DE102014222051A1 - Verfahren zur Absicherung einer Funktion einer Kupplungsaktorik eines Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sicherstellung einer Funktion einer Kupplungsaktorik eines Fahrzeuges, wobei die nicht sicher selbsthaltende Kupplungsaktorik (4) einer aufzudrückenden Kupplung (5) ansteuert. Bei einem Verfahren, bei welchem ein unbeabsichtigtes Bewegen des Fahrzeuges durch eine gestörte Kupplungsaktorik unterbunden wird, wird die Kupplungsaktorik (4) von einer Sicherheitseinrichtung (7, 8) überwacht, welche bei einem unbeabsichtigten Schließen der Kupplung (5) eine Gegenmaßnahme einleitet

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absicherung einer Funktion einer Kupplungsaktorik eines Fahrzeuges, wobei die nicht sicher selbsthaltende Kupplungsaktorik einer aufzudrückenden Kupplung ansteuert.
  • Aus der WO 2007/054051 A2 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Motorspannungsgrenze eines Kupplungsstellmotors bekannt, bei welchem ein Kupplungsaktor eines automatisierten Schaltgetriebes bewegungslos bleibt, was durch Anlegen einer Haltespannung an dem elektromotorischen Kupplungsaktor realisiert wird. Die Verwendung einer selbsthaltenden Kupplungsaktorik ist mit hohem Aufwand verbunden und somit sehr kostenintensiv. Zudem verursacht die Verwendung eines sicher selbsthaltenden Kupplungsaktors eine erhöhte Betätigungsleistung im Normalbetrieb der Kupplung.
  • Neben dieser aktiven Selbsthaltung der Kupplung ist auch eine passive Selbsthaltung bekannt, welche durch einen konstruktiv festgelegten Wirkungsgrad des elektromotorischen Kupplungsaktors erreicht wird. Allerdings kann eine Selbsthaltung durch den mechanischen Wirkungsgrad unter Vibrationen des Kraftfahrzeuges nicht immer sichergestellt werden.
  • Bei nicht sicher selbsthaltenden Kupplungsaktoren besteht die Gefahr, dass durch einen Ausfall der im Kupplungsaktor angeordneten Elektronik bzw. deren Software das übertragbare Kupplungsmoment unkontrolliert erhöht wird. Dies kann bei stehendem oder kriechendem Fahrzeug zu einem ungewollten Anfahren oder einer ungewollten großen Beschleunigung des Fahrzeuges führen.
  • Andererseits kann es im Zustand „Segeln“ des Fahrzeuges, bei welchem die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors kleiner als die Leerlaufdrehzahl ist, bei einem unkontrollierten Schließen der Kupplung zu einer Beschleunigung der Motordrehzahl aus dem Triebstrang heraus kommen. Dies führt zu stark bremsenden Momenten an den Antriebsrädern, so dass es zum Radhaftungsabriss auf der Straße kommt. In beiden Fällen sind bei einer Fehlfunktion der Kupplungsaktorik gefährliche Situationen im Fahrzeugverkehr zu erwarten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Absicherung einer Funktion einer Kupplungsaktorik eines Fahrzeuges anzugeben, bei welchem trotz Verwendung einer nicht sicher selbsthaltenden Kupplungsaktorik Gefahrensituationen im Straßenverkehr sicher unterbunden werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kupplungsaktorik von einer Sicherheitseinrichtung überwacht wird, welche bei einem unbeabsichtigten Schließen der Kupplung eine Gegenmaßnahme einleitet. Durch die Überwachung der Kupplungsaktorik kann jederzeit durch die Gegenmaßnahme eine gefährliche Situation im Straßenverkehr unterbunden werden, da entweder das Schließen der Kupplung unterbunden oder bei geschlossener Kupplung die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert wird.
  • Vorteilhafterweise wird als Sicherheitseinrichtung ein, an sich im Kraftfahrzeug vorhandenes Steuersystem verwendet, das mit der Kupplungsaktorik kommuniziert und die Kommunikation überwacht und bei einer Störung der Kommunikation eine systemeigene Funktion als Gegenmaßnahme auslöst. Durch die Verwendung von an sich im Fahrzeug vorhandenen Steuersystemen als Sicherheitseinrichtung werden die Kosten zur Absicherung der Funktion einer Kupplungsaktorik reduziert, da auf zusätzliche elektronische Vorrichtungen verzichtet werden kann.
  • In einer Ausgestaltung wird bei Störung der Kommunikation zwischen Steuersystem und Kupplungsaktorik eine Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verglichen und bei Unterschreitung dieser vorgegebenen Geschwindigkeit die systemeigene Funktion von dem Steuersystem ausgewählt und aktiviert. Diese systemeigene Funktion stellt bei der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit eine wirksame Gegenmaßnahme dar. Somit wird gewährleistet, dass die Gegenmaßnahme immer der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeuges angepasst ist, woraus sich eine besondere Wirksamkeit ergibt.
  • In einer Weiterbildung wird als Steuersystem ein Bremsassistenzsystem verwendet, welches als Gegenmaßnahme das Fahrzeug abbremst. Mit dieser Abbremsung des Fahrzeuges erfolgt eine besonders sichere Vermeidung von Gefahrensituationen, da das Fahrzeug schnell zum Stillstand gebracht wird.
  • In einer Variante wird als Steuersystem ein Motorsteuergerät verwendet, welches eine Gegenmaßnahme zum Abbau einer kinetischen Energie des Verbrennungsmotors auslöst. Durch den Abbau der kinetischen Energie des Verbrennungsmotors wird die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter verringert, so dass bei dem langsamer werdenden Fahrzeug die Gefahr einer gefährlichen Situation vermindert wird.
  • Vorteilhafterweise wird zum Abbau der kinetischen Energie ein Motormoment des Verbrennungsmotors abgebaut oder ein Motorschleppmoment maximiert. In beiden Fällen wird Energie, die normalerweise zum Antreiben des Fahrzeuges benötigt wird, von den Antriebsrädern weg geleitet und im Kraftfahrzeug verbraucht, so dass die auf die Antriebsräder wirkende Beschleunigung vermindert wird.
  • In einer Variante wird als Steuersystem ein Getriebeaktorsystem verwendet, welches als Gegenmaßnahme einen Gang auslegt. Durch Auslegen des Ganges wird die Verbindung zu den Antriebsrädern getrennt, so dass keine weitere Beschleunigung des Fahrzeuges erfolgt. Insbesondere bei der Verwendung von automatisierten Schaltgetrieben wird die Neutralstellung des Getriebeaktorsystems eingelegt.
  • In einer Alternative wird als Steuersystem ein Parksperr-System verwendet. Solche Parksperr-Systeme werden bei Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe verwendet. Durch ein Stoppen des Fahrzeuges in seiner Bewegung, werden Gefahrensituationen sicher vermieden.
  • In einer Weiterbildung wird beim Überschreiten der vorgegebenen Geschwindigkeit durch die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Differenz zwischen einer Drehzahl einer Motorwelle und einer Drehzahl einer Getriebeeingangswelle an der Kupplung reduziert. Dabei werden Gefahrensituationen bei nicht sicher selbsthaltender Kupplung unterbunden.
  • Vorteilhafterweise hebt das Motorsteuergerät im Fahrzeugzustand „Segeln“ die Drehzahl der Motorwelle in einen Bereich der Drehzahl der Getriebeeingangswelle an. Dadurch werden die Drehzahlen zwischen Motorwelle und Getriebeeingangswelle angenähert, was zu einer besseren Übertragung der Drehzahl vom Verbrennungsmotor über die Kupplung zum Getriebe führt.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • 1: ein elektromotorisches Kupplungsbetätigungssystem,
  • 2: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein elektromotorisches Kupplungsbetätigungssystem 1 dargestellt, bei welchem ein Kupplungspedal 2 über einen Pedalsimulator 3 mit einem Kupplungssteuergerät 4 verbunden ist. Das Kupplungssteuergerät 4 steuert über eine hydraulische oder pneumatische oder mechanische Leitung die Kupplung 5 an. Gleichzeitig ist das Kupplungssteuergerät 4 über eine Kommunikationsleitung 6 mit einem Steuergerät 8 eines Fahrzeugteilsystems 7 verbunden. Die aus Steuergerät 4 und Kupplung 5 bestehende Kupplungsaktorik ist nicht sicher selbsthaltend ausgebildet, wobei die Kupplung 5 im nicht-betätigten Zustand geöffnet ist. Um eine unbeabsichtigte Fehlfunktion der Kupplungsaktorik während der Fahrt des Fahrzeuges zu verhindern, überwacht das Steuergerät 8 des Fahrzeugteilsystems 7 die Funktion der Kupplungsaktorik.
  • Das Steuergerät 8 des Fahrzeugteilsystems 7 arbeitet gemäß 2 so, dass es im Schritt 100 seine Basisfunktion ausführt. Im Schritt 110 wird geprüft, ob eine Fehlermeldung von dem Kupplungssteuergerät 4 vorliegt. Eine solche Fehlermeldung kann immer dann ausgelöst werden, wenn ein Ausfall der Elektronik oder die Software des Kupplungssteuergerätes 4 das übertragbare Kupplungsmoment unkontrolliert erhöht. In einem Unterabschnitt 111 wird aus diesem Grund regelmäßig durch das Steuergerät 8 des Fahrzeugteilsystems 7 die Kommunikation mit dem Kupplungssteuergerät 4 getestet. Ist im Schritt 112 festgestellt, dass die Kommunikation in Ordnung ist, wird das Steuergerät 8 des Fahrzeugteilsystems 7 in den Schritt 100 zurückkehren und seine Basisfunktion weiter ausführen. Wird aber festgestellt, dass die Kommunikation unterbrochen ist, prüft das Steuergerät 8 des Fahrzeugteilsystems 7 im Schritt 120, ob die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges kleiner ist als eine Kriechgeschwindigkeit vKriech. Unter einer solchen Kriechgeschwindigkeit vKriech wird die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges verstanden, welche dieses im Leerlauf noch einnehmen kann. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als diese Kriechgeschwindigkeit vKriech, so löst das Steuergerät 8 des Fahrzeugteilsystems 7 im Schritt 130 eine Sicherheitsfunktion aus, die dieser geringen Geschwindigkeit entspricht. Diese Sicherheitsfunktion wird aus den Basisfunktionen des Fahrzeugteilsystems 7 ausgewählt. Für den Fall, dass der Kommunikationsverlust bei kleiner Fahrzeuggeschwindigkeit auftritt, muss das überwachende Steuergerät 8 die geeignete Gegenmaßnahme in einer geeigneten Reaktionszeit einleiten.
  • Bei dem Fahrzeugteilsystem 7 kann es sich um ein Motorsteuergerät, ein Bremsassistenz-Steuergerät, ein Parksperr-System oder ein Getriebeaktorsystem handeln. Zum einen kann das Motorsteuergerät das Motormoment abbauen, zum anderen ist aber auch eine Maximierung des Schleppmomentes der Kupplung hilfreich, um so die kinetische Energie im Verbrennungsmotor möglichst effektiv abzubauen.
  • Neben dem Motorsteuergerät kann alternativ dazu von einem Steuergerät eines Brems-Assistenzsystems die Fahrzeugbremse maximal geschlossen werden, damit eine weitere Bewegung des Fahrzeuges verhindert wird. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von null könnte eine vorsorgliche Sicherheitsfunktion aktiviert werden.
  • So kann bei eingelegtem Gang und betätigter Kupplung ohne Kriechfunktion und bei nicht-betätigtem Gaspedal die Betriebsbremse geschlossen gehalten werden. Die Verwendung des Brems-Assistenzsystems für die Absicherung der Funktionssicherheit der Kupplungsaktorik ist sehr gut geeignet, da dieses System über die Rad-Drehzahl-Sensoren die Fahrzeuggeschwindigkeit für die Auswertung zur Verfügung hat.
  • Beim Einsatz des Parksperr-Systems ist darauf zu achten, dass dieses zum einen über eine geeignete hohe Dynamik verfügen muss und somit auch so ausgelegt sein muss, dass es bei hohen Kriechgeschwindigkeiten noch greift.
  • In einer weiteren Alternative kann bei Vorhandensein eines automatisierten Schaltgetriebes ein Steuergerät eines Getriebeaktorsystems die Verbindung zu den Antriebsrädern trennen, wenn dieses neutral einlegt.
  • Wird im Schritt 120 festgestellt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher ist als die Kriechgeschwindigkeit vKriech, so wird zum Schritt 140 übergegangen. Für den Fall, dass der Kommunikationsverlust bei mittleren bis hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten auftritt, ist es nur gefährlich, wenn die Kupplung nicht bereits haftet, was der normale Fahrzustand ist. Eine solche Situation tritt lediglich beim Schalten oder beim „Segeln“ auf. Der Zustand „Segeln“ beschreibt eine Funktion des Kraftfahrzeuges, bei welcher während der Fahrt des Kraftfahrzeuges der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und vom Antriebsstrang abgekoppelt ist. In diesem Fall läuft der Verbrennungsmotor mit seiner Leerlaufdrehzahl oder einer geringeren Drehzahl. Deshalb wird beim Zustand des „Segelns“ durch ein Anheben der Motordrehzahl durch das Motorsteuergerät auf einen Wert nahe der Getriebeeingangswellendrehzahl diese Differenzdrehzahl verringert.
  • Das beschriebene Verfahren zeigt, dass durch Unterstützung anderer, im Fahrzeug vorhandener Teilsysteme bei einer nicht sicher selbsthaltenden Kupplung das ungewollte Anfahren bzw. zu hohes Beschleunigen des Fahrzeuges verhindert wird oder auch das ungewollte Abbremsen unterbunden werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kupplungsbetätigungssystem
    2
    Kupplungspedal
    3
    Pedalsimulator
    4
    Kupplungssteuergerät
    5
    Kupplung
    6
    Kommunikationsleitung
    7
    Fahrzeugteilsystem
    8
    Steuergerät
  • 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
    • WO 2007/054051 A2 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Sicherstellung einer Funktion einer Kupplungsaktorik eines Fahrzeuges, wobei die nicht sicher selbsthaltende Kupplungsaktorik (4) eine aufzudrückende Kupplung (5) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsaktorik (4) von einer Sicherheitseinrichtung (7, 8) überwacht wird, welche bei einem unbeabsichtigten Schließen der Kupplung (5) eine Gegenmaßnahme einleitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sicherheitseinrichtung (7, 8) ein an sich im Fahrzeug vorhandenes Steuersystem verwendet wird, das mit der Kupplungsaktorik (4) kommuniziert und diese Kommunikation überwacht und bei Störung der Kommunikation eine systemeigene Funktion als Gegenmaßnahme auslöst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Störung der Kommunikation zwischen Steuersystem (7, 8) und Kupplungsaktorik (4) eine Fahrzeuggeschwindigkeit (v) mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (vKriech) verglichen wird und bei Unterschreitung dieser vorgegebenen Geschwindigkeit (VKriech) die systemeigene Funktion von dem Steuersystem (7, 8) ausgewählt und aktiviert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuersystem (7, 8) ein Bremsassistenzsystem verwendet wird, welches als Gegenmaßnahme das Fahrzeug abbremst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuersystem (7, 8) ein Motorsteuergerät verwendet wird, welches eine Gegenmaßnahme zum Abbau einer kinetischen Energie des Verbrennungsmotors auslöst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbau der kinetischen Energie ein Motormoment des Verbrennungsmotors abgebaut oder ein Motorschleppmoment maximiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuersystem (7, 8) ein Getriebeaktorsystem verwendet wird, welches als Gegenmaßnahme einen Gang auslegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuersystem (7, 8) ein Parksperr-System verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überschreiten der vorgegebenen Geschwindigkeit (vKriech) durch die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) eine Differenz zwischen einer Drehzahl einer Motorwelle und einer Drehzahl einer Getriebeeingangswelle an der Kupplung (5) reduziert werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät im Fahrzeugzustand Segeln die Drehzahl der Motorwelle in einen Bereich der Drehzahl der Getriebeeingangswelle anhebt.
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