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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Handschaltungsgetriebe, das insbesondere nicht automatisch schaltbar ist, das eine automatisierte Kupplung aufweist, welche mit einer elektrischen Kupplungsausrückeinrichtung betätigbar ist, wobei die Kupplungsausrückeinrichtung von einem Fahrer des Kraftfahrzeuges zum Ein- und Ausrücken der Kupplung aktivierbar ist, die kein Kupplungspedal umfasst. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs mit Handschaltungsgetriebe, wobei die Kupplung mittels einer ersten Kupplungsbetätigungseinrichtung, die nicht als Kupplungspedal ausgestaltet ist, zu einem ersten Zeitpunkt mittels eines elektrischen Signals von der Kupplungsbetätigungseinrichtung an eine elektrische Kupplungsausrückeinrichtung betätigt wird. Mit einem Handschaltungsgetriebe ist in dieser Patentanmeldung ein Getriebe gemeint, bei dem ein Fahrer mittels mechanischer Einwirkung auf das Getriebe mittels eines Gangwahlhebels einen Gangwechsel bewirken kann.
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Stand der Technik
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Kraftfahrzeuge mit manuellem Getriebe sind weltweit stark verbreitet. Die Kunden sind mit der Bedienung vertraut, insbesondere mit der Pedalerie, das heißt, Kupplungs-, Brems- und Gaspedal sowie mit dem herkömmlichen, mechanisch mit dem Getriebe verbundenen Schalthebel für die Gangwahl und üblichem Schaltschema, insbesondere mit erweiterter H-Kulisse. Halbautomaten können als Weiterentwicklung von manuellen Getrieben betrachtet werden und zeichnen sich dadurch aus, dass das Kuppeln automatisiert wird, nicht jedoch die Gangwahl. Ein Beispiel ist etwa die Halbautomatik „Saxomat“ des deutschen Kupplungsherstellers Sachs, welche unter anderem im VW Käfer zum Einsatz kam. Bei dieser halbautomatischen Kupplung ist kein Kupplungspedal vorgesehen. Dieser wie auch weitere bereits bekannte und auf dem Markt befindliche Halbautomaten haben zwei Pedale, nämlich ein Bremspedal und ein Gaspedal sowie eine Vorrichtung am Gangwahlhebel, welche erkennen lässt, dass der Fahrer den Gang wechseln möchte. Die Vorrichtung leitet dann den Öffnungs- und Schließvorgang der Kupplung während eines Schaltvorgangs ein. Dennoch haben sich Halbautomaten bisher im Markt nicht durchsetzen können. Zwar gibt es begeisterte Anhänger, welche sich an die veränderte Bedienung gewöhnt haben; eine große Mehrheit der Kunden allerdings bevorzugt entweder die gewohnte Bedienung eines manuellen Getriebes oder wünscht ein automatisiertes Getriebe, in dem nicht nur das Anfahrelement (in diesem Fall die Kupplung), sondern auch das Einlegen und Schalten der Gänge automatisiert ist.
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Im Stand der Technik ist die Offenlegungsschrift
DE 17 55 924 bekannt, welche einen Abwürgeschutz für eine Kupplungsautomatik offenbart. Die Kupplungsautomatik kann mittels eines Hauptschalters ein- oder ausgeschaltet werden. Für den herkömmlichen Kupplungsbetrieb bei ausgeschalteter Automatik ist ein herkömmliches Kupplungspedal vorgesehen.
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Die
EP 0 778 429 B1 offenbart eine Steuerung für ein automatisiertes Getriebe. Das zugehörige System umfasst in einer Variante eine vollautomatische Kupplungsbetätigung. Außerdem kann das System eine automatische Kupplungsausrückeinrichtung und ein vom Fahrer bedienbares Kupplungspedal aufweisen.
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Die Offenlegungsschrift
DE 100 36 257 A1 offenbart ein automatisiertes Kupplungssystem für Fahrzeuge mit halbautomatischem Getriebe. Die Kupplung wird durch einen hydraulischen Nehmerzylinder betätigt, welcher von einem Kupplungsbetätigungssteuermittel angesteuert wird. Alternativ wird eine elektromotorische Betätigung der Kupplung vorgeschlagen.
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Die
DE 197 44 051 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer automatisierten Kupplung und manueller Gangwahl am Getriebe. Kern der Erfindung ist, schnelle Schaltvorgänge und Gangwechsel sicher durchführen zu können.
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Die
EP 1 134 458 B1 offenbart ein Steuersystem für ein automatisiert bedienbares Traktorgetriebe, welches als Startgang eine Gangposition speichert, bei der das Fahrzeug angehalten, ein Bremspedal gedrückt, ein Gaspedal nicht gedrückt und ein bestimmter Getriebegang ausgewählt wurde. Das Getriebe des Traktors kann im Handbetrieb oder im Automatikbetrieb gefahren werden. Für den Automatikbetrieb ist ein automatischer Kupplungsmechanismus offenbart, der mittels Computersteuerung ein- und ausrücken kann. Außerdem ist zusätzlich ein Mechanismus für das manuelle Ein- und Ausrücken vorgesehen, welcher ein Kupplungspedal umfasst.
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Nachteilig an den bekannten Lösungen ist, dass die Fahrzeuge mit automatisierter Kupplung ein deutlich anderes Bedienkonzept als herkömmliche Fahrzeuge mit manuell mechanisch bedientem Handschaltungsgetriebe haben.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einer zweiten elektrischen Kupplungsbetätigungseinrichtung, mittels der die Kupplungsausrückeinrichtung zusätzlich zu der ersten Kupplungsbetätigungseinrichtung betätigbar ist, insbesondere in jedem aktiven Betriebszustand. Die zweite elektrische Kupplungsbetätigungseinrichtung umfasse ein Kupplungspedal, sodass der Fahrer des Kraftfahrzeugs zusätzlich zur Bedienung der automatisierten Kupplung mittels der ersten Kupplungsbetätigungseinrichtung wie gewohnt ein Kupplungspedal benutzen kann. Das Kupplungspedal ist jedoch nicht mechanisch oder hydraulisch mit der Kupplung verbunden, sondern liefert ein elektrisches Signal, welches in ein Steuergerät eingelesen wird. Das Steuergerät steuert dann die Kupplungsausrückeinrichtung an, die ein mechanisches Stellglied umfasst, um die Kupplung zu öffnen oder zu schließen. Das erfindungsgemäße System umfasst somit eine elektrische gesteuerte Kupplung (Clutch-by-wire). Der Fahrer kann das Kraftfahrzeug dennoch wie ein Kraftfahrzeug mit gewöhnlichem manuellem Schaltgetriebe fahren. Dabei werden mittels des Kupplungspedals Anfahrvorgänge bewirkt und das Getriebe beim Schalten von dem Antriebsmotor getrennt. Alternativ kann der Fahrer das Kupplungspedal nicht betätigen und das Fahrzeug mittels der ersten Kupplungsbetätigungseinrichtung mit einer Halbautomatik fahren. Insbesondere weist die Halbautomatik Merkmale einer herkömmlichen Halbautomatik nach dem Stand der Technik auf. Als Vorteil ergibt sich eine verbesserte und universellere Bedienbarkeit sowie insbesondere und besonders vorteilhaft eine gewohnte Bedienbarkeit des Kraftfahrzeuges. Außerdem ergibt sich vorteilhaft ein signifikant verbesserter Kraftstoffverbrauch im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) aus, was durch eine optimierte Gangwahl ermöglicht wird, welche wiederum der Halbautomat erleichtert.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Kupplungsbetätigungseinrichtung zur Betätigung mit einer Hand des Fahrers eingerichtet. Somit kann ein Fahrer des Kraftfahrzeuges das Kraftfahrzeug herkömmlich mit dem Fuß kuppeln, während er die Halbautomatik mit der Hand bedienen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Kupplungsbetätigungseinrichtung an einem Gangwahlhebel des Handschaltungsgetriebes angeordnet. Dies ist zur Bedienung einer Halbautomatik vorteilhaft, da das Kuppeln mit demselben Handgriff ausgelöst werden kann, mit dem auch der Gangwechsel vorgenommen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Kupplungsbetätigungseinrichtung als ein Schalter oder Taster ausgebildet, der von dem Fahrer des Kraftfahrzeuges bedienbar ist. Auf diese Weise kann ein elektrisches Aktivierungssignal über die Kupplungsausrückeinrichtung erzeugt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Kupplungsbetätigungseinrichtung als ein Wegsensor ausgebildet, mittels welchem eine Bewegung des Gangwahlhebels erfassbar ist. Eine Bewegung des Gangwahlhebels löst somit einen Kuppelvorgang aus. Dabei gibt der Wegsensor ein elektrisches Signal ab, mittels welchem die Kupplungsausrückeinrichtung aktivierbar ist. Auf diese Weise kann der Fahrer einen Gangwechsel ausschließlich durch Bewegen des Gangwahlhebels den Gangwechsel durchführen, beispielsweise indem bei einem ersten Verschieben des Gangwahlhebels die Kupplung betätigt wird, zum Beispiel bei einem weiteren Verschieben der Gangwechsel bewirkt wird und beispielsweise beim Fehlen einer weiteren Verschiebung die Kupplung wieder geschlossen wird. Alternativ kann die Kupplung auch geschlossen werden, wenn mittels einer dazu geeigneten Einrichtung festgestellt wird, dass im Getriebe ein neuer Gang eingelegt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Gangwahlhebel mit einem Drehmomentsensor verbunden, welcher ein Drehmoment erfassen kann, welches auf den Gangwahlhebel ausgeübt wird. Analog zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform kann auf diese Weise der Gangwechsel ausschließlich durch die Bedienung des Gangwahlhebels erfolgen. Bei dessen Betätigung wird erfasst, dass ein Drehmoment auf ihn ausgeübt wird, was das Trennen der Kupplung auslösen kann. Dazu gibt der Drehmomentsensor ein elektrisches Signal ab. Nach erfolgtem Gangwechsel und spätestens beim Loslassen des Gangwahlhebels wird kein Drehmoment mehr auf diesen ausgeübt. Dies kann von dem Drehmomentsensor erfasst werden und über ein entsprechendes Signal die Kupplungsausrückeinrichtung zum Schließen der Kupplung aktiviert werden. Alternativ kann auch eine Erkennung des neu eingelegten Ganges das Schließen der Kupplung bewirken.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, bei welchem die Kupplung zu einem ersten Zeitpunkt mit einer ersten elektrischen Kupplungsbetätigungseinrichtung betätigt wird. Zu einem anderen als dem ersten Zeitpunkt wird die Kupplung durch ein Kupplungspedal einer zweiten elektrischen Kupplungsbetätigungseinrichtung betätigt. Die Betätigung der ersten und der zweiten Kupplungsbetätigungseinrichtung erfolgt jeweils durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges. Es ergeben sich dieselben Vorteile, die schon in Bezug auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug oben erläutert wurden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges bei einem Gangwechsel ausschließlich einen Gangwahlhebel einschließlich einer darin angebrachten ersten elektrischen Kupplungsbetätigungseinrichtung bedient. Die erste elektrische Kupplungsbetätigungseinrichtung kann ein Schalter oder Taster oder ein mit dem Gangwahlhebel verbundener Wegsensor oder Drehmomentsensor sein.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges.
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1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Antriebsstrangs eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges. Der Antriebsstrang umfasst einen Antriebsmotor 10, der in dieser Ausführungsform als Verbrennungsmotor ausgebildet ist und einen elektrischen Starter 10a aufweist. Weiter weist der Verbrennungsmotor 10 einen Ansaugtrakt 16 auf, welcher eine Drosselklappe 18 umfasst. Die Drosselklappe 18 ist mit einem Drosselklappensensor 30 sowie einem Gaspedal 19 mechanisch verbunden. An dem Gaspedal 19 ist ein Gaspedalsensor 19a angeordnet, welcher die Stellung des Gaspedals 19 als elektrisches Signal abgibt. Der Drosselklappensensor 30 gibt die Drosselklappenstellung als elektrisches Signal aus. Die Signale des Drosselklappensensors 30 und des Gaspedalsensors 19a werden an eine zentrale Steuereinrichtung 36 geleitet. An den Antriebsmotor 10 ist mechanisch eine schematisch dargestellte Kupplung 14 angeschlossen, mit welcher ein Kraftfluss von dem Antriebsmotor 10 zu einem Handschaltungsgetriebe 12 trennbar oder schließbar ist. Der Zustand der Kupplung wird von einem Kupplungssensor 26 erfasst und an die zentrale Steuereinrichtung 36 weitergeleitet. Die Kupplung 14 ist mittels eines Kupplungsausrückhebels 20 und eines Kupplungsnehmerzylinders 22 betätigbar. Der Kupplungsnehmerzylinder 22 ist mit einem Nehmerzylindersensor 34 verbunden, welcher ein Signal erzeugt, welches der Stellung des Kolbens des Kupplungsnehmerzylinders 22 entspricht. Dieses Signal wird von dem Nehmerzylindersensor 34 zu der zentralen Steuereinrichtung 36 geleitet. Der Kupplungsnehmerzylinder 22 wird von einer Kupplungsdruckgebereinrichtung 38 betätigt. Der Kupplungsausrückhebel 20, der Kupplungsnehmerzylinder 22 und die Kupplungsdruckgebereinrichtung 38 bilden zusammen eine Kupplungsausrückeinrichtung. Die Kupplungsdruckgebereinrichtung 38 ist von der zentralen Steuereinrichtung 36 aus ansteuerbar. Außerdem ist vorzugsweise eine weitere Verbindung zwischen der Kupplungsdruckgebereinrichtung 38 und der zentralen Steuereinrichtung 36 vorhanden, über welche ein aktueller Zustand der Kupplungsdruckgebereinrichtung 38 an die zentrale Steuereinrichtung 36 signalisiert werden kann. Nahe der Kupplung 14 oder in der Kupplung 14 oder an einem mitrotierenden Teil kann ein Kupplungsdrehzahlsensor 42 angeordnet sein, mittels welchem eine Drehzahl der Kupplung an die zentrale Steuereinrichtung 36 signalisierbar ist.
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Das Getriebe 12 umfasst eine Antriebswelle 15, welche mechanisch mit der Kupplung 14 verbunden ist. Das Getriebe 12 umfasst weiter einen mechanischen Schaltmechanismus 25 mit einem Gangwahlhebel 40. Das Getriebe 12 umfasst außerdem vorzugsweise einen Gangsensor 32, mit dem der eingelegte Gang als Signal an die zentrale Steuereinrichtung 36 gesendet werden kann. Mit dem Gangwahlhebel 40 ist mechanisch eine erste Kupplungsbetätigungseinrichtung 33 verbunden, die erkennen kann, dass der Gangwahlhebel 40 vom Fahrer zum Schalten und/oder Auskuppeln manipuliert wird, und insbesondere bewegt oder an einem daran angeordneten Taster oder Schalter berührt wird. Wenn die Steuereinrichtung 36 mittels eines Signals des Gangsensors 32 erkennt, dass der gewählte Gang eingelegt worden ist, kann er ein Steuersignal an die Kupplungsdruckerzeugungseinrichtung 38 senden, welches das Schließen der Kupplung 14 bewirkt. Der halbautomatische Gangwechsel ist somit vollzogen, wobei der Fahrer des Kraftfahrzeuges die Kupplung 14 nicht explizit betätigen musste.
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Weiter ist mit der zentralen Steuereinrichtung 36 eine zweite Kupplungsbetätigungseinrichtung 80 verbunden, welcher mechanisch mit einem Kupplungspedal 81 verbunden ist. Mit diesem Kupplungspedal 81 kann der Fahrer einen Kupplungsvorgang auf herkömmliche Weise auslösen. Dabei sendet die zweite Kupplungsbetätigungseinrichtung 80 Signale an die zentrale Steuereinrichtung 36, die das Ausmaß der Betätigung des Kupplungspedals 81 repräsentieren. Die Steuereinrichtung 36 steuert die Kupplungsdruckerzeugungseinrichtung 38 an, um ein entsprechendes Öffnen, Schliefen oder Schließen der Kupplung 14 zu bewirken. Der Fahrer des Kraftfahrzeuges kann somit die Kupplung 14 auch auf herkömmliche Weise bedienen.
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Mit der zentralen Steuereinrichtung 36 ist ein Warnsummer 70 verbunden, welcher das Auftreten von Störungen signalisieren kann. Weiter empfängt die zentrale Steuereinrichtung 36 Signale von einem Bremssensor 76, welcher mit einem Bremspedal 78 verbunden ist und dessen Stellung oder Betätigungskraft an die zentrale Steuereinrichtung 36 leitet. Außerdem ist mit der elektrischen Steuereinrichtung 36 ein Zündschalter 74 verbunden, welcher zur Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges dient. Außerdem ist die elektrische Steuereinrichtung 36 mit einem elektrischen Gaspedalsensor verbunden, welches mechanisch mit einem Gaspedal in Verbindung steht. Mit der Steuereinrichtung 36 können weiter ein oder mehrere Sensoren 72 eines ABS-Systems oder deren Auswerteeinheit verbunden sein. Somit sind alle herkömmlichen Bedienelemente einen Kraftfahrzeugs einschließlich eines Kupplungspedals 81 verwirklicht, sodass das Kraftfahrzeug neben dem möglichen Halbautomatikbetrieb auch wie gewohnt manuell gefahren werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1755924 A [0003]
- EP 0778429 B1 [0004]
- DE 10036257 A1 [0005]
- DE 19744051 A1 [0006]
- EP 1134458 B1 [0007]
