DE10207940A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kraftschlusserkennung bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Kraftschlusserkennung bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kraftschlusserkennung bei Fahrzeugen, insbesondere mit Handschaltgetriebe, wobei ein aus Motordrehzahl und Raddrehzahl gebildeter Quotient mit den festen Übersetzungsverhältnissen der einzelnen Gänge verglichen wird und bei Übereinstimmung auf Kraftschluss erkannt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kraftschlusserkennung bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe.
  • Bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe wird während eines Schaltvorganges die Betätigung des Kupplungspedals durch den Fahrer entweder durch einen am Pedal vorgesehenen Schalter oder durch eine Druckmessung im Hydrauliksystem des Getriebes erkannt. Der am Kupplungspedal vorgesehene Schalter zur Erkennung einer Betätigung des Kupplungspedals ist für Kraftfahrzeuge mit Geschwindigkeitsregelung aus Sicherheitsgründen obligatorisch. Doch auch bei Fahrzeugen ohne Geschwindigkeitsregelung ist dieser Pedalschalter vorgesehen, um entsprechende Komfortfunktionen des Fahrzeuges, wie etwa Lastschlagdämpfung, Anti-Ruckel-Funktion, etc. mit der Information "Kraftschluss" zu speisen.
  • Das Erkennen der Betätigung des Kupplungsschalters über einen entsprechenden Pedalschalter ist jedoch mit verschiedenen Nachteilen verbunden. Im Grunde genommen gibt der Pedalschalter nicht den tatsächlichen Kraftschluss wieder, sondern lediglich ein Signal, dass das Pedal betätigt wurde. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass ein mechanischer Schalter vorgesehen werden muss, der als solcher natürlich störanfällig ist. Ferner ist das Bereitstellen eines solchen Kupplungspedalschalters mit gewissen Kosten für dessen Einbau und dessen Verkabelung verbunden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kraftschlusserkennung bei Fahrzeugen insbesondere mit Handschaltgetriebe bereitzustellen, mit denen die genannten Nachteile überwunden werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
  • Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die Motordrehzahl und die Raddrehzahl des Fahrzeuges zu beobachten. Diese Parameter werden zueinander in Beziehung gesetzt und mit den festen Übersetzungsverhältnissen der einzelnen Gänge (beispielsweise 1 bis 6 und Rückwärtsgang) verglichen. Auf der Grundlage dieses Vergleiches wird erkannt, ob Kraftschluss vorliegt oder nicht.
  • Ein Signal, das die Motordrehzahl angibt, steht in einem Kraftfahrzeug üblicherweise zur Verfügung. Die Raddrehzahl ist entweder direkt vorhanden oder wird beispielsweise anhand eines Geschwindigkeitssignals und des Raddurchmessers berechnet. Aus dem Verhältnis dieser beiden Drehzahlen wird ein Drehzahlquotient ermittelt. Dieser Drehzahlquotient stellt das Gesamtübersetzungsverhältnis zu einem Zeitpunkt t dar, an dem die beiden Drehzahlwerte gemessen bzw. berechnet wurden. Dieses berechnete aktuelle Übersetzungsverhältnis wird mit den festen Übersetzungsverhältnissen der einzelnen Gänge des Getriebes verglichen. Wenn das aktuelle (berechnete) Übersetzungsverhältnis gleich einem der festen Gang-Übersetzungsverhältnisse ist, wird erfindungsgemäß auf Kraftschluss erkannt, d. h. das herkömmlicherweise vom Kupplungsschalter gelieferte Signal wird auf logisch "0" gesetzt. Mit anderen Worten, wenn das berechnete aktuelle Übersetzungsverhältnis gerade einem festen Gang-Übersetzungsverhältnis entspricht, bedeutet dies, dass auf ein gelöstes Kupplungspedal erkannt wird. Wenn andererseits der Drehzahlquotient bzw. das aktuelle Übersetzungsverhältnis ungleich einem festen Gang-Übersetzungsverhältnis ist, entspricht dies einer getretenen Kupplung und es wird auf einen nicht vorliegenden Kraftschluss erkannt. Mit anderen Worten, das vom herkömmlichen Kupplungsschalter gelieferte Signal wird auf logisch "1" gesetzt.
  • Der Bezug auf "herkömmliche Kupplungsschalter" bedeutet, dass die erfindungsgemäß bereitgestellten Signale das Signal des herkömmlichen Kupplungsschalters ersetzen. Für den Fall, dass die vorliegende Erfindung in Ergänzung zu einem vorhandenen Kupplungsschalter (beispielsweise bei Fahrzeugen mit Geschwindigkeitsregelung) vorgesehen ist, werden die erfindungsgemäß bereitgestellten Signale logisch "0"/"1" anstelle der vom vorhandenen Kupplungsschalter gelieferten Signale für die weitere Steuerung verwendet. Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die beiden Signale, d. h. das vom vorhandenen Kupplungsschalter gelieferte Signal und das erfindungsgemäß bereitgestellte Signal, kombiniert. Beispielsweise wird beim Treten des Kupplungspedals durch den Fahrer das Signal des vorhandenen Kupplungsschalters für die Kraftschlusserkennung verwendet, d. h. Signal "schaltet" prädiziert vor dem eigentlichen Trennen der Kupplung, und beim Lösen des Kupplungspedals wird das erfindungsgemäß bereitgestellte Signal zum Erkennen des Zeitpunktes des Kraftschlusses verwendet, bevor das Pedal gelöst wurde.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Gradienten-Überwachungsfunktion vorgesehen, die bei einem zu steilen Gradienten des Drehzahlquotienten für den jeweiligen Gang die Erkennung des für diesen Drehzahlquotienten zutreffenden Gangs und der darüber liegenden Gänge ausschaltet. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass bei Vollgas wegen des hohen Gradienten auf Kraftschluss in einem Gang erkannt wird.
  • Alternativ dazu oder aber auch zusätzlich ist vorzugsweise eine Geschwindigkeits- Überwachungsfunktion vorgesehen, die eine Kraftschlusserkennung nur für passende Geschwindigkeiten zulässt. Dies bedeutet, dass eine Kraftschlusserkennung nur dann erfolgt, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges sich innerhalb eines bestimmten Intervalls für den jeweiligen Gang befindet.
  • Die Gradienten-Überwachungsfunktion und die Geschwidigkeits-Überwachungsfunktion dienen also im wesentlichen dazu, die möglichen plausiblen Motordrehzahl/Raddrehzahl-Kombinationen, bei denen ein Gang erkannt wird, einzuschränken. Beispielsweise kann bei rollendem Fahrzeug und getretener Kupplung durch Drehzahlvariation oder im Leerlauf durch Geschwindigkeitsvariation jeder beliebige Gang erkannt werden, wenn gerade zufällig eines der vorgegebenen Erkennungsfenster erreicht wird. Dadurch wird beispielsweise der fünfte Gang nur erkannt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als mit Leerlauf-Drehzahl im fünften Gang, und der erste Gang wird beispielsweise nur erkannt, wenn die Geschwindigkeit kleiner ist als mit Maximaldrehzahl im ersten Gang. Dies gilt natürlich analog für alle Gänge. Entsprechendes gilt für die Gradienten-Überwachungsfunktion. Wenn Drehzahlgradienten (positiv oder negativ) auftreten, die in den jeweiligen Gängen nicht erreicht werden können, werden diese Gänge nicht erkannt, auch wenn das gerade vorliegende Erkennungsfenster zu einem bestimmten Gang passen würde. So gibt es beispielsweise im fünften Gang, eingekuppelt, keinen Drehzahlgradienten, der oberhalb der Maximalbeschleunigung liegt. Auch dies gilt analog für alle Gänge.
  • Weiter bevorzugt ist eine Entprell-Funktion vorgesehen. Entprellzeiten für die Erkennung des Drehzahlverhältnisses beim Ein- und Abschalten verhindern ein Prellen des Signals bei Antriebsstrang-Schwingungen. Die Berücksichtigung von Entprellzeiten wird bevorzugt bereitgestellt, da bei Schwingungen im Antriebsstrang durch ein "Aufziehen" des Antriebsstranges der Drehzahlquotient aus dem gerade vorliegenden Erkennungsfenster fallen kann. Ein Erkennungsfenster ist jedoch vorzugsweise sehr eng begrenzt, um eine Fehlerkennung zu vermeiden. Nach Schaltvorgängen oder starken Fahrpedalgradienten kann es dann unter Umständen zu einem kurzzeitigen Verlassen des Gangbereiches kommen. Für diese Entprellzeit wird der Schalter bzw. das Signal dann festgehalten.
  • Alternativ zu dieser Entprell-Funktion wird ein Antriebsstrangmodell bereitgestellt, welches die Schwingungen im Antriebsstrang modelliert und die Erkennungsfenster für die Kraftschlusserkennung entsprechend der modellierten Drehzahl anpasst.
  • Die vorliegende Erfindung ist mit dem Vorteil verbunden, dass der Kupplungsschalter entfallen kann. Ferner stellt sich ein besserer Komfort nach Schaltvorgängen bzw. beim Anfahren an, weil der genaue Zeitpunkt des Kraftschlusses ermittelt wird und nicht nur der Zeitpunkt, zu dem der Fahrer das Kupplungspedal löst.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
  • Aus der Motordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Raddrehzahl wird erfindungsgemäß zunächst ein Drehzahlquotient berechnet. Dieser berechnete Drehzahlquotient wird anschließend mit verschiedenen Antriebsstrangmodellen verglichen, um festzustellen, ob das berechnete aktuelle Übersetzungsverhältnis einem festen Übersetzungsverhältnis für einen bestimmten Gang des Getriebes entspricht. Wenn dies der Fall ist, wird erfindungsgemäß auf Kraftschluss erkannt.
  • Neben diesem erfindungsgemäßen Grundgedanken zeigt die beigefügte Figur jedoch auch bevorzugte Ergänzungen für die erfindungsgemäße Kraftschlusserkennung. Gemäß dem untersten Zweig wird vorzugsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht, die (nicht dargestellt) ebenfalls mit einem Kennfeld verglichen wird, so dass die erfindungsgemäße Kraftschlusserkennung erst ab einer Grenzgeschwindigkeit für jeden Gang freigeschaltet wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Gradient der Motordrehzahl erfasst und beispielsweise anhand von Kennfeldern für jeden Gang mit Minimal- bzw. Maximalwerten verglichen. Der Drehzahlgradient darf nicht kleiner oder größer sein als eine durch die Kennfelder vorgegebene Grenze, da sonst kein Kraftschluss mehr vorliegt. Auch die Überwachung des Motordrehzahl-Gradienten dient somit dazu, die erfindungsgemäße Kraftschlusserkennung lediglich in plausiblen Grenzen freizugeben.

Claims (10)

1. Verfahren zur Kraftschlusserkennung bei Fahrzeugen, insbesondere mit Handschaltgetriebe, wobei ein aus Motordrehzahl und Raddrehzahl gebildeter Quotient mit den festen Übersetzungsverhältnissen der einzelnen Gänge des Fahrzeuggetriebes verglichen und bei Übereinstimmung auf Kraftschluss erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Raddrehzahl aus dem Fahrzeug- Geschwindigkeitssignal und dem Raddurchmesser berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ferner eine Gradientenüberwachung des Drehzahlquotienten erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei einem zu steilen Gradienten für den jeweiligen Gang die Erkennung des Ganges und der darüber liegenden Gänge deaktiviert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einer Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Kraftschlusserkennung nur für zu einem Gang passende Geschwindigkeiten zugelassen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Berechnung des Drehzahlquotienten verzögert erfolgt, um ein Prellen des Drehzahlsignals bei Antriebsstrangschwingungen zu verhindern.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei bei Erkennen auf Kraftschluss das von einem Kupplungspedalschalter gelieferte Signal auf logisch "0" gesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ferner die Stellung eines Kupplungspedalschalters überwacht wird und das erhaltene Signal abhängig von der Betätigungsrichtung des Kupplungspedals mit dem berechneten Signal zu einem Signal zusammengefasst wird.
10. Vorrichtung zur Kraftschlusserkennung bei Fahrzeugen, insbesondere mit Handschaltgetriebe, mit
einer ersten Berechnungseinrichtung, die aus Motordrehzahl und Raddrehzahl einen Drehzahlquotienten berechnet; und
einer Vergleichseinrichtung, die den berechneten Drehzahlquotienten mit den festen Übersetzungsverhältnissen der einzelnen Gänge vergleicht und bei Übereinstimmung auf Kraftschluss erkennt.
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