DE10250729A1

DE10250729A1 - Betätigungseinrichtung für eine Kupplung, Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE10250729A1
Application number: DE10250729A
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Ing. Heinzel; Andreas Dipl.-Ing. Kolb; Jürgen Dipl.-Ing. Lang; Reiner Dipl.-Ing. Pätzold; Anton Dipl.-Ing. Rink
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-13

Abstract

Bei bekannten Kraftfahrzeugen mit Start-Stop-Einrichtungen kann es zum Abwürgen des Verbrennungsmotors kommen, insbesondere beim Anfahren nach einem Start des Verbrennungsmotors. Aufgabe der Erfindung ist es, einen sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen und ein Abwürgen des Verbrennungsmotors zu verhindern. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist in der hydraulischen Wirkkette zwischen Kupplungspedal (37) und Nehmerzylinder (27) ein Beeinflussungselement (46) angeordnet, dessen Übertragungsverhalten, beispielsweise Durchflussmenge eines Hydraulikfluids, mittels eines Stellglieds (47) veränderbar ist. Nach einem Start des Verbrennungsmotors (11) wird bei Drehzahlen des Verbrennungsmotors (11) unterhalb eines Schwellwerts die Kupplung (19) mittels des Beeinflussungselements (46) offen gehalten, auch wenn der Fahrzeugführer die Kupplung (19) mittels des Kupplungspedals (37) schließen möchte. Erst nach Überschreiten des Schwellwerts wird ein Schließen der Kupplung (19) zugelassen. DOLLAR A Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit Start-Stop-Einrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach dem nebengeordneten Anspruch 11 und ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach dem nebengeordneten Anspruch 13.

In der DE 197 30 030 A1 wird eine hydraulische Betätigungseinrichtung einer Kupplung in Form einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs mit einem Kupplungspedal, einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder, einer Verbindungsleitung zwischen dem Geberzylinder und dem Nehmerzylinder, einem Ausgleichsbehälter, Hydraulikfluid und einem Beeinflussungselement in Form eines Drosselventils in der Verbindungsleitung beschrieben. Über das Kupplungspedal, den Geberzylinder, das Hydraulikfluid und den Nehmerzylinder kann von einem Fahrzeugführer eine Kraft zum Öffnen auf die Reibungskupplung ausgeübt werden.

Das Drosselventil teilt die Verbindungsleitung in einen geberzylinderseitigen Teil und einen nehmerzylinderseitigen Teil. Das Übertragungsverhalten des Drosselventils in Form des Durchflusses durch das Drosselventil ist mittels einer Änderung des Durchflussquerschnitts veränderbar. Die Änderung vollzieht sich selbsttätig und ist von einer Fließrichtung des Hydraulikfluids abhängig, also davon, ob die Kupplung ge öffnet oder geschlossen wird. Unsachgemäße Bedienungen der Kupplung durch den Fahrzeugführer führen zu unerwünschten Auswirkungen, beispielsweise Drehmomentstöße im Antriebsstrang oder ein Abwürgen eines Verbrennungsmotors bei einem zu schnellen Schließen der Kupplung, in Teilbetriebsbereichen des Kraftfahrzeugs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Betätigungssystem für eine Kupplung, einen Antriebsstrang und ein Verfahren zum Betrieb des Antriebsstrangs vorzuschlagen, mittels welchen ein besonders sicherer oder komfortabler Betrieb eines Kraftfahrzeugs ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Betätigungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 11 und ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 13 gelöst.

Das erfindungsgemäße Betätigungssystem nach Anspruch 1 verfügt über ein Beeinflussungselement, dessen Übertragungsverhalten mittels eines Stellglieds veränderbar ist. Das Beeinflussungselement kann beispielsweise als ein ansteuerbares Ventil, ein Elektromagnetventil, eine ansteuerbare Drossel oder ein veränderbares Zusatzvolumen ausgeführt sein. Mittels des Stellglieds kann beispielsweise ein Volumenstrom oder eine Strömungsgeschwindigkeit durch das Beeinflussungselement oder ein Hydraulikvolumen im Beeinflussungselement und damit der Druck im Nehmerzylinder verändert werden. Dabei können mehrere feste Stellungen eingestellt werden oder die Veränderung kann kontinuierlich ablaufen. Das Stellglied kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgeführt sein, beispielsweise als ein Elektromagnet, ein Elektromotor, ein Hydromotor oder eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit.

Damit kann bei einer Erkennung einer unsachgemäßen Bedienung des Kupplungspedals durch den Fahrzeugführer das Übertragungsverhalten des Beeinflussungselements so verändert werden, dass ein sicherer oder komfortabler Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet wird, beispielsweise mechanische Schädigungen im Antriebsstrang oder ein Abwürgen des Verbrennungsmotors verhindert werden. Der Zustand der Kupplung kann entgegen den Betätigungen des Fahrzeugführers unverändert bleiben oder mit einer anderen Geschwindigkeit als vom Fahrzeugführer vorgegeben verändert werden. Beispielsweise kann die Kupplung geöffnet bleiben, auch wenn der Fahrzeugführer das Kupplungspedal zurückgenommen hat. Dies kann beispielsweise beim Anfahren des Kraftfahrzeugs vorteilhaft eingesetzt werden, wenn der Fahrzeugführer die Kupplung zu schnell schließen möchte. Bei einer Regelung eines Fahrstabilitätssystems, beispielsweise eines ESP-Systems, kann es nachteilig sein, wenn während der Regelung die Kupplung geöffnet und damit der Triebstrang aufgetrennt wird. Damit können Drehmomente, welche vom Verbrennungsmotor angefordert werden, nicht mehr an angetriebene Fahrzeugräder weitergeleitet werden. Deshalb kann es sinnvoll sein, bei einer Regelung eines Fahrstabilitätssystems die Kupplung entgegen einer Vorgabe des Fahrzeugführers mittels einer Ansteuerung des Beeinflussungselements geschlossen zu halten.

Eine unsachgemäße Bedienung kann beispielsweise mittels einer Überwachung von Zustands- und Betriebsgrößen des Antriebsstrangs, beispielsweise einer Drehzahl oder eines zeitlichen Gradienten der Drehzahl des Verbrennungsmotors, eines abgegebenen Drehmoments des Verbrennungsmotors, einer Stellung des Kupplungspedals, einer Position des Geber- oder Nehmerzylinders oder Informationen von anderen Steuerungseinrichtungen, wie beispielsweise eine Steuerungseinrichtung eines Fahrstabilitätssystems, und/oder einem Vergleich der vorgenannten Größen mit Sollwerten, Sollverläufen, Kennfeldern oder von mehreren Parametern oder Größen abhängigen Funktionen erkannt werden.

Die Kupplung ist insbesondere als Reibungskupplung ausgeführt und zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe, insbesondere einem Handschaltgetriebe, angeordnet.

Das erfindungsgemäße Betätigungssystem nach Anspruch 1 verfügt zusätzlich über eine Nachfüllleitung, welche den nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung mit dem Ausgleichsbehälter verbindet. Der Ausgleichsbehälter und Nachfüllleitungen werden beispielsweise benötigt, um thermisch bedingte Volumenänderungen des Hydraulikfluids und Verschleiß an der Kupplung, sowie sprungartig auftretende Volumenänderungen im Hydrauliksystem, welche sich durch eine automatische Nachstellung der Kupplung ergeben können, auszugleichen. Durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen dem nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung und dem Ausgleichsbehälter wird eine Beibehaltung einer Stellung des Kupplungspedals bei einem Greifpunkt oder einem Druckpunkt der Kupplung nach einer Änderung des Übertragungsverhaltens des Beeinflussungselements ermöglicht. Beim Schließen einer Kupplung beginnt beim Greifpunkt eine Drehmomentübertragung von einer Kupplungshälfte auf die anderen; beim Öffnen der Kupplung beginnen beim Druckpunkt die Drehzahlen der beiden Kupplungshälften sich zu unterscheiden, es wird also ein Schlupf aufgebaut. Beide Punkte sind für den Fahrzeugführer für die Betätigung der Kupplung entscheidend, da sich jeweils ab diesen Punkten das Übertragungsverhalten der Kupplung beginnt zu ändern. Durch eine Beibehaltung dieser Punkte kann sich der Fahrzeugführer an das Verhalten gewöhnen und die Gefahr einer unsachgemäßen Betätigung der Kupplung wird deutlich verringert, was einen besonders sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Bei sich laufend ändernden Greif- oder Druckpunkten würde der Fahrzeugführer stark verunsichert werden. Durch die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung ist die Gefahr einer Verunsicherung nicht gegeben. Auch dies ermöglicht einen besonders sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs. Durch die Möglichkeit einer Eingewöhnung wird dem Fahrzeug führer die Möglichkeit gegeben, das Kraftfahrzeug immer sicherer und komfortabler zu bedienen, was schließlich einen komfortableren Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist mittels des Beeinflussungselements ein Durchfluss durch die Verbindungsleitung veränderbar. Eine Beeinflussung des Durchflusses kann sehr einfach und kostengünstig, beispielsweise mit einem Regelmagnetventil realisiert werden. Dazu können bekannte und in großer Stückzahl produzierte Beeinflussungselemente verwendet werden, was eine besonders kostengünstiges Betätigungseinrichtung ermöglicht.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 kann die Verbindungsleitung mittels des Beeinflussungselements aufgetrennt werden. Damit ist kein Hydraulikfluss in der Verbindungsleitung möglich. Somit kann ein Hydraulikdruck im Nehmerzylinder und damit auch eine Stellung der Kupplung über eine längere Zeit beibehalten werden. Damit kann die Kupplung, beispielsweise wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu klein ist, für eine längere Zeit offen gehalten werden. Damit kann beispielsweise ein Abwürgen des Verbrennungsmotors sicher verhindert werden.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ist der Durchfluss durch die Verbindungsleitung stufenlos einstellbar. Damit kann die Kraft auf die Kupplung in Abhängigkeit von ermittelten Zustands- oder Betriebsgrößen des Antriebsstrangs sehr genau reguliert werden, so dass eine Steuerung oder Regelung eines Öffnens oder Schließens der Kupplung möglich ist. Dies ermöglicht einen besonders komfortablen Betrieb des Kraftfahrzeugs.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 ist in der Nachfüllleitung ein Sperrventil angeordnet, mittels welchem zumindest ein Durchfluss vom nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung zum Ausgleichsbehälter absperrbar ist. Das Sperrventil kann als ein ansteuerbares Ventil, beispielsweise ein Schieber in einem Schiebergehäuse oder ein selbsttätig arbeitendes Ventil, beispielsweise ein Rückschlagventil ausgeführt sein. Der Schieber kann zwei Stellungen haben, wobei in der einen Stellung die Nachfüllleitung geöffnet und in der anderen Stellung geschlossen ist. Das Rückschlagventil, welches beispielsweise als ein an sich bekanntes federbelastetes Rückschlagventil ausgeführt sein kann, welches einen Durchfluss vom Ausgleichsbehälter zum nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung gestattet und einen Durchfluss vom nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung zum Ausgleichsbehälter sperrt. Damit kann einerseits bei einem Druckaufbau im nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung, also bei einem Öffnen der Kupplung die Verbindung zum Ausgleichsbehälter abgesperrt werden und ein Abfluss des Hydraulikfluids in den Ausgleichsbehälter unterbunden werden. Andererseits kann in dem Fall, in dem der nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung nicht mit Druck beaufschlagt ist, Hydraulikfluid aus dem Ausgleichsbehälter im Bedarfsfall nachfließen.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 ist der Geberzylinder mit dem Ausgleichsbehälter verbunden. Der Geberzylinder wird durch einen, mit dem Kupplungspedal verbundenem Kolben in zweit Teile geteilt. Es kann sowohl einer der beiden Teile oder auch beide Teile mit dem Ausgleichbehälter verbunden sein. Damit wird sichergestellt, dass überschüssiges Hydraulikfluid aus dem Hydrauliksystem in den Ausgleichsbehälter abfließen kann. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn in der Nachfüllleitung ein Sperrventil angeordnet ist.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 ist das Beeinflussungselement mittels einer Umgehungsleitung umgehbar und in der Umgehungsleitung ist ein Sicherheitsventil angeordnet, welches einen Durchfluss vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder gestattet und einen Durchfluss vom Nehmerzylinder zum Geber zylinder sperrt. Das Sicherheitsventil kann beispielsweise als ein an sich bekanntes federbelastetes Rückschlagventil ausgeführt sein. Damit wird gewährleistet, dass mittels des Beeinflussungselements nur das Schließen der Kupplung beeinflussbar ist und der Fahrzeugführer die Kupplung immer, unabhängig vom Zustand des Beeinflussungselements, mit gewohnter Geschwindigkeit öffnen kann. Der Fahrzeugführer kann also jederzeit den Antriebsstrang schnell auftrennen und somit die Antriebsverbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und angetriebenen Fahrzeugrädern schnell unterbrechen. Dies kann beispielsweise notwendig sein, wenn die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug überraschend nicht frei ist und eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs abgebrochen oder das Kraftfahrzeug abgebremst werden muss. Damit wird ein besonders sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 ist eine mechanische Verbindung zwischen dem Kupplungspedal und dem Geberzylinder auftrennbar. Die Verbindung wird insbesondere dann aufgetrennt, wenn das Schließen der Kupplung durch das Beeinflussungselement verlangsamt wird. Der Fahrzeugführer gibt damit mit der Stellung des Kupplungspedals eine Zielposition der Geber- und Nehmerzylinder vor, die sich nach einer gewissen Zeit einstellt. Das Kupplungspedal bleibt während des Schließens der Kupplung wie gewohnt immer in Kontakt mit dem Fuß des Fahrzeugführers. Der Fahrzeugführer findet das Kupplungspedal an der gewohnten Stelle wieder. Das Verhalten des Kupplungspedals entspricht damit dem bei einem Betätigungssystem ohne Beeinflussungselement, so dass sich der Fahrzeugführer nicht umstellen muss und sich ganz auf das Führen des Kraftfahrzeugs konzentrieren kann.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 9 ist im Nehmerzylinder oder im nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung ein Drucksensor angeordnet. In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 ist am Nehmerzylinder ein Wegsensor angeordnet, mittels welchem ein Betätigungsweg des Nehmerzy linders ermittelbar ist. Mit Hilfe eines Drucksensors und/oder eines Wegsensors kann ein Zustand der Kupplung sehr genau bestimmt werden. Damit ist eine besonders genaue Steuerung oder Regelung des Öffnens oder Schließens der Kupplung möglich.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang nach dem nebengeordneten Anspruch 11 verfügt über einen Verbrennungsmotor, eine automatische Start-Stop-Einrichtung für den Verbrennungsmotor, ein Getriebe, eine zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnete, fußkraftbetätigte Kupplung und eine hydraulische Betätigungseinrichtung für die Kupplung. Die Betätigungseinrichtung weist ein Kupplungspedal, einen Geberzylinder, einen Nehmerzylinder, eine Verbindungsleitung zwischen dem Geberzylinder und dem Nehmerzylinder, ein Beeinflussungselement in der Verbindungsleitung, dessen Übertragungsverhalten mittels eines Stellglieds veränderbar ist, und Hydraulikfluid auf. Über das Kupplungspedal, den Geberzylinder, das Hydraulikfluid und den Nehmerzylinder ist eine Kraft zum Öffnen auf die Kupplung ausübbar. Für die Ausführungen des Beeinflussungselements und des Stellglieds gilt dasselbe wie für die entsprechenden Bauteile des Anspruchs 1. Die Kupplung ist insbesondere als eine Reibungskupplung und das Getriebe insbesondere als Handschaltgetriebe ausgeführt. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise mittels eines bekannten Anlassers oder eines sogenannten Starter-Generators, welcher koaxial mit einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors angeordnet oder über einen Riemen mit dem Verbrennungsmotor verbunden sein kann, gestartet werden. Der Startvorgang dauert je nach Ausführung des Starters unterschiedlich lange.

Eine automatische Start-Stop-Einrichtung für einen Verbrennungsmotor in einem Antriebsstrang mit einer fußkraftbetätigten Kupplung und einem Handschaltgetriebe ist beispielsweise aus der DE 33 43 018 A1 bekannt. Automatische Start-Stop-Einrichtungen stoppen den Verbrennungsmotor automatisch dann, wenn keine Leistung des Verbrennungsmotors notwendig ist, beispielsweise beim Warten vor einer roten Ampel. Der Verbrennungsmotor wird dann wieder automatisch gestartet, wenn wieder eine Leistung benötigt wird, beispielsweise zum Beschleunigen nach einer Wartephase. Damit wird der Kraftstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß des Verbrennungsmotors vermindert.

Das Starten und Stoppen ist bei einem Antriebsstrang mit fußkraftbetätigter Kupplung und Handschaltgetriebe von der Stellung der Kupplung abhängig. Beispielsweise kann im Stillstand des Kraftfahrzeugs der Verbrennungsmotor bei offener Kupplung, also getretenem Kupplungspedal gestoppt und bei einem Beginn eines Schließens der Kupplung, also einem beginnenden Loslassen des Kupplungspedals wieder gestartet werden. Die Kupplung ist demgemäss beim Starten des Verbrennungsmotors sicher geöffnet. Bei einem anderen Ansatz zur Steuerung des Startens und Stoppens kann der Verbrennungsmotor im Stillstand des Kraftfahrzeugs und betätigter Bremse gestoppt werden. Der Verbrennungsmotor wird dann wieder gestartet, wenn die Bremse gelöst ist. Als Zusatzbedingung muss dabei die Kupplung geöffnet sein. Nach Beginn des Startvorgangs kann der Fahrzeugführer die Kupplung willkürlich betätigen.

Schließt der Fahrzeugführer die Kupplung zu schnell, wird also der Greifpunkt der Kupplung erreicht, bevor der Verbrennungsmotor stabil läuft, so ist die Gefahr eines Abwürgens des Verbrennungsmotors gegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang kann diese Gefahr erkannt und mittels des Beeinflussungselements das Schließen der Kupplung so beeinflusst beziehungsweise verzögert werden, dass der Verbrennungsmotor sicher nicht abgewürgt wird. Damit wird ein sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet.

Darüber hinaus kann der Fahrzeugführer nach Erreichen des Greifpunktes und vor dem vollständigen Schließen der Kupplung das Kupplungspedal zu schnell freigeben und die Kupplung damit zu schnell schließen. Das kann zu Einbrüchen der Drehzahl des Verbrennungsmotors führen. Solche Drehzahleinbrüche sind sehr unkomfortabel, haben einen schlechten Einfluss auf die Abgase des Verbrennungsmotors und können im Extremfall zum Abwürgen des Verbrennungsmotors führen. Bei Erkennung eines bevorstehenden Drehzahleinbruchs, beispielsweise mittels einer Überwachung des Gradienten der Drehzahl, kann das weitere Schließen der Kupplung mittels des Beeinflussungselements verzögert oder gestoppt werden. Damit kann ein Drehzahleinbruch verhindert werden. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung kann dabei sowohl beim Anfahren des Kraftfahrzeugs, als auch bei Gangwechseln im Getriebe vorteilhaft eingesetzt werden.

Die Betätigungseinrichtung kann sämtliche Merkmale der Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10 aufweisen. Die genannte Nachfüllleitung zwischen dem nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung und dem Ausgleichsbehälter ist nicht zwingend notwendig.

Bei dem Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach dem nebengeordneten Anspruch 13 werden erfindungsgemäß nach einem Start des mittels der Kupplung vom Getriebe abgekoppelten Verbrennungsmotors Betriebsgrößen, wie beispielsweise eine Drehzahl, ein Gradient einer Drehzahl oder ein abgegebenes Drehmoment, des Verbrennungsmotors überwacht. Die Kraft auf die Kupplung und damit der Hydraulikdruck im Nehmerzylinder wird mittels des Beeinflussungselements über einem Grenzwert gehalten, der sicher ausreicht, um den Verbrennungsmotor vom Getriebe abgekoppelt zu halten. Es wird also ein einstellbarer Abstand zum Greifpunkt der Kupplung eingehalten. Das Halten der Kraft wird so lange ausgeführt, bis Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors einstellbare Schwellwerte überschreiten. Der Fahrzeugführer kann also bis zum Überschreiten der Schwellwerte die Kupplung nicht schließen, auch wenn er dies mittels eines Loslassen des Kupplungspedals tun möchte.

Der Startvorgang eines Verbrennungsmotors ist in zwei Phasen aufgeteilt. In der Startphase wird der Verbrennungsmotor vom Starter angeschleppt und auf eine Starterschleppdrehzahl hochgedreht. In dieser Phase findet noch keine Zündung des Verbrennungsmotors statt. Dies kann je nach Art des Starters 400 ms oder länger dauern. Die Zeitdauer ist dabei von Umgebungsbedingungen, beispielsweise Außentemperatur oder geodätische Höhe, oder von einem Ladezustand einer Batterie des Kraftfahrzeugs abhängig. Nach erfolgter Zündung beginnt die Hochlaufphase, in der der Verbrennungsmotor von der Starterschleppdrehzahl aus eigener Kraft hochläuft, bei unbetätigtem Fahrpedal bis zur sogenannten Leerlaufdrehzahl.

In der Startphase durchläuft die Drehzahl des Verbrennungsmotors resonanzkritische Drehzahlbereiche des Antriebsstrangs. Ein Schließen der Kupplung in dieser Phase kann zu einem Aufschwingen des Antriebsstrangs führen, was zu einer Beschädigung oder Zerstörung von Bauteilen des Antriebsstrangs führen kann. Zusätzlich würde ein Schließen der Kupplung den Startvorgang erheblich erschweren oder unmöglich machen.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Ende der Startphase sicher erkannt werden. Dadurch, dass die Kupplung erst geschlossen werden kann, wenn Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors Schwellwerte überschritten haben, die Startphase also sicher abgeschlossen ist, können mechanische Beeinträchtigungen vermieden und ein Start des Verbrennungsmotors gewährleistet werden. Damit wird ein besonders sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs sichergestellt.

Das Verfahren kann auch bei einem Antriebsstrang ohne automatische Start-Stop-Einrichtung angewendet werden.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 15 ist in einer Steuerungseinrichtung des Antriebsstrangs ein Hydraulikdruck im Nehmerzylinder oder eine Position des Nehmerzylinders beim Greifpunkt der Kupplung gespeichert. Nachdem Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors erste Schwellwerte überschritten haben, werden der Hydraulikdruck im Nehmerzylinder oder die Position des Nehmerzylinders mittels des Beeinflussungselements in Richtung der gespeicherten werte verändert, soweit der Fahrzeugführer dies mit der Stellung des Kupplungspedals zulässt. Dabei wird ein einstellbarer Sicherheitsabstand, welcher sehr klein sein kann, zum gespeicherten Greifpunkt eingehalten.

Nachdem die Startphase sicher abgeschlossen ist, kann begonnen werden, die Kupplung zu schließen. Dies kann allerdings nur durchgeführt werden, sofern der Fahrzeugführer dies mit der Stellung des Kupplungspedals vorgibt. Geringe Einkuppelwege oder Einkuppelgeschwindigkeiten, welche vom Fahrzeugführer vorgegeben werden, wirken weiterhin beschränkend. Die Kupplung wird nicht ganz geschlossen, sondern der Schließvorgang wird vor Erreichen des gespeicherten Greifpunkts angehalten. Falls zwischen der Position des Geberzylinders und der Stellung des Kupplungspedals ein Unterschied besteht, so wird dieser damit verkleinert oder aufgehoben.

Damit wird sichergestellt, dass der Startvorgang weiter unbeeinflusst ablaufen kann, die Kupplung aber bei Bedarf sehr schnell und komfortabel vollends geschlossen werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 16 ist der Hydraulikdruck im Nehmerzylinder oder die Position des Nehmerzylinders beim Greifpunkt der Kupplung adaptierbar. Dazu wird – mittels erfasster Betriebsgrößen des Antriebsstrangs, beispielsweise Drehzahlen vor und nach der Kupplung oder abgegebenes Drehmoment des Verbrennungsmotors, beim Schließen der Kupplung der Greifpunkt bestimmt. Die gespeicherten Werte von Hydraulikdruck und Position werden mit den beim aktuellen Greifpunkt vorliegenden Werten verglichen und bei Abweichungen der gespeicherte Wert angepasst. Der gespeicherte Wert kann in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Kupplung, wie beispielsweise der Temperatur, bestimmt und abgespeichert werden. Damit entspricht der gespeicherte Wert immer sehr genau mit den tatsächlichen Werten überein. Somit ist eine besonders genaue Einstellung der Kupplung möglich.

Zusätzlich kann die sogenannte Kupplungskennlinie, also das übertragbare Drehmoment der Kupplung über der Position des Nehmerzylinders oder über dem Druck im Nehmerzylinder adaptiert werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Schließen der Kupplung mittels des Beeinflussungselements gesteuert wird.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 17 wird nach Erreichen von zweiten Schwellwerten durch die Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors der Hydraulikdruck im Nehmerzylinder oder die Position des Nehmerzylinders weiter in Richtung einer Reduzierung der Kraft auf die Kupplung verändert. Die Veränderung wird wieder nur soweit durchgeführt, wie der Fahrzeugführer dies mit der Stellung des Kupplungspedals zulässt.

Damit wird nach Erreichen von zweiten Schwellwerten der Einkuppelvorgang fortgesetzt und gegebenenfalls auch beendet. Dabei kann das Übertragungsverhalten des Beeinflussungselements, beispielsweise die Durchflussmenge, weiterhin beeinflusst werden. Eine Beeinflussung ist aber nicht notwendig. Geringe Einkuppelwege oder Einkuppelgeschwindigkeiten, welche vom Fahrzeugführer vorgegeben werden, wirken weiterhin beschränkend.

Die genannten ersten und zweiten Schwellwerte können identisch, aber auch unterschiedlich sein.

Somit kann bei einem Erreichen eines Zustandes des Verbrennungsmotors, welcher ein Schließen der Kupplung sicher zulässt, beispielsweise bei Erreichen einer Drehzahlschwelle, die Kupplung geschlossen werden, ohne dass die Gefahr eines Abwürgens des Verbrennungsmotors besteht.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 19 wird ein Gradient der Drehzahl des Verbrennungsmotors überwacht. Bei einem Absinken des Gradienten unter eine erste Gradientenschwelle wird die Geschwindigkeit der Reduktion der Kraft auf die Kupplung mittels des Beeinflussungselements verringert, eine Änderungsgeschwindigkeit des Drucks im Nehmerzylinder oder der Position des Nehmerzylinders also reduziert. Die Reduktion der Kraft kann auch kurzfristig ganz gestoppt werden.

Der Gradient der Drehzahl wird ermittelt, indem aus der gemessenen Drehzahl mit an sich bekannten Methoden der zeitliche Gradient berechnet wird. Die Drehzahl und/oder der Gradient kann gefiltert, beispielsweise mit einer Tiefpassfilterung oder mit anderen bekannten Methoden geglättet werden.

Beim Schließen der Kupplung, beispielsweise bei einem Anfahrvorgang kann der Verbrennungsmotor durch eine Überlastung auch nach erfolgtem Starten abgewürgt werden. Mittels einer Überwachung des Gradienten der Drehzahl des Verbrennungsmotors kann die Gefahr erkannt werden und das Schließen der Kupplung verlangsamt oder unterbrochen werden. Die Überwachung ist vor allem auch deshalb wichtig, da mit der Betätigungseinrichtung die Kupplung nicht wieder geöffnet werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 20 wird der Gradient der Drehzahl des Verbrennungsmotors überwacht und bei einem Absinken des Gradienten unter eine zweite Gradientenschwelle wird eine Erhöhung eines abgegebenen Drehmoments des Verbrennungsmotors angefordert. Die Anforderung wird an eine Steuerungseinrichtung des Verbrennungsmotors gesendet und von dieser mit an sich bekannten Mitteln umgesetzt. Die genannten ersten und zweiten Gradientenschwellen können unterschiedlich oder identisch sein.

Damit kann, falls die Gefahr eines Abwürgens des Verbrennungsmotors sehr groß ist, dies mittels einer Erhöhung des abgegebenen Drehmoments des Verbrennungsmotors verhindert werden.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 21 sind die genannten Gradientenschwellen und/oder die ersten und/oder zweiten Schwellwerte von Betriebsgrößen und/oder Zustandsgrößen des Antriebsstrangs und/oder Umweltgrößen abhängig. Betriebsgrößen sind beispielsweise Drehzahlen, Drehmomente oder die Fahrpedalstellung. Zustandsgrößen sind beispielsweise Temperaturen des Verbrennungsmotors, der Kupplung oder des Getriebes oder abgespeicherte Werte für minimal mögliche Gradienten der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Umweltgrößen sind Größen, welche die Umwelt des Kraftfahrzeugs beschreiben, wie beispielsweise Außentemperatur, geodätische Höhe oder Steigung der Fahrbahn.

Damit entsprechen die Werte viel genauer den aktuell geltenden Grenzwerten, was die Einleitung der momentan notwendigen Maßnahmen möglich macht. Damit kann ein besonders sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 23 wird das Beeinflussungselement beim Start des Verbrennungsmotors zum Halten der Kraft auf die Kupplung angesteuert. Damit muss der Druck im Nehmerzylinder nur für eine kurze Zeit aufrecht erhalten bleiben, um einen sicheren Start des Verbrennungsmotors zu gewährleisten. Es kann somit zugelassen werden, dass der Druck auch ohne dahingehende Ansteuerung des Beeinflussungselements, beispielsweise durch Leckage, absinkt. Damit kann das Beeinflussungselement einfach aufgebaut sein, was einen kostengünstigen Antriebsstrang ermöglicht.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeug mit einer Start-Stop-Einrichtung und einer hydraulischen Betätigungseinrichtung für eine Kupplung,
2a ein Beeinflussungselement in einer ersten Ausführungsform,
2b ein Beeinflussungselement in einer zweiten Ausführungsform,
2c ein Beeinflussungselement in einer dritten Ausführungsform,
2d ein Beeinflussungselement in einer vierten Ausführungsform und
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahren zur Ansteuerung eines Beeinflussungselements.
Gemäß 1 weist ein Antriebsstrang 10 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs einen Verbrennungsmotor 11 auf, welcher von einer Steuerungseinrichtung 12 angesteuert wird. Die Steuerungseinrichtung 12 steht in Signalverbindung mit nicht dargestellten Stellgliedern und Sensoren des Verbrennungsmotors 11. Mittels der Sensoren können Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors 11, wie beispielsweise die Drehzahl erfasst werden. Koaxial zu einer Motorausgangswelle 13 ist ein Starter-Generator 14 angeordnet, welcher von einer Steuerungseinrichtung 15 angesteuert wird. Die Steuerungseinrichtung 15 steht mit der Steuerungseinrichtung 12 in Signalverbindung. Der Starter-Generator 14 weist eine elektrische Maschine 16 auf, welche mit der Motorausgangswelle 13 verbunden ist. Die elektrischen Maschine 16 kann als Motor oder als Generator betrieben werden. Mittels der elektrischen Maschine 16 kann der Verbrennungsmotor 11 gestartet werden. Die Steuerungseinrichtung 15 und der Starter-Generator bilden zusammen eine automatische Start-Stop-Einrichtung 17 für den Verbrennungsmotor 11, wobei in der Steuerungseinrichtung 17 entspre chende Anweisungen gespeichert sind. Der Starter-Generator 14 kann auch von der Steuerungseinrichtung 12 des Verbrennungsmotors 11 angesteuert werden. In diesem Fall bilden der Starter-Generator 14 und die Steuerungseinrichtung 12 eine automatische Start-Stop-Einrichtung.
Die Motorausgangswelle 13 ist mit einer Schwungscheibe 18 einer fußkraftbetätigten Kupplung 19 drehfest verbunden. Die Schwungscheibe 18 ist mit einer Anpressplatte 20 drehfest verbunden. Zwischen der Schwungscheibe 18 und der Anpressplatte 20 ist eine Kupplungsscheibe 21 mit nicht näher dargestellten Kupplungsbelägen angeordnet, die mit einer Getriebeeingangswelle 22 eines Handschaltgetriebes 23 drehfest verbunden ist. Die Kupplung 19 wird über eine Kupplungsfeder 24 geschlossen und über eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 25 geöffnet.
In Richtung Handschaltgetriebe 23 ist an die Kupplungsfeder 24 anschließend ein zur Getriebeeingangswelle 22 konzentrisches Ausrücklager 26 angeordnet, über welches mittels der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 25 eine axiale Kraft auf die Kupplungsfeder 24 zum Öffnen der Kupplung 19 ausgeübt werden kann.
Die Betätigungsvorrichtung 25 verfügt über einen zur Getriebeeingangswelle 22 konzentrischen Nehmerzylinder 27, der auf der der Kupplungsfeder 24 gegenüberliegenden Seite des Ausrücklagers 26 angeordnet ist. Der Nehmerzylinder 27 wird auch als ein sogenannter Ausrücker bezeichnet. Am Nehmerzylinder 27 ist ein Wegsensor 28 zur Messung der Position des Nehmerzylinders 27 und ein Drucksensor 29 zur Messung des Drucks im Nehmerzylinder 27 angeordnet. An der Getriebeeingangswelle 22 ist ein Drehzahlsensor 30 zur Messung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 22 angeordnet. Die Sensoren 28, 29 und 30 stehen in Signalverbindung mit einer Steuerungseinrichtung 31, welche mit den Steuerungseinrichtungen 12 und 15 in Signalverbindung steht.
Der Nehmerzylinder 27 ist über eine Verbindungsleitung 32 mit einem Geberzylinder 33 verbunden. Im Geberzylinder 33 ist ein Betätigungskolben 34 angeordnet, der mit einer Betätigungsstange 35 fest verbunden ist. An ihrem dem Betätigungskolben 34 gegenüberliegenden Ende 36 kann die Betätigungsstange 35 in Kontakt mit einem Kupplungspedal 37 kommen, welches von einem Fahrzeugführer zum Öffnen der Kupplung 19 betätigt werden kann. Mittels des Kupplungspedals 37 kann auf die Betätigungsstange 35 eine Druckkraft ausgeübt werden. Das Kupplungspedal 37 ist nicht fest mit der Betätigungsstange 35 verbunden und kann sich somit von ihr lösen. Am Kupplungspedal 37 ist dazu eine Feder 38 angeordnet, welche das Kupplungspedal 37, sobald der Fahrzeugführer das Kupplungspedal 37 nicht betätigt, in eine Ausgangsstellung zieht, welche das Kupplungspedal 37 bei geöffneter Kupplung 19 einnimmt. Zusätzlich ist am Kupplungspedal 37 ein Positionssensor 39 angeordnet, mittels welchem die Position des Kupplungspedals 37 messbar ist. Der Positionssensor 39 steht ebenfalls mit der Steuerungseinrichtung 31 in Signalverbindung. Zwischen einer gehäusefesten Aufhängung 40 und dem Ende 36 der Betätigungsstange 35 ist eine Übertotpunktfeder 41 angeordnet. In der dargestellten Position der Betätigungsstange 35 übt die Übertotpunktfeder 41 eine axiale Kraft in Richtung Schließen der Kupplung 19 auf die Betätigungsstange 35 aus. Bei einem Öffnen der Kupplung 19 ändert sich ab einer bestimmten Position des Kupplungspedals 37 und damit der Betätigungsstange 35 die Richtung der Kraft der Übertotpunktfeder 41 und die Kraft wirkt unterstützend beim Öffnen der Kupplung 19. Die Übertotpunktfeder 41 zieht das Kupplungspedal 37 dabei in die Ausgangsstellung und sorgt dabei, falls notwendig, für ein Nachfüllen des Hydraulikfluids aus dem Ausgleichsbehälter 42.
Im geschlossenen Zustand der Kupplung 19 drückt die Kupplungsfeder 24 die Schwungscheibe 18, die Anpressplatte 20 und die Kupplungsscheibe 21 axial zusammen, so dass sie durch Reibschluss drehfest verbunden sind. Dadurch wird die Über tragung des Drehmoments des Verbrennungsmotors 11 auf die Getriebeeingangswelle 22 ermöglicht. Dieser Zustand der Kupplung 19 ist in 1 dargestellt.
Zum Öffnen der Kupplung 19 wird mittels des Kupplungspedals 37 und des Betätigungskolbens 35 im Geberzylinder 33, in der Verbindungsleitung 32 und im Nehmerzylinder 27 ein Druck aufgebaut, durch den eine axiale Kraft in Richtung Anpressplatte 20 auf das Ausrücklager 26 ausgeübt wird, wodurch die Anpressplatte 20 axial entlastet wird und sich die Kupplungsscheibe 21 von der Schwungscheibe 18 und der Anpressplatte 20 löst. Damit ist der Verbrennungsmotor 11 vom Handschaltgetriebe 23 entkoppelt.
Die Betätigungseinrichtung 25 verfügt außerdem über einen Ausgleichsbehälter 42 für Hydraulikflüssigkeit. Der Ausgleichsbehälter 42 ist mittels einer Leitung 43 mit dem Geberzylinder 33 verbunden. Die Leitung 43 verbindet dabei den Ausgleichsbehälter 42 mit beiden Teilen 44, 45 des Geberzylinders 33, welche sich durch den Betätigungskolben 34 ergeben.
In der Verbindungsleitung 32 ist ein Beeinflussungselement 46 angeordnet, welches von einem Stellglied 47 betätigbar ist. Mittels des Stellglieds 47 kann beispielsweise ein Durchflussquerschnitt des Beeinflussungselements 46 verändert werden. Ausführungsformen des Beeinflussungselements 46 sind in der 2a, 2b und 2c dargestellt. Damit kann mittels des Beeinflussungselements 46 die Wirkverbindung zwischen Kupplungspedal 37 und Nehmerzylinder 27 beeinflusst werden, indem der Durchfluss des Hydraulikfluids durch das Beeinflussungselement 46 verändert wird.
Das Beeinflussungselement 46 ist mittels einer Umgehungsleitung 48 umgehbar. In der Umgehungsleitung 48 ist ein Sicherheitsventil 49 angeordnet, welches als ein federbelastetes Rückschlagventil ausgeführt ist. Das Sicherheitsventil 49 sperrt einen Hydraulikfluss durch die Umgehungsleitung 48 in Richtung des Geberzylinders 33 und ermöglicht, gegen eine kleine Gegenkraft, einen Hydraulikfluss in Richtung Nehmerzylinder 27. Damit kann im Nehmerzylinder 27 ein höherer Druck herrschen als im Geberzylinder 33, die Kupplung 19 kann also entgegen der Vorgabe durch das Kupplungspedal 37 geöffnet sein. Umgekehrt kann aber im Geberzylinder 33 kein höherer Druck als im Nehmerzylinder 27 aufgebaut werden; ein Öffnen der Kupplung 19 mittels des Kupplungspedals 37 ist damit immer möglich. Zur Umsetzung dieser Funktion verfügt das Sicherheitsventil 49 über eine Kugel 50, welche mittels einer Feder 51 gegen einen Sitz 52 gedrückt wird. Mittels der Kugel 50 wird die Umgehungsleitung 48 abgesperrt. Ist der Druck im Nehmerzylinder 27 größer als im Geberzylinder 33 so wirkt eine zusätzliche Kraft auf die Kugel 50 in Richtung auf den Sitz 52. Die Umgehungsleitung 48 bleibt abgesperrt. Ist dagegen der Druck im Geberzylinder 33 höher, so wirkt eine der Federkraft entgegengesetzte Kraft auf die Kugel 50 und die Kugel 50 hebt vom Sitz 52 ab. Damit ist die Umgehungsleitung 48 geöffnet und Hydraulikfluid kann in den Nehmerzylinder 27 zum Öffnen der Kupplung strömen. Die Feder 51 ist dabei so ausgeführt, dass schon ein sehr kleiner Überdruck in der Größenordnung von 0,1 bar ausreicht, um das Sicherheitsventil 49 zu öffnen.
Das Beeinflussungselement 46 teilt die Verbindungsleitung 32 in einen nehmerzylinderseitigen Teil 53 und einen geberzylinderseitigen Teil 54. Der nehmerzylinderseitige Teil 53 ist mittels einer Nachfüllleitung 55 mit dem Ausgleichsbehälter 42 verbunden. In der Nachfüllleitung 55 ist ein Sperrventil 56 angeordnet, welches einen Hydraulikfluss vom Ausgleichsbehälter 42 zum nehmerzylinderseitigen Teil 53 zulässt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Das Sperrventil 56 ist ebenfalls als ein federbelastetes Rückschlagventil ausgeführt, wobei der Aufbau und die Funktionsweise mit dem Aufbau und der Funktionsweise des Sicherheitsventils 49 identisch ist. Die Federkraft ist so eingestellt, dass schon ein sehr klei ner Überdruck in der Größenordnung von 0,1 bar ausreicht, um das Sperrventil 56 zu öffnen. Damit kann zum einen ein Druck im Nehmerzylinder 27 und im nehmerzylinderseitigen Teil 53 der Verbindungsleitung 32 aufgebaut werden und zum anderen kann, sofern kein Druck aufgebaut wurde, die Kupplung 19 also geschlossen ist, Hydraulikfluid aus dem Ausgleichsbehälter 42 in den nehmerzylinderseitigen Teil 53 der Verbindungsleitung 32 nachfließen.
Statt über einen konzentrisch angeordneten Starter-Generator kann der Antriebsstrang auch über einen Starter-Generator, welcher über einen Riemen oder eine Kette mit einer Welle des Verbrennungsmotors verbunden ist, oder über einen Starter ohne Generatorfunktion, welcher über eine Verzahnung oder einem Riemen mit einer Welle des Verbrennungsmotors verbindbar ist, verfügen.
Der Wegsensor, der Drucksensor und der Drehzahlsensor sind für den Betrieb des Antriebsstrangs nicht zwingend notwendig. Der Betrieb ist auch mit einem, zwei oder keinem der genannten Sensoren möglich. Die Drehzahl der Getriebeeingangswelle kann beispielsweise aus gemessenen Drehzahlen von nicht dargestellten angetriebenen Fahrzeugrädern ermittelt werden.
Statt über einen Positionssensor am Kupplungspedal kann der Antriebsstrang auch über einen oder mehreren Schaltern am Kupplungspedal verfügen, mittels welchen eine Betätigung des Kupplungspedals erfassbar ist. Die genannten Schalter können auch zusätzlich zu dem Positionssensor vorhanden sein.
In den 2a, 2b und 2c sind drei Ausführungsformen eine Beeinflussungselements dargestellt. Darüber hinaus sind weitere Ausführungsformen möglich.
Gemäß 2a verfügt ein Beeinflussungselement 146 in einer ersten Ausführungsform über drei Module 160, 161, 162, welche verschiedenen Schaltstellungen entsprechen, die von einem Stellglied 147 eingestellt werden können. Das Stellglied 147 ist als ein Elektromagnet ausgeführt. Die Module 160, 161 und 162 sind in einem Gehäuse 163 zusammengefasst, auf welches das Stellglied 147 eine Kraft zum Verschieben des Gehäuses und damit zur Einstellung einer der verschiedenen Schaltstellungen ausüben kann. Bei den verschiedenen Schaltstellungen wird jeweils eines der Module 160, 161 oder 162 mit einer Verbindungsleitung 132 verbunden und damit aktiviert. Auf der dem Stellglied 147 gegenüberliegenden Seite 164 des Gehäuses 163 ist eine Feder 165 angeordnet. Bei unbetätigtem Stellglied 147 oder bei Ausfall des Stellglieds 147 wird mittels der Feder 165 das Modul 160 aktiviert.
Das Modul 160 verfügt über eine Durchgangsleitung 166, welche einen Hydraulikfluss in der Verbindungsleitung 132 nicht beeinflusst. Der Fahrzeugführer kann somit die Kupplung wie mit einer herkömmlichen Betätigungseinrichtung ohne Beeinflussungselement 146 betätigen. Das Modul 161 verfügt über eine Leitung 167 mit einer Drosselstelle 168 mit einem gegenüber der Verbindungsleitung 132 kleinerem Durchflussquerschnitt. Mittels des Moduls 161 wird ein Hydraulikfluss in der Verbindungsleitung 132 gedrosselt, der Volumenstrom also verringert. Damit wird ein Druckausgleich zwischen einem Nehmerzylinder und einem Geberzylinder verzögert. Beispielsweise wird ein Schließen der Kupplung, bei welchem ein Druck im Nehmerzylinder abgebaut wird, verzögert. Das Modul 162 verfügt über zwei Endleitungen 169 und 170, welche nicht miteinander verbunden sind. Damit wird die Verbindungsleitung 132 unterbrochen und ein Druckausgleich zwischen Nehmerzylinder und Geberzylinder verhindert. Beispielsweise kann der Druck im Nehmerzylinder aufrecht erhalten und damit die Kupplung geöffnet bleiben, auch wenn der Fahrzeugführer das Kupplungspedal nicht betätigt, im Geberzylinder also kein für eine geöffnete Kupplung entsprechender Druck herrscht.
Gemäß 2b verfügt ein Beeinflussungselement 246 in einer zweiten Ausführungsform über zwei Module 260 und 262, welche identisch wie die Module 160 und 162 des Beeinflussungselements 146 nach 2a aufgebaut sind. Die Wirkungsweise eines Stellglieds 247 und einer Feder 265 ist ebenfalls identisch. Der Durchfluss in einer Verbindungsleitung 232 kann damit mit dem Beeinflussungselement 246 gesperrt werden oder nahezu unbeeinflusst bleiben. Durch eine hohe Ansteuerfrequenz von bis zu 1500 oder 2000 Hz zwischen Öffnen und Schließen, kann ein gewünschter Durchfluss durch das Beeinflussungselement 246 eingestellt werden. Die Wirkungsweise des Beeinflussungselements ist damit mit der Wirkungsweise eines an sich bekannten sogenannten Pulsweitenmodulierten Ventils vergleichbar.
Gemäß 2c verfügt ein Beeinflussungselement 346 in einer dritten Ausführungsform über eine Leitung 367 mit einer Drosselstelle 368, welche mittels eines als Elektromagnet ausgeführten Stellglieds 347 veränderbar ist. Damit kann ein Durchflussquerschnitt der Drosselstelle 368 verändert werden. Der Durchflussquerschnitt kann sowohl so eingestellt werden, dass der Durchfluss in einer Verbindungsleitung 332 nicht beeinflusst wird, als auch, dass die Verbindungsleitung 332 abgesperrt wird. Dazwischen sind alle möglichen Zwischenstellungen einstellbar, womit sich der Verlauf eines Druckausgleichs zwischen Nehmerzylinder und Geberzylinder beeinflussen lässt.
Gemäß 2d verfügt ein Beeinflussungselement 446 in einer vierten Ausführungsform über eine Kolben-Zylinder-Einheit 470, welche mit einer Verbindungsleitung 432 verbunden ist. Ein Kolben 471 der Kolben-Zylinder-Einheit 470 kann mittels eines als ein Elektromotor ausgeführten Stellglieds 447 verschoben werden, wodurch ein Druckraum 472 der Kolben-Zylinder-Einheit 470 verändert wird. Wenn der Druck im Nehmerzylinder aufrecht erhalten werden soll, die Kupplung also geöffnet bleiben soll, der Fahrzeugführer das Kupplungspedal aber in Richtung Schließen der Kupplung bewegt, so kann durch Verkleinerung des Druckraums 472 eine Bewegung des Geberzy linders ausgeglichen werden. Für ein Absenken des Drucks im Nehmerzylinder kann der Druckraum 472 vergrößert werden. Mit einem Beeinflussungselement 446 besteht die Möglichkeit, die Kupplung bei einer erkannten Gefahr eines Abwürgens wieder weiter zu öffnen. Die anderen Ausführungsformen bieten nur die Möglichkeit, die Kupplungsposition beizubehalten.
In 3 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit einer automatischen Start-Stop-Einrichtung und einem Beeinflussungselement beispielsweise eines Antriebsstrangs gemäß 1 dargestellt. Das Verfahren kann beispielsweise in der Steuerungseinrichtung 31 aus 1 in einem fest vorgegebenen Zeittakt, beispielsweise 20 ms, ablaufen. Das Verfahren steuert einen Schließvorgang der Kupplung nach einem automatischer Start.
Das Verfahren startet in Block 80. Im darauffolgenden Block 81 wird geprüft, ob ein Startbefehl für den Verbrennungsmotor vorliegt. Der Startbefehl wird von der Steuerungseinrichtung der Start-Stop-Einrichtung beispielsweise aus der Stellung des Kupplungspedals abgeleitet. Der Verbrennungsmotor startet nur, wenn die Kupplung vollständig geöffnet ist, also ein ausreichend hoher Druck im Nehmerzylinder herrscht. Falls kein Startbefehl vorliegt, wird die Abfrage in Block 81 wiederholt. Bei Vorliegen eines Startbefehls wird das Stellglied des Beeinflussungselements so angesteuert, dass der Druck im Nehmerzylinder aufrecht erhalten, die Kupplung also unabhängig von der Stellung des Kupplungspedals geöffnet bleibt. Im darauffolgenden Block 82 wird geprüft, ob die Drehzahl des Verbrennungsmotors einen ersten Schwellwert überschritten hat, also die Startphase des Startvorgangs abgeschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, so wird die Abfrage wiederholt. Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage wird in Block 84 das Stellglied so angesteuert, dass der Druck im Nehmerzylinder langsam, also gedrosselt, abgebaut werden kann, sofern dies von der Position des Kupplungspedals vorgegeben wird. Im darauffolgenden Block 85 wird geprüft, ob die Kupplung schon so weit geschlossen worden ist, dass nur ein vorgegebener Sicherheitsabstand zum Greifpunkt eingehalten wird. Ist dies nicht der Fall, so wird die Abfrage wiederholt und der Schließvorgang läuft weiter. Ist der Sicherheitsabstand erreicht, so wird im Block 86 das Stellglied wieder so angesteuert, dass die Kupplungsposition auf jeden Fall beibehalten wird. Im darauffolgenden Block 87 wird geprüft, ob die Drehzahl des Verbrennungsmotors einen zweiten, fahrpedalabhängigen Schwellwert überschritten hat. Ist dies noch nicht der Fall, so wird die Abfrage wiederholt. Im darauffolgenden Block 88 wird geprüft, ob die Differenz der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Kupplung eine Grenzwert unterschreitet, der Schlupf an der Kupplung also unter einem Grenzwert liegt. Ist dies der Fall, so wird in Block 89 das Stellglied so angesteuert, dass ein etwaiger Hydraulikfluss in der Verbindungsleitung unbeeinflusst ist. Die Kupplung wird damit, sofern dies vom Fahrzeugführer vorgegeben wird, vollends geschlossen und der Schließvorgang ist in Block 90 beendet.
Falls die Abfrage in Block 88 ein negatives Ergebnis liefert, wird im Block 91 geprüft, ob der Gradient der Drehzahl des Verbrennungsmotors größer als eine Gradientenschwelle ist. Ist dies der Fall, nimmt die Drehzahl also mit ausreichender Geschwindigkeit zu, so wird in Block 92 das Stellglied so angesteuert, dass der Druck im Nehmerzylinder langsam, also gedrosselt, abgebaut werden kann, sofern dies von der Position des Kupplungspedals vorgegeben wird. Anschließend läuft das Verfahren in Block 88 weiter. Liefert die Abfrage in Block 91 ein negatives Ergebnis, so wird im Block 93 das Stellglied wieder so angesteuert, dass die Kupplungsposition auf jeden Fall beibehalten wird. Anschließend wird die Bearbeitung wiederum in Block 88 fortgeführt. Die beschriebene Schleife wird so lange ausgeführt, bis die Prüfung in Block 88 positiv ausfällt und der Schließvorgang wie beschrieben beendet wird.
Falls die Prüfung des Gradienten der Drehzahl des Verbrennungsmotors kein positives Ergebnis liefert, kann auch zu sätzlich eine Erhöhnung des abgegebenen Drehmoments des Verbrennungsmotors angefordert werden

Claims

Hydraulische Betätigungseinrichtung für eine Kupplung (19) eines Kraftfahrzeugs mit – einem Kupplungspedal (37), – einem Geberzylinder (33), – einem Nehmerzylinder (27), – einer Verbindungsleitung (32) zwischen dem Geberzylinder (33) und dem Nehmerzylinder (27), – einem Beeinflussungselement (46) in der Verbindungsleitung (32), – dessen Übertragungsverhalten veränderbar ist und – welches die Verbindungsleitung (32) in einen geberzylinderseitigen Teil (54) und einen nehmerzylinderseitigen Teil (53) aufteilt, – einem Ausgleichsbehälter (42) und – Hydraulikfluid im Geberzylinder (33), Nehmerzylinder (27), der Verbindungsleitung (32) und dem Ausgleichsbehälter (42), wobei über das Kupplungspedal (37), den Geberzylinder (33), das Hydraulikfluid und den Nehmerzylinder (27) eine Kraft zum Öffnen auf die Kupplung (19) ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsverhalten des Beeinflussungselements (46) mittels eines Stellglieds (47) veränderbar ist und der nehmerzylinderseitige Teil (53) der Verbindungsleitung (32) mit dem Ausgleichsbehälter (42) mittels einer Nachfüllleitung (55) verbunden ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Beeinflussungselements (46) ein Durchfluß durch die Verbindungsleitung (32) veränderbar ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (32) mittels des Beeinflussungselements (46) auftrennbar ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluß durch die Verbindungsleitung (32) mittels des Beeinflussungselements (46) stufenlos einstellbar ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachfüllleitung (55) ein Sperrventil (56) angeordnet ist, mittels welchem zumindest ein Durchfluß vom nehmerzylinderseitigen Teil (53) der Verbindungsleitung (32) zum Ausgleichsbehälter (42) absperrbar ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder (33) mit dem Ausgleichsbehälter (42) verbunden ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Beeinflussungselement (46) mittels einer Umgehungsleitung (48) umgehbar ist und in der Umgehungsleitung (48) ein Sicherheitsventil (49) angeordnet ist, welches – einen Durchfluß vom Geberzylinder (33) zum Nehmerzylinder (27) gestattet und – einen Durchfluß vom Nehmerzylinder (27) zum Geberzylinder (33) sperrt.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Verbindung zwischen dem Kupplungspedal (37) und dem Geberzylinder (33) auftrennbar ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Nehmerzylinder (27) oder im nehmerzylinderseitigen Teil (53) der Verbindungsleitung (32) ein Drucksensor (29) angeordnet ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Nehmerzylinder (27) ein Wegsensor (28) angeordnet ist, mittels welchem ein Betätigungsweg des Nehmerzylinders (27) ermittelbar ist.
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit – einem Verbrennungsmotor (11), – einer automatischen Start-Stop-Einrichtung (17) für den Verbrennungsmotor (11), – einem Getriebe (23), – einer zwischen dem Verbrennungsmotor (11) und dem Getriebe (23) angeordneten, fußkraftbetätigten Kupplung (19), – einer hydraulische Betätigungseinrichtung (25) für die Kupplung (19) mit – einem Kupplungspedal (37), – einem Geberzylinder (33), – einem Nehmerzylinder (27), – einer Verbindungsleitung (32) zwischen dem Geberzylinder (33) und dem Nehmerzylinder (27), – einem Beeinflussungselement (46) in der Verbindungsleitung (32), dessen Übertragungsverhalten mittels eines Stellglieds (47) veränderbar ist, – Hydraulikfluid im Geberzylinder (33), Nehmerzylinder (27) und der Verbindungsleitung (32), wobei über das Kupplungspedal (37), den Geberzylinder (33), das Hydraulikfluid und den Nehmerzylinder (27) eine Kraft zum Öffnen auf die Kupplung (19) ausübbar ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (19) mittels einer Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betätigbar ist.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Start des mittels der Kupplung (19) vom Getriebe (23) abgekoppelten Verbrennungsmotors (11) Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors (11) überwacht werden und die Kraft auf die Kupplung (19) mittels des Beeinflussungselements (46) über einem Grenzwert gehalten wird, der sicher ausreicht, um den Verbrennungsmotor (11) vom Getriebe (23) abgekoppelt zu halten, solange bis Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors (11) Schwellwerte überschreiten.
verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydraulikdruck im Nehmerzylinder (27) oder eine Position des Nehmerzylinders (27) mittels des Beeinflussungselements (46) unverändert gehalten wird, solange bis Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors (11) erste Schwellwerte überschreiten.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Steuerungseinrichtung (31) ein Hydraulik druck im Nehmerzylinder (27) oder eine Position des Nehmerzylinders (27) bei einem Greifpunkt der Kupplung (19) gespeichert sind und nachdem Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors (11) erste Schwellwerte überschritten haben, der Hydraulikdruck im Nehmerzylinder (27) oder die Position des Nehmerzylinders (27) in Richtung der gespeicherten Werte verändert werden, soweit ein Fahrzeugführer dies mit der Stellung des Kupplungspedals (37) zulässt, wobei der Hydraulikdruck im Nehmerzylinder (27) oder die Position des Nehmerzylinders (27) nur so weit verändert wird, dass ein Sicherheitsabstand zu den gespeicherten Werten erhalten bleibt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck im Nehmerzylinder (27) oder die Position des Nehmerzylinders (27) beim Greifpunkt der Kupplung (19) adaptierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen von zweiten Schwellwerten durch die Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors (11) der Hydraulikdruck im Nehmerzylinder (27) oder die Position des Nehmerzylinders (27) weiter in Richtung einer Reduzierung der Kraft auf die Kupplung (19) verändert werden, soweit der Fahrzeugführer dies mit der Stellung des Kupplungspedals (37) zulässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass während der ersten und/oder zweiten Veränderung des Hydraulikdrucks im Nehmerzylinder (27) oder der Position des Nehmerzylinders (27) ein Durchfluß des Hydraulikfluids durch das Beeinflussungselement (46) beeinflusst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradient einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (11) überwacht wird und bei einem Absinken des Gradienten unter eine erste Gradientenschwelle die Geschwindigkeit der Reduktion der Kraft auf die Kupplung (19) mittels des Beeinflussungselements (46) verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient der Drehzahl des Verbrennungsmotors (11) überwacht wird und bei einem Absinken des Gradienten unter eine zweite Gradientenschwelle eine Erhöhung eines abgegebenen Drehmoments des Verbrennungsmotors (11) angefordert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gradientenschwellen und/oder die ersten und/oder zweiten Schwellwerte von Betriebsgrößen und/oder Zustandsgrößen des Antriebsstrangs (10) und/oder Umweltgrößen abhängig sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangs- und eine Ausgangsdrehzahl der Kupplung (19) überwacht wird und sobald eine Differenz aus den genannten Drehzahlen einen Grenzwert unterschreitet, die Beeinflussung des Durchflusses des Hydraulikfluids durch das Beeinflussungselement (46) aufgehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Beeinflussungselement (46) beim Start des Verbrennungsmotors (11) zum Halten der Kraft auf die Kupplung (19) angesteuert wird.