DE102007055085A1

DE102007055085A1 - Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens

Info

Publication number: DE102007055085A1
Application number: DE102007055085A
Authority: DE
Inventors: Harald Schmitz; Martin Leibbrandt
Original assignee: Getrag Ford Transmissions GmbH; Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Ford Transmissions De GmbH
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2027-11-17
Also published as: US8123659B2; DE102007055085B4; US20090127012A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung eines unkontrollierten Rückrollens eines Kraftfahrzeugs mit Mitteln zur Beeinflussung der Momentenübertragung eines Antriebsstrangs, wobei für den Fall, dass ein Rückrollzustand - eine Bewegung entgegen einer vorbestimmten Bewegungsrichtung - des Kraftfahrzeugs detektiert wird, die Momentenübertragung so beeinflusst wird, dass über den Antriebsstrang ein der Rückrollrichtung entgegenwirkendes Moment übertragen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Moment dabei einen definierten Maximalwert unter einem maximal möglichen Antriebsmoment nicht überschreitet. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe, mit Mitteln zur Beeinflussung der Momentenübertragung eines Antriebsstrangs, bevorzugt wenigstens einer steuerbaren Kupplung im Antriebsstrang zwischen Motor und wenigstens einem angetrieben Rad, mit Mitteln zur Detektion des Rückrollzustands. Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Fahrzeug durch eine Steuerung zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens aus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens eines ungebremsten Kraftfahrzeugs durch Beeinflussung der Momentenübertragung durch den Antriebstrang zwischen einem Motor und wenigstens einem angetriebenen Rad sowie ein entsprechend ausgerüstetes Fahrzeug. Beispielsweise erfolgt die Beeinflussung der Momentenübertragung durch die Steuerung des Eingriffs wenigstens einer Kupplung bzw. deren Aktuator. Für den Fall, dass ein Rückrollzustand, d. h. eine Bewegung entgegen einer vorbestimmten Bewegungsrichtung, des Kraftfahrzeugs detektiert wird, werden die Mittel zur Beeinflussung der Momentenübertragung, d. h. beispielsweise die Kupplung, so gesteuert, dass dem Antriebsstrang ein der Rückrollrichtung entgegenwirkendes Moment aufgeprägt wird.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen versucht wird, durch Aufprägen eines Moments, das Rückrollen, d. h. das Bewegen des ungebremsten Fahrzeugs entgegen einer Wunschrichtung auf Null zu reduzieren. So wird in üblichen Automatikgetrieben durch den Drehmomentwandler bei Wahl einer Fahrstufe ein Antriebsmoment in den Antriebsstrang eingeleitet. Dieses Moment kann so gewählt sein, dass das Kraftfahrzeug bei jeglichem Steigungsgrad der Fahrbahn das Fahrzeug auch ohne Betätigen der Bremse oder Anheben der Drehzahl des Motors gehalten wird. Oft wird diese Eigenschaft als sehr angenehm empfunden. Es sind daher Vorschläge bekannt, das Rückrollen bei allen möglichen Steigungen zu verhindern. Dazu wird beispielsweise auf die DE 10239392A1 , DE 10 2004 017 635 A1 und die DE 19910573A1 verwiesen. Letztere offenbart beispielsweise eine Möglichkeit, das Rückrollen bei einem Fahrzeug mit Doppelkupplungsgetriebe zu verhindern. Es hat sich gezeigt, dass das mit diesen Verfahren angestrebte Ziel, nämlich der Stillstand des Fahrzeugs, aufgrund der Messungenauigkeit der verwendeten Geschwindigkeitssensoren und der mangelnden Erfassung sämtlicher Fahrzustände, wie der momentanen Neigung, nicht oder nur kaum erreicht wird und zudem das unberechenbare Ergebnis und die Inkonsistenz im Fahrverhalten den Fahrer verunsichert.
Allen zuvor beschriebenen Vorschlägen ist gemeinsam, dass damit ein mögliches Rückrollen vollständig unterbunden wird. Es hat sich aber gezeigt, dass bei den alltäglichen Fahrsituationen ein Rückrollen durchaus erwünscht sein kann, beispielsweise um Fahrmanöver ohne aufwendige und zeitraubende Wechsel der Getriebezustände durchführen zu können.
So ist aus der DE 198 49 494 C1 bekannt, im Beinahe-Stillstand eines Fahrzeugs eine Rollgeschwindigkeit gegen die beabsichtigte Fahrrichtung zuzulassen, wobei die Rollgeschwindigkeit auf eine vorgegebene Geschwindigkeit beschränkt ist. Dabei erfolgt die Begrenzung auf die vorgegebene Geschwindigkeit durch Einbremsen, Beeinflussung durch die Motordrehzahl und/oder Beeinflussung der Momentenübertragung des Antriebsstrangs. Gemäß der Lehre der DE 198 49 494 C1 wird gerade der Stillstand des Fahrzeugs vermieden, um dem Fahrer ein Gefühl für die tatsächlichen Fahrbahngegebenheiten zu vermitteln und ihn daher zu zwingen, weitere Maßnahmen zu ergreifen, die eine fortgesetzte Bewegung des Fahrzeugs entgegen der gewünschten Bewegungsrichtung verhindern, wie beispielsweise Betätigen der Bremse. Durch das Einregeln der Rollgeschwindigkeit auf eine feste Geschwindigkeit auch bei sehr starken Neigungen kommt es jedoch nachteilig zu einer hohen Belastung der Fahrzeugsysteme insbesondere der für die Momentenübertragung erforderlichen Komponenten, wie Drehmomentwandler und Kupplung. Zwar wird dieses Problem von der DE 198 49 494 C1 angesprochen, aber als Lösung wird eine Beschränkung des Rückrollwegs vorgeschlagen, indem das Fahrzeug festgebremst wird und der Fahrer zu einem Neustart gezwungen wird. Dieser Eingriff kann vom Fahrer als sehr störend empfunden werden, da er das Gefühl erhält, der Gewalt über das Fahrzeug beraubt worden zu sein, und es zu Fehlreaktionen beim überraschten Fahrer kommen kann. Zudem dürfte sich beim Fahrer kaum eine sicherheitsförderliche Gewöhnung einstellen, da es nur äußerst selten zu diesem automatisierten Eingriff kommen wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens eines Kraftfahrzeugs durch Beeinflussung der Momentenübertragung des Antriebsstrangs bereitzustellen, bei der ein kontrolliertes Rückrollen zugelassen wird, dieser Eingriff vom Fahrer als möglichst wenig störend empfunden wird und insbesondere bei starken Steigungen ihn nicht im Unklaren über die tatsächliche Fahrbahnneigung lässt. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein damit ausgerüstetes Fahrzeug gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezweckt die Verringerung der meist fahrbahnneigungsbedingten Rückrollbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeug mit Mitteln zur Beeinflussung der Momentenübertragung seines Antriebsstrangs ausgerüstet ist. Bevorzugt handelt es sich dabei um wenigstens eine Kupplung, beispielsweise Trockenreib- oder Lamellenkupplung, deren Eingriff und damit das von der Kupplung übertragende Moment mittels eines Aktuators durch das erfindungsgemäße Verfahren gesteuert wird, um so die Kraftübertragung von dem Antriebsmotor über die wenigstens eine Kupplung auf wenigstens ein Antriebsrad, bevorzugt zwei oder vier, zu übertragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass für den Fall, dass ein Rückrollzustand des ungebremsten Kraftfahrzeugs detektiert wird, d. h. eine Bewegung entgegen einer vorbestimmten Bewegungsrichtung vorliegt, die Momentenübertragung so beeinflusst wird, dass über den Antriebsstrang ein der Rückrollrichtung entgegenwirkendes Moment übertragen wird, um dadurch die Rückrollbeschleunigung je nach Stärke der Fahrbahnneigung beziehungsweise Größe des Moments zu minimieren, auf Null zu reduzieren und das Fahrzeug sogar schließlich in die umgekehrte Richtung, d. h. die in die vorbestimmte Bewegungsrichtung zu beschleunigen. Rückrollrichtung bezieht sich erfindungsgemäß nicht zwingend auf die Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs, sondern definiert sich lediglich dadurch, dass sie der vorbestimmten Bewegungsrichtung, die vorwärts und rückwärts gerichtet sein kann, entgegen gesetzt ist, wobei die vorbestimmte oder gewünschte Bewegungsrichtung sich beispielsweise aus der Stellung des Ganghebels ermitteln lässt. Ist beispielsweise der Ganghe bel so gestellt, dass dies einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs entspricht, so würde das Rollen in die Rückwärtsrichtung die Rückrollrichtung sein. Ist dagegen der Ganghebel so gestellt, dass dies einer Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs entspricht, so würde das Rollen in die Vorwärtsrichtung die Rückrollrichtung sein. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Moment, das durch Beeinflussung der Momentenübertragung des Antriebsstrangs letztlich auf das oder die Antriebsräder übertragen wird, dabei einen definierten Maximalwert nicht überschreitet. Die Beschränkung des die Rückrollbeschleunigung entgegenwirkenden Moments auf einen Maximalwert vermeidet Überbelastungen in dem Antriebsstrang und insbesondere bei dem zur Beeinflussung der Momentenübertragung vorgesehenen Mittel, bevorzugt der Kupplung. Zudem wird diese Maßnahme vom Fahrer als wenig störend empfunden, da sie bei entsprechender Wahl des Maximalwerts, die beispielsweise fahrzeuggewichtsspezifisch und/oder fahrbahnneigungsspezifisch gewählt sein kann, einen vergleichsweise sanften Eingriff darstellt. Darüber hinaus sorgt die Beschränkung auf einen festen Maximalwert, dass bei entsprechender hoher Rückrollbeschleunigung aufgrund einer immer noch vorhandenen, in etwa gleichen Fahrbahnneigung das Fahrzeug zwar aufgrund des Moments weniger stark aber dennoch weiter beschleunigt, so dass dadurch der Fahrer ein Feedback darüber erhält, wie die momentane Fahrbahnneigung ist, was ihm nicht nur das Gefühl eines direkten „Fahrbahnkontakts" gibt, sondern ihn auch aus Sicherheitsgründen veranlassen muss, entsprechende Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wie die Bremse zu betätigen. Durch dieses bei besonders starker Rückrollbeschleunigung zwingend erforderliche Eingreifen durch den Fahrer wird somit der Fahrer, wie von herkömmlichen Systemen gewohnt, aktiv mit einbezogen, dadurch wird der Fahrer nicht überrascht und die Sicherheit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren gesteigert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Moment mit zunehmender Rückrollgeschwindigkeit, d. h. mit Zunahme des Betrags der Rückrollgeschwindigkeit, wenigstens in einem geregelten Teilbereich davon kontinuierlich bis auf den definierten Maximalwert gesteigert. Durch die kontinuierliche Steigerung des Moments mit zunehmender Rückrollgeschwindigkeit wird eine besonders sanfte Verminderung der Rückrollbeschleunigung erreicht. Für die Regelung in wenigstens diesem Teilbereich sind unterschiedliche Regelcharakteristiken anwendbar, beispielsweise P-, I-, PI-, PD- oder PID-Charakteristiken).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem die Geschwindigkeit Null (Stillstand des Kraftfahrzeugs) umfassenden Teilbereich der Rückrollgeschwindigkeit über den Antriebsstrang ein im Wesentlichen konstantes, gegenüber dem Maximalwert reduziertes Moment übertragen wird. Beispielsweise wird in einem Geschwindigkeitsbereich von Null bis zu einer definierten minimalen Rückrollgeschwindigkeit, beispielsweise 2 km/h, die geringer als die minimale Rückrollgeschwindigkeit ist, bei der das Maximaldrehmoment aufgebracht wird, ein reduziertes, der Rückrollbewegung entgegen gerichtetes Moment auf das oder die Antriebsräder übertragen. Durch das im Wesentlichen auf einen konstanten, von der Rückrollgeschwindigkeit unabhängigen Wert eingestellte Moment im Beinahestillstand, d. h. im Bereich um oder ausgehend von der Geschwindigkeit Null, wird ein weitgehend reproduzierbares Fahrverhalten erreicht. Dies liegt darin, dass der bei Fahrzeugen derzeit üblicherweise vorhandene Geschwindigkeitssensor kein hohes Auflösungsvermögen besitzt, und Geschwindigkeiten unter 1 bis 2 km/h (0,3 m/s bis 0,5 m/s) damit nur unzuverlässig zu detektieren sind. Dies führt zu einem nicht reproduzierbaren Fahrverhalten in diesem Geschwindigkeitsbereich. Höher auflösende Geschwindigkeitssensoren sind zwar erhältlich sind aber vergleichsweise teuer.
Bevorzugt wird in dem Fall, dass eine Bewegung des Kraftfahrzeugs in der vorbestimmten Bewegungsrichtung erreicht wird, das reduzierte Moment so abgeregelt, dass eine definierte Kriechgeschwindigkeit in der vorbestimmten Bewegungsrichtung nicht überschritten wird, sofern kein Anfahren erfolgt. Das Auslösen des Anfahrvorgangs wird beispielsweise durch eine Änderung der Gaspedalstellung detektiert. Durch das Abregeln wird eine den Fahrer irritierende Beschleunigung in der vorbestimmten Bewegungsrichtung unterbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird bei einem weiter gewünschten Anfahren des Fahrers, der Anfahrstrang mit dem Minimum des aus der Anfahrstrategie berechneten Moments und dem aus der Rückrollstrategie berechneten Moment beaufschlagt.
Dies erlaubt einen unterstützten Übergang aus der Kriechgeschwindigkeit in Fahrerwunschrichtung zum Anfahren ohne Einbruch der Fahrzeugbeschleunigung.
In einer weiteren Ausgestaltung wird ein weiteres reduziertes Moment in dem gebremsten Zustand des Fahrzeugs angelegt. Beispielsweise wird ein bei Betätigung der Betriebs- oder Feststellbremse ein unter dem Maximalmoment liegendes, spezifisches fahrzeug- und/oder fahrbahnneigungsspezifisches Moment auf das oder die Antriebsräder übertragen, um mit Lösen der Bremse schneller das zuvor erwähnte Moment einstellen zu können, beispielsweise den Wert des geregelten Teilbereichs bis zum Maximaldrehmoment für das ungebremste Fahrzeug.
Bevorzugt wird das Lösen der Bremse durch den abfallenden Bremsdruck detektiert. Dadurch kann das Lösen der Bremse nahezu unmittelbar nach dem Abfall der Bremswirkung detektiert werden. Wird der standardmäßig vorhandene elektrische Bremslichtschalter dagegen verwendet, kann aufgrund dessen verzögerten Abfallverhaltens das Bremsmoment nachteilig schon lange abgebaut sein, bevor dieser ein Lösen signalisiert und das Moment aufgebaut wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Drehzahl des Motors in einem vorgegebenen Bereich zur Beeinflussung des Moments variiert. Beispielsweise kann eine Leerlaufdrehzahlanhebung erfolgen, um das weitere reduzierte Moment bereitzustellen. Die Anhebung kann beispielsweise auf einen festen Wert erfolgen, wenn ein Lösen der Bremse oder ein Rückrollen detektiert wird. Sie kann in einer Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder Beschleunigung, beispielsweise berechnet aus der Zeit, die zwischen Lösen der Bremse und Detektion des Rückrollens verstrichen ist, angehoben werden. Die Leerlaufanhebung kann auf einen Maximalwert begrenzt sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe, mit Mitteln zur Beeinflussung der Momentenübertragung eines Antriebsstrangs, bevorzugt wenigstens einer steuerbaren Kupplung im Antriebsstrang zwischen Motor und wenigstens einem angetriebenen Rad, mit Mitteln zur Detektion des Rückrollzustands. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zeichnet sich durch eine Steuerung zur Durchführung des Verfahrens in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und den damit jeweils verbundenen Vorteilen aus. Wie schon zuvor beschrieben, umfasst das Fahrzeug vorteilhaft wenigstens eine Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlanhebung.
Darüber hinaus umfassen die Mittel zur Detektion des Rückrollzustands bevorzugt einen an einer Eingangswelle des Getriebes angeordneten Drehrichtungssensor. Beispielsweise handelt es sich um die Getriebeeingangswelle, über die der Rückwärtsgang betrieben wird. Dadurch kann ein separater Sensor, beispielsweise am Schalthebel, eingespart werden, da diese Eingangswelle stets in ein und dieselbe Richtung dreht, wenn die Rollrichtung dem Fahrerwunsch entspricht.
Bevorzugt ist das Getriebe ein automatisiertes Schaltgetriebe, ein Automatikgetriebe, oder ein Doppelkupplungsgetriebe.
Anhand 1 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
1 zeigt einen schematischen Verlauf des Moments M (Kupplungsmoments) in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit v, das über den Antriebsstrang auf das oder die Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen wird, um u. a. beim ungebremsten Fahrzeug einem Rückrollen entgegenzuwirken.
Wie in der 1 gezeigt, ist bei einem Rückrollen des Fahrzeugs (zweiter Quadrant des Graphen) das maximale aufgebrachte Moment auf einen Wert M_max begrenzt, der bei einer zugehörigen Rückrollgeschwindigkeit V_max erreicht wird und bei höheren Rückrollgeschwindigkeiten im Bereich (1) beibehalten wird. In dem geregelten Teilbereich (2) ist das Moment von der Rückrollgeschwindigkeit V abhängig, wobei das Moment mit zunehmendem Betrag der Rückrollgeschwindigkeit stetig auf den Maximalbetrag M_max zunimmt. In einem Teilbereich (3) von einer Geschwindigkeit Null bis zur einer Rückrollgeschwindigkeit V_min wird ein reduziertes Moment M_red < M_max auf das oder die Antriebsräder übertragen, wobei in dem Geschwindigkeitsbereich (3) das Moment konstant gehalten wird. Wird aus der Rückrollbewegung aufgrund des anliegenden Drehmoments M_red eine Bewegung in die gewünschte Bewegungsrich tung erreicht, so wird das Moment bis zum Erreichen einer Kriechgeschwindigkeit V_Kr in dieser Bewegungsrichtung das Moment abgeregelt, d. h. auf Null reduziert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10239392 A1 [0002]
- DE 102004017635 A1 [0002]
- DE 19910573 A1 [0002]
- DE 19849494 C1 [0004, 0004, 0004]

Claims

Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens eines Kraftfahrzeugs, das Mittel zur Beeinflussung der Momentenübertragung eines Antriebsstrangs aufweist; wobei das Verfahren für den Fall, dass ein Rückrollzustand – eine Bewegung entgegen einer vorbestimmten Bewegungsrichtung – des ungebremsten Kraftfahrzeugs detektiert wird, die Momentenübertragung so beeinflusst, dass über den Antriebsstrang ein der Rückrollrichtung entgegenwirkendes Moment übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Moment dabei einen definierten Maximalwert nicht überschreitet.
Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung der Momentenübertragung wenigstens ein Eingriff einer Kupplung gesteuert wird.
Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Moment mit zunehmender Rückrollgeschwindigkeit wenigstens in einem geregelten Teilbereich davon kontinuierlich bis auf den definierten Maximalwert gesteigert wird.
Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem die Geschwindigkeit Null umfassenden Teilbereich der Rückrollgeschwindigkeit über den Antriebsstrang ein konstantes, gegenüber dem Maximalwert reduziertes Moment übertragen wird.
Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, dass eine Bewegung des Kraftfahrzeugs in der vorbestimmten Bewegungsrichtung erreicht wird, das reduzierte Moment so abgeregelt wird, dass eine definierte Kriechgeschwindigkeit in der vorbestimmten Bewegungsrichtung nicht überschritten wird, sofern kein Anfahren erfolgt.
Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres reduziertes Moment in dem gebremsten Zustand des Fahrzeugs, bevorzugt Bremsdruck gekoppelt, angelegt wird.
Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Motors in einem vorgegebenen Bereich zur Beeinflussung des Moments variiert wird.
Verfahren zum Verhindern eines unkontrollierten Rückrollens gemäß dem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anheben der Motordrehzahl bewirkt wird, falls ein Lösen einer Bremse und/oder ein Rückrollen detektiert wird.
Kraftfahrzeug mit einem Getriebe, mit Mitteln zur Beeinflussung der Momentenübertragung eines Antriebsstrangs, bevorzugt mit wenigstens einer steuerbaren Kupplung im Antriebsstrang zwischen Motor und wenigstens einem an getriebenen Rad, mit Mitteln zur Detektion des Rückrollzustands, gekennzeichnet durch eine Steuerung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug gemäß dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch wenigstens eine Vorrichtung zur Leerlaufdrehzahlanhebung.
Kraftfahrzeug gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Detektion des Rückrollzustands einen an einer Eingangswelle des Getriebes angeordneten Drehrichtungssensor umfassen.
Kraftfahrzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein automatisiertes Schaltgetriebe, ein Automatikgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe ist.