeln bewirkt wird. Je nach verwendetem Ausrücksystem muss zyklisch ein Volumenausgleich durchgeführt werden. Je nach verwendeter Kupplung ist bei druckloser Leitung die Kupplung entweder vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet. Ist die Kupplung bei druckloser Leitung vollständig geschlossen (SAC), so kann die Schnüffelbohrung geöffnet werden. Ist die Schnüffelbohrung geöffnet, so kann keine Schlupfregelung durchgeführt werden. Ein weiterer Nachteil besteht in der Modulierbarkeit. Betätigt der Fahrer das Kupplungspedal, d. h. die Kupplung soll geöffnet werden, so dauert es einige Zeit, bis die Schnüffelbohrung überfahren ist. Diese Totzeit kann störend wirken. Um diesen Nachteil zu eliminieren ist es sinnvoll, die Kupplung zwar vollständig zu schließen, aber die Schnüffelbohrung noch geschlossen zu halten. In diesem Fall muss die Kupplung zwecks Volumenausgleich zyklisch vollständig geschlossen werden. Ist die Kupplung bei druckloser Leitung vollständig geöffnet (LAC), so kann die Schnüffelbohrung immer dann geöffnet werden, wenn das Fahrzeug mit betätigter Kupplung steht. Prinzipiell könnte die Schnüffelbohrung auch beim Öffnen der Kupplung bei einer Schaltung geöffnet werden, um ein Aufpumpen der Strecke zu vermeiden muss aber die Schnüffelbohrung langsam überfahren werden, so dass das Kuppeln während einer Schaltung nicht schnell genug wäre.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei überlasteter Kupplung oder nahezu überlasteter Kupplung ein Warnsignal erzeugt wird. Das Warnsignal kann beispielsweise als akustisches oder optisches Signal dargestellt werden. Das Warnsignal wird bei zu hoher Kupplungstemperatur oder bei Schlupfsituationen insbesondere beim Anfahren ausgelöst.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kupplung bei einem Halt an einer Steigung soweit geschlossen wird, dass ein Rückwärtsrollen des Fahrzeuges ohne Betätigung der Betriebsbremse verhindert wird. Diese auch als "Halten am Berg" bezeichnete Fahrsituation läuft darauf hinaus, dass mittels der Kupplung ein Haltemoment aufgebracht wird, das eine Bewegung des Fahrzeuges verhindert. Ein Anfahren wird unabhängig von der Betätigung der Kupplung beispielsweise dann ausgelöst, wenn bei betätigter Kupplung das Fahrerwunschmoment durch Reduktion des Kupplungsweges erhöht wird oder beispielsweise das Gaspedal betätigt wird.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Schließen der Kupplung verhindert wird, wenn dadurch der Verbrennungsmotor überdreht wird. Es handelt sich hier also um einen Überdrehschutz für den Motor. Ein Überdrehen kann beispielsweise bei einem unzulässigen Runterschalten ausgelöst werden, wenn beispielsweise im derzeit eingelegten Gang bereits eine hohe Motordrehzahl erreicht wird und trotzdem ein kleinerer Gang eingelegt wird, so dass eine noch höhere Drehzahl durch den Motor erreicht werden müsste. In diesem Fall wird ein Einkuppeln verhindert, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit auf ein zulässiges Maß abgesunken ist.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass bei einer Übertemperatur oder Fehlbedienung ein Ruckeln durch Öffnen und Schließen der Kupplung und/oder durch Ansteuerung der Motorsteuerung bewegt wird. Durch ein schwankendes Antriebsmoment am Abtrieb, das entweder durch Schließen und Öffnen der Kupplung oder eben durch eine aktive Ansteuerung des Motors, also durch mehr oder minder Gas geben, erreicht wird, wird dem Fahrer eine Fehlbedienung oder eine Übertemperatur des Kupplungssystems signalisiert. Unabhängig von akustischen oder sonstigen optischen Warneinrichtungen erhält der Fahrer durch die wechselnden Beschleunigungsmomente eine unmittelbare Rückmeldung des Fahrzeuges über einen unerwünschten oder gar unzulässigen Betriebszustand des Fahrzeuges.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kupplung nicht weiter geschlossen wird oder geöffnet wird, sobald eine zu geringe Drehzahl des Verbrennungsmotors beim Anhaften oder Anfahren des Fahrzeuges eintritt. Es handelt sich hier um einen Abwürgeschutz für den Verbrennungsmotor, da ein Verbrennungsmotor unterhalb einer Leerlaufdrehzahl nicht betrieben werden kann. Sinkt die Motordrehzahl unterhalb einer Schwelle von zum Beispiel Leerlaufdrehzahl- 100 Umdrehungen je Minute, so darf die Kupplung nicht weiter geschlossen werden, um ein Abwürgen des Motors zu vermeiden. Die Schwelle Leerlaufdrehzahl – 100 kann eventuell noch um einen motordrehzahlgradienten abhängigen Anteil erhöht werden um Abwürgen sicher zu vermeiden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Kupplung bei einer Vollbremsung des Fahrzeuges geöffnet wird. Die Kupplung wird dabei so lange geöffnet, wie die Vollbremsung durchgeführt wird beziehungsweise kein von einem Fahrzeughalt abweichendes Wunschmoment des Fahrers durch Betätigung des Kupplungspedals oder des Gaspedals angezeigt wird. Fahrer von Fahrzeugen mit Handschaltung treten bei einer Vollbremsung normalerweise instinktiv die Kupplung, damit das Fahrzeug nicht abgewürgt wird. Um genügend Dynamikreserven zu haben, kann mit dem Öffnen bereits vor dem Treten der Kupplung begonnen werden. Die Kupplung wird bei Aktivität eines Anti-Blockier-Systems (ABS) geöffnet unabhängig vom Kupplungswunschmoment des Fahrers. Ein Übergang zum Kupplungswunschmoment des Fahrers erfolgt erst, sobald das ABS-System wieder deakiv ist. Es ist auch möglich, noch eine Zeit abzuwarten, bis die Kupplungsmomentenanforderung des Fahrers berücksichtigt wird. Die Kupplung bleibt nach dem automatischen Öffnen solange geöffnet, bis der Fahrer das Kupplungspedal betätigt oder einen anderen Gang zum Rangieren einlegt.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kupplung bei Aktivierung eines Traktionskontrollsystems und/oder Fahrstabilitätssystems geschlossen wird. Bei einem aktiven Traktionskontrollsystem oder bei Aktivität von Fahrstabilitätssystemen wie TCS, ESP, ASR und dergleichen ist es nicht vorteilhaft, die Kupplung zu öffnen. Daher wird die Kupplung durch das Kupplungssteuergerät bei Aktivierung einer aktiven Traktionskontrolle oder bei Aktivität von Fahrstabilitätssystemen geschlossen und bleibt geschlossen, unabhängig von der Kupplungsmomentenanforderung des Fahrers.

Das eingangs genannte Problem wird auch durch eine Ausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Antriebsmotor und Schaltgetriebe, umfassend einen Aktor zur Betätigung der Kupplung, einen Kupplungspedal-Stellungsgeber welcher die Stellung eines manuell betätigbaren Kupplungspedals erfasst und als elektrisches Signal an ein Kupplungssteuergerät weiterleitet, welches über eine weitere elektrische Steuerleitung den Aktor ansteuert, gelöst.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipskizze eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges
1 zeigt eine Prinzipskizze eines Antriebsstranges 1 eines Kraftfahrzeuges. Dargestellt ist ein vierrädriges Fahrzeug, bei dem ein Antriebsmotor 16 über eine Kupplung 14 und ein Schaltgetriebe 15 sowie eine Antriebswelle 2 über ein Differenzial 3 eine Achse 4 mit darin angeordneten Rädern 5 antreibt. Der dargestellte Antriebsstrang 1 ist bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb sowie Heckantrieb prinzipiell identisch, es ändern sich lediglich die Anordnung von Schaltgetriebe 15 und nachgeordneten Antriebsmitteln. Ebenso kann das dargestellte Prinzip bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb angewandt werden. Die Kupplung 14 wird durch ein Ausrücklager 6, das mit einer Ausrückvorrichtung 7, beispielsweise einem Ausrückhebel 8, einem hydraulischen oder mechanischen Zentralausrücker oder dergleichen verbunden ist, betätigt. Die Ausrückvorrichtung wird durch einen elektrisch betriebenen Aktor 9 betätigt. Der Aktor 9 kann direkt mechanisch mit der Ausrückvorrichtung 7 verbunden sein oder zunächst mit einem hydraulischen Geberzylinder verbunden sein, der über eine Hydraulikleitung mit einem Nehmerzylinder verbunden ist. Der Aktor 9 ist über eine elektrische Steuerleitung 10 mit einem Kupplungspedal-Stellungsgeber 11 verbunden, welcher die Stellung eines manuell betätigbaren Kupplungspedals 12 erfasst und als elektrisches Signal an ein Kupplungssteuergerät 13 weiterleitet, welches über eine weitere elektrische Steuerleitung 10 den Aktor 9 ansteu ert. An das Kupplungssteuergerät werden zusätzlich weitere Parameter geleitet, so z. B. der gerade eingelegte Gang, der nächste vorgewählte Gang bei einem Doppelkupplungsgetriebe, Fahrgeschwindigkeit, Motordrehzahl und dergleichen.
Bei einem automatisierten Kupplungssystem wie dem "clutch by wire" betätigt der Fahrer weiterhin das Kupplungspedal 12, die Pedalposition des Kupplungspedals 12 wird von dem Kupplungssteuergerät 13 verarbeitet und die Kupplung in geeigneter Weise ansteuert. Um dem Fahrer das Schalten, Anfahren, Anhaften und Rangieren zu erleichtern, wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel dargestellt, wie die Kupplungssteuerung eingreifen kam, um unkomfortable Situationen zu vermeiden. Bei aktivem Fahrstabilitätssystem wird der Fahrer des Weiteren durch geeignete Ansteuerung dynamischer Elemente des Fahrwerkes in der Beherrschung des Fahrzeuges unterstützt. Hier wird nachfolgend eine Lösung angegeben, wie die Kupplungssteuerung eingreifen kann, um kritische Fahrsituationen zu vermeiden oder beherrschen zu helfen. Das vom Fahrer über das Pedal gewünschte Kupplungsmoment wird von der Steuerung in Form des Kupplungssteuergerätes 13 in geeigneter Weise je nach Fahrsituation korrigiert. Eine Korrektur findet beispielsweise statt beim Ein- und Auskuppeln während einer Schubhochschaltung, beim Ein- und Auskuppeln während einer Schubrückschaltung, beim Ein- und Auskuppeln während einer Zughochschaltung sowie beim Ein- und Auskuppeln während einer Zugrückschaltung.
Das Rangieren ohne Fahrpedal (Gaspedal) sollte auch ohne Betätigung des Kupplungspedals ermöglicht werden. Dazu wird nach Einlegen eines Ganges (1, 2 oder R) ohne Kupplungspedalbetätigung die Kupplung bis zu einem Kriechmoment geschlossen. Der Momentenaufbau kann rampenförmig erfolgen. Hat der Fahrer das Pedal betätigt, wird das vom Fahrer gewünschte Kupplungsmoment eingestellt. Betätigt der Fahrer das Kupplungspedal nachdem der Gang eingelegt wurde, so wird solange das Kriechmoment der Kriechsteuerung gehalten, bis die Momentenanforderung vom Fahrer kleiner ist als die der Kriechsteuerung. Eine weitere Möglichkeit des Kriechens kann durch Implementierung einer Rastierung im Kupplungspedalweg erreicht werden. Eine Rastierung zum Beispiel bei fast vollständig betätigter Kupplung, der Kupplungspedalweg ist größer als 95 %, in diesem Fall wird die Kupplung vollständig geöffnet. Bei einem Kupplungspedalweg von 90 bis 95 % wird das Kriechen ausgelöst, bei einem Kupplungspedalweg kleiner 90 % wird das Kupplungsmoment beziehungsweise der Kupplungsweg als Funktion des Kupplungspedalweges gesteuert. In diesem Bereich kann des Weiteren eine Vorsteuerung des Motors geschehen. Die Vorsteuerung des Motors kann auch geschehen, falls kein Kriechen gewünscht wird und Rangieren mit Leerlaufregler-Schalter = 1 erkannt wird. Wenn also der Leerlaufschalter = 1, ein Gang eingelegt, die Bremse nicht betätigt ist und der Kupplungspedalweg kleiner als 95 % ist (die Kupplung soll leicht geschlossen werden), so wird die Vorsteuerung aktiviert beziehungsweise die Parameter des Leerlaufreglers angepasst. Beim Anfahren mit hoher Last ist es für den durchschnittlichen Fahrer oft schwierig, den Motor in einem günstigen Drehzahl- und Drehmomentbereich zu betreiben ohne die Kupplung zu stark zu erwärmen. Beim Erkennen einer Anfahrt mit hoher Last oder einer Anfahrt am Berg wird die Steuerung das Kupplungsmoment in einer geeigneten Form einstellen, so dass der Verbrennungsmotor in einem günstigen Drehzahl- und Drehmoment arbeitet, damit eine komfortable Anfahrt möglich ist und die Kupplung nicht zu stark erwärmt wird. Das vom Fahrer gewünschte Kupplungsmoment hat in diesem Fall geringere Priorität. Beim Anhalten mit der Bremse muss die Kupplung geöffnet werden um ein Abwürgen des Verbrennungsmotors zu verhindern. Dies geschieht üblicherweise, indem der Fahrer das Kupplungspedal betätigt. Vergisst der Fahrer die Betätigung oder betätigt er die Kupplung zu spät, so kann die Kupplungssteuerung selbstständig die Kupplung öffnen um ein Abwürgen des Verbrennungsmotors zu vermeiden. Die Kupplung bleibt solange geöffnet, bis der Fahrer einen Gangwechsel vornimmt oder über das Kupplungspedal ein Kupplungswunschmoment anfordert. Der Übergang von geöffneter Kupplung zum angeforderten Kupplungswunschmoment kann im einfachsten Fall rampenförmig erfolgen, es sind aber auch andere Übergangsformen vorstellbar. Sinkt die Motordrehzahl unterhalb einer Schwelle von zum Beispiel (Leerlaufdrehzahl – 100), so darf die Kupplung auch nicht weiter geschlossen werden um ein Abwürgen des Motors zu vermeiden. Die Schwelle (Leerlaufdrehzahl – 100) kann eventuell noch um einen motordrehzahlgradientenabhängigen Anteil erhöht werden um Abwürgen sicher zu vermeiden. Bei einem aktiven Traktionskontrollsystem (ASR, TCS und dergleichen) ist es nicht vorteilhaft, die Kupplung zu öffnen. Daher wird die Kupplung durch das Kupplungssteuergerät bei Aktivierung einer aktiven Traktionskontrolle geschlossen und bleibt geschlossen, unabhängig von der Kupplungsmomentenanforderung des Fahrers. Die Kupplung bleibt also auch geschlossen, wenn der Fahrer aktiv die Kupplung nach Einschalten des Traktionskontrollsystems betätigt. Die gleiche Funktion wird bei aktivem ESP ausgeführt.
Da bei dem "clutch by wire" System die Kupplungsmomentenanforderung des Fahrers über das Kupplungspedal erfasst wird, gibt es für die Steuerung keine Möglichkeit zu erkennen, ob der Fahrer tatsächlich einen Gangwechsel vornimmt oder nicht. Es ist in vielen Situationen sinnvoll, wenn die Steuerung erkennen kann, dass der Fahrer beabsichtigt, den Gang zu wechseln beziehungsweise erkennen kann, welchen Gang der Fahrer aktuell eingelegt hat. Der Einsatz einer Gangerkennungssensorik und Schaltabsichtsensorik wird eingesetzt um den aktuell eingelegten Gang und die Schaltabsicht des Fahrers zu erkennen. Mit Hilfe dieser Sensorik kann die Steuerung erkennen, ob und welcher Gang eingelegt ist oder ob die Neut ralstellung eingelegt ist, die Sensorik kann weiterhin erkennen, ob der Fahrer einen Schaltvorgang durchführen möchte und welche Art von Schaltung der Fahrer durchführt; Hochschalten oder eine Rückschaltung. Durch die Gangerkennungssensorik und Schaltabsichtsensorik ist es möglich, eine Korrektur der Kupplungsmomente beim Schatten, Anfahren und Rangieren vorzunehmen. Dadurch kann der Fahrer beim Kuppeln situationsabhängig unterstützt werden. Das vom Fahrer über das Pedal gewünschte Kupplungsmoment wird von der Steuerung in geeigneter Weise je nach Fahrsituation korrigiert. Bei allen Schaltungszügen kann eine Gradientenbegrenzung beim Aufbau des Kupplungsmomentes sinnvoll sein, zum Beispiel wenn der Fahrer vom Pedal abrutscht. Die Kupplung wird automatisch betätigt, wenn die Kupplung beim Schalten vom Fahrer versehentlich nicht betätigt wird und eine Schaltabsicht erkannt wird. Es erfolgt des Weiteren eine Koordination von Kupplungswunschmoment des Fahrers und einer berechneten Alternative der Kupplungssteuerung.
Die Kupplung wird bei Aktivität eines Anti-Blockier-Systems (ABS) geöffnet unabhängig vom Kupplungswunschmoment des Fahrers. Ein Übergang zum Kupplungswunschmoment des Fahrers erfolgt erst, wenn das ABS-System wieder deaktiviert ist. Es ist auch möglich, noch eine Zeit abzuwarten, bis die Kupplungsmomentenanforderung des Fahrers berücksichtigt wird. Die Kupplung bleibt nach dem automatischen Öffnen solange geöffnet, bis der Fahrer das Kupplungspedal betätigt oder einen anderen Gang zum Rangieren einlegt. Die Kupplung wird bei Aktivität von Fahrstabilitätssystemen wie zum Beispiel TCS und ESP geschlossen, unabhängig vom Kupplungswunschmoment des Fahrers. Ein Übergang zum Kupplungswunschmoment des Fahrers erfolgt erst, wenn die Fahrstabilitätssysteme wieder deaktiviert sind. Es ist auch hier möglich, die Kupplungsmomentenanforderung des Fahrers erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit zu berücksichtigen.
Da es bei einem "clutch by wire" System eine Schlupfregelung geben kann, ist die Kenntnis der Kupplungskennlinie, dem Kupplungsmoment über den Aktorweg, wichtig. Um diese zu kennen, muss über die Kupplungstemperatur die Kupplungslebensdauer eine Adaption durchgeführt werden. Weiterhin ist das aktuelle Kupplungsmoment erforderlich, um über ein Modell die aktuelle Kupplungstemperatur berechnen zu können. Aus diesen Gründen bietet es sich an, bei einem "clutch by wire" System eine Kupplungskennlinie abzulegen.
In einer zweiten Kennlinie wird der Zusammenhang Kupplungspedal zu Kupplungsweg abgebildet. Die Trennung dieser beiden Kennlinien hat den Vorteil, dass die Charakteristik des Kupplungspedals unabhängig von der Hardware, welche eine Funktion von Temperatur, Laufleistung und dergleichen ist, abgestimmt werden kann.
Die Getriebedrehzahl wird aus der Raddrehzahl berechnet. Dazu ist eine Gang-sensorik erforderlich, die den eingelegten Gang ermittelt. Die Getriebe- beziehungsweise die Schlupfdrehzahl ist unter anderem für folgenden Funktionen erforderlich: das Temperaturmodell der Kupplung, eine Erkennung des Schattens, das Einkuppeln bei Anfahren und Schalten, eine Synchronerkennung, das Erkennen von Bedingungen für den Volumenausgleich sowie einen Überdrehschutz.
Sind folgende Bedingungen erfüllt, so wird eine Anfahrt durch das Gesamtsystem erkannt:
der Leerlaufschalter ist nicht betätigt.
ein Gang ist eingelegt
das Kupplungspedal wird losgelassen (zu Beginn ist das Pedal vollständig betätigt)
der Getriebedrehzahlgradient ist positiv (zu Beginn ist die Drehzahl gleich Null)
die Getriebedrehzahl ist kleiner als ein Grenzwert (zum Beispiel Grenzwert = Leerlaufdrehzahl + 200)
es ist ein Schlupf vorhanden.
Eine Schaltung wird durch das System erkannt, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:
das Kupplungspedal ist vollständig betätigt
der Gang ist neutral
die Getriebedrehzahl ist höher als ein Grenzwert (zum Beispiel Grenzwert = Leerlaufdrehzahl + 200)
nach der Schaltung bleibt das System solange aktiv, solange ein Schlupf vorhanden ist

1: Antriebsstrang
2: Antriebswelle
3: Differential
4: Achse
5: Räder
6: Ausrücklager
7: Ausrückvorrichtung
8: Ausrückhebel
9: Aktor
10: Elektrische Steuerleitung
11: Kupplungspedal-Stellungsgeber
12: Kupplungspedal
13: Kupplungssteuergerät
14: Kupplung
15: Schaltgetriebe
16: Antriebsmotor

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Ausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung (14), insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeuges zwischen Antriebsmotor (16) und Schaltgetriebe (15), umfassend einen Aktor (9) zur Betätigung der Kupplung (14), einen Kupplungspedal-Stellungsgeber (11) welcher die Stellung eines manuell betätigbaren Kupplungspedals (12) erfasst und als elektrisches Signal an ein Kupplungssteuergerät (13) weiterleitet, welches über eine weitere elektrische Steuerleitung (10) den Aktor (9) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungswunschmoment von der Steuerung abhängig von einer Fahrsituation korrigiert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient des Kupplungsweges bei Aufbau des Kupplungsmomentes begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannter Schaltabsicht die Kupplung betätigt wird, auch wenn durch den Fahrer keine Kupplungsbetätigung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungswunschmoment mit einer berechneten Alternative koordiniert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung bei eingelegtem ersten Gang und nicht betätigter Kupplung derart geschlossen wird, dass ein geringes Moment an das Getriebe abgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zyklisch vollständig geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei überlasteter Kupplung oder nahezu überlasteter Kupplung ein Warnsignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung bei einem Halt an einer Steigung soweit geschlossen wird, dass ein Rückwärtsrollen des Fahrzeuges ohne Betätigung der Betriebsbremse verhindert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen der Kupplung verhindert wird, wenn dadurch der Verbrennungsmotor überdreht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Übertemperatur oder Fehlbedienung ein Ruckeln durch Öffnen und Schließen der Kupplung und/oder durch Ansteuerung der Motorsteuerung bewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung nicht weiter geschlossen wird oder geöffnet wird, sobald eine zu geringe Drehzahl des Verbrennungsmotors beim Anhalten oder Anfahren des Fahrzeuges eintritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung bei einer Vollbremsung des Fahrzeuges geöffnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung bei Aktivierung eines Traktionskontrollsystems und/oder Fahrstabilitätssystems geschlossen wird.
Ausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung (14), insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeuges zwischen Antriebsmotor (16) und Schaltgetriebe (15), umfassend einen Aktor (9) zur Betätigung der Kupplung (14), einen Kupplungspedal-Stellungsgeber (11) welcher die Stellung eines manuell betätigbaren Kupplungspedals (12) erfasst und als elektrisches Signal an ein Kupplungssteuergerät (13) weiterleitet, welches über eine weitere eine elektrische Steuerleitung (10) den Aktor ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssteuergerät (13) mit elektrischen Sensoren zur Ermittlung des Fahrzustandes des Kraftfahrzeuges verbunden ist.