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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Hilfssteuerungssysteme für Fahrzeuge mit Handschaltgetrieben und im Spezielleren ein Anfahrsteuerungssystem für ein Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe.
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HINTERGRUND
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Die in diesem Abschnitt getroffenen Aussagen geben lediglich Hintergrundinformationen, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen, ohne dabei notwendigerweise den Stand der Technik darzustellen.
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Ein häufig auftretendes Problem bei der Bedienung eines Fahrzeugs mit einem Handschaltgetriebe besteht darin, das Fahrzeug in einer Steigung aus dem Stillstand heraus zu beschleunigen. Die Bedienung von drei Pedalen mit nur zwei Füßen erfordert eine gewisse Übung, wenn es darum geht, eine sanfte Beschleunigung zu erzielen, ohne dabei den Motor abzuwürgen, in das direkt dahinter befindliche Fahrzeug zu rollen oder das Fahrzeug ruckartig vorschnellen zu lassen. Ein ähnliches, wenn auch im Allgemeinen weniger drastisches, Problem ergibt sich auch beim parallelen Einparken an einem Hügel. Da hier gleichermaßen eine Vorwärtsbewegung und eine Rückwärtsbewegung erforderlich sein können, wenn auch mit geringeren Geschwindigkeiten, muss der Bediener außerdem den Unterschied zwischen den Übersetzungsverhältnissen des ersten Gangs und des Rückwärtsgangs mitberücksichtigen, wenn er oder sie versucht, das Fahrzeug parallel einzuparken, und zwar im Idealfall ohne Berührungskontakt.
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Das Fuß/Pedal-Verhältnis (2:3) bereitet außerdem auch bei rennsportspezifischen Fahrsituationen Probleme. Sogenannte Drag Strips oder Dragster- bzw. Beschleunigungsrennstrecken sowie auch die Startbereiche gewöhnlicher Rennstrecken sind zwar im Allgemeinen eben, eine unerwünschte Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs ist aber dennoch problematisch. Eine Vorwärtsbewegung kann dazu führen, dass das Fahrzeug verfrüht die Startschranke durchfährt, was zu einer Disqualifizierung führen kann, wohingegen eine Rückwärtsbewegung insofern eine beträchtliche negative Auswirkung auf den Start hat, als das Fahrzeug nicht nur beschleunigt werden muss, sondern vor der Beschleunigung auch noch dessen Bewegungsrichtung umgekehrt werden muss.
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Demgemäß besteht ein Bedarf an einem Fahrzeug, das mit einem Handschaltgetriebe ausgestattet ist und in der Lage ist, im aktiven, bedienergesteuerten Zustand vor der Ingangsetzung der Bewegung durch den Bediener auf ebener, ansteigender oder abfallender Geländeausrichtung gleichermaßen im Stillstand zu verbleiben. Darauf zielt die vorliegende Erfindung ab.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Anfahrsteuerungssystem für Fahrzeuge bereit, die mit Handschaltgetrieben ausgestattet sind. Das System umfasst einen Drosselklappenstellungssensor, einen Kupplungsstellungssensor, einen Bremsenbetätigungssensor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Systemaktivierungsschalter und ein Steuerungsmodul, bei dem es sich entweder um ein Getriebesteuerungsmodul (oder TCM, für ”transmission control module”) oder um ein Antriebsschlupfregelungsmodul (oder TCS-Modul, für ”traction control system”) handeln kann, welches Daten von den Sensoren empfängt und die Bremsung der nichtangetriebenen Räder steuert. Das Steuerungsmodul enthält einen Steuerungsalgorithmus, welcher den Systemaktivierungsschalter abfragt, den Kupplungsstellungssensor abfragt, die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, den Drosselklappenstellungssensor abfragt und unter bestimmten Bedingungen durch das fahrzeugeigene ABS-System die Bremsen der Nichtantriebsräder betätigt, wenn die Drosselklappe über einen vorbestimmten Schwellenwert hinausgehend niedergedrückt wird und bis die Kupplung über einen vorbestimmten Schwellenwert hinausgehend ausgekuppelt ist.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Anfahrsteuerungssystem für ein Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe bereitzustellen.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Anfahrsteuerungsalgorithmus für ein Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe bereitzustellen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Anfahrsteuerungssystem für ein Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe bereitzustellen, das einen Drosselklappenstellungssensor, einen Kupplungsstellungssensor, einen Bremsenbetätigungssensor und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor umfasst.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Anfahrsteuerungssystem für ein Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe bereitzustellen, das einen Drosselklappenstellungssensor, einen Kupplungsstellungssensor, einen Bremsenbetätigungssensor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Systemaktivierungsschalter und ein Getriebesteuerungsmodul umfasst.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Anfahrsteuerungsalgorithmus für ein Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe bereitzustellen, welcher einen Systemaktivierungsschalter abfragt, einen Kupplungsstellungssensor abfragt, eine Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt und einen Drosselklappenstellungssensor abfragt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Anfahrsteuerungsalgorithmus für ein Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe bereitzustellen, welcher einen Systemaktivierungsschalter abfragt, einen Kupplungsstellungssensor abfragt, eine Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt und einen Drosselklappenstellungssensor abfragt und durch das fahrzeugeigene ABS-System die Bremsen der Nichtantriebsräder betätigt, bis die Drosselklappe über einen vorbestimmten Schwellenwert hinausgehend niedergedrückt wird und die Kupplung über einen vorbestimmten Schwellenwert hinausgehend ausgekuppelt wird.
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Weitere Aspekte, Vorteile und Anwendungsbereiche werden aus der hier gegebenen Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt sind, und es soll dadurch der Umfang der vorliegenden Offenbarung keineswegs eingeschränkt werden.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, das mit einem erfindungsgemäßen Anfahrsteuerungssystem ausgestattet ist; und
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2 ist ein Algorithmus oder eine Subroutine, die in einem erfindungsgemäßen Steuerungsmodul enthalten ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die nachfolgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und es sollen dadurch die vorliegende Offenbarung bzw. deren Anwendung oder deren Nutzungsbereiche nicht eingeschränkt werden.
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In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, ist ein Kraftfahrzeug, in dem die vorliegende Erfindung integriert ist, schematisch veranschaulicht und allgemein durch die Bezugszahl 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Antriebsmaschine 12, wie etwa ein Benzin-, Diesel-, Flex-Fuel- oder Hybrid-Antriebsaggregat mit einem Abtrieb, der eine manuelle Kupplung 14 antreibt, welche der direkten Kontrolle durch den Bediener unterliegt. Die manuelle Kupplung 14 treibt ihrerseits ein Handschaltgetriebe 18 an, welches ebenfalls der direkten Kontrolle durch den Bediener unterliegt. Der Abtrieb des Handschaltgetriebes 18 ist mit einer Endantriebsanordnung 20 antriebsgekoppelt, welche beispielsweise eine treibende Welle 22, ein Differenzial 24, Hinterachsen 26 und hintere Reifen/Rad-Anordnungen 28 umfassen kann.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst außerdem vordere Reifen/Rad-Anordnungen 32, die mit Lenkungsteilen (nicht veranschaulicht) und einem Drosselklappenpedal oder Gaspedal 34 verbunden sind, welches entweder direkt mit einem Kraftstoffdosierbauteil oder Energiesteuerbauteil 36 an der Antriebsmaschine 12 verbunden sein kann oder auf elektrische oder elektronische Weise mit dieser gekoppelt sein kann. Das Drosselklappenpedal oder Gaspedal 34 umfasst einen Vollbereichs-Stellungssensor 38, d. h., einen proportionalen oder analogen Stellungssensor, der ein Ausgangssignal bereitstellt, welches die aktuelle Stellung des Drosselklappenpedals oder Gaspedals 34 einem Getriebesteuerungsmodul (TCM-Modul) oder einem Antriebsschlupfregelungsmodul (TCS-Modul) 40 anzeigt. Es ist festzustellen, dass es sich bei jeder dieser Vorrichtungen, sowie auch bei anderen elektronischen Fahrzeugsteuerungsmodulen oder einem fest zugeordneten Steuerungsmodul, welche gleichermaßen im Allgemeinen Eingänge umfassen, die Daten von über das Fahrzeug verteilten Antriebsstrangsensoren empfangen, um geeignete Stellen zum Empfangen, Verarbeiten und Ausgeben von Signalen handelt, die mit dem erfindungsgemäßen Algorithmus oder der erfindungsgemäßen Subroutine im Zusammenhang stehen.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst außerdem ein Kupplungspedal 42, welches entweder mechanisch durch ein Seil oder durch eine Hydraulikleitung, die hier gleichermaßen durch die Bezugszahl 44 gekennzeichnet sind, mit der manuellen Kupplung 14 verbunden ist. Das Kupplungspedal umfasst gleichermaßen einen Vollbereichs-Stellungssensor 46, d. h., einen proportionalen oder analogen Stellungssensor, der ein Ausgangssignal bereitstellt, welches dem Steuerungsmodul 40 die aktuelle Stellung des Kupplungspedals 42 anzeigt.
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In Bezug auf die beiden Stellungssensoren, den Drosselklappenstellungssensor 38 und den Kupplungsstellungssensor 46 versteht es sich, dass zur Gänze proportionale oder analoge Sensoren dem Steuerungsmodul 40 jeweils Echtzeitdaten zu der aktuellen Stellung der Pedale 34 und 42 bereitstellen. Obwohl nur zwei Stellungen des Kupplungspedals 42 (ein mittlerer Schwellenwert und vollständig niedergedrückt) und eine Stellung (ein mittlerer Schwellenwert) in Bezug auf den Betrieb des Algorithmus oder der Subroutine 100, wie sie weiter unten beschrieben werden, von Bedeutung sind, was darauf schließen lässt, dass ebenso gut auch ein Dreizustands- bzw. ein Zweizustandssensor verwendet werden könnte, wird dennoch durch den Einsatz von proportionalen oder analogen Sensoren 38 und 46 die Möglichkeit geboten, auf einfache und unkomplizierte Weise elektronische Verstellungen und Neufestlegungen der Schwellenwerte innerhalb des Steuerungsmoduls 40 vorzunehmen, um das System an unterschiedliche Fahrzeuge, Antriebsstränge, technische Kriterien, Konstruktionsanforderungen und Leistungsziele anzupassen.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst außerdem ein Antiblockier-Bremssystem (ABS) 50. Das Antiblockier-Bremssystem 50 umfasst zwei Vorderraddrehzahlsensoren 52 und zwei Hinterraddrehzahlsensoren 54, welche einem ABS-Steuerungsmodul 56 Echtzeitdaten bezüglich der Geschwindigkeit einer jeden vorderen und hinteren Reifen/Rad-Anordnung 32 und 28 bereitstellen. Das ABS-Steuerungsmodul 56 ist mit einem Fahrzeugbremspedal 62 verbunden. Das ABS-Steuerungsmodul 56 umfasst vier Hydraulik-Ausgabeleitungen 64, von denen zwei in 1 veranschaulicht sind, durch welche unter Druck stehendes Bremsfluid individuell einer jeden Bremsenanordnung 66 bereitgestellt wird, die jeweils den Reifen/Rad-Anordnungen 28 und 32 zugeordnet sind. In Bezug auf die vorliegende Erfindung betreffen und ermöglichen jene Hydraulikleitungen 64, die den nichtangetriebenen Vorderrädern 32 zugeordnet sind, die Erfindung gemäß dem hier veranschaulichten Kraftfahrzeug 10 mit Hinterradantrieb. Handelte es sich bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb, so wären die erfindungsrelevanten und die Erfindung ermöglichenden Hydraulikleitungen jene beiden Leitungen 64, die den nichtangetriebenen Hinterrädern 28 zugeordnet sind.
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Schließlich umfasst das Fahrzeug einen Bediener-Wahlschalter 70 mit zwei Stellungen, der eine Auswahl erlaubt zwischen einem normalen Fahrmodus ”N”, bei dem das erfindungsgemäße System deaktiviert ist und sich das Fahrzeug und dessen Antriebsstrang im Normalbetrieb befinden, und einem Rennsport- oder Anfahrmodus ”C”, bei dem der Fahrzeugantriebsstrang unter anderem gemäß dem Algorithmus oder der Subroutine 100, wie in 2 vorgestellt, betrieben wird. Der Ausgangswert des Bediener-Wahlschalters 70 wird dem Steuerungsmodul 40 bereitgestellt.
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In 1 und 2, auf welche nun Bezug genommen wird, ist der Algorithmus oder die Subroutine, die eine Anfahrsteuerung für das Kraftfahrzeug 10 mit Handschaltgetriebe bereitstellt, veranschaulicht und allgemein durch die Bezugszahl 100 angegeben. Der Algorithmus oder die Subroutine 100 kann beispielsweise in einem Mikroprozessor gespeichert sein, welcher in dem Steuerungsmodul 40 enthalten ist. Der Algorithmus oder die Subroutine 100 beginnt bei einem Initialisierungsschritt 102, in welchem alle Register zurückgesetzt und gelöscht werden, und schreitet dann zu einem Datenerfassungsschritt 104 voran, in welchem der Benutzer-Wahlschalter 70 abgefragt oder ausgelesen wird, um zu bestimmen, ob dieser auf ”N” für Normalbetrieb oder auf ”C” für Rennfahrbetrieb und Anfahrsteuerung gestellt ist. Ist am Entscheidungspunkt 106 der Schalter 70 auf ”N” gestellt, so verlässt der Algorithmus oder die Subroutine 100 den Entscheidungspunkt 106 bei NEIN, endet an einem ersten Endpunkt 108 und arbeitet das Handschaltgetriebe 18 samt den zugehörigen Systemen in einem Normalbetrieb weiter.
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Ist der Schalter 70 auf ”C” gestellt, so wird der Entscheidungspunkt 106 bei JA verlassen und es wird in einem Datenerfassungsschritt 112 der Kupplungspedal-Stellungssensor 46 abgefragt oder ausgelesen, um zu bestimmen, ob das Kupplungspedal 42 vollständig niedergedrückt ist (so dass die Kupplung 14 vollständig ausgerückt ist). In einem Entscheidungspunkt 114 wird, falls das Kupplungspedal 42 von dem Kupplungspedal-Stellungssensor 46 als nicht vollständig niedergedrückt erfasst worden ist, der Entscheidungspunkt 114 bei NEIN verlassen und kehrt der Algorithmus 100 zu dem Initialisierungsschritt 102 zurück. Ist das Kupplungspedal 42 vollständig niedergedrückt, so wird der Entscheidungspunkt bei JA verlassen und der Algorithmus 100 bewegt sich zu einem anderen Datenerfassungsschritt 116 weiter, in welchem ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, zum Beispiel einer oder mehrere der den Antiblockier-Bremssystemen 50 zugeordneten Raddrehzahlsensoren 52 und 54, abgefragt oder ausgelesen wird, um zu bestimmen, ob sich das Kraftfahrzeug 10 im Stillstand befindet. Typischerweise werden alle vier der Raddrehzahlsensoren 52 und 54 abgefragt und wird, falls irgendeiner von diesen eine Bewegung des Kraftfahrzeugs 10 anzeigt, diese Information von dem Algorithmus 100 in dem folgenden Schritt verwendet.
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Je nach Datenstand am Ausgang von Schritt 116 wird ein Entscheidungspunkt 118 bei NEIN verlassen, wenn sich das Kraftfahrzeug 10 nicht im Stillstand befindet, das heißt, wenn sich das Kraftfahrzeug 10 in Fahrt befindet, und der Algorithmus oder die Subroutine kehrt zu dem Initialisierungsschritt 102 zurück. Befindet sich das Fahrzeug 10 im Stillstand, so wird der Entscheidungspunkt 118 bei JA verlassen und es wird ein Datenerfassungsschritt 122 betreten, in welchem der Gaspedal-Stellungssensor 38 abgefragt oder ausgelesen wird, um die aktuelle Stellung des Gaspedals 34 zu bestimmen. Anschließend wird ein Entscheidungspunkt 124 betreten und wird, falls die aktuelle Stellung des Gaspedals 34 nicht über einen vorbestimmten Schwellenwert oder eine vorbestimmte Stellung hinausgehend niedergedrückt ist, der Entscheidungspunkt 124 bei NEIN verlassen und kehrt der Algorithmus zu dem Initialisierungsschritt 102 zurück. Falls das Gaspedal 34 über den vorbestimmten Schwellenwert oder die vorbestimmte Stellung hinausgehend niedergedrückt ist, wird der Entscheidungspunkt 124 bei JA verlassen und es wird ein Aktions- oder Ausführungsschritt 126 betreten, in welchem die Bremsen betätigt werden, indem die beiden zu den vorne befindlichen Nichtantriebsrädern 32 führenden Hydraulikleitungen 64 mit Druck beaufschlagt werden. Es ist festzustellen, dass der Aktionsschritt 126 durch gemeinsame Datennutzung und Datenintegration zwischen dem Steuerungsmodul 40 und dem Antiblockier-Bremssystem 50 gesetzt und vollzogen wird. Überdies versteht es sich, dass, wenn es sich, wie weiter oben erwähnt, bei dem Kraftfahrzeug 10 um ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb handelt, die Nichtantriebsräder hinten am Fahrzeug befindlich sind, und dass in diesem Fall die Bremsen dieser beiden (hinteren) Räder 28 betätigt werden.
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Als Nächstes bewegt sich der Algorithmus oder die Subroutine 100 zu einem weiteren Datenerfassungsschritt 132, in welchem der Kupplungspedal-Stellungssensor 46 abermals abgefragt wird. Ist nun das Kupplungspedal 44 (nach wie vor) über einen vorbestimmten Schwellenwert, welcher im Wesentlichen mit dem Punkt der beginnenden Kupplungseinrückung übereinstimmt, hinausgehend niedergedrückt, so wird ein Entscheidungspunkt 134 bei JA verlassen und der Algorithmus 100 kehrt zu dem Datenerfassungsschritt 122 zurück, in welchem der Gaspedal-Stellungssensor 38 abermals abgefragt wird. Falls das manuelle Kupplungspedal 44 nicht über den vorbestimmten Schwellenwert hinausgehend niedergedrückt ist, was im Allgemeinen auf ein beginnendes Anfahren des Fahrzeugs hindeutet, wird der Entscheidungspunkt 134 bei NEIN verlassen und der Algorithmus 100 bewegt sich zu einem Aktions- oder Ausführungsschritt 138, in welchem die Bremsen 66 der vorne befindlichen Nichtantriebsräder, die zuvor in dem Aktionsschritt 126 angelegt wurden, gelöst werden. An diesem Punkt kann das Kraftfahrzeug 10 ohne irgendeine vor dem Anfahren erfolgende Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung gemäß dem Algorithmus 100 anfahren und der Algorithmus endet dann an einem zweiten Endpunkt 140.
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Nachdem eine solche Beendigung an dem Endpunkt 140 erfolgt ist, kann eine erneute Ausführung des Algorithmus oder der Subroutine 100 bei jeder gewünschten iterativen Geschwindigkeit erfolgen, beispielsweise in Übereinstimmung mit anderen fahrzeugspezifischen Rechenaktivitäten.
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Die Beschreibung der Erfindung hat lediglich Beispielcharakter und Abwandlungen davon, die nicht von dem Hauptinhalt der Erfindung abweichen, sollen in den Umfang der Erfindung fallen. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Wesensart und dem Umfang der Erfindung zu betrachten.
