DE19530612A1 - Steuerung einer automatischen Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung einer automatischen Kupplung zwischen Motor, insbesondere Verbrennungsmotor, und Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bei Kriechphasen, z. B. Anfahrphasen oder Betriebsphasen mit Übergängen zwischen ge­ ringer Fahrgeschwindigkeit und Halt.

Kraftfahrzeuge mit manuell geschalteten Getrieben und automa­ tisch betätigter Kupplung sind allgemein bekannt und werden serienmäßig ausgeliefert. Dabei arbeitet die automatische Kupplung bei Anfahrphasen sowie Betriebsphasen mit Übergängen zwischen geringer Fahrgeschwindigkeit und Halt mit einem au­ tomatisch gesteuerten Schlupf, um ein ruckfreies Anfahren bzw. Halten zu ermöglichen.

In diesem Zusammenhang ist es aus der DE 44 26 260 A1 be­ kannt, daß die Kupplung bei Betätigung einer Betriebsbremse während der Kriechphase automatisch in Richtung Öffnen betä­ tigt wird.

Außerdem wurde schon versucht, den Bremslichtschalter zur Er­ zeugung eines die Bremsbetätigung wiedergebenden Signales heranzuziehen, wobei bei Vorliegen eines Bremsbetätigungs­ signales, d. h. bei betätigten Bremslichtern, die automatische Kupplung vollständig öffnete.

Hierbei bleibt jedoch unberücksichtigt, daß die Bremslichter eines Kraftfahrzeuges aufgrund gesetzlicher Vorgaben bereits dann aufleuchten muß, wenn ein Betätigungsorgan, etwa ein Pe­ dal, der Betriebsbremse verstellt wird, die Bremswirkung je­ doch noch nicht eingesetzt hat.

Wenn nun ein Fahrzeug mittels der Betriebsbremse bei einem Stillstand an einer Steigung gehalten wird, so kann das Fahr­ zeug bei einer nun erfolgenden Anfahrphase zunächst zurück­ rollen, wenn der Fahrer beispielsweise erst die Betriebsbrem­ se löst und dann den Motor mit einer gewissen zeitlichen Ver­ zögerung auf erhöhte Leistung steuert, etwa durch Betätigung eines Fahrpedals.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, das Betriebsverhalten eines Fahrzeuges mit automatischer Kupplung bei Kriechphasen deut­ lich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die unterhalb eines geringen Schwellwertes der Fahrgeschwindig­ keit und/oder bei sehr geringer Motordrehzahl (nahe der Leer­ laufdrehzahl) automatisch in einem Schlupfzustand mit be­ grenztem übertragbaren Drehmoment arbeitende automatische Kupplung bei Betätigung der Betriebsbremse des Fahrzeuges in Abhängigkeit von einem zur Bremswirkung analogen, durch Sen­ sor überwachten Parameter steuerbar ist.

Die Erfindung beruht also auf dem allgemeinen Gedanken, in Kriechphasen des Fahrzeuges die tatsächliche Bremswirkung zu überwachen und bei der automatischen Steuerung der Kupplung die tatsächliche Bremswirkung zu berücksichtigen.

Vorteilhafterweise kann die Erfindung mit vergleichsweise ge­ ringem konstruktiven Aufwand verwirklicht werden.

Bei heute üblichen hydraulischen Betriebsbremsen von Kraft­ fahrzeugen genügt es, am Hydrauliksystem der Betriebsbremse einen oder mehrere Drucksensoren anzuordnen, so daß der hy­ draulische Druck sowie die damit einhergehende Bremswirkung überwacht werden können. Derartige Drucksensoren sind oftmals ohnehin vorhanden, weil der hydraulische Druck im Bremssystem bereits aus anderen Gründen, etwa zur Begrenzung des Antriebs­ schlupfes von Antriebsrädern, überwacht werden muß, wenn ein durchdrehendes Antriebsrad gegebenenfalls automatisch abge­ bremst werden soll.

Darüber hinaus sind die heute üblichen elektronischen Steue­ rungen, die in Kraftfahrzeugen zur Überwachung vielfältiger Funktionen - unter anderem auch einer automatischen Kupp­ lung - vorhanden sind, ohne weiteres geeignet, zusätzliche Parameter - hier die Bremswirkung - zu berücksichtigen.

Anstelle von Sensoren für den Bremsdruck können auch Kraftsensoren vorgesehen sein, die die Kräfte zur Betätigung der Betriebsbremse direkt oder indirekt erfassen.

Darüber hinaus kann gegebenenfalls auch ein zur Bremsbetäti­ gungskraft analoger Weg von Bremsbetätigungsorganen oder eine Stellwegdifferenz zwischen Bremsbetätigungselementen erfaßt werden. Derartige Größen sind im wesentlichen analog zur Bremswirkung.

Im übrigen ist in grundsätzlich bekannter Weise gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Motor eine automatische Motorsteuerung aufweist, die einen Abfall der Motordrehzahl unter einen vorzugebenden Mindest­ sollwert, z. B. Leerlaufsolldrehzahl, verhindert bzw. einem solchen Abfall entgegensteuert. Damit ist gewährleistet, daß der Fahrzeugmotor bei gelöster Betriebsbremse nach einem Halt immer mit hinreichender Leistung arbeitet, um das Fahrzeug kriechend in Bewegung setzen zu können.

Nachfolgend wird die Erfindung noch anhand der Zeichnung nä­ her erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1 ein Diagramm, welches die Bremskraft F sowie das von der Kupplung übertragbare Drehmoment M in Abhängig­ keit vom Bremspedalwegs bzw. vom Weg eines sonstigen Betätigungsorgans der Betriebsbremse wiedergibt, und Fig. 2 ein schematisiertes Kraftfahrzeug mit erfindungsge­ mäßer Steuerung der Kupplung.

Bei nicht betätigter hydraulischer Betriebsbremse hat der hy­ draulische Druck P gemäß Fig. 1 den Wert 0. Nun möge das Bremspedal der Betriebsbremse betätigt werden. Solange der Stellhub s des Bremspedales geringer ist als der Wert s₁, bleibt der Hydraulikdruck P auf dem Wert 0. Bevor jedoch der Stellhub s₁ erreicht wird, wird bei einem geringeren Stellhub so der Bremslichtschalter betätigt, so daß die der Betriebs­ bremse zugeordneten Bremslichter aufleuchten.

Sobald dann der Stellhub s den Wert s₁ überschreitet, steigt der hydraulische Druck P entsprechend einer annähernd linea­ ren Kurve K an, deren Form von der Konstruktion der Betriebs­ bremse abhängig ist.

Es sei nun angenommen, daß das Fahrzeug mit sehr geringer Fahrgeschwindigkeit v fährt, die unter dem Wert v₀ liegen mö­ ge. Unterhalb dieses Schwellwertes der Fahrgeschwindigkeit arbeitet die automatische Kupplung automatisch mit einem re­ lativ geringen Kupplungsmoment M₀, solange ein den hydrauli­ schen Druck der Betriebsbremse überwachender Drucksensor für den Hydraulikdruck P den Wert 0 bzw. einen nahe benachbarten Wert meldet.

Sobald der Drucksensor einen Anstieg des Hydraulikdruckes P registriert, wird das Kupplungsmoment analog zum Anstieg des Hydraulikdruckes abgesenkt, bis dann bei einem Hydraulikdruck P_s (oder dem zugeordneten Stellhub s_s) die automatische Kupplung ihren vollständig geöffneten Zustand erreicht, d. h. das Kupplungsmoment M auf den Wert 0 abfällt.

Im Ergebnis wird also gewährleistet, daß das auf die An­ triebsräder übertragbare Antriebsmoment bei ansteigender Wir­ kung der Betriebsbremse abfällt. Gleichzeitig wird vermieden, daß die Kupplung bei noch fahrendem Fahrzeug bei wirkungslo­ ser Bremse vollständig öffnen kann.

Ein vollständiges Öffnen der Kupplung bei nicht betätigter Betriebsbremse ist nur bei Stillstand des Fahrzeuges möglich, und auch nur dann, wenn das zur Leistungssteuerung des Motors dienende Fahrpedal nicht betätigt wird bzw. der Fahrzeugmotor mit Leerlaufdrehzahl oder einer geringeren Drehzahl läuft. Für diese Steuerung der automatischen Kupplung werden Signale entsprechender Sensoren - für Fahrgeschwindigkeit bzw. Motor­ drehzahl - herangezogen.

Sollte das Fahrzeug mit einer höheren Geschwindigkeit als v₀ fahren, kann die automatische Kupplung in grundsätzlich glei­ cher Weise, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, des Wer­ tes M₀ liegen automatisch gesteuert werden. In diesem Fall wird jedoch in der Regel das bei wirkungsloser Betriebsbremse eingestellte übertragbare Drehmoment oberhalb, wobei dann des weiteren vorgesehen sein kann, die Kupplung erst dann voll­ ständig zu öffnen, wenn der Hydraulikdruck im Bremssystem ei­ nen Wert deutlich oberhalb des Wertes P_s hat.

Von dem in Fig. 2 in Draufsicht dargestellten Kraftfahrzeug sind im wesentlichen nur die vorderen und hinteren Räder
mit den zugeordneten Bremsen 2 dargestellt, die mittels eines Bremspedals 3 betätigt werden, welches seinerseits ein hy­ draulisches Geberaggregat 4 betätigt, an das die Nehmeraggre­ gate der Bremsen 2 über Hydraulikleitungen 5 antriebsmäßig angeschlossen sind.

Die Hinterräder des Fahrzeuges werden vom Fahrzeugmotor 6 über eine automatisch betätigte Kupplung 7 und ein manuell geschaltetes Getriebe 8 angetrieben.

Der Motor 6 besitzt eine automatische Motorregelung 9, die in grundsätzlich bekannter Weise arbeitet und zumindest dafür sorgt, daß die Ist-Betriebsdrehzahl des Motors 6 auch bei größerer Belastung des Motors nicht ohne weiteres unter eine Mindestsolldrehzahl - in der Regel die Leerlaufsolldrehzahl des Motors - abfallen kann. Des weiteren ist für die Kupp­ lung 7 eine Regelschaltung 10 vorgesehen, die gegebenenfalls mit der Motorregelung 9 zu einer einzigen Regeleinheit zusam­ mengefaßt sein kann.

Eingangsseitig ist die Regelschaltung 10 mit einem Sensor 11 für die Fahrgeschwindigkeit, z. B. einem Tachometer des Fahr­ zeuges, verbunden. Darüber hinaus ist die Regelschaltung 6 eingangsseitig mit einem Sensor 12 verbunden, dessen Signale die jeweils eingelegte Getriebestufe bzw. den jeweils einge­ legten Gang des Getriebes 8 wiedergeben. Ein weiterer, auf der Eingangsseite der Regelschaltung 10 angeordneter Sensor 13 erzeugt Signale, die erkennen lassen, ob ausgangsseitig des Geberaggregates 4 des hydraulischen Bremssystems des Fahrzeuges ein bremswirksamer Hydraulikdruck ansteht.

Ausgangsseitig ist die Regelschaltung 10 mit einem vorzugs­ weise elektrischen Stellmotor 14 verbunden, der die Kupplung 7 betätigt, so daß je nach Stellhub des Motors 14 die Kupp­ lung 7 entweder vollständig geöffnet oder vollständig ge­ schlossen oder auf unterschiedliche übertragbare Drehmomente eingestellt wird.

Wenn die Regelschaltung 10 aufgrund der Signale des Sensors 11 "merkt", daß das Fahrzeug mit sehr geringer Geschwindig­ keit fährt, wird der Stellmotor 14 so betätigt, daß die Kupp­ lung 7 einen mehr oder weniger großen Schlupf hat. Falls dann zusätzlich aufgrund der Signale des Sensors 13 "festgestellt" wird, daß die Bremsen 2 wirksam, d. h. mit bremswirksamem Hy­ draulikdruck, betätigt werden, wird der Stellmotor 14 im Sin­ ne einer Absenkung des von der Kupplung 7 übertragbaren Drehmomentes, d. h. im Sinne einer Erhöhung des Schlupfes der Kupplung 7, betätigt. Bei dieser Steuerung können zusätzlich die Signale des Sensors 12 berücksichtigt werden, um eine un­ terschiedliche Steuerung der Kupplung 7 bei unterschiedlichen Getriebestufen bzw. bei unterschiedlichen eingelegten Gängen des Getriebes 8 zu ermöglichen.

Abweichend von der vorangehend beschriebenen Ausführungsform kann der Sensor 13 anstelle des hydraulischen Druckes des Bremssystems auch eine Stellwegdifferenz und/oder den Hub von Betätigungsorganen der Fahrzeugbremse erfassen. Sowohl der Hub als auch bei Bremsbetätigung auftretende Relativverschie­ bungen zwischen Betätigungselementen der Bremse sind im we­ sentlichen analog zum Hydraulikdruck im hydraulischen System der Fahrzeugbremse.

Claims (5)

1. Steuerung einer automatischen Kupplung zwischen Motor, insbesondere Verbrennungsmotor, und Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bei Kriechphasen, z. B. Anfahrphasen oder Be­ triebsphasen mit Übergängen zwischen geringer Fahrgeschwin­ digkeit und Halt, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb eines geringen Schwellwertes (v₀) der Fahr­ geschwindigkeit und/oder bei sehr geringer Motordrehzahl (nahe der Leerlaufdrehzahl) automatisch in einem Schlupfzu­ stand mit begrenztem Übertragbaren Drehmoment arbeitende au­ tomatische Kupplung bei Betätigung der Betriebsbremse des Fahrzeuges in Abhängigkeit von einem zur Bremswirkung analo­ gen, durch Sensor überwachten Parameter (P;s) steuerbar ist.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsmoment (M) bei ansteigendem Hydraulikdruck (P) einer hydraulischen Betriebsbremse abgesenkt wird.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsmoment (M) bei Überschreitung eines Schwell­ wertes (s_s) eines Stellweges eines Bremsbetätigungsorgans ab­ gesenkt wird.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsmoment (M) analog zu einer Stellwegdifferenz zwischen Betätigungselementen einer Betriebsbremse abgesenkt wird.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine automatische Motorsteuerung aufweist, die einem Abfall der Motordrehzahl unter einen geringen Schwell­ wert (Leerlaufsolldrehzahl) entgegenwirkt.