DE19632621C1 - Automatisch steuerbare Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatisch steuerbare Kupplung zwischen Motor und Antriebsrädern im Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges mit willkürlich bzw. manuell zwischen Leer­ lauf und zumindest einer Fahrstufe schaltbarem Getriebe sowie einer Stellvorrichtung, insbesondere Fahrpedal, zur Lei­ stungssteuerung des Motors, mit einer Steuereinrichtung, wel­ che die Kupplung in Abhängigkeit von vorgegebenen, mit zuge­ ordneter Sensorik erfaßten Parametern steuert.

Bei einer aus der DE 39 41 508 A1 bekannten derartigen Kupp­ lung wird beim Anfahren mit maximal betätigtem Fahrpedal durch Verringerung des von der Kupplung übertragenen Momentes die Drehzahl des Motors erhöht. Sodann wird der Kraftschluß der Kupplung zur Beschleunigung des Fahrzeuges abhängig von der Motordrehzahl verstärkt.

Die automatische Kupplung wird also bei Anfahren im wesentli­ chen in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedales betä­ tigt. Im Ergebnis führt dies dazu, daß die Kupplung bei stär­ ker betätigtem Fahrpedal, d. h. wenn das Motordrehmoment wäh­ rend der Anfahrphase einen vergleichsweise hohen Wert hat, erst bei höherer Motordrehzahl einen im wesentlichen schlupf­ freien Zustand erreicht.

Im übrigen ist es bei aus auf dem Markt erhältlichen Fahrzeugen mit automatischer Kupplung des öfteren vorgesehen, daß die automatische Kupplung etwas einrückt, sobald eine Fahrstufe des Getriebes zum Anfahren eingelegt ist und kein Signal für eine Bremsbetätigung vorliegt. Damit wird ein begrenztes Drehmoment übertragen, so daß das Fahrzeug zu kriechen sucht.

Im Hinblick auf eine Verminderung des Verschleißes der Kupp­ lung im Hinblick auf ein optimales Beschleunigungsverhalten des Fahrzeuges beim Fahrbetrieb wird der schlupffreie Zustand der automatischen Kupplung regelmäßig eingestellt, bevor der Motor sein maximales Drehmoment erreicht hat.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Steuerung der Kupplung während der Anfahrphase noch weiter zu optimieren.

Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, beim Anfahren mit - zu­ mindest nahezu - maximal betätigter Stellvorrichtung für die Motorleistungssteuerung im Falle einer ausbleibenden Anfahr­ bewegung des Fahrzeuges nach vorgegebener Verzögerungszeit durch Verringerung von der Kupplung übertragenen Momentes die Drehzahl des Motors bis in einen Bereich maximalen Motor­ drehmomentes zu erhöhen und sodann den Kraftschluß der Kupp­ lung zur Beschleunigung des Fahrzeuges zu verstärken.

Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß gegebenenfalls auch unter Ausnutzung des maximalen Drehmomentes des Motors angefahren werden kann. Dies ist dann bedeutsam, wenn ein ex­ tremer Anfahrwiderstand vorliegt, weil beispielsweise das Fahrzeug beim Anfahren eine höhere Bordsteinkante überwinden soll und/oder durch einen Anhänger oder dgl. an einer Stei­ gung stark belastet wird.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kupp­ lung zunächst in einer für Normalsituationen optimalen Weise zu steuern und die dabei auftretende bzw. ausbleibende An­ fahrbewegung des Fahrzeuges als Indikator für die Notwendig­ keit einer maximalen Erhöhung des Motordrehmomentes heranzu­ ziehen, wenn das Fahrpedal extrem stark betätigt wurde. Auf diese Weise wird die Möglichkeit geboten, eine unterschiedli­ che Steuerung der Kupplung vorzunehmen, wenn einerseits bei "normalen" Fahrwiderständen maximal beschleunigt werden soll oder andererseits gegen einen extremen Widerstand angefahren werden muß.

Im Ergebnis wird also eine Adaption der Kupplungssteuerung an die jeweiligen Betriebsumstände erreicht, wobei zur Kupp­ lungssteuerung lediglich ohnehin am Fahrzeug vorhandene Sen­ soren benötigt werden. Die Beschleunigung des Fahrzeuges kann bspw. durch Ausnutzung der Drehzahlsignale von Radsensoren ermittelt werden, die bei Fahrzeugen, deren Bremssysteme mit einem Anti-Blockier-System ausgerüstet sind, ohnehin vorhan­ den sind. Die Signale für das Motordrehmoment sowie die Stel­ lung des Fahrpedals bzw. für die vom Fahrpedal gesteuerten Parameter oder Systemteile werden für die Motorsteuerung mo­ derner, auf geringen Schadstoffausstoß ausgelegter Motoren ohnehin benötigt, so daß auch entsprechende Sensoren vorhan­ den sind.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin­ dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wird.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematisierte Darstellung eines Antriebstranges eines Kraftfahrzeuges mit automatisch gesteuerter Kupplung.

Ein Fahrzeugmotor 1 ist über eine mit steuerbarem Kraftschluß arbeitende Kupplung 2, ein manuell schaltbares Getriebe 3 und eine Antriebswelle 4, z. B. eine Kardanwelle, mit Fahrzeugan­ triebsrädern 5 antriebsmäßig verbunden. Zur Steuerung der Kupplung 2 dient ein Stellaggregat 6, welches von einer Steu­ ereinrichtung 7 in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern betätigt wird, für deren Erfassung eine entsprechende Senso­ rik vorgesehen ist. Die Sensorik umfaßt einen Sensor 8 für die Drehzahl des Motors 1, einen Sensor 9 für den Stellweg des Stellaggregates 6, einen Sensor 10 am Getriebe 3 zur Er­ kennung der eingelegten Fahrstufe, einen Sensor 11 zur Erfas­ sung der Stellung eines Fahrpedales und Sensoren 12 für die Drehzahlen der Antriebsräder 5. Außerdem wird bei der Steue­ rung der Kupplung 2 berücksichtigt, ob eine (nicht darge­ stellte) Betriebsbremse des Fahrzeuges betätigt ist oder nicht. Dazu kann "abgefragt" werden, ob Bremslichter bzw. de­ ren Anschlüsse unter elektrischer Spannung stehen oder nicht.

Wenn das Fahrzeug bei nicht betätigter Betriebsbremse steht, d. h. wenn die Sensoren 12 eine verschwindende Fahrgeschwin­ digkeit melden, wird die Kupplung 2 schwach geschlossen, wenn eine Fahrstufe des Getriebes 3 eingelegt ist. Wenn der Fahrer nun, um anzufahren, das Fahrpedal betätigt, beginnt die Kupp­ lung einzurücken, mit der Folge, daß das Fahrzeug bei gerin­ gem Fahrwiderstand anfährt. Dabei wird die Kupplung 2 mit zu­ nehmender Drehzahl des Motors 1 zunehmend geschlossen. Der Schließzustand wird bei einer mehr oder weniger stark angeho­ benen Drehzahl erreicht, welche von der Stellung des Fahrpe­ dals, d. h. von den Signalen des Sensors 11 sowie von anderen Parametern abhängt.

Falls beim Anfahren ein extremer Fahrwiderstand vorliegt, weil das Fahrzeug bspw. eine höhere Bordsteinkante überwinden muß, wird sich das Fahrzeug zunächst nicht beschleunigen, und zwar auch dann nicht, wenn der Fahrer zur Überwindung des Hindernisses das Fahrpedal maximal betätigt. Dies beruht dar­ auf, daß die automatische Steuerung die Kupplung 2 auch bei starker Betätigung des Fahrpedales bei einer Motordrehzahl, bei der das Drehmoment des Motors 1 noch nicht seinen Maxi­ malwert erreicht hat, zu schließen bzw. in einen schlupffrei­ en Zustand einzustellen sucht. Aufgrund des von den Sensoren 10 "gemeldeten" Stillstandes des Fahrzeuges betätigt nun die Steuereinrichtung 7 die Kupplung 2 derart, daß der Motor 1 eine erhöhte Drehzahl, bei der ein erhöhtes bzw. maximales Drehmoment erzeugt wird, erreichen kann. Dazu wird anfänglich der Kraftschluß der Kupplung unter Verminderung des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes kurz herabgesetzt. Bei dem daraufhin erfolgenden Anstieg der Drehzahl des Motors 1 kann dann der Kraftschluß der Kupplung 2 entsprechend dem An­ stieg des Drehmomentes des Motors erhöht werden, so daß sich dann das Fahrzeug trotz des Fahrwiderstandes in Bewegung setzten kann, sobald das Drehmoment des Motors 1 und das übertragbare Moment der Kupplung 2 entsprechend angewachsen sind.

Da bei der Steuerung der Kupplung 2 die Beschleunigung des Fahrzeuges während einer kurzen Verzögerungszeit ausgewertet wird, kann die Steuereinrichtung 7 bei sehr stark betätigtem Fahrpedal "unterscheiden", ob das Fahrpedal im Hinblick auf eine gewünschte starke Beschleunigung des Fahrzeuges oder we­ gen eines Fahrwiderstandes betätigt wurde. Im ersteren Falle kann dementsprechend eine Steuerung der Kupplung 2 unter dem Gesichtspunkt der Minimierung des Verschleißes der Kupplung 2 sowie des Kraftstoffverbrauches des Motors 1 und einer star­ ken Beschleunigung des Fahrzeuges erfolgen, während im zwei­ ten Fall eine Adaption der Steuerung an den extremen Fahrwi­ derstand vorgenommen wird. Insbesondere ist es möglich, bei normalen Anfahrsituationen bei geringeren Motordrehzahlen einzukuppeln, bei denen das Drehmoment des Motors noch nicht seinen Maximalwert erreicht hat. Bei besonderen Anfahrsitua­ tionen, bei denen ein hohes Motordrehmoment benötigt wird, wird bei erhöhten Drehzahlen eingekuppelt, bei denen der Mo­ tor sein maximales Drehmoment erzeugt.

Die Erfindung ist unter anderem auch für Turbo-Motoren geeig­ net, deren Turbolader unterhalb einer Mindestdrehzahl des Mo­ tors nur eine geringe bzw. verschwindende Wirkung hat.

Die Verzögerungszeit, nach der bei sehr stark bzw. maximal betätigtem Fahrpedal und ausbleibendem Signal für eine Bewe­ gung des Fahrzeuges die Kupplung zur Erreichung des maximalen Drehmomentes des Motors gesteuert wird, hängt von der Art der Sensoren zur Bewegungserfassung ab. In der Regel werden hier die Signale der Sensoren 12 ausgewertet, die die Raddrehzah­ len für die Steuerung eines Anti-Blockier-Systems (ABS) er­ fassen. Bislang arbeiten diese Sensoren erst bei einer Min­ destgeschwindigkeit von etwa 3 km/h. Die Verzögerungszeit sollte deshalb so bemessen sein, daß bei "normalen" Anfahrsi­ tuationen diese Mindestgeschwindigkeit innerhalb der Verzöge­ rungszeit überschritten werden müßte.

Claims (4)

1. Automatisch steuerbare Kupplung zwischen Motor und An­ triebsrädern im Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges mit will­ kürlich bzw. manuell zwischen Leerlauf und zumindest einer Fahrstufe schaltbarem Getriebe und einer Stellvorrichtung, insbesondere Fahrpedal, zur Leistungssteuerung des Motors, mit einer Steuereinrichtung, welche die Kupplung in Abhängig­ keit von vorgegebenen, mit zugeordneter Sensorik erfaßten Pa­ rametern steuert, wobei beim Anfahren mit - zumindest nahe­ zu - maximal betätigter Stellvorrichtung im Falle einer aus­ bleibenden Anfahrbewegung des Fahrzeuges nach vorgegebener Verzögerungszeit durch Verringerung des von der Kupplung (2) übertragenen Momentes die Drehzahl des Motors (1) bis in ei­ nem Bereich maximalen Motordrehmomentes erhöht und sodann der Kraftschluß der Kupplung (2) zur Beschleunigung des Fahrzeu­ ges verstärkt wird.

2. Automatisch steuerbare Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl, bei der die Kupplung (2) geschlossen bzw. in einen schlupffreien Zustand gesteuert wird, von der Stellung des Fahrpedales und/oder eines davon gesteuerten Pa­ rameters abhängt und im Normalfall unterhalb einer Drehzahl maximalen Motordrehmomentes liegt.

3. Automatisch steuerbare Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Verzögerungszeit, welche so bemessen ist, daß bei normalen Anfahrsituationen innerhalb der Verzögerungszeit ein eine Anfahrbewegung anzeigendes Signal eines Bewegungssensors (12) vorliegen müßte.

4. Automatisch steuerbare Kupplung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit bei ca. 0,5 sec bis ca. 1 sec liegt.