DE102008007559A1

DE102008007559A1 - Überwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE102008007559A1
Application number: DE102008007559A
Authority: DE
Inventors: Falk Schumann; Victor Torres Toledo
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-01-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung (2) zur Überwachung eines Anfahrvorganges eines Fahrzeugs (1), mit einem Neigungssensor (3), welcher einen Längsneigungswinkel des Fahrzeuges (1) detektiert, mit einem Beschleunigungssensor (4), welcher eine Anfahrbeschleunigung des Fahrzeuges (1) detektiert und mit zumindest einem Momentensensor (5), welcher ein Antriebsmoment an einer Antriebseinrichtung (6) detektiert und mit einer Auswerte- und Signaleinrichtung (8), welche aus dem gemessenen Längsneigungswinkel, der Anfahrbeschleunigung und des Antriebsmomentes einen Kennwert ermittelt und anhand eines Kennfeldes überprüft, ob das Kraftfahrzeug (1) im ersten oder in einem höheren Gang anfährt, wobei die Auswerte- und Signaleinrichtung (8) ein Warnsignal absetzt, sofern sie erkennt, dass das Fahrzeug (1) nicht im ersten Gang anfährt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Überwachung eines derartigen Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs.
Da insbesondere der erste und der dritte Gang bei einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs im Schaltbild vorne nebeneinander liegen, kann es beim Anfahren immer wieder passieren, dass anstatt des ersten Gangs versehentlich der dritte Gang eingelegt wird. Durch die lange Gangübersetzung des dritten Gangs im Vergleich zum ersten Gang, wird die Kupplung stark belastet und kann unter Umständen schon bei lediglich einem einzigen falschen Einlegen des Gangs Schaden nehmen. Da insbesondere bei einem Schaltgetriebe weder eine Gangerkennung noch eine getriebeseitige Drehzahlerkennung in einem Kraftfahrzeug vorhanden ist, ist während einer Schlupfphase der Kupplung, also beim Anfahren, der eingelegte Gang nicht bekannt.
Aus der DE 10 2005 042 971 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Zeitintervalls bis zum Aktivieren einer Kupplungsschutzfunktion bekannt. Dabei wird das Zeitintervall in Abhängigkeit zumindest einer momentanen und einer vorgegebenen maximalen Kupplungstemperatur bestimmt und an den Fahrer ausgegeben.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche sicher erkennen kann, ob das Kraftfahrzeug im ersten oder in einem höheren Gang anfährt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Auswerte- und Signaleinrichtung zu versehen, welche aus mehreren unabhängig voneinander detektierbaren Messwerten einen Kennwert ermittelt, anhand dessen unter Zuhilfenahme eines Kennfelds sicher beurteilt werden kann, ob das Kraftfahrzeug wie erwünscht, im ersten Gang anfährt oder nicht. Hierzu weist die Überwachungseinrichtung einen Neigungssensor auf, der einen Längsneigungswinkel des Kraftfahrzeugs erfasst, einen Beschleunigungssensor, der eine Anfahrbeschleunigung des Kraftfahrzeugs detektiert, und zumindest einen Momentensensor, der ein Antriebsmoment an einer Antriebseinrichtung bzw. an einem Getriebe detektiert. Die Auswert- und Signaleinrichtung ermittelt dabei aus dem gemessenen Längsneigungswinkel, der Anfahrbeschleunigung und des Antriebsmoments den oben beschriebenen Kennwert und überprüft anhand des ebenfalls oben erwähnten Kennfeldes, ob das Kraftfahrzeug im ersten oder in einem höheren Gang anfährt. Erkennt dabei die Überwachungseinrichtung, dass das Kraftfahrzeug beispielsweise im dritten Gang anfährt, so erzeugt die Signaleinrichtung ein Warnsignal, welches dem Fahrer beispielsweise optisch bzw. akustisch die falsche Gangwahl anzeigt. Hierdurch soll auch bei herkömmlichen Schaltgetrieben, welche nicht über einen Momentensensor bzw. eine Gangerkennung verfügen, sichergestellt werden können, dass das Kraftfahrzeug ausschließlich im ersten Gang anfährt, wodurch eine Beschädigung der Kupplung verhindert wird.
Unter einem Sensor kann in diesem Zusammenhang ein Bauteil verstanden werden, welches die relevante Größe, also den Neigungswinkel, die Beschleunigung oder das Drehmoment direkt misst. Es ist aber ebenfalls darunter zu verstehen, dass in einer Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs aus anderen ermittelten Größen, wie beispielsweise der Position des Kraftfahrzeugs, der Drehzahl der Antriebseinrichtung, der Kraftstoffmenge, der Stellung einer Drosselklappe und/oder der Drehzahl von Fahrzeugrädern die genannten Größen ermittelt werden. Beispielsweise kann der Neigungswinkel in Abhängigkeit der Position des Kraftfahrzeugs, welche beispielsweise mittels eines GPS-Sensors ermittelt werden kann, aus einer digitalen Straßenkarte ausgelesen werden. Die Beschleunigung kann aus den Drehzahlen der Fahrzeugräder durch Differenzierung und das Drehmoment aus einem Kennfeld in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Kraftstoffmenge oder dem Drosselklappenwinkel der Antriebseinrichtung bestimmt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Überwachungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie noch in der Schlupfphase, also bei noch nicht vollständig geschlossener Kupplung, erkennen kann, ob das Kraftfahrzeug im ersten Gang anfährt oder nicht. Da bei vollständig geschlossener Kupplung und gleichzeitig falsch eingelegtem Gang eine Beschädigung der Kupplung nicht generell ausgeschlossen werden kann, ist es wichtig, dass die Überwachungseinrichtung bereits in der Schlupfphase erkennt und gegebenenfalls warnt, ob ein Anfahrvorgang des Kraftfahrzeugs im ersten Gang erfolgt oder nicht. Durch die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung kann somit bereits vor einer eintretenden Beschädigung der Kupplung ein Warnsignal an den Fahrer des Kraftfahrzeugs abgegeben werden, sodass dieser rechtzeitig in den richtigen Gang schalten kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs,
2 ein mögliches Kennfeld zur Unterscheidung eines ersten von einem dritten Gang,
3 eine Darstellung wie in 2 zur Bewertung eines zweiten Gangs.
Entsprechend 1 weist ein lediglich bezüglich seines Antriebsstrangs dargestelltes Kraftfahrzeug 1 eine Überwachungseinrichtung 2 auf, welche einen Anfahrvorgang des Kraftfahrzeugs 1 überwacht. Die Überwachungseinrichtung 2 umfasst dabei zumindest einen Neigungssensor 3, einen Beschleunigungssensor 4 und einen Momentensensor 5. Der Neigungssensor 3 ist dabei in der Lage, einen Längsneigungswinkel des Kraftfahrzeugs 1 zu detektieren, während der Beschleunigungssensor 4 in der Lage ist, zumindest eine Anfahrbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen. Der Momentensensor 5 hingegen detektiert ein Antriebsmoment an einer Antriebseinrichtung 6 bzw. einer Kupplung 7. Selbstverständlich sind dabei die einzelnen Sensoren 3, 4 und 5 mit den entsprechenden Aggregaten des Kraftfahrzeugs 1 verbunden.
Die Überwachungseinrichtung 2 weist darüber hinaus eine Auswerte- und Signaleinrichtung 8 auf, welche aus dem gemessenen Längsneigungswinkel, der Anfahrbeschleunigung und des Antriebsmoments einen Kennwert generiert, d. h. berechnet, und anhand eines Kennfels (vgl. die 2 und 3) überprüft, ob das Kraftfahrzeug 1 im ersten oder in einem höheren Gang anfährt. Stellt dabei die Auswerte- und Signaleinrichtung 8 fest, dass das Kraftfahrzeug 1 nicht im ersten Gang anfährt, so kann es über eine entsprechende Signaleinrichtung 9 ein Warnsignal, beispielsweise in optischer oder akustischer Weise, an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 aussenden. Mit der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung 2 ist es auch bei herkömmlichen Schaltgetrieben möglich, eindeutig zu detektieren, d. h. zu bestimmen, ob ein Anfahrvorgang im ersten oder beispielsweise im dritten Gang erfolgt, was von besonderem Vorteil ist, da ein Anfahren im dritten Gang zu einer Beschädigung der Kupplung 7 führen kann. Da der dritte Gang bei herkömmlichen Schaltgetrieben im Schaltbild vorne direkt neben dem ersten Gang liegt, ist eine Überwachungseinrichtung 2, welche überwacht, ob der erste Gang bei Anfahren eingelegt wird oder nicht, besonders nützlich.
Die Überwachungseinrichtung 2 ist dabei so ausgebildet, dass sie noch in der Schlupfphase, d. h. also bei noch nicht vollständig geschlossener Kupplung 7 erkennen kann, ob das Kraftfahrzeug 1 im ersten Gang anfährt oder nicht. Der Fahrer wird dabei von der Signaleinrichtung 9 bereits gewarnt, bevor die Kupplung 7 vollständig geschlossen ist und dadurch Schaden nehmen kann.
Selbstverständlich werden bei der Ermittlung des Kennwerts durch die Auswerte- und Signaleinrichtung 8 auch weitere fahrzeugspezifische Parameter, wie beispielsweise ein Gewicht des Kraftfahrzeugs 1, eine Reifenradius sowie ein Antriebsstrangwirkungsgrad in die Beurteilung mit einbezogen.
Gemäß den 2 und 3 sind auf den Abszissen jeweils das dynamische Kupplungsmoment M_DYN abgetragen, während an den Ordinaten die Fahrzeuglängsbeschleunigung a_L aufgetragen ist. Das Kupplungsmoment M_DYN auf der Abszisse sowie die Längsbeschleunigung a_L des Kraftfahrzeugs 1 errechnen sich dabei gemäß den nachfolgenden Formeln, wobei die verwendeten Buchstaben bzw. Indizes im Anschluss an die Formeln erläutert werden.
Bei den 2 und 3 werden die spezifischen Parameter M, β, R und ν wie folgt angenommen:

M_Kupplung, M_DYN: = Moment an der Kupplung (Nm)
M_Motor: = Motormoment (Nm)
J_m: = Motor Massenträgheitsmoment (kgm²)
α_m: = Motorwinkelbeschleunigung (rad/s²)
a_L: = Längsbeschleunigung (m/s²)
M_Fzg: = Fahrzeugmasse (ca. 1.700–2.500 kg)
i: = Übersetzung
β: = Straßenneigung (ca. 5°)
R_Rad: = Radradius (ca. 0,25–0,3 m)
η: = Wirkungsgrad am Antriebsstrangs (ca. 85–100%)

Betrachtet man nun die 2 und 3, so lässt sich beispielsweise gemäß 2 bei einem Kupplungsmoment M_DYN von 200 Nm sowie einer gemessenen Längsbeschleunigung a_L von 1 m/s² ein Punkt A ermitteln, welcher eindeutig im Bereich des dritten Gangfelds liegt. Der Fahrer fährt somit mit dem dritten Gang an, da er beim Einlegen des ersten Ganges bei einem Kupplungsmoment M_DYN von 200 Nm zumindest eine Längsbeschleunigung a_L von 2 m/s² erreichen müsste.
Gemäß der 3 sind diejenigen Bereiche 10 und 11 durch Pfeile markiert, in welchen mit Sicherheit der erste Gang eingelegt ist (Bereich 10) bzw. derjenige Bereich, bei dem Sicherheit der dritte Gang eingelegt ist (Bereich 11). Generell ist dabei aus beiden 2 und 3 erkennbar, dass die Bereiche 10 und 11 einen hinreichend großen Abstand voneinander aufweisen, sodass auch eine Unterscheidung des ersten vom dritten Gang auch mit nicht exakt definierten Randbedingungen, wie beispielsweise einer nicht stets gleichen Fahrzeugmasse, möglich ist. Zwischen den beiden Bereichen 10 und 11 liegt theoretisch ein nicht näher bezeichneter Bereich eines zweiten Ganges, welcher üblicherweise nicht bewarnt ist, da ein Anfahren im zweiten Gang deutlich weniger schädlich für die Kupplung 7 ist als ein Anfahren im dritten Gang. Zumal ist eine Verwechselung zwischen dem ersten und dem zweiten Gang nahezu ausgeschlossen, da der zweite Gang beim herkömmlichen Schaltgetriebe in entgegengesetzter Richtung zum ersten Gang einzulegen ist.
Neben einer rein akustischen bzw. optischen Warnung durch die Signaleinrichtung 9 kann auch ein sinusartiger Momentenverlauf an der Kupplung aufgebracht werden, was zu einem Schütteln des Kraftfahrzeugs 1 führt, sodass hierdurch der Fahrer eindeutig über den falsch eingelegten Gang gewarnt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005042971 A1 [0003]

Claims

Überwachungseinrichtung (2) zur Überwachung eines Anfahrvorganges eines Fahrzeugs (1), – mit einem Neigungssensor (3), welcher einen Längsneigungswinkel des Fahrzeuges (1) detektiert, – mit einem Beschleunigungssensor (4), welcher eine Anfahrbeschleunigung des Fahrzeuges (1) detektiert – mit zumindest einem Momentensensor (5), welcher ein Antriebsmoment an einer Antriebseinrichtung (6) detektiert, – mit einer Auswerte- und Signaleinrichtung (8), welche aus dem gemessenen Längsneigungswinkel, der Anfahrbeschleunigung und des Antriebsmomentes einen Kennwert ermittelt und anhand eines Kennfeldes überprüft, ob das Kraftfahrzeug (1) im ersten oder in einem höheren Gang anfährt, wobei die Auswerte- und Signaleinrichtung (8) ein Warnsignal absetzt, sofern sie erkennt, dass das Fahrzeug (1) nicht im ersten Gang anfährt.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (2) insbesondere zur Unterscheidung eines Anfahrvorganges im ersten oder im dritten Gang ausgebildet ist.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (2) so ausgebildet ist, dass sie noch in der Schlupfphase, also bei noch nicht vollständig geschlossener Kupplung (7) erkennen kann, ob das Kraftfahrzeug (7) im ersten Gang anfährt oder nicht.
Verfahren zur Überwachung eines Anfahrvorganges eines Fahrzeugs (1), bei dem – ein Neigungssensor (3) einen Längsneigungswinkel des Fahrzeuges (1) detektiert, – ein Beschleunigungssensor (4) eine Anfahrbeschleunigung des Fahrzeuges (1) detektiert, – zumindest ein Momentensensor (5) ein Antriebsmoment an einer Antriebseinrichtung (6) detektiert, – eine Auswerte- und Signaleinrichtung (8) aus dem gemessenen Längsneigungswinkel, der Anfahrbeschleunigung und des Antriebsmomentes einen Kennwert ermittelt und anhand eines Kennfeldes überprüft, ob das Kraftfahrzeug (1) im ersten oder in einem höheren Gang anfährt, wobei die Auswerte- und Signaleinrichtung (8) ein Warnsignal absetzt, sofern sie erkennt, dass das Fahrzeug (1) nicht im ersten Gang anfährt.