DE102006013040B4

DE102006013040B4 - Kupplungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102006013040B4
Application number: DE102006013040.5A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Kumazawa
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2026-03-21
Also published as: CN1840928A; JP2006275209A; US7470214B2; DE102006013040A1; US20060223672A1; KR20060106668A; CN100554715C; JP4713194B2; KR100762886B1

Abstract

Ein Elektromotorantriebssteuermittel steuert einen Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator mit zwei Elektromotoren. Wenn ein Fahrzeug anfährt oder der Gang gewechselt wird, steuert das Elektromotorantriebssteuermittel beide Elektromotoren in Antriebsarten an, die von einer automatischen Kupplungseinrichtung eine hohe Ansprechempfindlichkeit erfordern, und es treibt die beiden Elektromotoren abwechselnd in anderen Antriebsarten an, die keine hohe Ansprechempfindlichkeit erfordern. Fehlfunktionen bei den Elektromotoren werden während des Betriebs erfasst. Wenn einer der Elektromotoren nicht richtig funktioniert, wird eine Warnung ausgegeben und der Aktuator wird mit dem anderen Elektromotor angetrieben, der sich im Normalzustand befindet. Wenn beide Elektromotoren nicht richtig funktionieren, wird eine Warnung ausgegeben, die einen Fahrer dazu auffordert, das Fahrzeug anzuhalten.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Kupplungssteuervorrichtungen für Fahrzeuge und insbesondere eine Kupplungssteuervorrichtung, die einen Aktuator für das Einrücken und Ausrücken einer Kupplung mit zwei Elektromotoren aufweist, je nach Bedarf einen der Elektromotoren oder beide Elektromotoren verwendet und Fehlfunktionen bei den Elektromotoren erfasst und einen Fahrer warnt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In jüngster Zeit wurden mechanische Automatikgetriebe, die automatisch geschaltet werden können unter Verwendung von Aktuatoren, die an Zwischengetriebe- und Kupplungsmechanismen, ähnlich denen von Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe, angebracht sind, entwickelt und hauptsächlich bei großen Fahrzeugen wie Lastkraftwagen und Bussen eingesetzt.
Bei einem solchen Fahrzeug werden eine zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnete Reibungskupplung (nachfolgend einfach Kupplung genannt) und ein Schaltmechanismus des Getriebes durch Aktuatoren, die jeweils an der Reibungskupplung und dem Schaltmechanismus angebracht sind, aktiviert.
Bei den Aktuatoren kann es sich um elektrische Aktuatoren handeln, die Elektromotoren verwenden, um Fluiddruck-Aktuatoren, wie pneumatische Aktuatoren, die Druckluftzylinder verwenden, und hydraulische Aktuatoren, die Hydraulikzylinder verwenden, usw. Insbesondere werden zwecks Einsparung von Strom und Platz Kupplungseinrück-/ausrückaktuatoren und Schaltungsaktuatoren mit Elektromotoren vorgeschlagen.
Wenn ein Aktuator mit einem einzigen Elektromotor betrieben wird, kann keine Kupplungssteuerung erfolgen, wenn der Elektromotor versagt, und das Fahren ist nicht mehr möglich. Außerdem kann der Aktuator nicht mit der gewünschten Ansprechempfindlichkeit betrieben werden, wenn nur ein Elektromotor verwendet wird.
Um diese Probleme zu lösen, werden Aktuatoren vorgeschlagen, die zwei oder mehrere Elektromotoren als Energiequelle verwenden.
Beispielsweise sieht die DE 199 41 474 A1 einen elektromotorischen Antrieb, insbesondere für automatische Schaltgetriebe von Nutzfahrzeugen vor, der zumindest zwei Elektromotoren aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Elektromotoren eine jeweils eigene Ankerwelle und darauf bzw. daran befindliche Schnecken aufweisen, wobei letztere wiederum mit einem Schneckenrad im Eingriff stehen. Das Schneckenrad ist mit einem Abtriebsteil verbunden, welches die Stellkraft der Elektromotoren an ein Schaltgetriebe weiterleitet.
Die DE 35 01 477 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Bewegung der Ventilregelachse von motorbetriebenen Hochleistungsventilen, bei der um ein Antriebszahnrad der Ventilregelsachse zumindest zwei elektrische Gleichstrommotoren nach der Art eines Planetengetriebes angeordnet und an das Antriebszahnrad angekoppelt sind, wobei jeder Motor eine eigene Vetilsteuerelektronik aufweist.
Die US 6 629 589 B2 offenbart zudem ein Fahrzeugantriebssystem mit einem Kupplungsaktuator und einer Gangschaltvorrichtung, welche zwei Elektromotoren verwendet. Eine Kupplung wird ausgerückt und eingerückt, um Gangschaltvorgänge mit hohen Geschwindigkeiten durchzuführen. Der Kupplungsaktuator treibt die Kupplung an und umfasst eine Bewegungs-Umwandlungsvorrichtung sowie zwei Elektromotoren. Die Bewegungs-Umwandlungsvorrichtung ist eine Vorrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung und zum Anwenden einer Betätigungskraft auf die Kupplung. Die beiden Motoren dienen zum Anwenden einer Drehkraft auf die Bewegungs-Umwandlungsvorrichtung. Die Gangschaltung schaltet automatisch Gänge durch Antreiben einer Getriebe-Zahnstange eines Getriebes und umfasst eine Kugelspindel-Vorrichtung sowie zwei Motoren. Die Kugelspindel-Vorrichtung ist eine Vorrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung und zum Anwenden einer Betätigungskraft auf das Getriebe. Die beiden Motoren dienen zum Anwenden einer Drehkraft auf die Kugelspindel-Vorrichtung.
Wenn zwei Elektromotoren als Energiequelle verwendet und die beiden Elektromotoren immer gleichzeitig angesteuert werden, lässt sich der Aktuator betätigen, selbst wenn es bei einem der Elektromotoren zu einer Fehlfunktion wie fehlender Eigendrehung kommt. Daher wird der Betrieb fortgesetzt, ohne dass die Fehlfunktion erfasst wird, und dann ist das Fahren plötzlich nicht mehr möglich, wenn der andere Elektromotor versagt. Wenn zum Ausgleichen von Fehlfunktionen stets nur einer der Elektromotoren angesteuert wird, wird der Aktuator durch Ansteuern des anderen Elektromotors betätigt, wenn der zuerst angesteuerte Elektromotor versagt. In diesem Fall kann die Kupplungsbetätigung nicht mit der gewünschten Ansprechempfindlichkeit erfolgen, wenn das Fahrzeug anfährt oder der Gang gewechselt wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der oben beschriebenen Situation besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Kupplungssteuermittel bereitzustellen, das Elektromotoren in Übereinstimmung mit der bei einer Kupplungsbetätigung erforderlichen Ansprechempfindlichkeit ansteuert und Fehlfunktionen bei den Elektromotoren erfassen kann.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine Kupplungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Motor, ein Getriebe, eine zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnete Kupplung, einen Kupplungsaktuator mit mindestens zwei Elektromotoren zum Antreiben der Kupplung, ein Kupplungssteuerelement, das die beiden Elektromotoren gleichzeitig beziehungsweise einen der Elektromotoren betätigt, um eine Betätigung des Kupplungsaktuators zu steuern, und ein Warnelement, das eine Warnung ausgibt, wenn es feststellt, dass der eine Elektromotor versagt, wenn er betätigt wird, wobei die zwei der Elektromotoren über eine gemeinsame Abtriebswelle miteinander verbunden sind und sich die Vorrichtung dadurch auszeichnet, dass das Kupplungssteuerelement ein Elektromotorenantriebssteuermittel umfasst, welches die folgenden Antriebsarten voneinander unterscheidet: Antriebsart A bei der beide Elektromotoren angesteuert werden, Antriebsart B, in diesem Modus wird nur einer der Elektromotoren angetrieben, Antriebsart C, in diesem Zeitraum werden beide Elektromotoren angetrieben, wobei das Elektromotorenantriebssteuermittel ferner bei der Antriebsart B, die Elektromotoren abwechselnd verwendet.
Das Kupplungssteuerelement betätigt die beiden Elektromotoren gleichzeitig oder einen der Elektromotoren. Wenn nur einer der Elektromotoren betätigt wird, wird ermittelt, ob der Elektromotor normal funktioniert. Wenn der Elektromotor nicht normal funktioniert, wird eine Warnung ausgegeben.
Bei der Kupplungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden je nach Bedarf einer der Elektromotoren oder beide verwendet, und es wird eine Warnung ausgegeben, um anzuzeigen, dass eine Überprüfung und eine Reparatur notwendig sind, wenn eine Fehlfunktion der Elektromotoren erfasst wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines mechanischen Automatikgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung, die einen Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator veranschaulicht.
3 ist ein Funktionsdiagramm des mechanischen Automatikgetriebes.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess darstellt, der von dem Elektromotorantriebssteuermittel ausgeführt wird.
5 ist eine schematische Darstellung, die Antriebsarten mit zwei Elektromotoren veranschaulicht.
6 ist eine schematische Darstellung, die eine Warnanzeigetafel veranschaulicht.
7 ist eine schematische Darstellung, die ein Schaltprogramm veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Motorabtriebswelle 7, die aus einem Motor 1 herausragt, mit einem mechanischen Automatikgetriebe 5 verbunden, wobei eine automatische Kupplungseinrichtung 3 dazwischen angeordnet ist. Die Leistung des Motors 1 wird zu dem mechanischen Automatikgetriebe 5 übertragen, dessen Funktion darin besteht, die Gänge zu wechseln. Bei dem mechanischen Automatikgetriebe 5 handelt es sich um einen automatischen Getriebemechanismus mit einem Rückwärtsgang (R) und mehreren (beispielsweise sechs) Vorwärtsgängen, und es kann auch manuell geschaltet werden.
Wenn das mechanische Automatikgetriebe 5 den Gang wechselt, wird die automatische Kupplungseinrichtung 3 automatisch eingerückt oder ausgerückt.
Der Motor 1 besitzt einen Motordrehbewegungssensor 11, der eine Motordrehzahl erfasst, d. h. eine Drehzahl der Motorabtriebswelle 7.
Die automatische Kupplungseinrichtung 3 führt automatisch die Funktion einer gewöhnlichen mechanischen Reibungskupplung aus. Insbesondere ändert die automatische Kupplungseinrichtung 3 ihren Zustand von einem eingerückten Zustand, in dem eine Kupplungsscheibe (auch Reibungskupplung oder einfach Kupplung genannt) 33 gegen ein Schwungrad 31 gedrückt wird, in einen ausgerückten Zustand, in dem die Kupplungsscheibe 33 vom Schwungrad 31 getrennt ist.
Ein Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 ist mit der Kupplungsscheibe 33 verbunden. Der Aktuator 35 wird aktiviert, wenn eine Spannung an die in dem Aktuator 35 enthaltenen Elektromotoren angelegt wird, und dementsprechend wird die Kupplungsscheibe 33 so bewegt, dass sie automatisch in die Kupplung ein- oder aus dieser ausrückt.
Ein Kupplungshubsensor 39, der einen Kupplungshub erfasst, d. h. den Betrag der der Bewegung der Kupplungsscheibe 33, ist an der automatischen Kupplungseinrichtung 3 angebracht. Außerdem ist in der Nähe der Kupplungsscheibe 33 ein Kupplungsdrehbewegungssensor 37 angeordnet, der eine Drehzahl der Kupplungsscheibe 33 erfasst.
Der mechanische Automatikgetriebemechanismus 5 wird von einem Schaltaktuator 51 angesteuert, damit ein Getriebevorgang ausgeführt wird. Der Schaltaktuator 51 dient dazu, in dem mechanischen Getriebe 5 angeordnete Schaltkomponenten in einer ausgewählten Richtung und in einer Schaltrichtung anzutreiben, und weist beispielsweise zwei Paar Elektromotoren auf. Bei dem Getriebevorgang treibt der Schaltaktuator 51 die Schaltkomponenten an und ändert den Eingriffszustand des mechanischen Automatikgetriebes 5, um in einen gewünschten Gang zu schalten.
Der Motor 1 wird durch ein Motorsteuersignal 113 gesteuert, das von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 40 ausgegeben wird. Der Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 und der Schaltaktuator 51 werden ebenso durch jeweilige Steuersignale aus der ECU 40 angesteuert.
Die ECU 40 weist eine Zentraleinheit (CPU) 401 auf, die auf Steuerprogrammen beruhende Prozesse ausführt, einen Festwertspeicher (ROM) 403, der Steuerprogramme für den Motor 1, die automatische Kupplungseinrichtung 3 und das mechanische Automatikgetriebe 5 speichert, einschließlich eines Programms für die Bereitstellung eines nachfolgend beschriebenen Mittels zur Sicherstellung von Kupplungsausrückspielraum zusammen mit den für die Steuervorgänge erforderlichen Daten, einen Direktzugriffspeicher (RAM) 405, der das Ergebnis von Berechnungen und dergleichen speichert, eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 407 und eine Zeitschaltuhr 409.
Die ECU 40 empfängt über die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 407 ein Umschalthebelbetätigungssignal 151, bei dem es sich um ein Betätigungssignal für eine Umschalthebeleinheit 15 handelt, ein Drosselventilöffnungssignal 131, das von einem an einem Gaspedal 13 angebrachten Gaspedalpositionssensor erfasst wird, ein Kupplungshubsignal 391, das von dem am Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 angebrachten Kupplungshubsensor 39 erfasst wird, ein Gangpositionssignal 531, das von einem am Schaltaktuator 51 angebrachten Gangpositionsschalter 53 ausgegeben wird, ein Kupplungsdrehzahlsignal 371, das von dem an der automatischen Kupplungseinrichtung 3 angebrachten Kupplungsdrehbewegungssensor 37 erfasst wird, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 551, das von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 55 auf der Abgabeseite des mechanischen Automatikgetriebemechanismus 5 erfasst wird, und ein Motordrehzahlsignal 111, das vom Motordrehbewegungssensor 11 am Motor 1 erhalten wird.
Die ECU 40 verarbeitet die oben genannten Eingangssignale und gibt über die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 407 das Motorsteuersignal 113, ein Kupplungsaktuatorantriebssignal 351 und ein Schaltaktuatorantriebssignal 511 für das Antreiben des Motors 1, des Kupplungseinrück-/-ausrückaktuators 35 beziehungsweise des Schaltaktuators 51 aus.
Der Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 und der Schaltaktuator 51 empfangen jeweils auf der Grundlage des von der ECU 40 ausgegebenen Kupplungsaktuatorantriebssignals 351 und Schaltaktuatorantriebssignals 511 eine angemessene Spannung und werden entsprechend angetrieben. Die automatische Kupplungseinrichtung 3 führt somit den Kupplungseinrück-/-ausrückvorgang durch, und das mechanische Automatikgetriebe 5 führt den Schaltvorgang durch.
Eine Frontplatte des Führerhauses des Fahrzeuges weist eine Indikatoreinheit 17 auf, die einen Geschwindigkeitsmesser, einen Tachometer und eine Warnanzeigetafel 171 zur Anzeige von Fahrzustand, Warnungen usw. aufweist. Die Warnanzeigetafel 171 weist eine Warnlampe 1711 zum Anzeigen von Fehlfunktionen bei Einrichtungen wie dem Motor 1, der automatischen Kupplungseinrichtung 3 und dem mechanischen Getriebe 5 auf.
Die ECU 40 gibt über die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 407 ein Indikatoranzeigesignal 173 an die Indikatoreinheit 17 aus und schaltet die Warnlampe 1711 ein, wenn bei den Einrichtungen Fehlfunktionen auftreten.
Der Fahrer kann beim Fahren mit Hilfe der Umschalthebeleinheit 15 zwischen dem automatischen Schaltmodus und dem manuellen Schaltmodus wechseln. Insbesondere wird vom Fahrer ein Hebel der Umschalthebeleinheit 15 auf „D” eingestellt, die ECU 40 steuert den Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35, den Schaltaktuator 51 und den Motor 1 so, dass auf der Grundlage der von verschiedenen Sensoren ausgegebenen Signale, die den Fahrzustand repräsentieren (Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 551, Motordrehzahlsignal 111, Motorlast usw.), der optimale Gang gewählt wird (automatischer Schaltmodus).
Der Fahrer kann auch manuell einen Schaltbefehl für einen Gangwechsel geben. Insbesondere wird, wenn der Fahrer den Hebel der Umschalthebeleinheit 15 auf „+” oder „–” stellt, das Umschalthebelbetätigungssignal 151 für das Hoch- oder Herunterschalten um eine Stufe in die ECU 40 eingegeben. Dann steuert die ECU 40 den Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35, den Schaltaktuator 51 und den Motor 1 auf der Grundlage dieses Signals (manueller Schaltmodus).
Anders ausgedrückt bestimmt im automatischen Schaltmodus die ECU 40 auf der Grundlage von Informationen über den Fahrzustand einschließlich der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motorlast, ob es notwendig ist, den Gang zu wechseln. Im manuellen Schaltmodus gibt die ECU 40 auf der Grundlage des vom Fahrer gegebenen Schaltbefehls ein Schaltsignal aus und steuert den Vorgang des Ausrückens der Kupplung, des Gangwechsels und des Einrückens der Kupplung, während sie die Leistung des Motors 1 steuert.
2 ist eine schematische Darstellung, die den Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 veranschaulicht.
Der Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 weist zwei Elektromotoren 811 und 812 auf. Die beiden Elektromotoren 811 und 812 besitzen eine gemeinsame Abtriebswelle 82, an der eine Schnecke 84 ausgebildet ist. Die Schnecke 84 greift in ein Schneckenrad 83 ein, das sich um eine Welle 85 dreht. Das Schneckenrad 83 ist eine Welle 86, die sich von der Welle 85 unterscheidet, und die Welle 86 greift in einen Kolben 87 ein. Der Kolben 87 dehnt sich in horizontaler Richtung in 2 aus und zieht sich zusammen, wenn sich das Schneckenrad 83 dreht.
Der Kolben 87 bewegt sich in einem Kupplungshubantriebsfluiddruckzylinder 95 nach rechts und links. Der Kupplungshubantriebsfluiddruckzylinder 95 ist an seinem rechten Ende mit einem (nicht gezeigten) Hydraulikrohr verbunden, und der durch das Ausdehnen und Zusammenziehen des Kolbens 87 erzeugte hydraulische Druck wird über das Hydraulikrohr auf den Kupplungsabschnitt übertragen. Dementsprechend wird die Kupplungsscheibe 33 aktiviert und der Kupplungseinrück-/-ausrückvorgang durchgeführt. Außerdem ist der Kupplungshubantriebsfluiddruckzylinder 95 an seinem rechten Ende auch mit einem Vorratsbehälter 94 verbunden, aus dem Fluid zugeführt wird, wenn die Fluidmenge im Kupplungshubantriebsfluiddruckzylinder 95 nicht mehr ausreicht.
3 ist ein Funktionsdiagramm des mechanischen Automatikgetriebes. Ein Verfahren zum Steuern der beiden Elektromotoren 811 und 812 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, weist die ECU 40 ein Schaltsignalerzeugungsmittel 415, ein Schaltsteuermittel 419 und ein Kupplungssteuermittel 421 auf, und diese Mittel sind in einer Speichereinheit wie dem ROM 403 gespeichert, die in Form von Programmen in der ECU 40 enthalten ist. Die ECU 40 steuert den Betrieb des Automatikgetriebes und treibt das Fahrzeug an, indem sie die CPU 401 dazu veranlasst, diese Programme auszuführen. Die ECU 40 speichert zwar auch Programme, die Mittel zum Steuern des Motors 1 bereitstellen, auf deren Erläuterung wird hier jedoch verzichtet.
Wenn das Fahrzeug fährt, stellt das Schaltsignalerzeugungsmittel 415 einen Gang ein und gibt eine Gangwechselanforderung aus, wenn es notwendig ist, den Gang zu wechseln. Dementsprechend erzeugt das Kupplungssteuermittel 421 ein Signal für das Einrücken/Ausrücken der Kupplung und steuert den Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 so, dass die automatische Kupplungseinrichtung 3 betätigt wird. Außerdem steuert das Schaltsteuermittel 419, wenn die Gangwechselanforderung von dem Schaltsignalerzeugungsmittel 415 ausgegeben wird, den Schaltaktuator 51 so, dass in dem mechanischen Automatikgetriebe 5 der gewählte Gang eingestellt wird.
3 wird nachfolgend genauer beschrieben.
Wenn der Fahrer durch Betätigen der Umschalthebeleinheit 15 beim Fahren des Fahrzeugs das Handschaltgetriebe beziehungsweise das Automatikgetriebe auswählt, wird ein Handschalt-/Automatikgetriebebefehl 411 in das Schaltsignalerzeugungsmittel 415 eingegeben. Im manuellen Schaltmodus wird eine Hochschalt- oder Herunterschaltanforderung erzeugt, wenn der Fahrer die Umschalthebeleinheit 15 betätigt, und dementsprechend wird der Gang festgelegt.
Wenn durch den Handschalt-/Automatikgetriebebefehl 411 der automatische Schaltmodus gewählt wird, empfängt das Schaltsignalerzeugungsmittel 415 Signale, zu denen das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 551, das Drosselventilöffnungssignal 131 usw. gehören und die normalerweise von der ECU 40 über die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 407 eingegeben werden, als Fahrzustandsinformationen 413 und legt auf der Grundlage der erhaltenen Informationen den Gang fest.
Insbesondere speichert der ROM 403 in der ECU 40 ein in 7 gezeigtes Schaltprogramm 417, und der für den derzeitigen Fahrzustand geeignete Gang wird auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Öffnung des Drosselventils mit Hilfe des Schaltprogramms 417 ausgewählt.
Wenn ein Gang ausgewählt worden ist, überträgt das Schaltsignalerzeugungsmittel 415 Signale zum Kupplungssteuermittel 421 und zum Schaltsteuermittel 419 und wechselt den Gang durch Steuern der automatischen Kupplungseinrichtung 3 und des mechanischen Automatikgetriebes 5.
Als Nächstes wird nachfolgend der Vorgang des Steuerns der automatischen Kupplungseinrichtung 3 beschrieben.
Das Kupplungssteuermittel 421 empfängt von dem Schaltsignalerzeugungsmittel 415 ein Signal, das das Anfahren des Fahrzeugs oder einen Gangwechsel repräsentiert. Wenn das Fahrzeug anfährt, wird der Zustand der automatischen Kupplungseinrichtung 3 vorn ausgerückten Zustand in einen halb eingekuppelten Zustand und dann in den eingerückten Zustand geändert. Wenn die Gänge gewechselt werden, wird der Zustand der automatischen Kupplungseinrichtung 3 vom eingerückten Zustand in den ausgerückten Zustand geändert, und dann werden die Gänge im ausgerückten Zustand gewechselt. Nach dem Gangwechsel wird der ausgerückte Zustand in den halb eingekuppelten Zustand und dann in den eingerückten Zustand geändert.
Das Kupplungssteuermittel 421 umfasst ein Sollwerteinstellmittel 431, das in diesem Fall einen Soll-Kupplungshub einstellt, der eine Position repräsentiert, in die die Kupplungsscheibe 33 auf der Grundlage der vom Schaltsignalerzeugungsmittel 415 erhaltenen Informationen (Informationen über das Anfahren des Fahrzeugs oder die Art des Gangwechsels) bewegt werden soll. Der Soll-Kupplungshub wird beispielsweise auf einen Wert im Bereich von 0 V bis 5 V eingestellt. Die Kupplung wird eingerückt, wenn dieser Wert im Wesentlichen 0 V beträgt, und wird ausgerückt, wenn dieser Wert beispielsweise ungefähr 3,0 V erreicht. Da diese Werte für jedes Fahrzeug unterschiedlich sind und in Abhängigkeit von der Zeit variieren, werden geeignete Werte im Vorhinein ermittelt und im RAM 405 in der ECU 40 oder dergleichen gespeichert.
Der vom Sollwerteinstellmittel 431 eingestellte Soll-Kupplungshub wird als Steuerungsvorgabe 437 ausgegeben und mit dem Ist-Kupplungshub verglichen, der von dem am Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 angebrachten Kupplungshubsensor 39 gemessen wird.
Insbesondere wird, wenn die Gänge gewechselt werden, die Kupplung ausgerückt. Dementsprechend wird die Steuerungsvorgabe 437, die den Soll-Kupplungshub repräsentiert, beispielsweise auf 3 V eingestellt. Da sich die Kupplung zu diesem Zeitpunkt noch im eingerückten Zustand befindet und das Ist-Hubsignal 391 beispielsweise bei 0 V liegt, beträgt die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert +3 V, und dieser Wert wird in einen PID-Regler 433 eingegeben. Nach dem Gangwechsel ändert sich die Steuerungsvorgabe 437 vorübergehend, da der Zustand der Kupplung allmählich vom ausgerückten Zustand in den halb eingekuppelten Zustand und dann in den eingerückten Zustand geändert wird. Wenn beispielsweise der Sollwert auf 2,9 V eingestellt wird, beträgt die Differenz zum Kupplungshubsignal 391 (3 V) –0,1 V, und dieser Wert wird in den PID-Regler 433 eingegeben. Bei dem PID-Regler 433 handelt es sich um ein bekanntes Verfahren, das dazu führt, dass der Istwert des Kupplungshubs zur Steuervorgabe 437 hin konvergiert.
Ein vom PID-Regler 433 ausgegebener PID-Steuerwert 439 wird in das Elektromotorantriebssteuermittel 435 eingegeben, das die beiden Elektromotoren in dem Kupplungseinrück-/–ausrückaktuator 35 steuert. Zusätzlich dazu gibt das Schaltsignalerzeugungsmittel 415 das Motordrehzahlsignal 111, das Schaltverfahren (Anfahren oder Gangwechsel) usw., die in den Fahrzustandsinformationen 413 enthalten sind, in das Elektromotorantriebssteuermittel 435 ein. Zusätzlich dazu werden auch das Kupplungshubsignal 391, das vom Kupplungshubsensor 39 im Kupplungseinrück-/-ausrückaktuator 35 erfasst wird, und das Kupplungsdrehzahlsignal 371, das von dem an der automatischen Kupplungseinrichtung 3 angebrachten Kupplungsdrehbewegungssensor 37 erfasst wird, in das Elektromotorantriebssteuermittel 435 eingegeben.
Das Elektromotorantriebssteuermittel 435 gibt ein Antriebssignal 3511 für den Elektromotor 1 und ein Antriebssignal 3512 für den Elektromotor 2 aus, mit denen die beiden Elektromotoren 811 beziehungsweise 812 gesteuert werden. Diese Antriebssignale 3511 und 3512 geben Spannungen an, die von einem Hauptstromkreis 71 an die Elektromotoren 811 beziehungsweise 812 angelegt werden sollen, und der Hauptstromkreis 71 treibt die beiden Elektromotoren 811 und 812 an, indem er mit Hilfe einer Stromquelle (Batterie) 73 die angegebenen Spannungen an sie anlegt.
Wie oben beschrieben, werden bei der Kupplungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die beiden Elektromotoren gleichzeitig angetrieben, wenn bei dem Kupplungsvorgang eine hohe Ansprechempfindlichkeit erforderlich ist, und es wird nur einer der beiden Elektromotoren angetrieben, wenn die erforderliche Ansprechempfindlichkeit gering ist.
5 ist eine schematische Darstellung, die die Antriebsarten mit den beiden Elektromotoren veranschaulicht.
In 5 entspricht eine Antriebsart A einem Kupplungsbetätigungszeitraum, in dem das Fahrzeug anfährt und eine hohe Ansprechempfindlichkeit erforderlich ist. In diesem Zeitraum wird der Kupplungshub von dem Zustand, in dem die Kupplung ausgerückt ist, allmählich reduziert, bis die Steuerung bei halbem Einkuppeln beendet ist. Dieser Punkt (in der Figur durch „b” angegeben) entspricht dem Zeitpunkt, zu dem sich beispielsweise die Kupplungsdrehzahl und die Motordrehzahl aneinander angleichen. In 5 wird die Steuerung bei halbem Einkuppeln in dem mit „a” bezeichneten Bereich durchgeführt, in dem eine hohe Steuerungsgenauigkeit erforderlich ist, obwohl der Kupplungshub allmählich geändert wird.
Bei der Antriebsart A werden beide Motoren (811 und 812) angesteuert, da eine hohe Ansprechempfindlichkeit erforderlich ist.
Eine Antriebsart B entspricht einem Zeitraum einschließlich eines Zeitraums vom Punkt „b”, an dem die Steuerung bei halbem Einkuppeln beendet ist, bis zu dem Punkt, an dem die Kupplung eingerückt ist, und eines Zeitraums, in dem die Kupplung eingerückt bleibt. In diesem Modus wird nur einer der Elektromotoren angetrieben.
Eine Antriebsart C entspricht einem Zeitraum von dem Punkt, an dem die Kupplung für den Gangwechsel ausgerückt wird, bis zu dem Punkt, an dem die Steuerung bei halbem Einkuppeln nach dem Gangwechsel beendet ist. In diesem Zeitraum werden beide Motoren angetrieben, da eine hohe Ansprechempfindlichkeit erforderlich ist.
Das Elektromotorantriebssteuermittel 435 unterscheidet die oben beschriebenen Antriebsarten voneinander und treibt die Elektromotoren 811 und 812 dementsprechend an. Bei der Antriebsart B, bei der nur einer der Elektromotoren verwendet wird, werden der Elektromotor 811 und der Elektromotor 812 abwechselnd verwendet.
Als Nächstes wird der von dem Elektromotorantriebssteuermittel 435 ausgeführte Prozess nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Zunächst wird ein Elektromotorparameter M als Parameter zum Kennzeichnen des Elektromotors definiert, der anzuwenden ist, wenn nur einer der Elektromotoren verwendet wird, und dieser Parameter wird aus praktischen Gründen auf 2 eingestellt. Zusätzlich dazu wird die Anzahl der nicht richtig funktionierenden Elektromotoren auf 0 gesetzt (S4341).
Informationen, die das Anfahren des Fahrzeugs oder einen Gangwechsel anzeigen, werden dann von dem Schaltsignalerzeugungsmittel 415 eingeholt (S4342). Wie in 5 gezeigt, wird die Antriebsart A gewählt, wenn das Fahrzeug anfährt, und die Antriebsart C, wenn die Gänge gewechselt werden. Wenn keiner der Elektromotoren 811 und 812 eine Fehlfunktion aufweist, werden beide Elektromotoren 811 und 812 gleichzeitig angetrieben.
Insbesondere wird zunächst festgestellt, ob es einen nicht richtig funktionierenden Elektromotor gibt (S4343). Wenn keiner der Elektromotoren 811 und 812 eine Fehlfunktion aufweist (N = 0 bei S4343), werden die an den Elektromotor 1 (811) anzulegende Spannung V₁ und die an den Elektromotor 2 (812) anzulegende Spannung V₂ berechnet (S4344). Die berechneten Spannungen V₁ und V₂ werden zu dem Hauptstromkreis 71 geleitet, und der Elektromotor 1 (811) und der Elektromotor 2 (812) werden gleichzeitig angetrieben, um die automatische Kupplungseinrichtung 3 zu betätigen (S4345).
Wie in 2 gezeigt, verwenden der Elektromotor 1 (811) und der Elektromotor 2 (812) die gemeinsame Abtriebswelle 82 und sind an den Enden der Abtriebswelle 82 angeordnet. Somit rotieren der Elektromotor 1 (811) und der Elektromotor 2 (812) in entgegengesetzter Richtung und drehen die Abtriebswelle 82 in einer bestimmten Richtung.
Da die Abtriebswelle 82 durch beide Elektromotoren 811 und 812 gedreht wird, spricht das Schneckenrad 83 schnell an, und somit kann die Ansprechempfindlichkeit erhöht werden.
Wenn mit dem Gangwechsel begonnen wird, steuert das Elektromotorantriebssteuermittel 435 die an die Elektromotoren 811 und 812 angelegte Spannung, um die automatische Kupplungseinrichtung 3 auszurücken, und dann werden die Gänge gewechselt. Dann steuert das Elektromotorantriebssteuermittel 435 die an die Elektromotoren 811 und 812 angelegten Spannungen so, dass der Zustand der automatischen Kupplungseinrichtung 3 allmählich in den eingerückten Zustand geändert wird (S4344 und S4345).
Wenn das Fahrzeug anfährt, steuert das Elektromotorantriebssteuermittel 435 die an die Elektromotoren 811 und 812 angelegten Spannungen so, dass der Zustand der automatischen Kupplungseinrichtung 3 vom ausgerückten Zustand in den eingerückten Zustand geändert wird (S4344 und S4345).
Nach dem Schritt S4345 werden die Kupplungsdrehzahl 371 und die Motordrehzahl 111 miteinander verglichen (S4351). Wenn die Kupplungsdrehzahl 371 und die Motordrehzahl 111 gleich sind (Ja bei S4351), wird festgelegt, dass die Steuerung bei halbem Einkuppeln der automatischen Kupplungseinrichtung 3 beendet ist, und die Antriebsart wird zur Antriebsart B geändert. S4351 wird wiederholt, bis die Kupplungsdrehzahl 371 die Motordrehzahl 111 erreicht (Nein bei S4351).
Bei der Antriebsart B wird nur einer der Elektromotoren angetrieben.
Dementsprechend wird der Elektromotorparameter M überprüft. Wenn zuvor der Elektromotor 2 (812) verwendet wurde (Ja bei S4352), wird der Elektromotorparameter M auf 1 geändert (S4353). Wenn zuvor der Elektromotor 1 (811) verwendet wurde (Nein bei S4352), wird der Elektromotorparameter M auf 2 geändert (S4354). Dann wird die an den Elektromotor M anzulegende Spannung V_M berechnet und die berechnete Spannung V_M zu dem Hauptstromkreis 71 geleitet. Dann wird der Elektromotor M angetrieben, um die automatische Kupplungseinrichtung 3 zu betätigen (S4356).
Insbesondere steuert das Elektromotorantriebssteuermittel 435 die an einen der Elektromotoren 1 und 2 angelegte Spannung so, dass der Zustand der automatischen Kupplungseinrichtung 3 vom halb eingekuppelten Zustand in den eingerückten Zustand geändert wird.
Bei der Antriebsart B, d. h. in dem Zustand, in dem nur einer der Elektromotoren angetrieben wird, wird festgestellt, ob der Elektromotor M normal funktioniert (S4357). Es wird beispielsweise ermittelt, ob eine Spannung, die einen Schwellwert von 7,2 V übersteigt, länger als über einen vorgegebenen Zeitraum von beispielsweise einer Sekunde angelegt wird. Wenn eine Spannung von mindestens 7,2 V mindestens eine Sekunde lang angelegt wird, wird festgelegt, dass der Elektromotor M nicht normal funktioniert (Nein bei S4357). Die Abweichung kann durch das oben beschriebene Verfahren festgestellt werden, da der Betrieb des für die Kupplungsbetätigung erforderlichen Aktuators beendet werden würde, wenn eine angemessene Spannung während einer angemessenen Zeitspanne angelegt wird, falls der Motor normal funktioniert. Dementsprechend kann, wenn während einer langen Zeitspanne eine zu hohe Spannung angelegt wird, daraus geschlossen werden, dass der Motor nicht normal funktioniert.
Wenn der Elektromotor M normal funktioniert (Ja bei S4357), kehrt der Prozess zu S4342 zurück und wartet auf den nächsten Befehl zum Gangwechsel oder Anfahren des Fahrzeugs vom Schaltsignalerzeugungsmittel 415.
Wenn der Elektromotor M nicht normal funktioniert (Nein bei S4357), wird die Anzahl N der nicht richtig funktionierenden Elektromotoren überprüft (S4358). Wenn N = 0 bedeutet dies, dass nur einer der beiden Elektromotoren nicht richtig funktioniert. Dementsprechend leuchtet die Warnlampe 1711 auf der Warnanzeigetafel 171 der Indikatoreinheit 173 beispielsweise orange auf (S4359), und die Anzahl N der nicht richtig funktionierenden Elektromotoren wird um eins erhöht (S4360). Dann wird die Kennnummer M des nicht richtig funktionierenden Elektromotors der Nummer I des nicht richtig funktionierenden Elektromotors zugeordnet (S4361), und dann kehrt der Prozess zu S4342 zurück.
Wenn nur einer der beiden Elektromotoren nicht richtig funktioniert, kann die automatische Kupplungseinrichtung 3 immer noch von dem anderen Motor, der sich im Normalzustand befindet, betrieben werden, obgleich sich keine hohe Ansprechempfindlichkeit erzielen lässt.
Wie in 6 gezeigt, ist die Warnlampe 1711 gemeinsam mit Warnlampen für einen Sicherheitsgurt, für Öl, Wassertemperatur, Batterie usw. an der Warnanzeigetafel 171 angeordnet, die zur Indikatoreinheit 17 gehört. Die Warnlampe 1711 leuchtet je nach Bedarf beispielsweise orange oder rot auf, um den Fahrer zu warnen. Die Warnlampe 1711 leuchtet beispielsweise rot auf, um den Fahrer dazu aufzufordern, das Fahrzeug sofort anzuhalten und Kontakt mit einer Werkstatt aufzunehmen, und orange, um den Fahrer darüber zu informieren, dass es zu einer Fehlfunktion gekommen ist und eine Überprüfung und Reparatur erforderlich sind, obgleich das Fahrzeug noch fahren kann.
Wenn die Anzahl N von nicht richtig funktionierenden Elektromotoren in S4358 1 beträgt, so bedeutet dies, dass beide Elektromotoren nicht richtig funktionieren. Dementsprechend leuchtet die Warnlampe 1711 rot auf, und der Prozess ist wird beendet.
Wenn der Prozess von S4357 oder S4361 zu S4342 zurückkehrt und der nächste Befehl zum Gangwechsel oder Anfahren des Fahrzeugs vom Schaltsignalerzeugungsmittel 415 ausgegeben wird, wird die Anzahl N der nicht richtig funktionierenden Elektromotoren überprüft (S4343). Wenn N = 0 werden S4344, S4345 und S4351 bis S4361 wie oben beschrieben wiederholt.
Wenn N = 1 wird die Nummer I des nicht richtig funktionierenden Elektromotors überprüft (S4346). Die Kennnummer M des nicht richtig funktionierenden Elektromotors wird in S4361 der Nummer I des nicht richtig funktionierenden Elektromotors zugeordnet. Wenn I = 1 wird daher die an den Elektromotor 2 anzulegende Spannung V₂ berechnet (S4347) und zu dem Hauptstromkreis 71 geleitet, und der Elektromotor 2 wird angetrieben, um die automatische Kupplungseinrichtung 3 zu betätigen (S4348). Dann wird der Elektromotorparameter M auf 2 eingestellt (S4363). Wenn I = 2 wird die an den Elektromotor 1 anzulegende Spannung V₁ berechnet (S4349) und zu dem Hauptstromkreis 71 geleitet, und der Elektromotor 1 wird angesteuert, um die automatische Kupplungseinrichtung 3 zu betätigen (S4350). Dann wird der Elektromotorparameter M auf 1 eingestellt (S4364).
Wenn einer der Elektromotoren nicht richtig funktioniert, wird die automatische Kupplungseinrichtung 3 nur mit Hilfe des anderen Elektromotors, der sich im Normalzustand befindet, betätigt. Somit werden alle Kupplungsvorgänge außer dem der Durchführung der Steuerung bei halbem Einkuppeln nachfolgenden Vorgang nur mit Hilfe eines Elektromotors durchgeführt, der sich im Normalzustand befindet.
Dann wird in S4357 ermittelt, ob der Elektromotor M normal funktioniert. Wenn der Elektromotor M normal funktioniert (Ja), kehrt der Prozess zu S4342 zurück, und die nachfolgenden Schritte werden wiederholt. Wenn der Elektromotor M nicht normal funktioniert (Nein), so bedeutet dies, dass beide Elektromotoren nicht richtig funktionieren. Daher leuchtet die Warnlampe 1711 rot auf (S4362), und der Fahrer wird dazu aufgefordert, das Fahrzeug anzuhalten. Dann wird der Prozess beendet.
Dementsprechend werden in Übereinstimmung mit der erforderlichen Ansprechempfindlichkeit einer der Elektromotoren oder beide verwendet. Zusätzlich dazu werden Fehlfunktionen bei den Elektromotoren erfasst. Wenn einer der Elektromotoren nicht richtig funktioniert, kann eine Warnung ausgegeben werden, während die automatische Kupplungseinrichtung 3 mit Hilfe des anderen Elektromotors gesteuert wird. Wenn beide Elektromotoren nicht richtig funktionieren, kann eine Warnung ausgegeben werden, die den Fahrer dazu auffordert, das Fahrzeug anzuhalten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich. Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, dass der für das Erfassen von Fehlfunktionen der Elektromotoren verwendete Spannungsschwellwert auf 7,2 V und der Zeitraum dafür auf eine Sekunde eingestellt ist.

Claims

Kupplungssteuervorrichtung, die Folgendes umfasst: eine zwischen einem Motor (1) und einem Getriebe (5) angeordnete Kupplung (3), einen Kupplungsaktuator mit zwei Elektromotoren (811, 812) zum Antreiben der Kupplung, ein Kupplungssteuerelement (ECU, 40), das die zwei Elektromotoren (811, 812) gleichzeitig oder einen der Elektromotoren (811, 812) betätigt, um eine Betätigung des Kupplungsaktuators zu steuern, und ein Warnelement, das eine Warnung ausgibt, wenn es feststellt, dass der eine Elektromotor (811, 812) eine Fehlfunktion aufweist, wenn er betätigt wird, wobei die zwei Elektromotoren (811, 812) über eine gemeinsame Abtriebswelle (7) miteinander verbunden sind dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssteuerelement (ECU, 40) ein Elektromotorenantriebssteuermittel (435) umfasst, welches die folgenden Antriebsarten voneinander unterscheidet: Antriebsart A bei der beide Elektromotoren (811 und 812) angesteuert werden, Antriebsart B, in diesem Modus wird nur einer der Elektromotoren (811, 812) angetrieben, Antriebsart C, in diesem Zeitraum werden beide Elektromotoren (811, 812) angetrieben, wobei das Elektromotorenantriebssteuermittel (435) ferner bei der Antriebsart B, die Elektromotoren (811, 812) abwechselnd verwendet.
Kupplungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Kupplungssteuerelement ein Bestimmungselement aufweist, das bestimmt, ob eine Kupplungsbetätigung eine hohe Ansprechempfindlichkeit erfordert oder nicht, und das Kupplungssteuerelement (ECU, 40) die beiden Elektromotoren (811, 812) gleichzeitig betätigt, wenn das Bestimmungselement bestimmt, dass die Kupplungsbetätigung eine hohe Ansprechempfindlichkeit erfordert, und das Kupplungssteuerelement (ECU, 40) einen der Elektromotoren (811, 812) betätigt, wenn das Bestimmungselement bestimmt, dass die Kupplungsbetätigung keine hohe Ansprechempfindlichkeit benötigt.
Kupplungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der, wenn das Warnelement feststellt, dass der eine Elektromotor (811, 812) eine Fehlfunktion aufweist, das Kupplungssteuerelement (ECU, 40) den anderen Elektromotor (811, 812) betätigt.
Kupplungssteuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Bestimmungselement bestimmt, dass die Kupplungsbetätigung eine hohe Ansprechempfindlichkeit erfordert, wenn ein Kupplungshub in einem Zeitabschnitt stattfindet, in dem ein Kupplungszustand von einem ausgerückten Zustand zum Anfahren in einen halb eingekuppelten Zustand geändert wird, oder in einem Zeitabschnitt, in dem der Kupplungszustand aufgrund einer Gangwechselanforderung von einem eingerückten Zustand in den ausgerückten Zustand geändert wird, oder in einem Zeitabschnitt, in dem der Kupplungszustand nach dem Gangwechsel von dem ausgerückten Zustand in den halb eingekuppelten Zustand geändert wird.
Kupplungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Warnelement feststellt, dass der eine Elektromotor (811, 812) eine Fehlfunktion aufweist, wenn an den einen Elektromotor (811, 812) während eines Zeitraums, der länger als ein vorgegebener Zeitraum ist, eine Spannung angelegt wird, die bei oder über einem vorgegebenen Schwellwert für die Antriebsspannung liegt.
Kupplungssteuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der, wenn das Warnelement feststellt, dass der eine Elektromotor (811, 812) eine Fehlfunktion aufweist, das Kupplungssteuerelement (ECU, 40) nur den anderen Elektromotor (811, 812) betätigt, selbst wenn das Bestimmungselement bestimmt, dass die Kupplungsbetätigung eine hohe Ansprechempfindlichkeit erfordert.