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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein
Kraftfahrzeug mit einem manuellen Schaltgetriebe, dessen Geschwindigkeit über eine
Kupplung und eine Bremse mit zugeordneten Pedalen sowie eventuell über ein
Fahrpedal steuerbar ist. Das Fahren im Stau ist mit einem solchen Kraftfahrzeug
beschwerlich, da ständig
Kupplung, Gas und Bremse mit beiden Füßen betätigt werden müssen.
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Während die
Wirkverbindung zwischen Kupplungspedal und Kupplung im Allgemeinen
mechanisch ist und die Stellung der Kupplung infolgedessen in der
Regel eindeutig mit der des Kupplungspedals verknüpft ist,
gilt ein solcher eindeutiger Zusammenhang zwischen Pedalstellung
und Wirkung für
die Bremsen moderner Kraftfahrzeuge nur noch eingeschränkt. Zwar
ist das Bremspedal im Allgemeinen mechanisch über einen Bremskraftverstärker mit einer
hydraulischen Bremsanlage verbunden, doch sind in der Vergangenheit
zahlreiche Korrektursysteme entwickelt worden, die eine Einstellung
der Bremskraft der Bremsanlage abweichend von einem normalerweise
der Bremspedalstellung entsprechenden Wert erlauben, wie etwa Antiblockiersysteme, die
die Bremskraft einer Bremse unter den einer aktuellen Bremspedalstellung
entsprechenden Wert reduzieren, falls dies erforderlich ist, um
ein Blockieren der Räder
zu verhindern, Antischlupfregelsysteme, die in der Lage sind, die
Bremskraft einzelner Räder zu
modifizieren, um ein Durchdrehen zu vermeiden, oder ESP-(Electronic
Stability Program)-Systeme, die
in der Lage sind, an Bremsen auf verschiedenen Seiten des Fahrzeugs
unterschiedliche Bremskräfte einzustellen,
um das Fahrzeug auf einem gewünschten
Kurs zu halten.
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Auch
im Falle des Gaspedals gibt es bei modernen Fahrzeugen im allgemeinen
keinen eindeutigen Zusammenhang mehr zwischen Fahrpedalstellung
und Motorlast, sondern ein elektronisches Motorsteuergerät steuert
die Motorlast unter Berücksichtigung
nicht nur der Fahrpedalstellung, sondern auch anderer Parameter.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist, die Handhabung eines Kraftfahrzeugs
bei Staufahrt zu vereinfachen und insbesondere, das Fahren im Stau mit
einer geringeren Häufigkeit
von Pedalbetätigungen
zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird zum einen gelöst,
indem bei einem Kraftfahrzeug mit einem Kupplungspedal, einer Kupplung,
einem Bremspedal, einer Bremse und einem Korrekturglied, das wirkungsmäßig zwischen
das Bremspedal und die Bremse geschaltet ist, um eine Einstellung
der Bremskraft der Bremse abweichend von einer Vorgabe durch das
Bremspedal zu ermöglichen,
das Korrekturglied eingerichtet ist, in Verbindung mit einem Öffnen der
Kupplung eine höhere
Bremskraft an der Bremse einzustellen, als der Stellung des Bremspedals
entspricht. Während
herkömmlicherweise
der Fahrer, um ein Fahrzeug zum Stehen zu bringen, zunächst die
Kupplung öffnet
und dann abbremsen – und
dazu zwei Pedale betätigen – muss,
ermöglicht
es erfindungsgemäß die beim Öffnen der
Kupplung erhöhte
Bremskraft, das Fahrzeug allein durch Öffnen der Kupplung zum Stehen
zu bringen. Es genügt
daher eine einzige Pedalbetätigung.
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Zweckmäßigerweise
sollte das Korrekturglied eingerichtet sein, um unter stationären Bedingungen
bei offener Kupplung das Fahrzeug im Stillstand zu halten. Dies
kann insbesondere dadurch erfolgen, dass das Korrekturglied in Verbindung
mit dem öffnen
der Kupplung die Verzögerung
des Fahrzeugs überwacht,
die Bremskraft erhöht,
bis sich eine gewünschte
Verzögerung
einstellt, und diese Bremskraft bei stationär offener Kupplung beibehält. So wird
das Fahrzeug insbesondere unabhängig
von einem eventuellen Gefälle
der Fahrbahn im Stillstand gehalten.
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Beim
Schließen
der Kupplung reduziert das Korrekturglied vorzugsweise die Bremskraft
der Bremse kontinuierlich auf den der Vorgabe durch das Bremspedal
entsprechenden Wert. So ist ein sanftes Beschleunigen gewährleistet,
das zu einer Vergleichmäßigung der
Bewegung der Fahrzeuge im Stau beiträgt und damit die Auflösung des
Staus begünstigt.
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Bevorzugt
ist ferner, dass das Korrekturglied eingerichtet ist, eine höhere Bremskraft,
als der Stellung des Bremspedals entspricht, nur dann einzustellen,
wenn das Bremspedal unbetätigt
ist. Wenn der Fahrer selbst das Bremspedal betätigt, ist die Korrekturfunktion
somit ausgeschaltet, und der Fahrer kann in herkömmlicher Weise das Fahrzeug
vollständig kontrollieren.
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Das
Korrekturglied ist vorzugsweise eingerichtet, gleichzeitig als ein
Antiblockiersystem, ein Antischlupfregelsystem oder ein ESP-System
zu wirken. Mit anderen Worten können
herkömmliche
derartige Systeme erweitert werden, um ein erfindungsgemäßes Korrekturglied
darzustellen. Eine solche Erweiterung ist im allgemeinen ohne apparativen Aufwand
möglich,
da die benötigten
Sensoren und Aktoren in einem solchen System bereits herkömmlicherweise
enthalten sind. Die Erweiterung auf ein Korrekturglied im Sinne
der Erfindung ist daher in der Regel durch eine einfache Anpassung
der Betriebssoftware eines solchen Systems möglich.
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Die
Aufgabe wird ferner gelöst
durch ein Kraftfahrzeug mit einem Kupplungspedal, einer Kupplung,
einem Fahrpedal und einem über
das Fahrpedal gesteuerten Motorsteuergerät, bei dem das Motorsteuergerät eingerichtet
ist, bei gegebener Fahrpedalstellung und geschlossener Kupplung
eine höhere
Motorlast einzustellen als bei derselben Fahrpedalstellung und offener
Kupplung. Während
bei offener Kupplung die Motorlast auf einen sehr niedrigen Wert
eingestellt sein kann, der soeben ausreicht, um den Motor am Laufen
zu halten, kann sie bei geschlossener Kupplung so gewählt sein,
dass das Fahrzeug innerhalb weniger Sekunden auf eine für das Fahren
im Stau angemessene Geschwindigkeit, zum Beispiel im Bereich zwischen
5 und 20 km/h, beschleunigt.
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Die
gegebene Fahrpedalstellung, bei der das Motorsteuergerät die Motorlast
vom Zustand der Kupplung abhängig
einstellt, kann jede beliebige Fahrpedalstellung sein; vorzugsweise
ist es zumindest die unbetätigte
Stellung. Bei Betätigung
des Fahrpedals kann infolgedessen die Motorlast kupplungsunabhängig gesteuert
sein.
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Das
heißt,
wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt, verhält sich das Motorsteuergerät in herkömmlicher
Weise, und der Fahrer hat die gewohnte vollständige Kontrolle über die
Fahrzeugbewegung.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; und
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2 den
Zusammenhang zwischen Soll-Motordrehzahl
und Kupplungspedalstellung gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung.
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In
dem in 1 gezeigten Kraftfahrzeug treibt ein Verbrennungsmotor 1 über ein
manuell betätigtes
Schaltgetriebe 2 Räder 3 an.
Ein Motorsteuergerät 4 steuert
die Last des Verbrennungsmotors 1 anhand einer mittels
eines Sensors 5 erfassten Stellung eines Fahrpedals 6 sowie
ggf. anderer Betriebsparameter des Fahrzeugs. Ein Kupplungspedal 7 steuert über eine
mechanische Verbindung eine Kupplung 8 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem
Schaltgetriebe 2. Ein Sensor 9 zur Erfassung des
Kupplungszustandes kann, wie gezeigt, an der Kupplung 8,
am Kupplungspedal 7 oder einer geeigneten Stelle der Verbindung
zwischen beiden angeordnet sein. Das Motorsteuergerät 4 empfängt ein den
Kupplungszustand anzeigendes Ausgangssignal des Kupplungssensors 9.
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Solange
der Kupplungssensor 9 anzeigt, dass die Kupplung 8 geschlossen
ist, regelt das Motorsteuergerät 4 die
Motorlast in herkömmlicher
Weise, zum Beispiel anhand eines Satzes von Kennkurven, die lastbezogene
Parameter des Motors 1 wie etwa Drehzahl, Drehmoment, Kraftstoffzumessung oder
dergleichen als Funktion der Fahrpedalstellung sowie gegebenenfalls
anderer Parameter wie etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit, des eingelegten Gangs
oder dergleichen festlegen.
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Zusätzlich zu
den Kennkurven speichert das Steuergerät 4 jeweils noch einen
Wert der lastbezogenen Parameter, um diesen als Sollwert einzustellen,
wenn der Sensor 9 eine geöffnete Kupplung und gleichzeitig
der Sensor 5 ein unbetätigtes
Fahrpedal 6 anzeigt. Dieser Einzelwert des lastbezogenen
Parameters ist niedrig gewählt,
entsprechend dem Standgas herkömmlicher
Fahrzeuge, um lediglich ein Stehenbleiben des Motors 1 zu
verhindern. Der gemäß Kennkurve
bei geschlossener Kupplung und unbetätigtem Fahrpedal vorgesehene
Wert des lastbezogenen Parameters liegt höher und ist gewählt, um eine
Fahrbewegung bei niedriger Geschwindigkeit, zum Beispiel in einem
Bereich von 5 bis 20 km/h, und ein zugiges Beschleunigen des Fahrzeugs
aus dem Stand auf diese Geschwindigkeit zu unterstützen.
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Einer
bevorzugten Ausgestaltung zufolge interpoliert das Steuergerät 4 bei
teilweise betätigtem Kupplungspedal 7 den
Sollwert des lastbezogenen Parameters zwischen dem bei geschlossener
Kupplung durch die Kennkurven vorgegebenen Wert ω1 und
dem Einzelwert ω2 für
die offene Kupplung, wie in 2 für die Motordrehzahl ω als lastbezogenen Parameter
exemplarisch gezeigt. Von dem Standgaswert ω0 bei
unbetätigtem
Kupplungspedal bezie hungsweise geschlossener Kupplung 8 nimmt
der Sollwert der Drehzahl ω mit
dem Ausmaß der
Pedalbetätigung
kontinuierlich zu, bis er bei einer Pedalbetätigung von 100% den Sollwert ω1 der Kennkurve für den Fall des nicht betätigten Fahrpedals 6 erreicht. So
hat der Fahrer die Möglichkeit,
allein durch mehr oder weniger starkes Betätigen des Kupplungspedals 7 die
Fahrzeuggeschwindigkeit von 0 bei offener Kupplung bis auf den der
Drehzahl ω1 entsprechenden Wert kontinuierlich zu variieren.
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Ein
Bremspedal 10 steuert Bremsen 11 in den Fahrzeugrädern 3 über einen
Bremskraftverstärker,
der hier schematisch dargestellt ist als ein Hochdruckreservoir 12 und
ein Niederdruckreservoir 13 für Bremsflüssigkeit sowie ein Wegeventil 14,
welches durch das Bremspedal 10 gesteuert jeweils eine der
Bremsen 13 mit dem Hochdruck- oder dem Niederdruckreservoir 12 beziehungsweise 13 verbindet. Ein
zweites, zu dem Wegeventil 14 paralleles Wegeventil 15 untersteht
der Kontrolle einer elektronischen Steuerschaltung 16,
welche unter anderem die herkömmlichen
Funktionen eines Antiblockiersystems, eines Antschlupfregelsystems
oder eines ESP-Systems
wahrnimmt. Diese Steuerschaltung 16 ist mit dem Kupplungssensor 9 und
einem (nicht dargestellten) Tachometer verbunden, um, wenn ein Öffnen der Kupplung 8 erfasst
wird, während
sich das Schaltgetriebe 2 im ersten Gang befindet und die
Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Grenzwert liegt, unter dem ein
Umschalten in den zweiten Gang nicht zweckmäßig ist, die Bremse 11 mit
Druck zu beaufschlagen.
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Die
Druckbeaufschlagung kann zum Beispiel erfolgen, indem immer dann,
wenn das Ausmaß der Kupp lungspedalbetätigung,
d. h. die Auslenkung des Kupplungspedals 7 aus seiner Ruhestellung,
einen Grenzwert überschreitet,
oder wenn die Kupplung 8 vollständig offen ist, ein vorgegebener
fester Bremsdruck oder ein zur Fahrzeuggeschwindigkeit proportionaler
Bremsdruck auf die Bremse 11 gegeben wird, um eine fest
vorgegebene oder eine geschwindigkeitsproportionale Verzögerung des
Fahrzeugs zu erreichen. Denkbar ist auch eine Regelung des Bremsdrucks
in einem geschlossenen Regelkreis, indem die Steuerschaltung 16 aus
der zeitlichen Entwicklung der vom Tachometer gelieferten Geschwindigkeit
eine aktuelle Verzögerung
des Fahrzeugs ermittelt und den Bremsdruck fortlaufend anpasst,
um diese aktuelle Verzögerung
an einen Sollwert anzugleichen. So kommt das Fahrzeug auch auf einer
abschüssigen
Fahrbahn sicher zum Stehen.
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Den
auf diese Weise während
des Verzögerns
eingeregelte Bremsdruck behält
die Steuerschaltung 16 bei, solange das Kupplungspedal 7 betätigt bleibt.
Der Fahrer kann somit über
das Ausmaß der
Betätigung
des Kupplungspedals 7 nicht nur den Motor 1, sondern
auch die Bremsen 11 steuern.
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Eine
Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich
ist somit ausschließlich
mit dem Kupplungspedal 7 möglich; Fahr- und Bremspedal 6, 10 werden
normalerweise nicht benötigt.
Allenfalls wenn ein besonders abrupter Stopp des Fahrzeugs nötig ist,
muss der Fahrer noch das Bremspedal 10 zu Hilfe nehmen.
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Die
Erfindung schafft somit die Möglichkeit, im
stockenden Verkehr die Fahrzeuggeschwindigkeit ausschließlich über das
Kupplungspedal 7 zu steuern. Dies beinhaltet zum einen
einen Komfortgewinn für
den Fahrer, zum anderen fördert
es eine energiesparende Fahrweise, da die Beschleunigungs- und Verzögerungswerte
bei rein über
das Kupplungspedal gesteuerter Geschwindigkeit vom Fahrzeughersteller
unter Kraftstoffverbrauchsgesichtspunkten optimiert vorgegeben werden
können.
Da außerdem die
erfindungsgemäße Geschwindigkeitssteuerung über das
Kupplungspedal 7 langsames Beschleunigen und Verzögern begünstigt,
trägt es
zu einer Vergleichmäßigung der
Bewegung der Fahrzeuge im Stau bei und erleichtert so die Auflösung des
Staus.
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Schaltgetriebe
- 3
- Rad
- 4
- Motorsteuergerät
- 5
- Sensor
- 6
- Fahrpedal
- 7
- Kupplungspedal
- 8
- Kupplung
- 9
- Sensor
- 10
- Bremspedal
- 11
- Bremse
- 12
- Hochdruckreservoir
- 13
- Niederdruckreservoir
- 14
- Wegeventil
- 15
- Wegeventil
- 16
- Steuerschaltung