DE1505369C3 - Einrichtung zum selbsttätigen Regeln des Anfahr- und Schaltvorganges einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum selbsttätigen Regeln des Anfahrvorganges und des Schaltvorganges einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, die einen Stellmotor zum Betätigen der Reibungskupplung enthält, der das Stellglied eines Folgeregelkreises ist, und bei der der Istwert des 5ii Folgeregelkrcises eine von der augenblicklichen Lage des Stellgliedes abhängige Größe und der Istwertgeber mit dem Kupplungsgestängc verbunden ist, und die Fuhrungsgröße des Folgercgelkreises eine die Brennkraftmaschine beeinflussende Betriebsgröße ist, 6u wobei am Gangschalthebel ein Schaltkontakt vorgesehen ist, der die Fuhrungsgröße des Folgeregclkreises beim Gangwechsel abbaut.

Aus der belgischen Patentschrift 651 414 ist eine Vorrichtung zum Regeln einer Kraftfahrzeugkupplung bekannt, bei der als Fuhrungsgröße im Folgeregelkreis die Gaspedalstellung verwendet wird. Diese Gaspedalstellung stellt zwar bei gleichbleibenden Fahrbedingungen eine Größe dar, die funktionell mit der Motordrehzshl übereinstimmt, jedoch ist dieser funktionell Zusammenhang nicht bei einem Kupp-Jungsvorgang gegeben, da in einer schleifenden Kupplung ein nicht exakt vorausbestimmbarer Anteil der Motorenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 104 357 ist eine Steuervorrichtung für eine Kraftfahrzeugkupplung bekannt, die als Betriebsgröße eine -on der Motordrehzahl abhängige Steuergröße verwendet. Diese Steuergröße liefert jedoch lediglich einen Ein- oder Ausschaltbefehl, der bei vorbestimmten Dreh zahlen gegeben wird. Die Lastübernahmecharakte- rstik der Kupplungssteuerung gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 104 357 hängt jedoch nicht von der Motordrehzahl, sondern ausschließlich von der Größe der Drosselöffnung ab, die den Bewegungsablauf eines hydraulischen Kupphmg-heilitigungskreises bestimmt.

Aus der französischen Patentschrift i 245 117 ist eine Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Anfahrvorganges und des Schaltvorganges einer elektromagnetischen Kupplung eines Kraftfahrzeuges bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Einrichtung wird ein Vergleich der Regelgröße mit der Fuhrungsgröße nicht vorgekommen. Sie stellt somit keine Regeleinrichtung dar, sondern eine Steuereinrichtuni; mit einem offenen Kreis. Auch ist die Betätigung der Elektromagnetkuppiung von der Betätigung einer Reibungskupplung völlig verschieden

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kupplungsvorgang so zu regeln, daß die Motordrehzahl stetig und in jedem Augenblick des Kupplungsvorganges berücksichtigt wird, so daß stetige Drehzahländerungen des Motors erfaßt und bei den LaM-wechselvorgängen verarbeitet werden.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einer Anordnung der eingangs genannten An darin, daß einem Vergleicher des Folgeregelkreises als Führungsgrüße eine eine stetige Funktion der veränderlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine darstellende Spannung und als Istwertgröße eine der \usleiikung der Kupplung entsprechende Spannung zugeführt wird und daß die im Vergleicher festgestellte Regelabweichung über einen Verstärker den, wie für sich bekannt, als Elektrostellmotor ausgebildeten Stellmotor regelt.

Die crfinclungsgcmäßc Kupplungssteuerung erlaubt somit, daß beim Anfahren oder Schalten der Motor nicht durch Übcrbelaslung stehenbleibt, daß er nicht abgewürgt wird, da die Mi.tordrch/.ahl stetig erfaßt und verarbeitet wird. Ferner wird die Kupplung und das Getriebe geschont, da kein übermäßiger Kupplungsschlupf auftritt.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen tier Erfindung ergeben sich aus den Unieranspriicheii in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen Ausführungs-beispiel.

In den Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Übersichtsbild einer Einrichtung zum Regeln des Aus- und Einriickens einer Reibungskupolung.

F⁷ig. 2 ein Schaltbild des elektrischen Steuerkreises der Einrichtung nach Fig. I.

Hg. I zeigt die Anwendung der Einrichtung bei

einem von einer Brennkraftmaschine U ungetriebenen Fahrzeug, Diese treibt über eine Reibungsktipp- ' lung 13 ein Wephselgetriebe 13 an, das mittels eines Gangschalthebels 14 betätigt werden kann, an dem ein Schaltkantakt 15 zum Betätigen der Reibungskupplung 12 beim Gangwechsel vorgesehen ist. Vom Getriebeausgang werden über eine Kardanwelle 16 die Hinterräder des Fahrzeuges angetrieben.

Über einen Keilriementrieb 17 treibt die Brennkraftmaschine H einen Generator 18 an, dessen Aus_feangsspannung der Kurbelwellendrehzahl η der Brennkraftmaschine 11 etwa proportional ist und einem Steuergerät 19 zugeführt wird, dessen Ausgangsspannung U., somit eine Funktion der Drehzahl /i ist. Diese Funktion muß entsprechend dem Kennlinienfeld der Brennkraftmaschine 11 und der Reibungskupplung 12 bestimmt werden. Die Ausgangsspannung U₁ wird einem Vergleicher 23 zugeführt.

Zur Betätigung der Reibungskupplung 12 üblicher Bauart dient ein Elektrostellmotor 25, welcher über einen Betäligungslrieb 26 und ein Gestänge 26«. 26/' mit einem Betätigungshebel 27 der Reibungskupplung verbunden ist.

Die Stange 26b verschiebt gleichzeitig ein Geberpotentiometer 28, das beispielsweise an der Spannung der Fahrzeugbatterie liegt und dessen Ausgaimsspannung U., somit eine Funktion t- (.v) der Verschiebung .\ tier Stange 26b und der Poientiometercharakierisiik ist und eine Information über den Schaltzustand der Reibungskupplung 12 gibt. Der geöffnete Zustand der Reibungskupplung entspricht .v ----- 0 und 'JiILr kleinsten Ausgangsspannung U.,_n. Auch die Spannuna L.', wird dem Vergleicher 23 zugeführt, der eine Dilferenz U ■■-= U₁ ■■■ U., bildet. Diese Diflerenzspanniing (^; wird einem Verstärker 31 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Elektroslcllmotor 25 verbunden ist.

Für den Verstärker 31 sind eine Reihe von Aiisführungsmöglichkeiten denkbar, welche teilweise von der Art des verwendeten Betäligungstriebes abhän- t° gen. Eine besonders einfache Lösung fiir Lkn Verstärker ist dann möglich, wenn das Auskuppeln durch Einschalten des FJektrosiellmotors erfolgt und das Einkuppeln durch Abschalten des Flektrnstellinotors in der Form vor sich geht, daß die beim Auskuppeln gespannten redern in der Reibungskupplungdas Gestänge und den Fleklrostellmolor zurück bewegen. In diesem hier dargestellten Fall ist tier Verstärker ein einfacher Schallverstärker (kippvei stärker) mil zwei Schaltzustanden, welcher je nach 5" Vorzeichen de.' Eingangsspanmmu den FlektroMell-MiOt(Ti" 25 ein-oiler ausschaltet. Der eigentliche FoIi: ■ regler, welcher einen Teil des Aiilahi-RcüciMciv. ■ darstellt, arbeitet als Zweipunktregler, ti. h er pen delt ständig um seine Ruhelage. Durch entsprechende .i.-> Dimensionierung des Schaltverstärker ist es möulich. die Pendelfrec|iienz sehr hoch (ID bis 50 II/) und dit Pendelamplitude sehr klein zu halten, so dall dadurch keine für das Fahrzeug störende !.i-chcniun gen auftreten. fto

In Fig, 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schaltverstärker dargestellt, in welchen tier Vergleiche!'23 ir.it einbezogen ist. Soweit Teile aus Fig. I mit verwendet werden, sind sie mit denselben Ziiiern wie in F i g. 1 bezeichnet. <>5

Aus der Fahrzeugbatterie 41 wird mit Mille eines Widerstandes 42 und einer Zenerdiode 43 eine stabilisierte Vergliidisspannung gebildet, welche /wischen einem Punkt 44 und dem Pluspol der Fahrzeugbatterie (Sehaltungsnul!) wirksam ist. An dieuer Vergleichsspannuiiß liegt das als Schiebepotentiometer ausgebildete GeberpotenHometer 28, an dessen Abgriff die Spannung ΙΛ, erscheint. Die Wechselspannung des GeneratorslS wird durch eine Diode 45 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 46 geglättet. Am Kondensator liegt die drehzahlabhängige Gleichspannung U₁ (n). Die Spannungen V₁ und U., werden über einen Spannungsteiler 48/49 gegeneinander geschaltet, an dessen Abgriff der Eingang des Kippverstärkers liegt. Er besteht aus Transistoren 50 und 54 und zugehörigen Kollektor- bzw. Basiswiderständen 51, 52, 53 und 55. Ein Widerstand 56 dient der Rückkopplung, um ein Kippen und damit sicheres Durchschalten der Transistoren zu erzielen. Dem eigentlichen Kippverstärker ist über einen Koppelwiderstand 57 und einen Basiswiderstand 58 ein Leistungstransisiur 59 nachgeschaltet, welcher den Flektrostellmotor 25 ein- und ausschaltet. Eine Diode 6(1 schützt den Leistungstransisloi \or unzulässig hohen Spanni. ;gsspiizen, welche beim Ahsi.halten des hlektrostelin'otors entstehen.

Die beschriebene Einrichtung arbeitt! wie folgt: Sobald die biennkraftmaschine Il läuft, erzeugt dei Generator 18 eine Spaimui;·;. die im Steuergerät 19 zu einer bestimmten Funktion i.', [ (n) umgeformt wird. Diese Spannung ist also abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine II. und diese hängt bei ausgeschalteter Reibungskupplung 12 \on der durch den Fahrer willkürlich bestimmbaren Krüftstolf/ufuhr ab.

Solange du.· Sp;mining U₁ kleiner ist als dii· Spannnut: f.'.,_(l. ist die Diflerenz.spaiinung f, ü, ί negativ, die Basis de» Transistors 5(1 erhält eine negative Vorspannung dieser wird leitend und der 1 ransistor54 entsprechend gesperrt, so daß der Leislungsiransistor 59 leitend ist urrl den Flektrostellmotor 25 betätigt. Dieser hält dadurch di; Reibungskupplung 12 entgegen der Kraft der Kupplungsfedern geöiinet. Wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine Il erhöht. L. B. durch Niedertreten des Gaspedals, dann sieigt die Spannung U_x, und die DüTeren/spannung Γ wird positiv. Die Basis des Transistors 50 erhält jet/! Ciiie positive Vorspannung, der Kippversiärkcr kippi. d. I).. tier Ί ransistor 54 wird leitend, und entsprechend wird dei l.eisiungstransislor 59 gesperrt. Der llektrostellmotor 25 wird nicht mehr erregt, und die Reihuiiüskupplun··. 11 wird jetzt durch die Krall de; Kiipphimisfedein eingeiückl. wobei der ! leklmstellm.itor 25 und sein Beläligimgsli leb 26 im I eerlaul Miiieetlreht wertien. Dabei wird das Fnientiomeler 2N -■benlalls versthoben. bis die Spamiimgsdilfercn/ / aiii ^vergleicher 23 wieder Null ist. Sobafd dieser Zustand erreicht ist. wird ι)·.τ FIcklroMcllmolor 25 lib-.M' den Kippveisläiker wieticr eingcschaltel.

Die Widersiiinde 48 und 4«) sind s₍, eingcs-tellt. tl.il.'i der Kipp'.ei--hiikcr bei cmci lirennkraltiiKihL'liineinJrch/iilll m.'ü etwa MIDI.: nun den Fiekiiostellmotor 25 abschaltel. Wenn man die Widerstände 48 und 49 als Heiß- bzw. als Kaltleiter ausbildet, kann man erreichen, daß diese Drehzahl, die sogenarnte Fal.klrehzahl. bei tiefen Außentemperaturen i.ach oben verschoben wird. Dadurch erreicht man den Vorteil, daß im Winter erst bei höheren Drehzahlen eingekuppelt wirdtmddic Brennk ι aftmaschine nicht abgewürgt werden kann.

Sobald die Reibungskupplung 12 zu fassen beginnt.

ergibt sich — über das von der Reibungskupplung 12 übertragene Drehmoment Λ/ — eine Rückwirkung auf die Brennkraftmaschine 11, d.h.. deren Drehzahl /i sinkt wieder etwas. Die Brennkraftmaschine 11 ist also in den Regelkreis mit einbezogen.

Steigt die Drehz.ahl η weiter, so wird ganz eingekuppelt, und das Fahrzeug setzt sich in Bewegung Fällt sie dagegen unter die Faßdrehzahl, dann wird die Differenzspannung V negativ, und es wird wieder ausgekuppelt. Die Brennkraftmaschine 11 kann also weder durchgehen noch kann sie abgewürgt werden.

Beim Gangwechsel wird der Schaltkontakt 15 am Gangschalthebel 14 betätigt. Dadurch wird ein Kontakt 47 (Fig. 2) geöffnet, der in Reihe mit dem Widerstand 48 liegt. Die Spannung an der Basis des Transistors 50 wird jetzt stark negativ, und entsprechend wird wie vorgehend beschrieben ausgekuppelt. Beim Loslassen des Schaltkontakts 15 wird der Kontakt 47 wieder geschlossen, und es wird selbsttätig wieder eingekuppelt, indem der Elcktrostellmolor 25 wie vorher beschrieben stromlos wird.

An die Stelle der Spannungsanalogic für die Drehzahl/1 und die Verschiebung.ν kann z. B. auch eine Zeitanalogic treten. In diesem Fall erzeugt das Steuergerät eine periodische Folge von Impulsen, deren Dauer r_M von der Brennkraftmaschinendrehzahl /1 abhängt. An die Stelle der Vergleichsspannung (;'., tritt eine mit der ersten Impulsfolge synchrone zweite Folge von Impulsen, deren Dauer /,., von der Verschiebung .v abhängt. Die Dilferen?:schaltung dient hier dem Zweck, die Differenz der Impulsdauern Ii, fj:, I₁., zu bilden und entsprechend den F.lektrostellmotor zu steuern. Die Folge von Impulsen dei Dauer /,·, kann z. B. durch eine bistabile Kippstufe erzeugt werden, welche durch die Zündungsimpulse in der Art eines Frequenzteilers angestoßen wird. Die Dauer ;,·, ist dann gleich dem Abstand zweier aufeinanderfolgender Zündungsimpulse und somit zur Drehzahl η reziprok. Die Impulse der Dauer t_h, können z. B. durch eine monostabile Kippstufe erzeugt werden, welche durch die bistabile Kippstufe angestoßen wird und deren Impulsdauer z. B. über eine veränderbare Induktivität durch die Verschiebung χ gesteuert wird.

Für ein einwandfreies Rcgclverhalten des dargestellten Regelkreises ist Voraussetzung, daß die Zeitkonstante der Folgeregelung hinreichend ist (d.h. nicht wesentlich größer als die Zeitkonstante der unbelasteten Fahrzcughrennkraftmaschinc). Dies kann

z. B. durch die Verwendung eines Schcibcnankeimotors als Stellmotor erreicht werden. Außerdem ist es erforderlich, daß die Erzeugung der ci;.*hzahlabhängigen Stcuerspannimg (/, hinreichend trägheitsfrei erfolgt. Fine die Zündimpulse verarbeitende Intcgrierschaltiing scheidet aus diesem Grunde meist aus. in Frage kommen nach dem Dynamoprinzip arbeitende Drehzahlgeber oder hochfrequente Impulsgeber (ζ. Π. induktiver oder optischer Art) mit ni'chceschaltetem Integriergüod. welches auf Grund der hohen Pulsfrequenz mit einer kleinen Zeitkonstante auskommt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Regeln des Anfahrvorgonges und des Scbaltvorganges einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, die einen Stellmotor zum Betätigen der Reibungskupplung enthält, der das Stellglied eines Folgeregelkreises ist., und bei der der Istwert des Folgeregelkreises eine von der augenblicklichen Lage des Stellgliedes abhängige Größe und der Istwert geber mit dem Kupplungsgestänge verbunden ist, und die Fuhrungsgröße des Folgeregelkreises eine die Brennkraftmaschinendrehzahl beeinflussende Betriebsgröße ist, wobei am Gangschalthebel ein Schaltkontakt vorgesehen ist, der die Führungsgröße des Folgeregelkreises beim Gangwechsel abbaut, dadurch gekennzeichnet, daß einem Vergleicher (23) des Folgeregelkreises als Führungsgröße eine eine stetige Funktion der veränderlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine darstellende Spannung und als Istvvertgröße eine der Auslenkung der Kupplung entsprechende Spannung zugeführt wird und daß die im Vergleicher (23) festgestellte Regelabweichung über einen Verstärker (31) den, wie für sich bekannt, als Elektrostellmotor (25) ausgebildeten .,Stellmotor regelt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstarker (31) als elektronisches Kippgerät mit zwei Schaltzustand^ (Aus, Ein) ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kupplungsgestänge (26a, 26b) iii ai. sich bekannter Weise mechanisch ein Geberpotentiometer (28) verbunden ist, das an eine stabilisierte Spannung angeschlossen ist, wobei die Ausgangsspannung [U.,(.v)] dieses Geberpotentiometers als son der augenblicklichen Lage (.v) des Stellglieds abhangige Größe dient.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Zcitkcnstante des Folgeregelkreises nur geringfügig größer ist als die Zeitkonstante der unbelasteten Brennkraftmaschine (11).