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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz einer fußkraftbetätigten Anfahrkupplung
in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Die
DE 198 06 497 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Schutz einer fußkraftbetätigten Anfahrkupplung in einem
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug wird von
einer Antriebsmaschine in Form eines Verbrennungsmotors angetrieben,
welche von einer ersten Steuerungseinrichtung in Form einer Motorleistungssteuerung
angesteuert wird. Ein Fahrzeugführer
kann mittels eines Leistungsstellorgans in Form eines Fahrpedals
ein Wunschmoment der Antriebsmaschine einstellen, welches von der Steuerungseinrichtung
verarbeitet wird. Wenn keine anderen Anforderungen bezüglich des
Drehmoments vorliegen, stellt die Steuerungseinrichtung das Wunschmoment
des Fahrzeugführers
an der Antriebsmaschine ein.
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Die
Anfahrkupplung in Form einer Reibungs-Schaltkupplung wird von einem
Fahrzeugführer
mittels eines Kupplungspedals betätigt. Eine zweite Steuerungseinrichtung
des Antriebsstrangs in Form einer Schlupfregelung bestimmt den Schlupf
an der Anfahrkupplung. Dazu verfügt
der Antriebsstrang über
einen Drehzahlsensor am Eingang der Anfahrkupplung. Die zur Berechnung
des Schlupfs notwendige Drehzahl am Ausgang der Anfahrkupplung wird mittels
eines Drehzahlsensors direkt am Ausgang bestimmt. Alternativ dazu
kann ein Drehzahlsensor am Ausgang eines nach der Anfahrkupplung
angeordneten, handgeschalteten Getriebes angeordnet sein. In diesem
Fall verfügt
das Getriebe über
einen Gangstellungssensor, mittels welchem der eingelegte Gang und
damit die Übersetzung
des Getriebes ermittelt werden kann.
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Wenn
die zweite Steuerungseinrichtung mittels eines Positionssensors
erkennt, dass die Anfahrkupplung vollständig geschlossen ist und dennoch ein
unerwünschter
Schlupf an der Anfahrkupplung auftritt, so stellt sie zeitlich begrenzt
ein gegenüber dem
Wunschmoment geringeres Begrenzungsmoment der Antriebsmaschine ein.
Das Drehmoment der Antriebsmaschine wird also gegenüber dem Wunschmoment
des Fahrzeugführers
reduziert. Durch die Reduktion des Drehmoments der Antriebsmaschine
wird der Schlupf an der Anfahrkupplung abgebaut.
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In
beiden Varianten der Schlupferkennung sind zusätzliche Sensoren im Antriebsstrang
notwendig. Bei Kraftfahrzeugen mit fußkraftbetätigter Kupplung und handgeschaltetem
Getriebe ist üblicherweise
weder eine Drehzahlsensor am Ausgang der Anfahrkupplung noch ein
Positionssensor im Getriebe notwendig und damit auch nicht vorhanden.
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Demgegenüber ist
es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Schutz einer fußkraftbetätigten Anfahrkupplung
vorzuschlagen, welches einfach und kostengünstig umsetzbar ist und insbesondere
ohne zusätzliche
Sensoren auskommt.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird aus
Drehzahlen vor der Anfahrkupplung und nach dem Getriebe ein Quotient
gebildet. Als Drehzahl vor der Anfahrkupplung wird insbesondere
die Drehzahl der Antriebsmaschine verwendet, welche standardmäßig gemessen wird.
Als Drehzahl nach dem handgeschalteten Getriebe wird insbesondere
eine Drehzahl genutzt, welche aus Drehzahlen der Fahrzeugräder bestimmt wird.
Beispielsweise kann ein Mittelwert aus den Drehzahlen aller, der
angetriebenen oder der nicht angetriebenen Fahrzeugräder genutzt
werden. Die Drehzahlen der Fahrzeugräder werden bei modernen Kraftfahrzeugen
standardmäßig gemessen,
um daraus beispielsweise ein Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
zu bestimmen. Falls ein Sensor für
die Messung der Drehzahl einer Getriebeausgangswelle vorhanden ist,
kann auch diese Drehzahl verwendet werden. Ein Gangstellungssensor
im Getriebe zur Ermittlung des eingelegten Vorwärtsgangs und damit der aktuellen Übersetzung
des Getriebes ist nicht vorhanden bzw. notwendig.
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Nach
der Quotientenbildung wird der Quotient mit einer oder mehreren
mittels des Getriebes einstellbaren Übersetzung zwischen den, den
genannten Drehzahlen zugeordneten Wellen verglichen. Unter den zugeordneten
Wellen werden die Wellen verstanden, deren Drehzahl gemessen wird, also
beispielsweise eine Ausgangswelle der Antriebsmaschine oder eine
Drehzahl von Abtriebswellen. Falls als Drehzahl nach dem Getriebe
eine aus den Drehzahlen der Fahrzeugräder ermittelte Drehzahl verwendet
wird, wird bei den einstellbaren Übersetzungen neben den möglichen Übersetzungen
des Getriebes auch eine Übersetzung
eines Differentialgetriebes, beispielsweise eines Hinterachsdifferentials,
berücksichtigt.
Der Quotient kann beispielsweise mit allen möglichen einstellbaren Übersetzungen
verglichen werden. Es ist aber auch möglich, dass zunächst nur
ein Vergleich mit einer als wahrscheinlich angesehenen Übersetzung
durchgeführt
wird. Diese wahrscheinliche Übersetzung
kann beispielsweise auf Grund der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs festgelegt
werden. Als wahrscheinliche Übersetzung kann
auch eine zuletzt als eingestellt erkannte Übersetzung verwendet werden.
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Es
wird geprüft,
ob der Quotient innerhalb oder außerhalb eines ersten Bereichs
um die Übersetzungen
liegt. Der erste Bereich kann dabei symmetrisch oder asymmetrisch
zu den Übersetzungen ausgebildet
sein. Liegt der Quotient außerhalb
des genannten ersten Bereichs, so wird ein unerwünschter Schlupf an der Anfahrkupplung
erkannt und damit das Drehmoment der Antriebsmaschine zeitlich begrenzt
reduziert. Falls kein Schlupf an der Anfahrkupplung herrscht, muss
der Quotient von kleinen Messungenauigkeiten abgesehen genau einer
der möglichen Übersetzungen
entsprechen. Ein unerwünschter
Schlupf wird insbesondere dann erkannt, wenn der Quotient eine festlegbare
Erkenndauer lang ununterbrochen außerhalb des ersten Bereichs um
die genannte Übersetzung
liegt. Die Erkenndauer kann beispielsweise zwischen 0,5 und 3 s
liegen.
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Damit
kann ein unerwünschter
Schlupf auch ohne zusätzliche
Sensoren erkannt und anschließend
durch die Drehmomentreduktion abgebaut werden. Die Anfahrkupplung
kann so vor Schädigungen geschützt werden,
die insbesondere durch die Wärmentwicklung
bei Schlupf auftreten können.
Anfahrkupplungen müssen
wie alle Bauteile im Antriebsstrang mit einem gewissen Sicherheitsfaktor
ausgelegt werden. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es möglich,
den Sicherheitsfaktor zu reduzieren, die Anfahrkupplung also kleiner
zu dimensionieren. Dies führt
gegenüber
Anfahrkupplungen in Antriebssträngen
ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu Gewicht-
und Kostenersparnissen.
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Die
Breite des genannten ersten Bereichs kann für die einzelnen Getriebeübersetzungen
gleich oder unterschiedlich sein. Die Breite kann alternativ oder
zusätzlich
von der Drehzahl am Eingang der Anfahrkupplung, also von der Drehzahl
der Antriebsmaschine und/oder von der Drehzahl hinter dem Getriebe,
also von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig sein.
Außerdem
kann die Breite vom abgegebenen Drehmoment der Antriebsmaschine
abhängig
sein. Da die an der Anfahrkupplung dissipierte Wärmemenge mit steigendem Schlupf
und steigendem Drehmoment ansteigt, wird die Breite insbesondere
mit steigender Drehzahl der Antriebsmaschine und/oder steigender
Geschwindigkeit und/oder steigendem Drehmoment kleiner, womit ein
kleinerer Abstand zu den möglichen Übersetzungen
des Getriebes ausreicht, um einen unerwünschten Schlupf zu erkennen.
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Die
beschriebenen Verfahrensschritte werden insbesondere von der Steuerungseinrichtung
der Antriebsmaschine ausgeführt.
Es ist aber auch möglich,
dass sie von einer anderen, vorhandenen Steuerungseinrichtung des
Antriebsstrangs oder von einer zusätzlichen Steuerungseinrichtung
ausgeführt werden.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird versucht, den eingelegten Gang
im Getriebe zu bestimmen. Ein Gang kann beispielsweise als eingelegt
erkannt werden, wenn der Quotient eine einstellbare Zeitspanne innerhalb
eines Bestimmbereichs um die zugehörige Übersetzung liegt. Für die Ausgestaltung des Bestimmbereichs
gilt dasselbe wie für
den genannten ersten Bereich.
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Der
Antriebsstrang kann beispielsweise einen Kupplungssensor. aufweisen,
mittels welchem ein Betätigungsgrad
der Anfahrkupplung erfassbar ist. Der Antriebsstrang weist insbesondere
einen Kupplungsschalter auf, mittels welchem erkannt werden kann,
ob der Betätigungsgrad
der Kupplung größer als
ein bestimmter Auslösegrad
ist, die Anfahrkupplung also mehr als ein bestimmtes Maß geöffnet ist.
Wenn der vollständig
geöffneten
Anfahrkupplung ein Betätigungsgrad
von 100 % zugeordnet ist, kann der Auslösegrad beispielsweise zwischen
15 und 30 % liegen. Der Auslösegrad
ist insbesondere so ausgelegt, dass bei einer normalen Betätigung des
Kraftfahrzeugs eine Schaltung ohne Überschreiten des Betätigungsgrads
nicht möglich
ist. Ein derartiger Kupplungsschalter ist bei modernen Fahrzeugen
mit fußkraftbetätigter Anfahrkupplung
und handgeschaltetem Getriebe häufig
vorhanden.
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Das
Ausgangssignal eines Kupplungssensors oder eines Kupplungsschalters
kann zur Bestimmung des eingelegten Gangs im Getriebe herangezogen
werden. Wird beispielsweise ein Gang als eingelegt erkannt und wird
mittels der Ausgangssignale des Kupplungssensors bzw. -schalters
keine Betätigung
der Anfahrkupplung erkannt, so ändert
sich der erkannte Gang nicht, auch wenn der genannte Quotient außerhalb
des Bestimmbereichs liegt. Eine Änderung
wird erst nach einer erkannten Betätigung der Anfahrkupplung durchgeführt.
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Bei
einer erfolgreichen Bestimmung des eingelegten Gangs wird anschließend eine
im Vergleich zu einer erfolglosen Bestimmung kürze Erkenndauer verwendet.
Die kürze
Erkenndauer kann beispielsweise zwischen 0,5 und 1,3 s und die längere Erkenndauer
zwischen 1,5 und 3 s betragen.
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Damit
kann ein unerwünschter
Schlupf sicher erkannt werden und die Gefahr einer unnötigen und
für den
Fahrzeugführer
störenden
Drehmomentreduktion ist sehr gering. Ohne diese Unterscheidung kann
es insbesondere bei Schaltungen im Getriebe zu einer unnötigen Reduktion
des Drehmoments kommen. Dies kann insbesondere dann vorkommen, wenn
der Fahrzeugführer
eine so genannte verschliffene Schaltung durchführt, also die Anfahrkupplung während der
Schaltung lange schlupfen lässt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Einstellung des Begrenzungsmoments
nur in ausgewählten
Betriebsbereichen des Antriebsstrangs. Beispielsweise wird die Einstellung
nur bei nicht eingelegtem Rückwärtsgang,
bei einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs größer als eine Geschwindigkeitsschwelle
und/oder einem Wunschmoment des Fahrers größer als eine Momentenschwelle
durchgeführt.
Die Geschwindigkeitsschwelle kann beispielsweise zwischen 15 und
30 km/h und die Momentenschwelle beispielsweise zwischen 40 und
60 Nm betragen. In den verbleibenden Betriebsbereichen liefert die
Erkennung des unerwünschten
Schlupfs keine zuverlässigen
Ergebnisse bzw. ist eine Drehmomentreduktion nicht notwendig.
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Zur
Erkennung, ob der Rückwärtsgang
am Getriebe eingelegt ist, ist am Getriebe insbesondere ein Sensor
angeordnet. Eine Erkennung eines eingelegten Vorwärtsgangs
ist mit einem derartigen Sensor nicht möglich.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird das Begrenzungsmoment ausgehend
vom Wunschmoment über
eine Rampe reduziert, bis der genannte Quotient innerhalb eines
zweiten, festlegbaren Bereichs um eine Übersetzung des Getriebes liegt.
Der zweite Bereich kann dem ersten Bereich entsprechen oder von
ihm abweichen. Für
die Ausgestaltung des zweiten Bereichs gilt dasselbe wie für den genannten
ersten Bereich. Damit kann sichergestellt werden, dass das Reduktionsmoment
so weit reduziert wird, dass der Schlupf an der Anfahrkupplung abgebaut
ist, es aber nicht unnötig
stark reduziert wird.
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Die
Reduktion wird insbesondere dann beendet, wenn die genannte Bedingung
für eine
festlegbare Zeitspanne ununterbrochen erfüllt ist.
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Eine
Steigung der genannten Rampe zur Reduktion des Begrenzungsmoments
ist insbesondere vom Schlupf an der Anfahrkupplung abhängig, insbesondere
wird das Begrenzungsmoment bei größerem Schlupf schneller reduziert,
der Betrag der Steigung wird also mit steigendem Schlupf größer.
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Der
Schlupf an der Anfahrkupplung kann beispielsweise mit der Übersetzung
bestimmt werden, welche auch zum Umschalten der Erkenndauer für den unerwünschten
Schlupf verwendet wird. Die genannte Steigung kann direkt von dem
so bestimmten Schlupf abhängig
sein, beispielsweise kann eine Schlupf-Steigungskennlinie in einer Steuerungseinrichtung
des Antriebsstrangs abgespeichert sein. Es ist ebenfalls möglich, dass
ein funktionaler Zusammenhang zwischen Schlupf und Steigung in der Steuerungseinrichtung
abgespeichert ist.
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Die
genannte Steigung kann aber auch von dem genannten Quotienten bzw.
von dessen Abstand zu einer Übersetzung
des Getriebes abhängig sein.
Da der Quotient vom Schlupf an der Anfahrkupplung abhängig ist,
ergibt sich damit auch eine Abhängigkeit
der Steigung vom Schlupf an der Anfahrkupplung.
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Damit
kann die Reduktion des Drehmoments an den Schlupf an der Anfahrkupplung
angepasst werden. Bei großem
Schlupf und damit großer
disspierter Wärmemenge
erfolgt ein starker und unter Umständen spürbarer Eingriff und bei kleinem Schlupf
ein schwacher und nicht oder nur kaum spürbarer Eingriff.
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Die
Reduktion des Drehmoments dient dazu, einen unerwünschten
Schlupf an der Anfahrkupplung abzubauen. Das Drehmoment der Antriebsmaschine soll
nicht dauerhaft auf das Reduktionsmoment reduziert werden. Eine
Freigabe des Drehmoments sofort nach Abbau des Schlupfs könnte allerdings
zu einer Drehmomenterhöhung
und damit zu einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs führen, ohne
dass der Fahrzeugführer
die Stellung des Leistungsstellorgans ändert. Dies kann zu gefährlichen
Fahrsituationen führen.
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Um
dies zu verhindern, wird in Ausgestaltung der Erfindung die Begrenzung
des Drehmoments der Antriebsmaschine auf das Begrenzungsmoment beendet,
wenn die Summe aus dem Wunschmoment und einem festlegbaren Offset
kleiner ist als das Begrenzungsmoment. Der Fahrzeugführer muss
also das Wunschmoment so weit absenken, dass die Differenz aus Begrenzungsmoment
und Wunschmoment größer als
der genannte Offset ist. Der Offset kann konstant sein oder vom
Begrenzungsmoment abhängig
sein, er kann beispielsweise zwischen 20 und 40 Nm betragen. Beträgt das Begrenzungsmoment
beispielsweise 150 Nm und der Offset 30 Nm so wird die Begrenzung
erst aufgehoben, wenn der Fahrzeugführer mittels des Leistungsstellorgans
ein Wunschmoment kleiner als 120 Nm einstellt.
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Wenn
die genannte Bedingung erfüllt
wird, wird die Begrenzung insbesondere schlagartig beendet. Das
bedeutet, dass die Begrenzung ohne Zwischenschritte vollständig beendet
wird.
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Um
ein so genanntes Abwürgen
der Antriebsmaschine zu verhindern, wird in Ausgestaltung der Erfindung
die Begrenzung ebenfalls beendet, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine
kleiner als eine Grenzdrehzahl ist. Die Grenzdrehzahl kann beispielsweise
zwischen 800 und 1000 U/min betragen.
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In
Ausgestaltung der Erfindung weist eine Steuerungseinrichtung des
Antriebsstrangs einen Fehlerspeicher auf, in welchem eine erfolgte
Begrenzung des Drehmoments der Antriebsmaschine auf das Begrenzungsmoment
abgelegt wird. Dabei kann abgespeichert werden, ob überhaupt
jemals eine Begrenzung stattgefunden hat. Es ist aber auch möglich, dass
eine Anzahl der durchgeführten
Begrenzungen ermittelt wird und diese Anzahl im Fehlerspeicher abgelegt
wird. Neben diesen Informationen kann auch der Wert des Begrenzungsmoments
im Fehlerspeicher abgelegt werden. Dabei kann immer der letzte,
der bisher kleinste oder eine maximale Anzahl der letzten oder kleinsten
Werte abgespeichert werden. Außerdem
können
weitere Informationen beim Auftreten eines unerlaubten Schlupfs,
wie beispielsweise ein erkannter Gang und/oder das Drehmoment der
Antriebsmaschine mit abgespeichert werden.
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Aus
diesen dauerhaft abgespeicherten Informationen können bei einem Werkstattaufenthalt
des Kraftfahrzeugs Rückschlüsse auf
den Zustand der Anfahrkupplung gezogen werden.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der
Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der
Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs und
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2 zeitliche Verläufe von Betriebsgrößen des
Antriebsstrangs.
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Gemäß 1 verfügt ein Antriebsstrang 10 eines
Kraftfahrzeugs über
eine Antriebsmaschine 11 in Form eines Verbrennungsmotors,
welcher über eine
Ausgangswelle 12 mittels einer fußkraftbetätigten Kupplung 13 und über eine
Eingangswelle 14 eines Getriebes 15 mit dem genannten
Getriebe 15 koppelbar ist. Das gewandelte Drehmoment und
die Drehzahl der Antriebsmaschine 11 werden über eine nicht
dargestellte Ausgangswelle des Getriebe 15 mittels einer
Antriebswelle 16 an ein Achsgetriebe 17 übertragen,
welches in an sich bekannter Weise das Drehmoment über zwei
Abtriebswellen 18, 19 an Fahrzeugräder 20, 21 überträgt.
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Die
Antriebsmaschine 11 wird von einer Steuerungseinrichtung 22 angesteuert.
Die Steuerungseinrichtung 22 erhält über eine Signalleitung 23 Informationen über eine
gemessene Stellung eines Leistungsstellorgans 24, das vom
Fahrzeugführer betätigt wird.
Mittels des Leistungsstellorgans 24 kann der Fahrzeugführer ein
Wunschmoment, also einen Sollwert für das abgegebene Drehmoment
der Antriebsmaschine 11 einstellen. Sofern keine anderen
Regelsysteme, wie beispielsweise ein elektronisches Stabilitätsprogramm,
Anforderungen mit höherer
Priorität
stellen, wird das Wunschmoment eingestellt.
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Weiterhin
erhält
die Steuerungseinrichtung 22 über eine Signalleitung 25 Informationen über den Betriebszustand
der Antriebsmaschine 11, wie zum Beispiel eine gemessene
Drehzahl der Antriebsmaschine und eine gemessene Drosselklappenstellung. Aus
den genannten Informationen bestimmt die Steuerungseinrichtung 22 ein
abgegebenes Drehmoment an der Ausgangswelle 12.
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Eine
weitere Steuerungseinrichtung 30 erfasst unter anderem über Signalleitungen 31, 32 von Sensoren 33, 34 gemessene
Drehzahlen der Fahrzeugräder 20, 21 und
damit die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Die Steuerungseinrichtungen 22 und 30 sind über eine
Datenleitung 35 wie z.B. eine serielle CAN-Bus Verbindung
gekoppelt, mittels der Informationen, wie zum Beispiel die Drehzahlen
der Fahrzeugräder 20, 21 Fahrzeuggeschwindigkeit
zwischen den Steuerungseinrichtungen 22 und 30 ausgetauscht
werden.
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Auf
Grund der Gesamtzahl der Informationen bestimmt die Steuerungseinrichtung 22 Stellsignale,
zum Beispiel für
Kraftstoffzufuhr, Drosselklappenstellung, Zündzeitpunkt oder Einspritzzeit,
welche über
eine Signalleitung 36 an entsprechende, nicht dargestellte
Stellglieder der Antriebsmaschine 11 gesendet werden.
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Das
Getriebe 15 ist als ein handgeschaltetes Getriebe mit Schaltstufen
von sechs Vorwärtsgängen und
einem Rückwärtsgang
ausgeführt.
Schaltungen, also der Wechsel der Gänge werden vom Fahrzeugführer mit
Hilfe eines Schalthebels 37 durchgeführt, welcher eine mechanische
Verbindung 38 zum Getriebe 15 aufweist. Am Getriebe 15 ist
ein Sensor 28 angeordnet, mittels welchem lediglich erkannt
werden kann, ob der Rückwärtsgang
eingelegt ist. Der Sensor 28 ist über eine Signalleitung 29 mit
der Steuerungseinrichtung 22 verbunden. Die Auswertung des
Sensors 28 kann auch von einer anderen Steuerungseinrichtung
durchgeführt
werden, welche die daraus abgeleitete Information der Steuerungseinrichtung 22 zur
Verfügung
stellt.
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Die
Anfahrkupplung 13 ist als eine Einplatten-Reibtrockenkupplung
ausgeführt.
Die Anfahrkupplung 13 wird vom Fahrzeugführer mittels
eines Kupplungspedals 39, welches in Wirkverbindung mit der
Anfahrkupplung 13 steht, geöffnet und geschlossen. An der
Anfahrkupplung 13 ist ein Kupplungsschalter 27 angeordnet,
welcher mittels einer Signalleitung 26 mit der Steuerungseinrichtung 22 in
Signalverbindung steht. Mittels des Kupplungsschalters 27 kann
die Steuerungseinrichtung 22 erkennen, ob der Betätigungsgrad
der Anfahrkupplung 13 größer als ein Auslösegrad von
beispielsweise 20 % ist, die Anfahrkupplung 13 also mehr
als ein bestimmtes Maß geöffnet ist.
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Die
Anfahrkupplung 13 dient zum Ausgleich der Drehzahlunterschiede
zwischen Ausgangswelle 12 der Antriebsmaschine 11 und
der Eingangswelle 14 des Getriebes 15 beim Anfahren
des Kraftfahrzeugs, sowie zum Auftrennen des Antriebsstrangs 10 im
Stand und bei Schaltungen im Getriebe 15. Dabei tritt Schlupf,
also eine Drehzahldifferenz an der Anfahrkupplung 13 auf,
für welchen
die Anfahrkupplung 13 auch ausgelegt ist. Die für die reibschlüssige Übertragung
des Drehmoments der Antriebsmaschine 11 notwendige Anpresskraft
wird von einer nicht dargestellten Kupplungsfeder aufgebracht. Die Kupplungsfeder
ist so ausgelegt, dass es bei vollständig geschlossener Anfahrkupplung 13 nicht
zu einem Schlupf an der Anfahrkupplung 13 kommen dürfte. Auf
Grund von erhöhter
Reibung innerhalb der Kupplung, Klemmen von Bauteilen oder Verschleiß von Kupplungsbelägen kann
es dennoch zu einem Schlupf kommen, so dass eine vom Drehmoment
der Antriebsmaschine 11 und dem Schlupf abhängige Wärmemenge
dissipiert wird. Diese Wärme
kann zu einer Schädigung
oder Zerstörung
der Anfahrkupplung 13 führen.
Zu Schlupf und dissipierter Wärmemenge
kann es auch kommen, wenn der Fahrzeugführer die Anfahrkupplung 13 mit
dem Kupplungspedal 39 leicht öffnet. Ein derartiger unerwünschter Schlupf
an der Anfahrkupplung 13 sollte erkannt und durch eine
Reduktion des Drehmoments der Antriebsmaschine 11 abgebaut
werden.
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Zur
Erkennung eines unerwünschten Schlupfs
bildet die Steuerungseinrichtung 22 zunächst einen Quotienten i aus
der Drehzahl n_mot der Antriebsmaschine 11 und dem Mittelwert
n_rad der Drehzahlen der Fahrzeugräder 20, 21: i = n_mot/n_rad.
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Die
Steuerungseinrichtung 22 prüft, ob der Quotient für eine einstellbare
Zeitspanne innerhalb eines Bestimmbereichs um eine der möglichen Übersetzungen
zwischen Antriebsmaschine 11 und Fahrzeugräder 20, 21 liegt.
Wird außerdem
mit Hilfe des Kupplungsschalters 27 erkannt, dass die Anfahrkupplung 13 nicht
geöffnet
ist, so wird der Gang des Getriebes, aus welchem sich die Übersetzung,
in dessen Bestimmbereich der Quotient liegt, als der eingelegte
Gang g erkannt. Kann kein eingelegter Gang erkannt werden, so nimmt
g den Wert 0 an. Zur Bestimmung des eingelegten Gangs können noch weitere
Bedingungen abgeprüft
werden, wobei dies hier aber nicht weiter von Interesse ist. Eine
derartige Bestimmung des eingelegten Gangs wird von modernen Steuerungseinrichtungen
von Antriebsmaschinen standardmäßig durchgeführt.
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Der
als eingelegt erkannte Gang g wird bei der Erkennung eines unerwünschten
Schlupfs an der Anfahrkupplung 13 verwendet.
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In 2a und 2b sind
exemplarisch zeitliche Verläufe
von Betriebsgrößen des
Antriebsstrangs 10 bei einer Schaltung im Getriebe und
einem kurz darauf auftretenden unerwünschten Schlupfzustand an der
Anfahrkupplung dargestellt.
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In 2a ist
der Quotient i als durchgezogene Linie 41 und der als eingelegt
erkannte Gang g als gestrichelte Linie 42 dargestellt.
In 2b repräsentieren
die durchgezogene Linie 43 das vom Fahrzeugführer eingestellte
Wunschmoment, die gestrichelte Linie 44 das Begrenzungsmoment
zum Schutz der Anfahrkupplung und die strichpunktierte Linie 45 das
Ausgangssignal des Kupplungsschalters. Das genannte Ausgangssignal
ist größer als
0, wenn der Fahrzeugführer
die Anfahrkupplung mehr als den Auslösegrad betätigt.
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Bis
zum Zeitpunkt t1 wurde der 3. Gang als eingelegt erkannt, so dass
g den Wert 3 hat. Kurz vor dem Zeitpunkt t1 will der Fahrzeugführer eine
Schaltung vornehmen, so dass das Ausgangssignal des Kupplungsschalters
größer als
0 wird. Zum Zeitpunkt t1 verlässt
der Quotient i einen Bestimmbereich um eine dem 3. Gang zugeordnete Übersetzung
i3, welcher von den Grenzlinien 46a, 46b eingegrenzt
wird. Damit wird kein Gang mehr als eingelegt erkannt, so dass die
Größe g auf
0 abfällt.
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Zum
Zeitpunkt t2 verlässt
der Quotient i einen ersten Bereich um die Übersetzung i3. Dieser Bereich
ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellt. Er ist etwas breiter als der genannte Bestimmbereich.
Die Steuerungseinrichtung prüft,
ob der Quotient i für
eine erste Erkenndauer dt1 außerhalb
aller möglichen Übersetzungen
liegt. Die erste Erkenndauer dt1 kann beispielsweise zwischen 1,5 und
3 s liegen. Falls dies der Fall sein sollte, so wird das Drehmoment
der Antriebsmaschine auf ein Begrenzungsmoment reduziert.
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Im
dargestellten Beispiel ist dies nicht der Fall, da der Quotient
i zum Zeitpunkt t3 den ersten Bereich um die dem 4. Gang zugeordnete Übersetzung
t4 erreicht. Der genannte Bereich ist durch die Begrenzungslinien 47a, 47b festgelegt.
Zum Zeitpunkt t4 wird der 4. Gang als eingelegter Gang erkannt,
da zu diesem Zeitpunkt der Quotient i für eine festgelegte Zeitspanne
innerhalb des nicht dargestellten Bestimmbereichs um die Übersetzung
i4 gelegen ist und das Signal des Kupplungsschalters wieder 0 ist.
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Nachdem
der Fahrzeugführer
wegen der Schaltung das Wunschmoment vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt
t3 auf 0 reduziert hat, erhöht
er es ab dem Zeitpunkt t3 wieder deutlich. Da kein unerlaubter Schlupf
an der Anfahrkupplung erkannt wurde, ist das Begrenzungsmoment auf
einem Maximalwert M_max, welcher größer als das Drehmoment ist,
welches der Fahrzeugführer
höchstens
einstellen kann. Sofern keine Anforderungen mit höherer Priorität vorliegen,
stellt die Steuerungseinrichtung den kleineren der beiden Drehmomentwerte
von Wunschmoment und Begrenzungsmoment ein.
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Zum
Zeitpunkt t5 verlässt
der Quotient i auf Grund einer weiteren Erhöhung des Wunschmoments den
ersten Bereich um die Übersetzung
i4. Der Quotient i bleibt ununterbrochen außerhalb des ersten Bereichs,
so dass zum Zeitpunkt t6 eine gegenüber der ersten Erkenndauer
dt1 kürzere,
zweite Erkenndauer dt2 abgelaufen ist. In diesem Fall wird die kürzere Erkenndauer
dt2 verwendet, da weiterhin der 4. Gang als der eingelegte Gang
erkannt wird. Daran hat sich nichts geändert, da der Fahrzeugführer seit
dem Zeitpunkt t4 die Anfahrkupplung nicht mehr geöffnet hat,
also das Ausgangssignal des Kupplungsschalters ununterbrochen 0
war.
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Als
Folge davon springt das Begrenzungsmoment zum Zeitpunkt t6 auf den
aktuellen Wert des Wunschmoments, um anschließend entlang einer Rampe weiter
abzusinken. Die Steigung der Rampe ist von einem abgeschätzten Schlupf
an der Anfahrkupplung abhängig.
Der Schlupf wird abgeschätzt, indem
die Drehzahl am Eingang des Getriebes ausgehend von der gemittelten
Raddrehzahl n_rad und der Übersetzung
i4 abgeschätzt
und anschließend von
der Drehzahl der Antriebsmaschine abgezogen wird. Die Steigung der
Rampe ergibt sich dann auf Grund der Auswertung einer Schlupf-Steigungskennlinie,
die in der Steuerungseinrichtung abgelegt ist.
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Durch
die Reduktion des Drehmoments der Antriebsmaschine wird der Schlupf
abgebaut und der Quotient i sinkt nach einer kurzen Verzögerungszeit wieder
Richtung Übersetzung
i4 ab. Zum Zeitpunkt t7 erreicht der Quotient i die obere Begrenzungslinie 47b des
ersten Bereichs um die Übersetzung
i4, so dass als Folge davon das Reduktionsmoment nicht mehr weiter
abgesenkt wird. Das Reduktionsmoment bleibt aber auf seinem Wert
zum Zeitpunkt t7 stehen, so dass das Wunschmoment des Fahrzeugführers weiterhin
nicht in voller Höhe
eingestellt wird.
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Das
Reduktionsmoment springt erst zum Zeitpunkt t8 wieder auf den Maximalwert
M_max. Zum Zeitpunkt t8 wird die Summe aus dem Wunschmoment und
einem Offset, der beispielsweise 30 Nm betragen kann, kleiner als
das Begrenzungsmoment. Damit wird die Reduktion bzw. Begrenzung
des Wunschmoments zum Zeitpunkt t8 beendet.
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Die
Begrenzung des Wunschmoments wird nur durchgeführt, wenn die Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs größer als
eine Geschwindigkeitsschwelle von beispielsweise 20 km/h, das Wunschmoment
größer als
eine Momentenschwelle von beispielsweise 50 Nm, die Drehzahl der
Antriebsmaschine größer als
eine Drehzahlschwelle von beispielsweise 1000 U/min und der Rückwärtsgang nicht
eingelegt ist.
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Die
Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine weist einen Fehlerspeicher
auf, in welchem sie die Anzahl der durchgeführten Begrenzungen des Wunschmoments
und den kleinsten notwendigen Wert des Begrenzungsmoments abspeichert.
Die Einträge
des Fehlerspeichers bleiben erhalten, auch wenn die Stromversorgung
der Steuerungseinrichtung unterbrochen wird. Der Fehlerspeicher
kann mittels spezieller Auslesegeräte, beispielsweise bei einem
Werkstattaufenthalt, ausgelesen und auch wieder gelöscht werden.
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Nach
Abbau des Schlupfs an der Anfahrkupplung kann das Begrenzungsmoment
auch entlang einer Rampe erhöht
werden.