DE19639293C1 - Automatische Steuerung einer Kupplung - Google Patents

Automatische Steuerung einer Kupplung

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Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit fahrer­ seitig zwischen unterschiedlichen Getriebestufen bzw. Gängen geschaltetem Getriebe und fahrerseitig durch ein Steuerorgan, z. B. Fahrpedal, gesteuertem Motor, wobei die Kupplung durch ein von der Steuerung betätigtes motorisches Stellaggregat bei geringer Fahrgeschwindigkeit bzw. stehendem Fahrzeug und eingelegter Getriebestufe, unbetätigter Bremse und nicht be­ tätigtem Steuerorgan automatisch auf ein Kriechmoment einge­ stellt wird.
Bei Kraftfahrzeugen mit üblichen Verbrennungsmotoren muß im Antriebsstrang ein Getriebe angeordnet sein, um das Überset­ zungsverhältnis zwischen der Drehzahl des Fahrzeugmotors und der Drehzahl der Antriebsräder entsprechend der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit und Belastung des Fahrzeuges ändern zu können. Bei üblichen vom Fahrer geschalteten Getrieben muß während des Wechsels einer Getriebestufe der Kraftfluß zwi­ schen Motor und Antriebsrädern durch Öffnen der Kupplung un­ terbrochen werden.
Beim Anfahren des Fahrzeuges muß die Kupplung mit Schlupfar­ beiten, da die vorgenannten Getriebe nicht stufenlos zu ar­ beiten vermögen und übliche Fahrzeugmotoren, insbesondere Verbrennungsmotoren, nur oberhalb einer Mindestdrehzahl ar­ beiten und hinreichend Leistung abgeben können.
Es ist grundsätzlich bekannt, hierzu automatisch gesteuerte Kupplungen einzusetzen, d. h. die Kupplung wird beim Wechsel einer Getriebestufe automatisch geöffnet und nachfolgend wie­ der geschlossen. Bei Anfahrsituationen überträgt die Kupplung zunächst nur ein begrenztes Moment, d. h. ein Kriechmoment, welches ausreicht, das Fahrzeug unter normalen Fahrverhält­ nissen kriechend in Bewegung zu setzen. Wird dann das Fahr­ zeug durch entsprechende Betätigung des Fahrpedals beschleu­ nigt, so wird das übertragbare Moment der Kupplung zunehmend erhöht, so daß in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebspa­ rametern bei mehr oder weniger hoher Drehzahl des Motors von der Kupplung ein Moment übertragen werden kann, welches ober­ halb des Drehmomentes des Motors liegt.
Aus der EP 03 75 162 B1 ist es bekannt, die automatische Steuerung der Kupplung in einer Kriechphase des Fahrzeuges auch in Abhängigkeit von der Bremsbetätigung arbeiten zu las­ sen.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Steuerung der Kupplung in der Kriechphase zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei geringer Fahrgeschwindigkeit bzw. stehendem Fahrzeug bei ein­ gelegter Fahrstufe, unbetätigter Bremse und nicht betätigtem Steuerorgan zunächst ein hohes Kriechmoment eingestellt wird, welches nach vorgegebener Zeitspanne - bei weiterhin unbetä­ tigter Bremse und nicht betätigtem Fahrpedal - automatisch vermindert wird.
Insbesondere kann beim Anfahren auch nach Beendigung einer Bremsbetätigung zunächst das relativ hohe Kriechmoment einge­ stellt werden.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zu Beginn einer Anfahrsituation, d. h. nach Einlegen einer Getriebestufe und Beendigung einer Bremsbetätigung und nicht betätigtem Fahrpedal, die Kupplung zunächst auf ein relativ hohes Kriechmoment zu steuern, um zu gewährleisten, daß das Fahr­ zeug sicher und vergleichsweise zügig anfahren kann. Sollte nun innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne das Fahrpedal wei­ terhin unbetätigt bleiben, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß keine "normale" Anfahrsituation vorliegt und das zum An­ trieb des Fahrzeuges wirksame Drehmoment vermindert werden sollte. Damit wird gleichzeitig die Kupplung vor übermäßigem Verschleiß geschützt. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Fahrer ein stillstehendes bzw. nahezu stillstehendes Fahrzeug an einer Steigung allein unter Ausnutzung des Kriechmoment es der Kupplung halten sollte.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Absenkung des Kriechmomentes unterbleiben, wenn ein Schwellwert der Fahrgeschwindigkeit überschritten worden ist. Denn eine höhere Fahrgeschwindigkeit deutet regelmäßig darauf hin, daß ein Abbruch einer Anfahrphase durch den Fahrer un­ wahrscheinlich ist. Außerdem wird damit an Gefällestrecken gewährleistet, daß der Motor gegebenenfalls schon bei relativ geringer Fahrgeschwindigkeit bremswirksam werden kann.
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 Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges sowie der für die Kupplungssteuerung wesentlichen Komponenten.
Ein Verbrennungsmotor 1 ist über eine automatisch betätigte Kupplung 2 mit einem Getriebe 3, dessen Getriebstufen bzw. Gänge durch manuelle Betätigung eines Schalthebels 4 gewech­ selt werden, und eine Antriebswelle 5, z. B. eine Kardanwelle, mit Antriebsrädern 6 eines im übrigen nicht näher dargestell­ ten Kraftfahrzeuges antriebsmäßig verbunden.
Die Betätigung der Kupplung 2 erfolgt automatisch mittels ei­ nes motorischen Stellaggregates 7, welches durch eine Steuer­ schaltung 8 betätigt wird. Die Steuerschaltung 8 berücksich­ tigt vielfältige Parameter und ist dazu mit einer umfangrei­ chen Sensorik verbunden.
Die Sensorik umfaßt eine Sensoranordnung 9, welche dem Ge­ triebe 3 bzw. dem Schalthebel 4 zugeordnet ist und dessen Stellungen und/oder Bewegungen erfaßt und damit die jeweils eingelegte Getriebestufe bzw. den jeweils eingelegten Gang registriert. Durch einen Sensor 10 wird die Stellung eines zur Leistungssteuerung des Motors 1 dienenden Organs, bei­ spielsweise eines durch den Fahrer betätigten Fahrpedales, registriert. Ein Weggeber 11 erfaßt den Stellweg des Stellag­ gregates 7 und damit einen Parameter, welcher zur Größe des von der automatischen Kupplung 2 übertragbaren Momentes ana­ log ist. Des weiteren ist die Steuerschaltung 8 mit einer Mo­ torsteuerung 12 verbunden, deren Signale unter anderem die Drehzahl des Motors, das Drehmoment des Motors 1 sowie eine Betätigung eines Steuerorgans für die Leistung des Motors 1, z. B. die Betätigung eines Fahrpedals durch den Fahrer, wie­ dergeben. Ein Signalgeber 13 registriert, ob eine Betriebs­ bremse des Fahrzeuges betätigt ist. Bei diesem Signalgeber 13 kann es sich beispielsweise um einen Bremslichtschalter han­ deln, über den bei Betätigung der Betriebsbremse die Brems­ lichter gesteuert werden. Über Drehzahlgeber 14, welche den Fahrzeugrädern zugeordnet sind, werden die Raddrehzahlen und damit die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges erfaßt. Diese Drehzahlgeber 14 haben regelmäßig auch die Funktion, für ein Antiblockiersystem der Bremsanlage die notwendigen Informa­ tionen über die Raddrehungen bereitzustellen.
Aufgrund des Informationsaustausches mit der Motorsteuerung 12 kann die Steuerschaltung 8 das jeweils von der Kupplung 2 übertragene Moment in Abhängigkeit von der Stellung des Stellaggregates 7 ermitteln. Für das von der Kupplung 2 über­ tragene Moment MK gilt bei konstanter Fahrgeschwindigkeit:
MK = Mmot - Jmot dωMot/dt.
Hierbei ist Mmot das vom Motor 1 erzeugte Drehmoment, welches von der Motorsteuerung 12 erkannt wird, Jmot das durch die Konstruktion des Motors 1 vorgegebene Trägheitsmoment des Mo­ tors 1 und ωMot die Drehzahl des Motors 1. Mit t wird die Zeit bezeichnet.
Da alle motorbezogenen Größen von der Motorsteuerung 12 er­ faßbar sind und aus den Signalen der Drehzahlgeber 14 erkenn­ bar ist, ob das Fahrzeug mit etwa konstanter Geschwindigkeit fährt, kann die Steuerschaltung 8 aufgrund ihres Zusammenwir­ kens mit der Motorsteuerung 12 und den Drehzahlgebern 14 re­ gelmäßig das jeweilige Kupplungsmoment MK "erkennen". Darüber hinaus kennt die Steuerschaltung 8 aus den Signalen des Weg­ gebers 11 die Position des Stellaggregates 7, so daß die Steuerschaltung 8 auch die Proportionalität zwischen dem Kupplungsmoment MK und dem Stellweg des Stellaggregates 7 re­ gelmäßig ermitteln bzw. aktualisieren kann. Im Ergebnis "kennt" also die Steuerschaltung 8 das jeweils an der Kupp­ lung 2 eingestellte übertragbare Moment.
In einer Anfahrsituation, d. h. bei stehendem Fahrzeug bzw. sehr geringer Fahrgeschwindigkeit, unbetätigter Fahrzeugbrem­ se und nicht betätigtem Fahrpedal od. dgl. stellt die Steuer­ schaltung 8 das Stellaggregat 7 zunächst so ein, daß die Kupplung 2 ein vergleichsweise hohes Kriechmoment überträgt und das Fahrzeug eine ausgeprägte Kriechneigung aufweist. Dieser Zustand wird bei weiterhin nicht betätigtem Fahrpedal und unbetätigter Fahrzeugbremse nur für eine vorgegebene be­ grenzte Zeitspanne, beispielsweise einige Sekunden, aufrecht­ erhalten. Danach wird das von der Kupplung 2 übertragbare Mo­ ment vermindert, womit auch die Kriechneigung des Fahrzeuges vermindert wird.
Sollte nun die Fahrzeugbremse betätigt werden, so kann bei Beendigung der Bremsbetätigung und unbetätigtem Fahrpedal und eingelegter Getriebestufe zunächst wiederum das hohe Kriechmoment eingestellt werden, welches dann gegebenenfalls wieder nach der vorgenannten Zeitspanne vermindert wird.
Sollte das Fahrzeug während der Zeitspanne mit dem hohen Kriechmoment einen Schwellwert der Fahrgeschwindigkeit über­ schreiten, kann eine Absenkung des Kriechmomentes unterblei­ ben.

Claims (4)

1. Automatische Steuerung einer Kupplung im Antriebsstrang ei­ nes Kraftfahrzeuges mit fahrerseitig zwischen unterschiedli­ chen Getriebestufen bzw. Gängen geschaltetem Getriebe und fahrerseitig durch ein Steuerorgan, z. B. Fahrpedal, gesteuer­ tem Motor, wobei die Kupplung durch ein von der Steuerung be­ tätigtes motorisches Stellaggregat bei geringer Fahrgeschwin­ digkeit bzw. stehendem Fahrzeug und eingelegter Getriebestu­ fe, unbetätigter Bremse und nicht betätigtem Steuerorgan au­ tomatisch auf ein Kriechmoment eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringer Fahrgeschwindigkeit bzw. stehendem Fahrzeug bei eingelegter Fahrstufe, unbetätigter Bremse und nicht be­ tätigtem Steuerorgan od. dgl. zunächst ein hohes Kriechmoment eingestellt wird, welches nach vorgegebener Zeitspanne - bei weiterhin unbetätigter Bremse und nicht betätigtem Fahrpedal - automatisch vermindert wird.
2. Automatische Steuerung einer Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bremsbetätigung zunächst erneut das hohe Kriechmo­ ment eingestellt wird.
3. Automatische Steuerung einer Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (2) bei Betätigung der Bremse geöffnet wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges unter einen ge­ ringen Schwellwert fällt.
4. Automatische Steuerung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung des Kriechmomentes unterbleibt, wenn wäh­ rend der vorgegebenen Zeitspanne ein Schwellwert der Fahrge­ schwindigkeit überschritten wird.
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