DE19736931C2 - Antriebsanordnung - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, umfassend
einen Motor mit einer Abtriebswelle, ein automatisiert betätigbares
Getriebe mit einer Eingangswelle und einem zur Durchführung von
Schaltvorgängen in dem Getriebe ansteuerbaren Getriebeaktuator, eine
automatisiert betätigbare Kupplung, durch welche eine Drehmoment
übertragungsverbindung zwischen der Abtriebswelle des Motors und
der Eingangswelle des Getriebes herstellbar ist, wobei der Kupplung ein
zur Kupplungsbetätigung ansteuerbares Kupplungsglied zugeordnet ist,
eine Steuereinrichtung, welche beruhend auf in diese eingegebene, den
Betriebszustand charakterisierenden Signalen Ansteuersignale für das
Kupplungsstellglied und den Getriebeaktuator erzeugt und an diese
ausgibt, sowie eine der Steuereinrichtung zugeordnete Notsteuerein
heit.
Es ist bereits aus der DE 43 09 901 A1 ein hydraulisches System zur automatisierten Be
tätigung einer Kupplung und eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges bekannt. Weiterhin
sind elektromotorische Stellglieder, beispielsweise aus der DE 44 33 824 A1 und DE 296 22 669 U1,
zur automatisierten Betätigung einer Kupplung und eines Getriebes be
kannt, wobei die Stellglieder in Abhängigkeit vom Betriebszustand durch eine vorgese
hene Steuereinrichtung angesteuert werden. Nachteilig ist, daß aus einem Defekt bzw.
einem Ausfall der Steuereinrichtung ein Liegenbleiben des Fahrzeuges resultiert.
Die DE 42 31 821 A1 offenbart eine Steuereinrichtung für Kraftfahr
zeuge, bei welcher verschiedene Systemkomponenten, wie z. B. ein
stufenlos verstellbares Getriebe und ein Antriebsaggregat auf der
Grundlage der Betätigung verschiedener Bedienelemente angesteuert
werden. Liegt in irgendeinem Systembereich, der zur Ansteuerung
dienende Vorgaben erzeugt, ein Fehler vor, so wird dieser Systembe
reich deaktiviert bzw. seine Vorgabe wird ignoriert und nicht weiter
genutzt. Stattdessen werden andere Vorgaben zur Erzeugung von der
Ansteuerung zugrunde zu legenden Sollwerten herangezogen.
Die JP-OS 62-101950 offenbart in Verbindung mit einem Kupplungs
aktuator und einem Getriebeaktuator ein Notsteuergerät, das bei Aus
fall eines Hauptsteuergeräts die Ansteuerung dieser beiden Systembe
reiche übernimmt.
Die JP-OS 60-143142 offenbart ein Ansteuersystem für eine
Kupplung bzw. ein Getriebe, bei welchem ebenfalls Notsteuer
maßnahmen vorgesehen sind. Es ist ein Notbetätigungsorgan
vorgesehen, das durch den Fahrer zu betätigen ist und eine im
Notbetrieb erfolgende Ansteuerung der Kupplung bzw. des Ge
triebes ermöglicht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung
vorzusehen, bei welcher bei Auftreten eines Defekts die Funktionalität
des Gesamtsystems Fahrzeug soweit als möglich erhalten bleibt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 de
finierte Antriebsanordnung gelöst.
Der Steuereinrichtung ist eine Notsteuereinheit zugeordnet, die bei erkannter
Fehlfunktion der Steuereinrichtung die Steuereinrichtung deaktiviert. Dadurch ist eine
unkontrollierte automatisierte Betätigung von Getriebe und Kupplung durch eine un
gewollte bzw. unkontrollierte Ansteuerung durch die Steuereinrichtung aufgrund der
Fehlfunktion unterbunden. Für die automatisierte Betätigung von Kupplung und Getrie
be sind Stellglieder vorgesehen, die im Normalbetrieb durch die Steuereinrichtung ange
steuert werden. Es kann auch vorgesehen sein, die Steuereinrichtung von den Stellglie
dern abzukoppeln, z. B. durch Unterbrechung von zwischen den Stellgliedern und der
Steuereinrichtung für die Übertragung von Signalen vorgesehenen Verbindungen. Im
folgenden ist die Steuerung der automatisierten Betätigung durch die Notsteuereinheit
vorgesehen.
Es werden der Notsteuereinheit mit der Motordrehzahl korrelierende Signale zugeleitet
und die Kupplung wird im folgenden in Abhängigkeit von der Motorwellendrehzahl
gemäß der DE 42 37 983 A1 angesteuert. Durch die Ansteuerung der Kupplung durch
die Notsteuereinheit ist bei eingelegtem Anfahrgang ein Anfahren möglich, so daß zu
mindestens in dem Anfahrgang die Fahrt fortgesetzt werden kann.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß der Notsteuereinheit die Funktions
tüchtigkeit der Steuereinrichtung in vorbestimmten Zeitabständen angezeigt wird. Be
sonders einfach ist das durch Zuleitung von Signalen in vorbestimmten Zeitabschnitten
von der Steuereinrichtung an die Notsteuereinheit realisierbar. Bleibt das erwartete Si
gnal aus, so wird damit die Fehlfunktion der Steuereinrichtung erkannt. Es kann auch
vorgesehen sein, daß die Notsteuereinheit in vorbestimmten Betriebzuständen eine
Funktionsanalyse der Steuereinrichtung durchführt und aufgrund der erhaltenen Daten
eine Fehlfunktion der Steuereinrichtung erkennt. Es hat sich als vorteilhaft herausge
stellt, die Notsteuereinheit über eine serielle Schnittstelle mit der Steuereinrichtung zu
verbinden. Die Notsteuereinheit und die Steuereinrichtung sind zum einen lokal ge
trennt anordbar, wobei die serielle Schnittstelle einen Datentransfer in beiden Richtun
gen erlaubend, vorzugsweise synchron ausgebildet ist. Durch die synchrone Schnittstelle
ist ein schneller Datentransfer möglich, so daß die Anzahl der erforderlichen Verbindun
gen minimiert ist. Über diese Schnittstelle werden zum einen der Notsteuereinrichtung
die die Funktionstüchtigkeit anzeigende Signale von der Steuereinrichtung zugeleitet
und zum andern wird bei erkannter Fehlfunktion die Steuereinrichtung durch die Not
steuereinheit deaktiviert, wobei die Deaktivierung durch ein die Steuereinrichtung ab
schaltendes Signal besonders einfach realisierbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, mit Erkennen einer Fehlfunktion
der Steuereinrichtung eine Funktionsanalyse zu starten, die die Funktionstüchtigkeit der
Steuereinrichtung überprüft. Ist die Funktionstüchtigkeit der automatisierten Betätigung
des Getriebes erfaßt, so hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Freigabe dieser
Funktion der Steuereinrichtung durch die Notsteuereinheit vorzusehen. Ist die Deaktivie
rung der Steuereinrichtung elektronisch erfolgt, so ist die Freigabe dieser Funktion der
Steuereinrichtung problemlos elektronisch durchführbar. Ist die automatisierte Betäti
gung des Getriebes freigegeben, so wird für ein Anfahren der eingelegte Anfahrgang
durch die Steuereinrichtung bereitgestellt. Die Bereitstellung eines eingelegten Anfahr
ganges kann jedoch auf verschiedene Weise realisiert sein, wobei im folgenden weitere
vorteilhafte Arten näher beschrieben werden. Das Einlegen eines Anfahrganges kann
auf die aus der nicht vorveröffentlichten DE 198 20 577 A1 Schrift beschriebenen Weise
vorgesehen sein. Weiterhin ist ein mechanischer Mechanismus denkbar, durch den ein
Anfahrvorgang eingelegt wird. Weiterhin kann auch ein manuelles Einlegen eines An
fahrganges durch den Fahrer vorgesehen sein, wie z. B. aus der DE 197 06 214 A1 ent
nehmbar.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dem Fahrer die Fehlfunktion in der Steuerein
richtung anzuzeigen, damit er sich auf eine vom Normalbetrieb etwas abweichende
Fahrzeugreaktion einstellen kann.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt ein Bedienelement vorzusehen, durch dessen
Betätigung ein eingelegter Anfahrgang bereitgestellt wird. Damit wird ein durch die
Notsteuereinheit eingeleitetes, ungewolltes Einlegen eines Anfahrganges, z. B. bei ei
nem Defekt der Notsteuereinheit verhindert. Dieses Bedienelement dient somit der Er
höhung der Fahr- und Funktionssicherheit, durch das ein versehentliches Einlegen eines
Anfahrganges verhindert ist. Auch ist der Fahrer über das Einlegen des Anfahrganges
informiert und kann den Zeitpunkt selbst bestimmten. Weitere vorteilhafte Maßnahmen
sind in Unteransprüchen beschrieben. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 Antriebsanordnung.
Die in Fig. 1 dargestellte Antriebsanordnung 1 umfaßt einen Motor 3 mit einer Ab
triebswelle 4, die mittels einer Kupplung 5 mit einer Getriebeeingangswelle 8 eines Ge
triebes 7 in Wirkverbindung bringbar ist. Der Kupplung 5 ist ein Stellglied 13 mit einem
Stellmotor 15 zugeordnet, der durch eine Steuereinrichtung 9 angesteuert wird. Dem
Getriebe 7 ist ein Getriebeaktuator 17 zugeordnet, der einen Stellmotor für die Gas
senwahl 19 und einen Stellmotor für die Gangwahl 21 aufweist. Die Stellmotoren 19,21
sind entkoppelt voneinander mit einer zentralen Schaltwelle 24 des Getriebes 7 wirkver
bunden. Dem Getriebeaktuator 17 ist ein Sensor 23 zur Erfassung der momentanen
Getriebeposition zugeordnet. Es können jedoch auch andere Sensoren zur Erfassung der
momentanen Getriebeposition vorgesehen sein, beispielsweise Sensoren, die jeweils die
Stellung der Stellmotoren 19, 21 erfassen.
Dieses Signal wird an die Steuereinrichtung 9 weitergeleitet. Die Steuereinrichtung 9 ist
mit einem Anschluß an einen CAN-BUS 43 versehen, über den eine Vielzahl, den Fahr
zustand charakterisierende Signale der Steuereinrichtung 9 zur Verfügung stehen. Es
werden der Steuereinrichtung 9 Signale eines dem Zündschloß zugeordneten Sen
sors 31, jeweils eines die Fahrpedalstellung sowie die Bremspedalstellung erfassenden
Sensors 33, Signale eines die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassenden Sensors 29, ein der
Motordrehzahl entsprechende Signale eines Sensors 27 sowie Signale eines Getriebe
eingangswellensensors 25 zugeleitet. Diese Informationen können direkt oder auch
durch den CAN-BUS der Steuereinrichtung 9 zur Verfügung gestellt werden. Es kann
auch vorgesehen sein, die der Steuereinrichtung 9 zugeführten, den Betriebszustand
charakterisierenden Signale in den CAN-BUS einzuspeisen. Der Steuereinrichtung 9 ist
eine Warnlampe 36 als Signalgeber 35 zur Signalisierung eines Defektes, insbesondere
eines Defektes der automatisierten Betätigung des Getriebes, zugeordnet. Mit der Steu
ereinrichtung 9 ist über eine serielle Schnittstelle 39, die zumindestens teilweise syn
chron ausgebildet ist, eine Notsteuereinheit 11 verbunden. Der Notsteuereinheit 11
werden Signale eines einem Schalthebel 37 zugeordneten Sensors 38 sowie die Motor
drehzahl charakterisierende Signale zugeleitet. Weiterhin ist der Notsteuereinheit 11 ein
Bedienelement 39 zugeordnet, dessen Betätigung durch die Notsteuereinheit vorzugs
weise nur bei erkanntem Defekt der Steuereinrichtung 9, freigegeben wird und mit des
sen Betätigung das Einlegen eines Anfahrganges eingeleitet wird.
Im folgenden wird die Funktionsweise der dargestellten Antriebsanordnung näher be
schrieben. Im Normalbetrieb wird die Kupplung 5 sowie das Getriebe 7 durch die Steu
ereinrichtung 9 automatisiert betätigt. Die Steuereinrichtung 9 leitet in vorbestimmten
Zeitabständen die Funktionstüchtigkeit anzeigende Signale an die Notsteuereinheit 11.
Bleiben die Signale aus, so wird dadurch ein Defekt der Steuereinrichtung erkannt. Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, daß von der Notsteuereinheit 11 in vorbestimmten
Zeitabständen oder Betriebszuständen eine Funktionsanalyse der Steuereinrichtung 9
durchgeführt wird. Dafür werden Signale der Steuereinrichtung 9 zugeleitet, die dort
verschiedene Routinen durchlaufen, um anschließend wieder der Notsteuereinheit 11
zugeleitet zu werden. Mittels dieser Signale wird eine Fehlfunktion der Steuereinrich
tung 9 erkannt. Bei erkannter Fehlfunktion der Steuereinrichtung 9 wird ein Reset der
Steuereinrichtung 9 durch die Notsteuereinheit 11 durchgeführt. Ist mit dem Reset die
Funktionstüchtigkeit der Steuereinrichtung 9 nicht wieder hergestellt, so wird die Steu
ereinrichtung 9 durch Schalten von Relais 41 abgekoppelt. Das Stellglied der Kupplung
13 und der Getriebeaktuator 19 bzw. die Stellmotoren 15, 19, 21 können nicht mehr
durch die Steuereinrichtung 9 angesteuert werden. Mit Abkopplung der Steuereinrich
tung wird die Warnlampe 36 eingeschaltet, durch die dem Fahrer die Fehlfunktion an
gezeigt wird. Im folgenden wird die Kupplung 5 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl
gesteuert. Bei Unterschreiten einer vorbestimmten Drehzahl wird die Kupplung 5 geöff
net. Fällt die Steuereinrichtung 9 während der Fahrt aus, so wird der Ausfall erst bei Än
derung des Fahrzustandes spürbar. Mit Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit geht eine
Reduzierung der Motordrehzahl einher. Unterschreitet die Motordrehzahl eine vorbe
stimmte Mindestdrehzahl, vorzugsweise Leerlaufdrehzahl, so wird die Kupplung 5 ge
öffnet. Das Fahrzeug kann ausrollen, ohne daß der Motor abgewürgt wird. Kommt das
Fahrzeug zum Stehen, wird der Motor abgestellt. Das Bedienelement 39, das während
des normalen Fahrbetriebes durch eine Verriegelung 40 gesichert ist, wird durch die
Notsteuereinheit 11 freigegeben. Vorzugsweise ist eine gesonderte Stellung des Schalt
hebels, die durch die Notsteuereinheit 11 freigegeben wird, als Bedienelement 39 vor
gesehen. Der Fahrer kann das Einlegen eines Anfahrganges durch entsprechende Betä
tigung des Schalthebels 42 bzw. Bedienelementes 39 durchführen. Im folgenden kann
mit Starten des Motors ein Anfahren in gewohnter Weise durchgeführt werden.
1
Antriebsanordnung
3
Motor
4
Abtriebswelle
5
Kupplung
7
Getriebe
8
Getriebeeingangswelle
9
Steuereinrichtung
11
Notsteuereinheit
13
Stellglied
15
Stellmotor
17
Getriebeaktuator
19
Stellmotor-Gasse
21
Stellmotor-Gang
23
Sensor-Getriebeposition
24
zentrale Schaltstelle
25
Getriebeeingangswellensensor
27
Motordrehzahlsensor
29
Sensor z. Fahrdeschwindigkeits
erfassung
31
Zündschloßsensor
33
Fahrpedalsensor
35
Signalgeber
36
Warnlampe
37
Schalthebel
38
Schalthebel zugeord. Sensor
39
Bedienelement
40
Verriegelung
41
Relais
43
CAN-BUS
45
serielle Schnittstelle
49
synchrone Verbindung
Claims (10)
1. Antriebsanordnung, umfassend:
einen Motor (3) mit einer Abtriebswelle (4),
ein automatisiert betätigbares Getriebe (7) mit einer Eingangs welle (8) und einem zur Durchführung von Schaltvorgängen in dem Getriebe (7) ansteuerbaren Getriebeaktuator (17),
eine automatisiert betätigbare Kupplung (5), durch welche eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Abtriebswelle (4) des Motors (3) und der Eingangswelle (8) des Getriebes (7) herstellbar ist, wobei der Kupplung (5) ein zur Kupplungsbetäti gung ansteuerbares Kupplungsstellglied (13) zugeordnet ist,
eine Steuereinrichtung (9), welche beruhend auf in diese einge gebene, den Betriebszustand charakterisierenden Signalen An steuersignale für das Kupplungsstellglied (13) und den Getrie beaktuator (17) erzeugt und an diese ausgibt,
eine der Steuereinrichtung (9) zugeordnete Notsteuereinheit (11), welche bei erkannter Fehlfunktion der Steuereinrichtung (9):
die Zufuhr von Ansteuersignalen von der Steuereinrich tung (9) zu dem Kupplungsstellglied (13) und dem Getrie beaktuator (17) unterbindet,
beruhend auf mit der Drehzahl des Motors (3) in Zusam menhang stehenden und dieser zugeführten Signalen Ansteuersignale für das Kupplungsstellglied (13) erzeugt und an dieses ausgibt,
eine Funktionsanalyse der Steuereinrichtung (9) durch führt und dann, wenn das Ergebnis der Funktionsanalyse die Funktionstüchtigkeit der Steuereinrichtung (9) zur Ansteuerung des Getriebeaktuators (17) anzeigt, das Unterbinden der Zufuhr von Ansteuersignalen von der Steuereinrichtung (9) zum Getriebeaktuator (17) aufhebt und die Steuereinrichtung (9) zur Ansteuerung des Getrie beaktuators (17) freigibt.
einen Motor (3) mit einer Abtriebswelle (4),
ein automatisiert betätigbares Getriebe (7) mit einer Eingangs welle (8) und einem zur Durchführung von Schaltvorgängen in dem Getriebe (7) ansteuerbaren Getriebeaktuator (17),
eine automatisiert betätigbare Kupplung (5), durch welche eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Abtriebswelle (4) des Motors (3) und der Eingangswelle (8) des Getriebes (7) herstellbar ist, wobei der Kupplung (5) ein zur Kupplungsbetäti gung ansteuerbares Kupplungsstellglied (13) zugeordnet ist,
eine Steuereinrichtung (9), welche beruhend auf in diese einge gebene, den Betriebszustand charakterisierenden Signalen An steuersignale für das Kupplungsstellglied (13) und den Getrie beaktuator (17) erzeugt und an diese ausgibt,
eine der Steuereinrichtung (9) zugeordnete Notsteuereinheit (11), welche bei erkannter Fehlfunktion der Steuereinrichtung (9):
die Zufuhr von Ansteuersignalen von der Steuereinrich tung (9) zu dem Kupplungsstellglied (13) und dem Getrie beaktuator (17) unterbindet,
beruhend auf mit der Drehzahl des Motors (3) in Zusam menhang stehenden und dieser zugeführten Signalen Ansteuersignale für das Kupplungsstellglied (13) erzeugt und an dieses ausgibt,
eine Funktionsanalyse der Steuereinrichtung (9) durch führt und dann, wenn das Ergebnis der Funktionsanalyse die Funktionstüchtigkeit der Steuereinrichtung (9) zur Ansteuerung des Getriebeaktuators (17) anzeigt, das Unterbinden der Zufuhr von Ansteuersignalen von der Steuereinrichtung (9) zum Getriebeaktuator (17) aufhebt und die Steuereinrichtung (9) zur Ansteuerung des Getrie beaktuators (17) freigibt.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Notbedienelement (39) vorgesehen
ist und dass die Notsteuereinheit (11) dazu ausgebildet ist, bei erkann
ter Fehlfunktion der Steuereinheit (9) das Notbedienelement (39) zur
manuellen Not-Betätigung freizugeben, wobei diese Not-Betätigung des
Notbedienelements (39) zum Einlegen einer zum Anfahren geeigneten
Gangstufe in dem Getriebe (7) führt.
3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Notbedienelement (39) einen zur
Durchführung von Schaltvorgängen betätigbaren Schalthebel (37)
umfasst und dass bei Freigabe des Notbedienelements (39) zur Durch
führung der Notbetätigung der Schalthebel (37) in eine bei nicht vor
handener Freigabe nicht erreichbare Schaltstellung bewegbar ist.
4. Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die zum Anfahren geeignete Gangstufe
der zweite Gang ist.
5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Notsteuereinheit (11) bei funktions
tüchtiger Steuereinrichtung (9) von dieser die Funktionstüchtigkeit
anzeigende Signale mit vorbestimmten Zeitabständen zu
geführt werden und dass bei Ausbleiben dieser Signale die Notsteuer
einheit (11) auf Vorliegen einer Fehlfunktion der Steuereinrichtung (9)
erkennt.
6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Notsteuereinheit (11) dazu ausge
bildet ist, mit vorbestimmten Zeitabständen eine Funktionstüchtigkeits
überprüfung der Steuereinrichtung (9) durchzuführen.
7. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Notsteuereinheit (11) mit der Steuer
einrichtung (9) über eine serielle Schnittstelle verbunden ist.
8. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch einen Signalgeber (35), der dann, wenn die
Notsteuereinheit (11) das Vorliegen einer Fehlfunktion der Steuerein
richtung (9) erkennt, eine entsprechende Anzeige erzeugt.
9. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Ansteuersignalen von der
Steuereinrichtung (9) zu dem Kupplungsstellglied (13) und dem Getrie
beaktuator (17) durch Deaktivieren der Steuereinrichtung (9) unter
bunden wird.
10. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Ansteuersignalen von der
Steuereinrichtung (9) zu dem Kupplungsstellglied (13) und dem Getrie
beaktuator (17) durch Unterbrechen der Signalübertragungsverbindung
zwischen der Steuereinrichtung (9) und dem Kupplungsstellglied (13)
oder dem Getriebeaktuator (17) unterbunden wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ZF SACHS AG, 97424 SCHWEINFURT, DE |
|
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |