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Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge und insbesondere ein System zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Anfahren eines Fahrzeugs an einem Berg.
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Es ist bekanntermaßen ein Problem beim Starten oder Anfahren eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung, dass das Fahrzeug in die Gegenrichtung zur beabsichtigten Fahrtrichtung rollen kann, wenn der Fahrer das Lösen der das Fahrzeug am Berg stationär haltenden Bremsen und das Einrücken der Kupplung falsch koordiniert. Es ist weiter ein Problem, dass die das Fahrzeug haltenden Bremsen beim Einkuppeln zur Bewegung des Fahrzeugs in die gewünschte Richtung vor dem Lösen der Bremsen ein Geräusch erzeugen können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems und Verfahrens zur Unterstützung des Fahrers beim Anfahren und speziell beim Anfahren an einer Steigung.
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Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein System zur Unterstützung beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung bereitgestellt, das einen Getriebeantriebssensor zur Überwachung der Drehung einer Antriebswelle eines Getriebes, eine elektronisch gesteuerte Kupplung für die Übertragung des Antriebs vom Motor eines Kraftfahrzeugs auf die Antriebswelle, mindestens eine elektronisch gesteuerte Feststellbremse zum Halten des Fahrzeugs in einer stationären Position und eine Steuerung zur Synchronisation des Einrückens der elektronisch gesteuerten Kupplung mit dem Lösen der Feststellbremse auf der Grundlage eines vom Getriebeantriebssensor empfangenen Signals aufweist, wobei die Steuerung so zur Steuerung des Einrückens der Kupplung betriebsfähig ist, dass sie während des Lösens der Feststellbremse im Wesentlichen eine Nullrotation der Antriebswelle erzeugt.
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Dies hat den Vorteil, dass es beim Lösen der Feststellbremse nicht zu einem Zurückrollen oder Kriechen des Fahrzeugs kommt.
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Wenn die Feststellbremse vollständig gelöst ist, kann die Steuerung zum Verstärken des Einrückens der Kupplung betreibbar sein.
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Die Steuerung kann weiter so betriebsfähig sein, dass sie die Feststellbremse wieder anzieht, wenn der Sensor das Auftreten einer negativen Rotation der Antriebswelle erkennt.
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Die Steuerung kann so betriebsfähig sein, dass sie die Feststellbremse anzieht und die Kupplung ausrückt, wenn in einem kurzen vorbestimmten Zeitraum nach Beginn des Anfahrvorgangs keine positive Rotation der Antriebswelle erreicht wurde.
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Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Unterstützung beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung bereitgestellt, wobei dieses Verfahren das Steuern des Einkuppelns beim Anfahren anhand der Bewegung der Antriebswelle zu einem Getriebe umfasst, um im Wesentlichen eine Nullrotation der Antriebswelle beim Lösen der Feststellbremse zu erreichen.
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Dies hat den Vorteil, dass es beim Lösen der Feststellbremse nicht zu einem Zurückrollen oder Kriechen des Fahrzeugs kommt.
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Das Verfahren kann weiter ein Synchronisieren des Lösens der Feststellbremse und des Einrückens der Kupplung zur Erzeugung der gewünschten Nullrotation der Antriebswelle umfassen.
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Das Verfahren kann weiter ein Verstärken des Einrückens der Kupplung bei vollständig gelöster Feststellbremse umfassen.
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Das Verfahren kann ferner umfassen, dass die Feststellbremse vollständig angezogen und die Kupplung ausgerückt wird, wenn in einem kurzen vorbestimmten Zeitraum nach Beginn des Anfahrvorgangs keine positive Rotation der Antriebswelle erreicht wurde.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei:
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1 ein Blockdiagramm eines Kraftfahrzeugs mit einem Anfahrhilfssystem nach einer Ausgestaltung der Erfindung darstellt.
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In 1 wird ein Kraftfahrzeug 5 mit einem Motor 10 dargestellt, der über eine elektronische Kupplung 11 ein Mehrstufengetriebe 12 antreibt.
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Das Getriebe 12 treibt die beiden Hinterräder 6L, 6R des Kraftfahrzeugs 5 über eine Antriebswelle 14, ein Differential 15d und zwei Achswellen 15L, 15R. Das Kraftfahrzeug 5 verfügt auch über zwei nicht angetriebene Vorderräder 4L, 4R, wobei jedes der vier Räder 4L, 4R; 6L, 6R mit einer Bremse 7 zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs 5 verbunden ist.
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Das Kraftfahrzeug 5 verfügt auch über eine elektronisch gesteuerte Reibungsbremse 31 als Feststellbremse, die von einer Bremsensteuerung 30 gesteuert wird. Diese Art von Feststellbremse gestattet es, dass die Bremskraft beim Lösen der Bremse allmählich verringert wird.
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Eine elektronische Steuerung 20 ist zum Empfang einer Anzahl von Eingaben von verschiedenen am Kraftfahrzeug 5 befindlichen Sensoren ausgelegt. Zu den Sensoren gehören ein Kupplungspositionssensor 21 zum Überwachen der Stellung des Kupplungspedals 16, ein Bremspedalsensor 22 zum Überwachen der Stellung des Bremspedals 17, ein Bedarfssensor 23 zum Überwachen der Stellung des Gaspedals 18 und ein Getriebeantriebssensor 24 zum Überwachen der Bewegung der zum Getriebe 12 verlaufenden Antriebswelle 13.
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Die elektronische Steuerung 20 ist bei Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs 5 so betriebsfähig, dass sie die Betätigung der elektronisch gesteuerten Kupplung 11 auf der Grundlage eines vom Kupplungspedalsensor 21 empfangenen Signals steuert.
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Die elektronische Steuerung 20 ist auch mit der Bremsensteuerung 30 verbunden und liefert ein Steuersignal an die Bremsensteuerung 30. Es ist offensichtlich, dass die Steuerung 20 und die Bremsensteuerung 30 als Teile einer einzelnen Steuerungseinheit oder wie in 1 dargestellt als zwei getrennte Steuerungen ausgeführt sein können.
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Beim Anfahren aus der Parkstellung besteht das von einem Fahrer ausgeführte Verfahren im Treten des Kupplungspedals 16 zum Ausrücken der Kupplung 11, Einlegen eines gewünschten Gangs im Getriebe 12, Treten auf das Gaspedal 18 und Lösen der Feststellbremse 31 bei gleichzeitigem Einrücken der Kupplung 11. In vielen Fällen führt dies zu einem völlig akzeptablen Anfahren ohne unerwünschte Wirkungen. Soll das Anfahren jedoch an einer Steigung erfolgen, ist die Synchronisation des Einrückens der Kupplung 11 und Lösens der Feststellbremse 31 viel schwieriger, wobei weniger kompetente Fahrer ein solches Anfahren nur mit Mühe ausführen können, ohne dass das Fahrzeug zunächst den Berg hinunter rollt (Zurückrollen) oder mit gezogener Bremse fährt.
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Daher ist beim Anfahren, wenn die Fahrzeuganfangsgeschwindigkeit null beträgt, die Steuerung 20 so betriebsfähig, dass sie dem Fahrer durch Steuern des Einrückens der Kupplung 11 und des Lösens der Feststellbremse 31 wie im Folgenden beschrieben behilflich ist.
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Während des Anfahrens ist die Antriebswelle 13 anfänglich stationär und dreht sich bei einem richtig ausgeführten Anfahrvorgang in nur eine Richtung, nämlich die zum Bewegen des Fahrzeugs 5 in die gewünschte Richtung erforderliche Richtung. Zur Veranschaulichung ist die erforderliche oder positive Richtung von der Kupplung 11 aus gesehen im Uhrzeigersinn.
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Bei einem falsch ausgeführten Anfahrmanöver, bei dem es zum Zurückrollen kommt, dreht sich die Antriebswelle 13 in eine falsche oder negative Richtung, nämlich entgegen dem Uhrzeigersinn. Es ist offensichtlich, dass diese Richtungen die gleichen sind, ganz egal, ob das Fahrzeug 5 vorwärts bergauf oder rückwärts bergauf zu fahren versucht.
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Daher kann die Steuerung 20 durch Verwendung des Getriebeantriebssensors 24 zur Bestimmung der Drehung der Antriebswelle 13 das Einrücken der Kupplung 11 verstärken, wenn beim Lösen der Feststellbremse 31 eine falsche Drehung der Antriebswelle 13 entgegen dem Uhrzeigersinn erkannt wird.
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Während einer Lesephase der Feststellbremse 31 besteht das Ziel darin, eine Nullrotationsbewegung der Antriebswelle 13 zu erzeugen und danach das Einrücken der Kupplung zu verstärken, um eine positive Drehung der Antriebswelle 13 zu bewirken. Wenn das verstärkte Einrücken der Kupplung 11 nicht die gewünschte Nullrotation oder Drehung der Antriebswelle 13 im Uhrzeigersinn erzeugt, ist die Steuerung 20 so betriebsfähig, dass sie ein Signal an die Bremsensteuerung 30 zum erneuten Anziehen der Feststellbremse 31 senden kann, um ein Zurückrollen oder Durchbrennen der Kupplung zu verhindern. Dieses erneute Anziehen der Feststellbremse 31 erfolgt nach Verstreichen einer ab dem Zeitpunkt des Beginns der Anfahrsequenz vorbestimmten Zeit. Die kurze vorbestimmte Zeitspanne kann in der Größenordnung von ein paar Sekunden liegen.
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Als Alternative kann die Steuerung 20 so betriebsfähig sein, dass sie vor einem erneuten Anziehen der Feststellbremse 31 die Leistungsanforderung vom Motor 10 unabhängig von der Gaspedalanforderung erhöht, wenn die Drehzahl des Motors 10 rasch sinkt und das Einrücken der Kupplung 11 nicht die gewünschte Drehung der Antriebswelle 13 im Uhrzeigersinn bewirkt. Wiederum wird die Feststellbremse 31 nach Verstreichen einer ab dem Zeitpunkt des Beginns der Anfahrsequenz vorbestimmten Zeit erneut angezogen.
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Obwohl in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Rotation der Antriebswelle per Sensor erfasst wird, ist es möglich, mit einem Drehzahlsensor ein vergleichbares Ergebnis zu erzeugen. In diesem Fall ist die Steuerung 20 in der Lesephase der Feststellbremse 31 so betriebsfähig, dass sie eine Nulldrehzahl der Antriebswelle 13 zu erzeugen versuchen kann, doch da die Drehrichtung nicht bekannt ist, ist dies weniger genau, sodass die Kupplung zwischen Positionen stärkerer und schwächerer Einrückung wechseln muss, um die Nulldrehzahl zu erreichen.
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Während der Anfahrphase nach dem Lösen der Feststellbremse 31 wird die Kupplung 11 von der Steuerung 11 allmählich bis in die voll eingerückte Position eingerückt, wobei angenommen wird, dass die gewünschte Drehrichtung der Antriebswelle 13 erreicht wurde. In dieser Phase wird die Drehzahl des Motors 10 überwacht, um zu gewährleisten, dass diese nicht unter ein vorbestimmtes Niveau sinkt; wenn das geschieht, wird die Feststellbremse 31 erneut angezogen und die Kupplung 13 vollkommen ausgerückt.
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Detaillierter dargestellt überwacht die Steuerung 20 die Drehung der Antriebswelle 13 aufgrund des vom Getriebeantriebssensor 24 empfangenen Signals von einer anfänglich stationären Position, in der der Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 auf das Gaspedal 18 tritt und das Kupplungspedal 16 löst. Anfänglich tritt wegen der Absorption des im Getriebe 12 bestehenden Spiels eine geringfügige Drehung der Welle 13 im Uhrzeigersinn auf (wenn die Feststellbremse 31 Teil der Hinterradbremsbaugruppen 7 wäre, würde auch Spiel im Differentialgetriebe absorbiert), wonach die Drehung gegen null geht, denn eine Bewegung des Fahrzeugs 5 wird durch die Wirkung der Feststellbremse 31 verhindert. Die Steuerung 20 sendet dann ein Signal an die Bremsensteuerung 30 und fordert das Lösen der Feststellbremse 31 an. Während die Bremsensteuerung 30 die Feststellbremse 31 löst, überwacht die Steuerung 20 die Bewegung der Antriebswelle 13 und steuert das Einrücken der Kupplung 11 so, dass es nicht zur Drehung der Antriebswelle 13 entgegen dem Uhrzeigersinn und nicht zur Drehung der Antriebswelle 13 im Uhrzeigersinn kommt. In der Praxis kann eine geringfügige Drehung im Uhrzeigersinn wegen der Schwierigkeit, eine perfekte Nullrotation zu erhalten und der Notwendigkeit, eine negative Rotation zu verhindern, auftreten.
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Dieser Zustand der Nullrotation ist als Greifbedingung bekannt und wird beibehalten, bis die Feststellbremse vollständig gelöst ist und die Steuerung 20 mit der Anfahrphase beginnt und die Kupplung 11 weiter einrückt, um eine Drehung der Antriebswelle 13 im Uhrzeigersinn zu erzeugen; diese Aktion wird beibehalten, bis die Kupplung 11 vollständig eingerückt ist und eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs auftritt oder bis die kurze vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist.
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Wenn die Kupplung 13 vollständig eingerückt ist und sich das Fahrzeug in die gewünschte Richtung bewegt, wechselt die Kupplungseinrücksteuerung zur normalen Kupplungspedalsteuerung und die Steuerung 20 rückt die Kupplung 11 anhand des vom Kupplungspedalsensor 21 empfangenen Signals ein oder aus.
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Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 während des Anfahrens mit Anfahrhilfe das Kupplungspedal 16 voll durchtritt, interpretiert die Steuerung 20 dies als Anfahrabbruchsignal, zieht sofort die Feststellbremse 31 und rückt die Kupplung 11 vollkommen aus.
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Es ist offensichtlich, dass gehandelt werden muss, damit das Fahrzeug 5 nicht zurückrollt oder der Motor abgewürgt wird, wenn die vom Fahrer über das Gaspedal 18 angeforderte Leistung für ein erfolgreiches Anfahren nicht ausreicht und der Fahrer nicht auf die sinkende Motordrehzahl reagiert.
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Eine Möglichkeit, diese Situation zu bewältigen, besteht im erneuten Ziehen der Feststellbremse 31 und Ausrücken der Kupplung 11 durch die Steuerung 20, wenn die Kupplung 11 fast vollkommen eingerückt war, aber keine Drehung der Antriebswelle 13 im Uhrzeigersinn aufgetreten ist oder die 'Greifbedingung' der Nullrotation der Antriebswelle nicht erreicht wurde. Dieses erneute Anziehen der Feststellbremse 31 erfolgt nach Verstreichen einer kurzen vorbestimmten Zeit.
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Eine zweite Möglichkeit der Behandlung dieser Situation besteht in der zeitweiligen Übernahme der Steuerung der Motorleistungsanforderung durch die Steuerung 20. In einem solchen Fall, wenn die Kupplung 11 in einem vorbestimmten Maß (zum Beispiel zu 60%) eingerückt ist und keine Drehung der Antriebswelle 13 im Uhrzeigersinn auftritt oder die 'Greifbedingung' nicht erreicht werden kann, wird die Leistungsanforderung vom Motor 10 durch die Steuerung 20 unabhängig von der Stellung des Gaspedals allmählich erhöht; wenn dies innerhalb einer kurzen vorbestimmten Zeit nicht die gewünschte Nullrotation oder Drehung im Uhrzeigersinn bewirkt, ist die Steuerung 20 so betriebsfähig, dass sie die Feststellbremse erneut anzieht, die Kupplung ausrückt und zur Steuerung der Motorleistungsanforderung durch das Gaspedal zurückkehrt, um ein Durchbrennen der Kupplung zu verhindern.
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Es ist offensichtlich, dass eine Erhöhung der Leistungsanforderung vom Motor 10 nicht immer zu einem erfolgreichen Anfahren führen kann, wenn zum Beispiel der Fahrer einen falschen Gang eingelegt hat und ein Anfahren am Berg im gewählten Gang nicht möglich ist.
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Obwohl die Erfindung im Hinblick auf ihre Nutzung bei einem Kraftfahrzeug mit vollständig manueller Schaltung und einem vom Fahrer zu betätigenden Kupplungspedal beschrieben wurde, ist offensichtlich, dass sie auch bei einer Getriebeanordnung aus Automatik- und manuellem Schaltgetriebe, bei der es kein vom Fahrer zu betätigendes Kupplungspedal gibt, aber der Eingangsantrieb für das Getriebe über eine Kupplung erfolgt, anwendbar ist. Bei solchen Anordnungen wird die Kupplung normalerweise elektronisch gesteuert, sodass die gleiche Funktionalität erreicht werden kann, wenn die Steuerung für die normale Kupplungsbetätigung auch zur Betätigung der Feststellbremse ausgelegt wird.
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Es ist offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung für ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb eingeschränkt ist.
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Es ist ebenfalls offensichtlich, dass die Feststellbremse 31 in eine oder mehrere Bremsbaugruppen 7 integriert werden kann und keine Reibungsbremse wie in 1 dargestellt zu sein braucht.
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Daher bietet die Erfindung zusammengefasst ein System und Verfahren zur Unterstützung beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung durch Überwachung der Drehung der Antriebswelle und Steuerung der Kupplung des Kraftfahrzeugs zum Bewirken einer Nullrotation der Antriebswelle während der Bremsensteuerung.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung, wiewohl sie beispielhaft unter Bezugnahme auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass eine oder mehrere Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vorgenommen oder andere Ausführungsformen konstruiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den angefügten Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.
