DE102007057104B3 - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Sicherung eines Fahrzustands - Google Patents

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Sicherung eines Fahrzustands Download PDF

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Abstract

Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit wenigstens einer Reibkupplung (22, 24) und einem Stufengetriebe (26, 28), das mit einem Ausgangsglied der Reibkupplung (22, 24) verbunden ist, wobei die Reibkupplung (22, 24) in einem Grundzustand geöffnet und mittels eines zugeordneten Aktuators (38, 40) in einen schlupfenden oder geschlossenen Zustand versetzbar ist, wobei eine elektronische Steuereinheit (32) mit einer zugeordneten Leistungsstufe (34, 36) verbunden ist, die Steuersignale der Steuereinheit (32) in Leistungssignale zum Betreiben des Aktuators (38, 40) umsetzt, wobei separat von der Steuereinheit (32) eine elektronische Sicherheitsschaltung (50) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, dafür zu sorgen, dass der Aktuator (38, 40) im Falle eines Resets der Steuereinheit (32) mit Leistungssignalen versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltung (50) ferner mit Mitteln zur Erfassung des über die Reibkupplung übertragenen Drehmomentes (T) gekoppelt ist und einen ersten Vergleicher (70) aufweist, der das über die Reibkupplung (22, 24) übertragene Drehmoment (T) mit...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Reibkupplung und einem Stufengetriebe, das mit einem Ausgangsglied der Reibkupplung verbunden ist, wobei die Reibkupplung in einem Grundzustand geöffnet und mittels eines zugeordneten Aktuators in einen schlupfenden oder geschlossenen Zustand versetzbar ist, wobei eine elektronische Steuereinheit mit einer zugeordneten Leistungsstufe verbunden ist, die Steuersignale der Steuereinheit in Leistungssignale zum Betreiben des Aktuators umsetzt, wobei separat von der Steuereinheit eine elektronische Sicherheitsschaltung vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, dafür zu sorgen, dass der Aktuator im Falle eines Resets der Steuereinheit mit Leistungssignalen versorgt wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Sicherung eines Fahrzustandes eines Kraftfahrzeuges, das einen entsprechenden Antriebsstrang aufweist.
  • Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuggetriebe unterscheidet man zwischen handgeschalteten Getrieben und Automatikgetrieben. Bei den Automatikgetrieben besteht neben den seit langem bekannten Wandlerautomaten ein Trend hin zu automatisierten Schaltgetrieben (ASG) bzw. neuerdings auch zu Doppelkupplungsgetrieben. Doppelkupplungsgetriebe beinhalten zwei Teilgetriebe, denen jeweils eine eigene Reibkupplung zugeordnet ist. Dem einen Teilgetriebe sind die geraden Gangstufen zugeordnet, dem anderen Teilgetriebe die ungeraden Gangstufen. Durch überschneidende Betatigung der Reibkupplungen können Gangwechsel zugkraftunterbrechungsfrei durchgeführt werden.
  • Die Betätigung der Reibkupplungen bei derartigen Doppelkupplungsgetrieben (und die Betätigung der einzelnen Reibkupplung bei einem automatisierten Schaltgetriebe) erfolgt generell automatisiert. Jeder Reibkupplung ist ein eigener Aktuator zugeordnet, der in der Regel über eine jeweils zugeordnete Leistungsstufe angesteuert wird (die Leistungsstufen können auch in einer Einheit miteinander integriert sein). Die Leistungsstufen erhalten Steuersignale von einer übergeordneten Steuereinheit.
  • Die Aktuatoren können hydraulische Aktuatoren wie Kolben/Zylindereinheiten sein. Die Aktuatoren können jedoch auch elektromechanisch (mit einem Elektromotor) oder elektromagnetisch (mit einem Elektromagneten) ausgebildet sein.
  • Die Reibkupplungen sind in der Regel in eine Richtung vorgespannt, entweder in Öffnungsrichtung ("normally open") oder in Schließrichtung ("normally closed").
  • Für hydraulische Aktuatoren ist es aus der DE 410 2004 018 962 B3 bekannt, eine hydraulische Sicherheitsschaltung vorzusehen, die so ausgelegt ist, dass bei Auftreten eines Teilfehlers, der nur einer der zwei Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet ist, diese Kupplung geöffnet wird. Bei Auftreten eines Gesamtfehlers, der beiden Kupplungen zugeordnet ist, wird die Kupplung, deren Kupplungsdruck bei Auftreten des Gesamtfehlers kleiner ist, geöffnet. Die andere Kupplung, deren Kupplungsdruck bei Auftreten des Gesamtfehlers größer ist, wird nicht geöffnet, um die Übertragung von Drehmoment über diese Kupplung aufrecht zu erhalten. Zur Ermittlung, welcher Kupplungsdruck größer ist, wird eine hydraulische Druckwaage verwendet.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 110 2006 051 287 A1 die einen Stand der Technik gemäß § 3(2) PatG bildet), offenbart eine Aktuatoranordnung für eine Trennkupplung eines Antriebstranges, die in eine geöffnete Position vorgespannt und elektromechanisch betätigbar ist. Eine Sicherheitseinrichtung ist parallel zu einem Steuergerät mit dem Elektromotor verbunden und dazu ausgelegt, im Falle eines Fehlerzustandes den Elektromotor unabhängig von dem Steuergerät mit elektrischer Leistung zu versorgen, um die Trennkupplung zu öffnen. Dabei wird der Elektromotor aktiv dazu angesteuert, den Öffnungsvorgang zu unterstützen, der durch eine mechanische Vorspannung der Trennkupplung erfolgt.
  • Aus der DE 697 07 657 T2 ist eine elektronische Steuereinrichtung einer Getriebeeinheit bekannt, die eine Kupplung, die eine mechanische Antriebskraft von einem Verbrennungsmotor aufnimmt, und eine Gangschaltung umfasst, die eingangsseitig mit einem Ausgang der Kupplung verbunden ist und eine mechanische Antriebskraft am Ausgang auf die Räder eines Kraftfahrzeugs übertragen kann, wobei die Getriebeeinheit außerdem eine erste Stelleinheit, die mit der Kupplung gekoppelt ist und die Kupplung betätigen kann, eine zweite Stellgliedeinheit, die mit der Schaltung bzw. dem Getriebe gekoppelt ist und die Auswahl sowie den Eingriff/Nicht-Eingriff der Zahnräder des Getriebes bzw. das Einkuppeln/Auskuppeln der Gänge der Schaltung ausführen kann, sowie eine elektronische Steuereinrichtung umfasst, die auf der Grundlage von Informationssignalen, die der elektronischen Steuereinheit als Eingangssignal bereitgestellt werden, für die erste und zweite Stellgliedeinheit Steuersignale bereitstellt; wobei die elektronische Steuereinrichtung mindestens einen Hauptmikroprozessor umfasst, der die Steuersignale bilden kann, wobei die Einrichtung außerdem eine zusätzliche Mikroprozessoreinrichtung umfasst, die einen Fehlfunktionszustand des Hauptmikroprozessors feststellen kann, um die Steuerung der Getriebeeinheit für den Fall der Fehlfunktion des Hauptmikroprozessors an die zusätzliche Mikroprozessoreinrichtung zu übertragen, wobei die zusätzliche Mikroprozessoreinrichtung erste Prüfmittel umfasst, die den Betriebszustand des Hauptmikroprozessors bestimmen können; wobei die ersten Prüfmittel zweite Prüfmittel für den Fall auswählen können, dass der fehlgestellte Betriebszustand einer Fehlfunktion des Hauptmikroprozessors entspricht; wobei die zweiten Prüfmittel zumindest einen ersten und einen zweiten Arbeitszustand des Fahrzeugs durch Beobachtung des Zustandes der Kupplung, wie er vor der Detektion der Fehlfunktion vorherrscht bestimmen können; und wobei die Kupplung in dem ersten Arbeitszustand gesperrt bzw. geschlossen ist und in dem zweiten Arbeitszustand zumindest teilweise frei bzw. offen ist; und wobei die zweiten Prüfmittel die erste oder die zweite Steuereinrichtung auswählen können, mit der Bestimmung des ersten oder zweiten Arbeitszustandes; wobei die erste Steuereinrichtung in der Lage ist, auf die Getriebeeinheit einzuwirken, um im Einsatz vor der Detektion der Fehlfunktion diese Getriebeeinheit in dem Arbeitszustand zu halten.
  • Vor dem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie ein verbessertes Verfahren zur Sicherung eines Fahrzustandes eines Kraftfahrzeuges anzugeben.
  • Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug dadurch gelöst, dass die Sicherheitsschaltung ferner mit Mitteln zur Erfassung des über die Reibkupplung übertragenen Drehmomentes gekoppelt ist und einen ersten Vergleicher aufweist, der das über die Reibkupplung übertragene Drehmoment mit einem ersten vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um die Reibkupplung in einem schlupfenden oder geschlossenen Zustand zu halten, sofern der erste vorbestimmte Schwellenwert überschritten wird.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Sicherung eines Fahrzustandes eines Kraftfahrzeuges, das einen Antriebsstrang mit wenigstens einer Reibkupplung und einem Stufengetriebe aufweist, wobei die Reibkupplung in einem Grundzustand geöffnet und mittels eines Aktuators in einen schlupfenden oder geschlossenen Zustand versetzbar ist, wobei eine elektronische Steuereinheit mit einer Leistungsstufe verbunden ist, die Steuersignale der Steuereinheit in Leistungssignale zum Betreiben des Aktuators umsetzt, und wobei eine von der Steuereinheit separate elektronische Sicherheitsschaltung vorgesehen ist, mit den Schritten: Erfassen eines Resets der Steuereinheit in der Sicherheitsschaltung; und, falls ein Reset erfasst ist, Ansteuern des Aktuators unabhängig von der Steuereinheit mittels der Sicherheitsschaltung, um ein unbeabsichtigtes Öffnen der Reibkupplung zu vermeiden; wobei die Sicherheitsschaltung die Leistungsstufe nur dann dazu ansteuert, die Reibkupplung nicht zu öffnen, wenn das über die Reibkupplung übertragene Drehmoment einen ersten Schwellenwert überschreitet.
  • Der Aktuator kann generell ein beliebiger Aktuator sein, also beispielsweise auch ein hydraulischer Aktuator. Vorzugsweise ist der Aktuator jedoch ein elektromechanischer oder elektromagnetischer Aktuator, der über eine elektronische Leistungsstufe angesteuert wird.
  • Bei einem Reset der Steuereinheit wird der Steuersignalausgang automatisch auf Null eingestellt, so dass die Leistungsstufe kein Steuersignal zum Ansteuern des Aktuators erhält. Ohne erfindungsgemäße elektronische Sicherheitsschaltung würde die zugeordnete Reibkupplung folglich in den Grundzustand versetzt, also geöffnet. Dies führt zu einem Zugkrafteinbruch, der beispielsweise bei der Fahrt auf Autobahnen oder Landstraßen unerwünscht sein kann. Bei einem länger anhaltenden Reset-Zustand des Steuergerätes könnte es sogar sein, dass das Kraftfahrzeug liegen bleibt.
  • Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen elektronischen Sicherheitsschaltung ist es hingegen möglich, in einem solchen Zustand den Aktuator in Schließrichtung anzusteuern, um trotz des Reset-Zustandes des Steuergerätes zumindest einen gewissen Kraftschluss des Antriebsstranges aufrecht zu erhalten. Bevorzugt wird der Aktuator sogar dazu angesteuert, die Reibkupplung zu schließen. Zugkrafteinbrüche können hierdurch vermieden werden. Insbesondere kann vermieden werden, dass das Fahrzeug liegen bleibt. Erfindungsgemäß ist es möglich, das Nicht-Öffnen bzw. Schließen der Reibkupplung mittels der Sicherheitsschaltung dann zu unterbinden, wenn über die Reibkupplung zum Zeitpunkt des Auftretens des Resets der Steuereinheit ohnehin kein großes oder gar kein Drehmoment übertragen wird.
  • Der erfindungsgemäße Antriebsstrang bzw. das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich auf Doppelkupplungen anwenden, unabhängig davon, ob diese mit nasslaufenden oder trockenlaufenden Reibkupplungen ausgestattet sind. Ferner ist eine Anwen dung sowohl bei hydraulischen Aktuatoren als auch bei elektromechanischen bzw. elektromagnetischen Aktuatoren möglich. Auch eine Anwendung auf Wandlerautomatikgetriebe ist denkbar, da auch dort Kupplungen oder Bremsen zum Betätigen von Planetenradsätzen häufig einen "normally open"-Grundzustand besitzen. Bei dieser Anwendung soll sich der Begriff "Reibkupplung" im vorliegenden Zusammenhang sowohl auf Kupplungen als auch Bremsen von Wandlerautomatikgetrieben beziehen.
  • Die Sicherheitsschaltung kann zudem aus einfachen Hardwarekomponenten aufgebaut sein, kann jedoch auch einen eigenen Mikrocontroller oder Ähnliches beinhalten.
  • Ferner ist die Leistungsstufe dabei vorzugsweise dazu ausgelegt, Steuersignale von der Sicherheitsschaltung gegenüber Steuersignalen von der Steuereinheit zu priorisieren.
  • Von besonderem Vorteil ist es bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang, wenn die Sicherheitsschaltung mit der Leistungsstufe verbunden ist, wobei die Sicherheitsschaltung dazu ausgelegt ist, die Leistungsstufe im Falle eines Resets der Steuereinheit mit Steuersignalen zu versorgen.
  • Generell ist es zwar auch denkbar, in der Sicherheitsschaltung eine eigene Leistungselektronik vorzusehen. In diesem Fall würde die Sicherheitsschaltung unmittelbar mit dem jeweiligen Aktuator verbunden werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform stellt die Sicherheitsschaltung hingegen Steuersignale bereit, so dass die Sicherheitsschaltung keine kostenaufwendige eigene Leistungselektronik beinhalten muss.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitsschaltung ferner mit Mitteln zur Erfassung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gekoppelt und weist einen zweiten Vergleicher auf, der die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.
  • Hierdurch ist es möglich, die Sicherheitsschaltung nur dann zu aktivieren, um die jeweilige Reibkupplung nicht zu öffnen bzw. aktiv zu schließen, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges den zweiten Schwellenwert überschreitet.
  • Durch diese Maßnahme kann zum einen erreicht werden, dass die Kupplung unterhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit auf jeden Fall geöffnet wird. Dies ermöglicht es, ein Abwürgen" des Fahrzeugs zu vermeiden, wenn dieses abgebremst wird. Ferner ist das Auftreten eines Zugkrafteinbruches bei niedrigen Geschwindigkeiten in der Regel nicht sicherheitskritisch, so dass diese Einschränkung der Funktion der Sicherheitsschaltung insoweit unproblematisch ist.
  • Bevorzugt ist es, dass nur dann, wenn das Drehmoment jener Reibkupplung, die das höhere Drehmoment überträgt, einen dritten Schwellenwert überschreitet, die Sicherheitsschaltung die zugeordnete Leistungsstufe dazu ansteuert, jene Reibkupplung, die das höhere Drehmoment überträgt, nicht zu öffnen.
  • Der erste und der zweite Vergleicher können alternativ oder kumulativ vorgesehen sein. Beide Vergleicher können entweder durch Hardware realisiert sein oder auch durch eine Software in einem Mikrocontroller der Sicherheitsschaltung.
  • Besonders bevorzugt lässt sich die vorliegende Erfindung auf ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Reibkupplungen anwenden.
  • Dabei ist es bevorzugt, wenn die Sicherheitsschaltung ferner mit Mitteln zur Erfassung des über die beiden Reibkupplungen jeweils übertragenen Drehmomentes ge koppelt ist und einen dritten Vergleicher aufweist, der die über die Reibkupplungen übertragenen Drehmomente miteinander vergleicht.
  • Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Sicherheitsschaltung so zu aktivieren, dass nur jene Reibkupplung nicht geöffnet bzw. geschlossen wird, die das höhere Drehmoment überträgt.
  • Alternativ oder kumulativ ist es bevorzugt, dass nur dann, wenn die Summe der über die Reibkupplungen übertragenen Drehmomente einen vierten Schwellenwert überschreitet, die Sicherheitsschaltung die zugeordnete Leistungsstufe dazu ansteuert, jene Reibkupplung, die das höhere Drehmoment überträgt, nicht zu öffnen.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass die Sicherheitsschaltung die Leistungsstufen dazu ansteuert, beide Reibkupplungen zu öffnen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen ersten Schwellenwert nicht überschreitet.
  • Alternativ oder kumulativ ist es bevorzugt, wenn die Sicherheitsschaltung die Leistungsstufen dazu ansteuert, beide Reibkupplungen zu öffnen, wenn die über die Reibkupplungen übertragenen Drehmomente jeweils einen dritten Schwellenwert nicht überschreiten. Der dritte Schwellenwert kann beispielsweise jeweils dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert (der für eine Reibkupplung gilt) entsprechen.
  • Alternativ oder kumulativ hierzu ist es auch möglich, dass die Sicherheitsschaltung die Leistungsstufen dazu ansteuert, beide Reibkupplungen zu öffnen, wenn die Summe der über die Reibkupplungen übertragenen Drehmomente einen vierten Schwellenwert nicht überschreitet.
  • Sofern die Sicherheitsschaltung aktiviert ist und die Leistungsstufe dazu ansteuert, die Reibkupplung nicht zu öffnen bzw. zu schließen, die das höhere Drehmoment überträgt, ist es besonders bevorzugt, wenn die Sicherheitsschaltung dazu ausgelegt ist, die andere Reibkupplung (die das kleinere Drehmoment überträgt) zu öffnen.
  • Es versteht sich, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs sich sowohl anhand der Drehzahlen der Räder, anhand der Drehzahl der Eingangswelle des (aktiven) Getriebes einschließlich der zugeordneten Gangstufe, anhand der Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes sowie anhand der Motordrehzahl einschließlich der eingelegten Gangstufe, etc. berechnen lässt.
  • Das von den Kupplungen übertragene Drehmoment lässt sich beispielsweise anhand des Stromes zur Aktivierung eines Elektromotors, anhand des Stromes zur Aktivierung eines Hydraulikventils, anhand des Stromes zur Aktivierung eines Elektromagneten, anhand eines Drucksensors, etc. bestimmen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Blockdiagrammes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Sicherungsverfahrens;
  • 3 einen in das Verfahren der 2 einzubauenden Verfahrensschritt bei Anwendung auf Doppelkupplungsgetriebe; und
  • 4 eine Tabelle der Funktion der Sicherheitsschaltung eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit Doppelkupplungsgetriebe.
  • In 1 ist ein Kraftfahrzeug in schematischer Form mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Antriebsstrang 12 auf. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet eine Antriebseinheit 14, beispielsweise in Form eines Verbrennungsmotors, einer Hybrid-Antriebseinheit, oder Ähnliches.
  • Ferner weist der Antriebsstrang 12 ein Doppelkupplungsgetriebe 16 auf, dessen Eingang mit der Antriebseinheit 14 verbunden ist. Der Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes 16 ist mit einem Achsgetriebe 18 verbunden, das die Antriebskraft auf die zwei Räder 20 einer angetriebenen Achse verteilt. Die Darstellung dieses Antriebsstrangs ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Beispielsweise ist auch die Anwendung auf Allradfahrzeuge möglich.
  • Das Doppelkupplungsgetriebe 16 weist eine erste Reibkupplung 22 und eine zweite Reibkupplung 24 auf. Die Eingangsglieder der Reibkupplungen 22, 24 sind mit der Abtriebswelle der Antriebseinheit 14 verbunden. Das Ausgangsglied der ersten Reibkupplung 22 ist mit einem ersten Teilgetriebe 26 verbunden. Das Ausgangsglied der zweiten Reibkupplung 24 ist mit einem zweiten Teilgetriebe 28 verbunden. Das erste Teilgetriebe 26 beinhaltet die ungeraden Gangstufen des Doppelkupplungsgetriebes 16. Das zweite Teilgetriebe 28 beinhaltet die geraden Gangstufen des Doppelkupplungsgetnebes 16. Insgesamt kann das Doppelkupplungsgetriebe 4, 5, 6, 7 oder mehr Gangstufen aufweisen.
  • Der Antriebsstrang 12 beinhaltet ferner eine Steueranordnung 30. Die Steueranordnung 30 kann Steuermittel beinhalten, die zum Ansteuern des Antriebsmotors 14 ausgebildet sind (nicht dargestellt). Ferner beinhaltet die Steueranordnung 30 eine Steuereinheit 32 zum Ansteuern des Doppelkupplungsgetriebes 16.
  • Die Steuereinheit 32 dient zum Ansteuern der Reibkupplungen 22, 24 und zum Ansteuern von Schaltkupplungen der zwei Teilgetriebe 26, 28.
  • Die Steuereinheit 32 ist mit einer ersten Leistungsstufe 34 verbunden und versorgt diese mit Steuersignalen. Die erste Leistungsstufe 34 stellt Leistungssignale für einen ersten Aktuator 38 zur Betätigung der ersten Reibkupplung 22 bereit. In entsprechender Weise ist die Steuereinheit 32 mit einer zweiten Leistungsstufe 36 verbunden, die einen zweiten Aktuator 40 für die zweite Reibkupplung 24 ansteuert.
  • Der Steuereinheit 32 ist eine Überwachungseinrichtung 42 zugeordnet. Die Überwachungseinrichtung 42 kann ein auf der Steuereinheit 32 laufendes Überwachungsprogramm sein. Die Überwachungseinrichtung 42 kann jedoch auch ein von einem Mikroprozessor der Steuereinheit 32 separater Baustein sein, beispielsweise ein "Watch dog"-Baustein. Die Überwachungseinrichtung 42 dient dazu, den ordnungsgemäßen Betrieb der Steuereinheit 32 zu überwachen. Falls die Steuereinheit 32 nicht ordnungsgemäß arbeitet, erzeugt die Überwachungseinrichtung 42 einen Reset. Hierdurch wird die Steuereinheit 32 zurückgesetzt und beispielsweise neu gebootet. Ferner erzeugt die Überwachungseinrichtung 42 ein Resetsignal, auf einer Leitung 52.
  • Die Steuereinheit 32 ist ferner mit einer Schaltleistungsstufe 44 verbunden, die dazu dient, eine Schaltaktuatorik 46 zur Betätigung von Schaltkupplungen der zwei Teilgetriebe 26, 28 anzusteuern.
  • Das von der Überwachungseinrichtung 42 erzeugte Resetsignal 52 wird zum einen der Schaltleistungsstufe 44 zugeführt. Die hierdurch ausgelöste Funktion ist im vorliegenden Zusammenhang jedoch nicht von Interesse. Das Resetsignal 52 wird jedoch auch einer Sicherheitseinrichtung 50 zugeführt. Die Sicherheitseinrichtung 50 ist eine von der Steuereinheit 32 separat ausgebildete Hardware-Einrichtung, die beispielsweise aus Hardware-Bauteilen aufgebaut sein kann. Die Hardware-Bauteile können beispielsweise Standardbauteile oder auch ASIC-Bauteile sein. Ferner ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 50 einen eigenen Prozessor aufweist, auf dem ein Sicherheitsprogramm abläuft.
  • Nachstehend wird die Funktion der Sicherheitseinrichtung 50 erläutert, wobei es unerheblich sein soll, wie die Sicherheitseinrichtung 50 tatsächlich realisiert ist.
  • Bei Empfang eines Resetsignals 52 erfüllt die Sicherheitseinrichtung 50 folgende Aufgabe. Wenn das Resetsignal 52 empfangen wird, kommt die Steuereinheit 32 in einen Resetzustand (wird beispielsweise neu gebootet oder Ähnliches). Während dieses Zeitraumes kann die Steuereinheit 32 keine Steuersignale an die Leistungsstufen 34, 36 abgeben, so dass die Aktuatoren 38, 40 über die Steuereinheit 32 nicht mehr angesteuert werden können. Die Reibkupplungen 22, 24 sind als "normally open" ausgebildet, sind also mechanisch oder anderweitig in einen geöffneten Grundzustand vorgespannt. Während dieses Resetzustandes kann also die Steuereinheit 32 nicht dafür sorgen, dass ein zum Zeitpunkt des Auslösens des Resets geschlossene Kupplung 22, 24 geschlossen bleibt.
  • Zu diesem Zweck ist die Sicherheitseinrichtung 50 vorgesehen, die für diesen Fall die Ansteuerung der Leistungsstufen 34, 36 übernimmt. Die Sicherheitseinrichtung 50 erzeugt dabei Steuersignale, die dazu ausgelegt sind, unter bestimmten Umständen eine der zwei Reibkupplungen 22, 24 in einem geschlossenen Zustand zu halten.
  • Dies soll insbesondere dann erfolgen, wenn das Kraftfahrzeug 10 eine Geschwindigkeit aufweist, die größer ist als ein erster Schwellenwert. Ferner soll dieser Zustand dann erzeugt werden, wenn über die Reibkupplungen 22, 24 ein bestimmtes Moment übertragen wird. Anders ausgedrückt soll diese Funktion dann nicht ausgelöst werden, wenn das Fahrzeug nur eine geringe Geschwindigkeit besitzt und/oder wenn über die Reibkupplungen 22, 24 kein Drehmoment auf die Teilgetriebe 38, 40 übertragen wird.
  • Generell kann die Funktion der Sicherheitseinrichtung 50 auch nur anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit oder nur anhand des von den Reibkupplungen 22, 24 übertragenen Drehmomentes ausgelöst werden.
  • In 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Flussdiagrammes gezeigt, das ein Programm bzw. eine Logik zeigt, die dieser Funktion entspricht.
  • Das Flussdiagramm ist in 2 generell mit 60 bezeichnet und beginnt in einem Schritt 62, in dem abgefragt wird, ob ein Resetsignal 52 an der Sicherheitseinrichtung 50 anliegt. Sofern dies der Fall ist (ja im Schritt 62), wird in einem Schritt 64 die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs 10 gemessen. In einem folgenden Schritt 66 wird abgefragt, ob die Geschwindigkeit v einen ersten Schwellenwert vS überschreitet. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt 68 das über die Reibkupplung 22, 24 übertragene Drehmoment T erfasst. Hierbei kann auf einen aktuellen Wert oder auf einen Wert zum Zeitpunkt des Auslösens des Resets abgestellt werden. Sofern das Drehmoment T einen zweiten Schwellenwert TS überschreitet (ja im Schritt 70), wird in einem folgenden Schritt 72 die entsprechende Leistungsstufe 34, 36 so angesteuert, dass die zugeordnete Reibkupplung 22, 24 geschlossen wird.
  • Das Flussdiagramm 60 der 2 bezieht sich dabei auf die Funktionsweise einer Sicherheitseinrichtung 50 bei Integration in ein automatisiertes Getriebe mit nur einer Kupplung (beispielsweise ein ASG-Getriebe).
  • Bei einem Doppelkupplungsgetriebe wird, wie es in 3 gezeigt ist, noch ein weiterer Schritt 64 in das Verfahren 60 integriert. In dem Schritt 74 wird nämlich abgefragt, welche der zwei Reibkupplungen 22, 24 ein höheres Drehmoment überträgt (T1 > T2?). Dabei wird dann jene Reibkupplung 22, 24 mittels der Sicherheitseinrichtung 50 geschlossen, die mehr Drehmoment überträgt. Das Drehmoment T1 ist hierbei der Reibkupplung 22 und das Drehmoment T2 der Reibkupplung 24 zugeordnet.
  • Diese Funktion bei einem Doppelkupplungsgetriebe ist in einer Tabelle 80 in 4 dargestellt. In der ersten Spalte befindet sich der Zustand des Resetsignals 52. Wenn kein Resetsignal 52 an die Sicherheitseinrichtung 50 angelegt wird (N in Spalte 1 der Tabelle 80) werden die Reibkupplungen 22, 24 ausschließlich mittels der Steuereinheit 32 angesteuert.
  • Sofern ein Resetsignal 52 an der Sicherheitseinrichtung 50 anliegt (die folgenden vier Zeilen der Tabelle 80), wird untersucht, ob ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird.
  • Dies kann der erste Schwellenwert (die Fahrzeuggeschwindigkeit) sein. Dies kann auch eine Feststellung sein, ob wenigstens eine oder beide der zwei Reibkupplungen 22, 24 ein Drehmoment T übertragen, das den zweiten Schwellenwert TS überschreitet. Ferner kann hierbei auch abgefragt werden, ob die Summe der über die Reibkupplungen 22, 24 übertragenen Drehmomente T1, T2 größer ist als ein bestimmter Schwellenwert. Sofern dieser Schwellenwert (egal welcher oder welche Kombination hiervon) nicht überschritten wird (letzte zwei Zeilen der Tabelle 80) werden beide Reibkupplungen 22, 24 geöffnet. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Sicherheitseinrichtung 50 die Leistungsstufen 34, 36 gar nicht ansteuert, so dass die Reibkupplungen 22, 24 aufgrund ihrer mechanischer Vorspannung in den geöffneten Zustand versetzt werden. Alternativ hierzu kann die Sicherheitseinrichtung 50 die Leistungsstufen 34, 36 auch aktiv dazu ansteuern, die Reibkupplungen 22, 24 zu öffnen (beispielsweise bei elektromotorischen Aktuatoren).
  • Sofern der Schwellenwert überschritten wird (zweite und dritte Zeile der Tabelle 80), wird je nachdem, welche Reibkupplung 22, 24 mehr Drehmoment überträgt, eine der zwei Reibkupplungen 22, 24 geöffnet und die andere geschlossen. Geschlossen wird dabei immer die Reibkupplung 22, 24, die mehr Drehmoment überträgt.
  • Sofern in der Tabelle 80 von "Schließen" die Rede ist, kann die Sicherheitseinrichtung 50 die Leistungsstufen 34, 36 so ansteuern, dass die jeweilige Reibkupplung 22, 24 vollständig geschlossen wird oder aber in einen Schlupfzustand versetzt wird.

Claims (14)

  1. Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit wenigstens einer Reibkupplung (22, 24) und einem Stufengetriebe (26, 28), das mit einem Ausgangsglied der Reibkupplung (22, 24) verbunden ist, wobei die Reibkupplung (22, 24) in einem Grundzustand geöffnet und mittels eines zugeordneten Aktuators (38, 40) in einen schlupfenden oder geschlossenen Zustand versetzbar ist, wobei eine elektronische Steuereinheit (32) mit einer zugeordneten Leistungsstufe (34, 36) verbunden ist, die Steuersignale der Steuereinheit (32) in Leistungssignale zum Betreiben des Aktuators (38, 40) umsetzt, wobei separat von der Steuereinheit (32) eine elektronische Sicherheitsschaltung (50) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, dafür zu sorgen, dass der Aktuator (38, 40) im Falle eines Resets der Steuereinheit (32) mit Leistungssignalen versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltung (50) ferner mit Mitteln zur Erfassung des über die Reibkupplung übertragenen Drehmomentes (T) gekoppelt ist und einen ersten Vergleicher (70) aufweist, der das über die Reibkupplung (22, 24) übertragene Drehmoment (T) mit einem ersten vorbestimmten Schwellenwert (TS) vergleicht, um die Reibkupplung (22, 24) in einem schlupfenden oder geschlossenen Zustand zu halten, sofern der erste vorbestimmte Schwellenwert (TS) überschritten wird.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltung (50) mit der Leistungsstufe (34, 36) verbunden ist, wobei die Sicherheitsschaltung (50) dazu ausgelegt ist, die Leistungsstufe (34, 36) im Falle eines Resets der Steuereinheit (32) mit Steuersignalen zu versorgen.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltung (50) ferner mit Mitteln zur Erfassung der Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeuges (10) gekoppelt ist und einen zweiten Vergleicher (66) aufweist, der die Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeuges (10) mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert (vS) vergleicht.
  4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (12) ein Doppelkupplungsgetriebe (16) mit zwei Reibkupplungen (22, 24) aufweist, wobei die Sicherheitsschaltung (50) ferner mit Mitteln zur Erfassung des über die beiden Reibkupplungen (22, 24) jeweils übertragenen Drehmomentes (T1, T2) gekoppelt ist und einen dritten Vergleicher (74) aufweist, der die über die Reibkupplungen übertragenen Drehmomente (T1, T2) miteinander vergleicht.
  5. Verfahren zur Sicherung eines Fahrzustandes eines Kraftfahrzeuges (10), das einen Antriebsstrang (12) mit wenigstens einer Reibkupplung (22, 24) und einem Stufengetriebe (26, 28) aufweist, wobei die Reibkupplung (22, 24) in einem Grundzustand geöffnet und mittels eines Aktuators (38, 40) in einen schlupfenden oder geschlossenen Zustand versetzbar ist, wobei eine elektronische Steuereinheit (32) mit einer Leistungsstufe (34, 36) verbunden ist, die Steuersignale der Steuereinheit (32) in Leistungssignale zum Betreiben des Aktuators (34, 36) umsetzt, und wobei eine von der Steuereinheit (32) separate elektronische Sicherheitsschaltung (50) vorgesehen ist, mit den Schritten: – Erfassen eines Resets der Steuereinheit (32) in der Sicherheitsschaltung (50); – falls ein Reset erfasst ist, Ansteuern des Aktuators (38, 40) unabhängig von der Steuereinheit (32) mittels der Sicherheitsschaltung (50), um ein unbeabsichtigtes Öffnen der Reibkupplung (22, 24) zu vermeiden; wobei – die Sicherungsschaltung (50) die Leistungsstufe (34, 36) nur dann dazu ansteuert, die Reibkupplung (22, 24) nicht zu öffnen, wenn das über die Reibkupplung (22, 24) übertragene Drehmoment (T) einen ersten Schwellenwert (TS) überschreitet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Sicherungsschaltung (50) die Leistungsstufe (34, 36) nur dann dazu ansteuert, die Reibkupplung (22, 24) nicht zu öffnen, wenn die Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeuges (10) einen zweiten Schwellenwert (vS) überschreitet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Antriebsstrang (12) ein Doppelkupplungsgetriebe (16) mit zwei Reibkupplungen (22, 24) aufweist, denen jeweils ein Aktuator (38, 40) zugeordnet ist, wobei den Aktuatoren (38, 40) jeweils eine Leistungsstufe (34, 36) zugeordnet ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei nur dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) einen ersten Schwellenwert (vS) überschreitet, die Sicherheitsschaltung (50) die zugeordnete Leistungsstufe (34, 36) dazu ansteuert, jene Reibkupplung (22, 24), die das höhere Drehmoment (T) überträgt, nicht zu öffnen.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei nur dann, wenn das Drehmoment jener Reibkupplung (22, 24), die das höhere Drehmoment (T) überträgt, einen dritten Schwellenwert (TS) überschreitet, die Sicherheitsschaltung (50) die zugeordnete Leistungsstufe (34, 36) dazu ansteuert, jene Reibkupplung (22, 24), die das höhere Drehmoment (T) überträgt, nicht zu öffnen.
  10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei nur dann, wenn die Summe der über die Reibkupplungen (22, 24) übertragenen Drehmomente (T1, T2) einen vierten Schwellenwert überschreitet, die Sicherheitsschaltung (50) die zugeordnete Leistungsstufe (34, 36) dazu ansteuert, jene Reibkupplung (22, 24), die das höhere Drehmoment (T) überträgt, nicht zu öffnen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7–10, wobei die Sicherheitsschaltung (50) die Leistungsstufen (34, 36) dazu ansteuert, beide Reibkupplungen (22, 24) zu öffnen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) einen ersten Schwellenwert (vS) nicht überschreitet.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7–11, wobei die Sicherheitsschaltung (50) die Leistungsstufen (34, 36) dazu ansteuert, beide Reibkupplungen (22, 24) zu öffnen, wenn die über die Reibkupplungen (22, 24) übertragenen Drehmomente (T1, T2) jeweils einen dritten Schwellenwert nicht überschreiten.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7–11, wobei die Sicherheitsschaltung (50) die Leistungsstufen (34, 36) dazu ansteuert, beide Reibkupplungen (22, 24), zu öffnen, wenn die Summe der über die Reibkupplungen (22, 24) übertragenen Drehmomente (T1, T2) einen vierten Schwellenwert nicht überschreitet.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7–13, wobei die Sicherheitsschaltung (50) dazu ausgelegt ist, jene Reibkupplung (22, 24), die das kleinere Drehmoment (T) überträgt, zu öffnen.
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