DE19823284B4 - Verfahren zur Steuerung eines Einrückzustandes einer Kupplung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Einrückzustandes einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Motor, einer Kupplung und einem Getriebe mit einem Wählelement zur Wahl eines Getriebeganges, mit einer von einer Steuereinheit ansteuerbaren Betätigungseinheit, wie Aktor, zum Betätigen, wie Ein- und/oder Ausrücken, der Kupplung, mit einer mit Sensoren und gegebenenfalls anderen Elektronikeinheiten, wie einer Motorelektronik, in Signalverbindung stehenden Steuereinheit, wobei bei im Getriebe eingelegtem ersten Gang oder Rückwärtsgang, bei laufendem Motor und unbetätigtem Gaspedal und unbetätigter Bremse das von der Kupplung übertragbare Drehmoment derart erhöht wird, daß das Fahrzeug kriecht.
- Solche Verfahren sind durch die
DE 44 26 260 A1 bekannt geworden. Kraftfahrzeuge mit solchen Vorrichtungen weisen in der Regel einen Verbrennungsmotor oder ein andere Antriebseinheit auf, wobei ein Hybridsystem mit Verbrennungskraftmaschine und einem Energiespeicher und/oder einem Elektromotor vorgesehen sein kann. Das im Antriebsstrang angeordnete und eine Antriebsverbindung herstellende Drehmomentübertragungssystem kann mittels eines Aktors, wie einer Betätigungseinheit, automatisiert angesteuert oder betätigt werden, um ein- und/oder ausgerückt zu werden. Das Getriebe kann ein handgeschaltetes Stufenwechselgetriebe oder ein automatisiertes Getriebe mit automatisiert gesteuertem Gangwechsel sein. Die Getriebe können mit oder ohne Zugkraftunterbrechung arbeiten. - Wird bei obigen Kraftfahrzeugen mit obigem Verfahren ein Ankriechen angesteuert, so kann bei nach einer Kupplungskennlinie eingestelltem Kupplungsmoment zum Ankriechen beispielsweise bei einer Greifpunktverschiebung, wobei der Greifpunkt der Einrückpunkt der Kupplung ist, bei welchem eine Drehmomentübertragung beginnt, ein unregelmäßig starkes oder schnelles Ankriechen resultieren.
- Ein Ankriechen aus dem Stand des Fahrzeuges in beispielsweise dem zweiten Gang führt zu längeren Schlupfzeiten und somit zu einer erhöhten thermischen Belastung der Kupplung. Ein Kriechen des Fahrzeuges in einem höheren Gang als dem ersten Gang führt aber zu einem erhöhten Fahrkomfort, da bei erhöhter Kriechgeschwindigkeit größere Fahrbereiche abgedeckt werden, die ohne Gaspedalbetätigung erreicht werden können.
- Die
DE 32 14 494 C2 offenbart ein druckfreies Einkuppeln beim Anfahren als auch beim Gangwechsel, wobei gang- und drehzahlabhängig eingekuppelt wird. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein oben genanntes Verfahren hierfür zu schaffen, welches den obigen Widerspruch löst und dennoch bei geringer thermischer Belastung der Kupplung ein komfortables Ankriechen oder Rangieren, des Fahrzeuges erlaubt. Die genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Dies wird nach dem erfinderischen Gedanken dadurch erreicht, daß bei im Getriebe eingelegtem höherem Gang als dem ersten Gang bei laufendem Motor und unbetätigtem Gaspedal und unbetätigter Bremse und bei Geschwindigkeiten größer als eine vorgebbare Grenzgeschwindigkeit das von der Kupplung übertragbare Drehmoment derart erhöht wird, daß das Fahrzeug weiterkriecht und bei Geschwindigkeiten unterhalb der Grenzgeschwindigkeit das von der Kupplung übertragbare Drehmoment abgebaut wird.
- Zweckmäßig ist es, wenn ein höherer Gang zumindest einer der Gänge: zweiter Gang bis fünfter oder sechster Gang ist, je nach dem, ob ein Fünfganggetriebe oder ein Sechsganggetriebe verwendet wird.
- Vorteilhaft ist es, wenn die vorgebbare Grenzgeschwindigkeit eine Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich 2 km/h bis 10 km/h, vorzugsweise im Bereich 3 km/h bis 5 km/h ist.
- Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die vorgebbare Grenzgeschwindigkeit aus einem Speicher oder einem Kennfeld auslesbar ist.
- Ebenso ist es zweckmäßig, wenn die vorgebbare Grenzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem eingelegten Gang unterschiedlich gewählt wird.
- Die Erfindung wird anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges und -
2 ein Blockschaltbild. - Die
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug1 mit einer Antriebseinheit2 , wie Motor oder Brennkraftmaschine. Weiterhin ist im Antriebsstrang des Fahrzeuges eine Kupplung3 und ein Getriebe4 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kupplung3 im Kraftfluß zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über die Kupplung an das Getriebe und von dem Getriebe4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle5 und an eine nachgeordnete Achse6 sowie an die Räder6a übertragen wird. - Die Kupplung
3 ist als Reibungskupplung, wie Trockenreibungskupplung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung, naß laufende Reibungskupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende, eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Das Getriebe4 ist als Handschaltgetriebe, wie Wechselstufengetriebe, dargestellt. Entsprechend des erfindungsgemäßen Gedankens kann das Getriebe aber auch ein automatisiertes Schaltgetriebe sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im weiteren ein automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird. - Weiterhin kann auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein Automatgetriebe ein Getriebe im wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.
- Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem
3 , wie Kupplung oder Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Die Kupplung kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. - Die Kupplung
3 weist eine Antriebsseite7 und eine Abtriebsseite8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite7 auf die Abtriebsseite8 übertragen wird, indem die Kupplungsscheibe3a mittels der Druckplatte3b , der Tellerfeder3c und dem Ausrücklager3e sowie dem Schwungrad3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel20 mittels einer Betätigungseinrichtung, wie Aktor, betätigt. - Die Ansteuerung des Einrückzustandes der Kupplung
3 erfolgt mittels einer Steuereinheit13 , wie Steuergerät, welches die Steuerelektronik13a und den Aktor13b umfassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung kann der Aktor und die Steuerelektronik auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie Gehäusen, angeordnet sein. - Die Steuereinheit
13 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors12 des Aktors13b enthalten. Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft erreicht werden, daß das System als einzigen Bauraum den Bauraum für den Aktor mit Elektronik benötigt. Der Aktor besteht aus einem Antriebsmotor12 , wie Elektromotor, wobei der Elektromotor12 über ein Getriebe, wie Schneckengetriebe oder Stirnradgetriebe oder Kurbelgetriebe oder Gewindespindelgetriebe, auf einen Geberzylinder11 wirkt. Diese Wirkung auf den Geberzylinder kann direkt oder über ein Gestänge erfolgen. - Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors, wie des Geberzylinderkolbens
11a , wird mit einem Kupplungswegsensor14 detektiert, welcher die Position oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe detektiert, welche proportional zur Position bzw. Einrückposition respektive der Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Kupplung ist. Der Geberzylinder11 ist über eine Druckmittelleitung9 , wie Hydraulikleitung, mit dem Nehmerzylinder10 verbunden. Das Ausgangselement10a des Nehmerzylinders ist mit dem Ausrückhebel oder Ausrückmittel20 wirkverbunden, so daß eine Bewegung des Ausgangsteiles10a des Nehmerzylinders10 bewirkt, daß das Ausrückmittel20 ebenfalls bewegt oder verkippt wird, um das von der Kupplung3 übertragbare Drehmoment anzusteuern. - Der Aktor
13b zur Ansteuerung des von der Kupplung übertragbaren Drehmoments kann druckmittelbetätigbar sein, d. h., es kann mittels Druckmittelgeber- und Nehmerzylinder ausgerüstet sein. Das Druckmittel kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium sein. Die Betätigung des Druckmittelgeberzylinders kann elektromotorisch vorgesehen sein, wobei der Elektromotor12 elektronisch angesteuert werden kann. Das Antriebselement des Aktors13b kann neben einem elektromotorischen Antriebselement auch ein anderes, beispielsweise druckmittelbetätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können Magnetaktoren verwendet werden, um eine Position eines Elementes einzustellen. - Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes dadurch, daß die Anpressung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe zwischen dem Schwungrad
3d und der Druckplatte3b gezielt erfolgt. Über die Stellung des Ausrückmittels20 , wie Ausrückgabel oder Zentralausrücker, kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte respektive der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt und fixiert werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise eine Position der Druckplatte3b angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Die Kupplung kann mittels der gezielten Ansteuerung des Ausrückmittels20 in dieser Position fixiert werden. Es können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert werden, die definiert über den momentan anstehenden Motormomenten liegen. In einem solchen Fall können die aktuell anstehenden Motormomente übertragen werden, wobei die Drehmoment-ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen gedämpft und/oder isoliert werden. - Als Einrückzustand wird im weiteren die Einrückposition der Kupplung verstanden, die ein definiertes übertragbares Drehmoment gewährleistet. Somit ist der Einrückzustand im wesentlichen repräsentierend für das von der Kupplung übertragbare Drehmoment, das von null bis zum maximalen Drehmomentwert reichen kann.
- Zur Ansteuerung, wie Steuerung oder Regelung, der Kupplung werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise die relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zustandsgrößen, Signale und Meßwerte liefern, die von der Steuereinheit verarbeitet werden, wobei eine Signalverbindung zu anderen Elektronikeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer Elektronik eines Antiblockiersystemes (ABS) oder einer Antischlupfregelung (ASR) vorgesehen sein kann und bestehen kann. Die Sensoren detektieren beispielsweise Drehzahlen, wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position des Lasthebels, die Drosselklappenstellung, die Gangposition des Getriebes, eine Schaltabsicht und weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.
- Die
1 zeigt, daß ein Drosselklappensensor15 , ein Motordrehzahlsensor16 , sowie ein Tachosensor17 Verwendung finden und Meßwerte bzw. Informationen an das Steuergerät weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie Computereinheit, der Steuereinheit13a verarbeitet die Systemeingangsgrößen und gibt Steuersignale an den Aktor13b weiter. Der Tachosensor detektiert die Fahrzeuggeschwindigkeit und stellt sie der Steuereinheit zur Verfügung. Dies kann auch über einen Datenbus, wie CAN-Bus, erfolgen. - Das Getriebe ist als Stufenwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die Übersetzungsstufen mittels eines Schalthebels gewechselt werden oder das Getriebe mittels dieses Schalthebels betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem Bedienhebel, wie Schalthebel
18 , des Handschaltgetriebes zumindest ein Sensor19b angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition detektiert und an das Steuergerät weiterleitet. Der Sensor19a ist am Getriebe angelenkt und detektiert die aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht. Die Schaltabsichtserkennung unter Verwendung von zumindest einem der beiden Sensoren19a ,19b kann dadurch erfolgen, daß der Sensor ein Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel wirkende Kraft detektiert. Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg- oder Positionssensor ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des Positionssignales eine Schaltabsicht erkennt. - Das Steuergerät steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art und Weise, daß in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes die Steuereinheit Steuer- oder Regelungsbefehle an den zumindest einen Aktor ausgibt. Das Antriebselement
12 des Aktors, wie Elektromotor, erhält von der Steuereinheit, welche die Kupplungsbetätigung ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von Meßwerten und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der angeschlossenen Sensorik. Hierzu ist in dem Steuergerät ein Steuerprogramm als Hard- und/oder als Software implementiert, das die eingehenden Signale bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder Kennfeldern die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt. - Das Steuergerät
13 hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestimmungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbestimmungseinheit und/oder eine Betriebszustandsbestimmungseinheit implementiert oder sie steht mit zumindest einer dieser Einheiten in Signalverbindung. Diese Einheiten können durch Steuerprogramme als Hardware und/oder als Software implementiert sein, so daß mittels der eingehenden Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit2 des Fahrzeuges1 , die Gangposition des Getriebes4 sowie der Schlupf, welcher im Bereich des Drehmomentübertragungssystems herrscht und der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeuges bestimmt werden kann. Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt anhand der Signale der Sensoren19a und19b den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren am Schalthebel und/oder an getriebeinternen Stellmitteln, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstange, angelenkt und diese detektieren, beispielsweise die Lage und/oder die Geschwindigkeit dieser Bauteile. Weiterhin kann ein Lasthebelsensor31 am Lasthebel30 , wie Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition detektiert. Ein weiterer Sensor32 kann als Leerlaufschalter fungieren, d. h. bei betätigtem Gaspedal, wie Lasthebel, ist dieser Leerlaufschalter32 eingeschaltet und bei einem nicht betätigten Signal ist er ausgeschaltet, so daß durch diese digitale Information erkannt werden kann, ob der Lasthebel, wie Gaspedal, betätigt wird. Der Lasthebelsensor31 detektiert den Grad der Betätigung des Lasthebels. - Die
1 zeigt neben dem Gaspedal30 , wie Lasthebel, und den damit in Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement40 zur Betätigung der Betriebsbremse oder der Festestellbremse, wie Bremspedal, Handbremshebel oder hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sensor41 ist an dem Betätigungselement40 angeordnet und überwacht dessen Betätigung. Der Sensor41 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie Schalter, ausgestaltet, wobei dieser detektiert, daß das Betätigungselement betätigt ist oder nicht betätigt ist. Mit diesem Sensor kann eine Signaleinrichtung, wie Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, daß die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Betätigungselementes ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen. - Die
2 zeigt ein Blockschaltbild100 zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Block101 wird das Verfahren gestartet, wobei dies getaktet durchgeführt wird. In Block102 wird abgefragt, ob die Motordrehzahl nmot größer als 400 1/min ist. Ist dies der Fall, kann davon ausgegangen werden, daß der Motor läuft. Ist dies nicht der Fall, steht der Motor und es wird bei103 zu einer anderen Steuerroutine gewechselt. In Block104 wird abgefragt, ob das Gaspedal betätigt ist. Ist dies der Fall, wird bei105 zu einer Anfahrstrategie gewechselt. Ist das Gaspedal in104 nicht betätigt, wird bei Block106 abgefragt, ob eine Bremse, wie Betriebsbremse und/oder Feststellbremse betätigt ist. Ist dies der Fall, wird bei107 zu einem Abbrechen eines Kriechvorganges gewechselt. - In Block
108 wird von einem Gangerkennungssensor erfaßt, welcher Gang im Getriebe eingelegt ist oder ob ein Neutralbereich im Getriebe eingelegt ist. - Dieser Sensor erfaßt beispielsweise eine Position eines getriebeseitigen Schaltorgans und erkennt anhand der Position den eingelegten Gang.
- In Block
109 wird abgefragt, ob der Neutralbereich im Getriebe eingelegt ist. Ist dies der Fall, wird bei110 ein anderes Verfahren weiter durchgeführt. Ist kein Neutralbereich eingelegt, wird in111 abgefragt, ob ein erster Gang oder ein Rückwärtsgang im Getriebe eingelegt ist. Ist dies der Fall, wird bei112 ein Kriechmoment aufgebaut, damit das Fahrzeug ankriecht, bevor bei113 das Verfahren beendet wird. - Ist in Block
111 nicht der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt, ist in Block114 der zweite Gang oder ein höherer Gang eingelegt. Anschließend wird bei115 die Grenzgeschwindigkeit ausgelesen. Diese kann in Abhängigkeit des eingelegten Ganges ausgelesen werden oder in einem anderen Ausführungsbeispiel gangunabhängig gewählt werden. - In Block
116 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mit diesem Grenzwert der Geschwindigkeit verglichen. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Grenzwert, wird bei112 das Kriechmoment aufgebaut, damit das Fahrzeug weiterkriecht. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der Grenzwert, wird das Kriechmoment in117 nicht aufgebaut oder abgebaut. Dies bewirkt kein Ankriechen in diesem Gang aber ein Weiterkriechen in diesem Gang.
Claims (4)
- Verfahren zur Steuerung eines Einrückzustandes einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Motor, einer Kupplung und einem Getriebe mit einem Wählelement zur Wahl eines Getriebeganges, mit einer von einer Steuereinheit ansteuerbaren Betätigungseinheit zum Ein- und/oder Ausrücken der Kupplung, mit einer mit Sensoren und einer Motorelektronik in Signalverbindung stehenden Steuereinheit, wobei bei im Getriebe eingelegtem ersten Gang oder Rückwärtsgang, bei laufendem Motor und unbetätigtem Gaspedal und unbetätigter Bremse das von der Kupplung übertragbare Drehmoment derart erhöht wird, daß das Fahrzeug ankriecht, wobei bei im Getriebe eingelegtem höheren Gang bei laufendem Motor und unbetätigtem Gaspedal und unbetätigter Bremse und bei Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als eine vorgebbare Grenzgeschwindigkeit das von der Kupplung übertragbare Drehmoment derart erhöht wird, daß das Fahrzeug weiterkriecht, und bei Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb der Grenzgeschwindigkeit das von der Kupplung übertragbare Drehmoment abgebaut wird, wobei die vorgebbare Grenzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem eingelegten Gang unterschiedlich gewählt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein höherer Gang zumindest einer der Gänge: zweiter Gang bis fünfter oder sechster Gang ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgebbare Grenzgeschwindigkeit eine Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich 2 km/h bis 10 km/h, vorzugsweise im Bereich 3 km/h bis 5 km/h ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgebbare Grenzgeschwindigkeit aus einem Speicher oder einem Kennfeld ausgelesen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823284.5A DE19823284B4 (de) | 1997-06-06 | 1998-05-25 | Verfahren zur Steuerung eines Einrückzustandes einer Kupplung |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19723757.6 | 1997-06-06 | ||
DE19723757 | 1997-06-06 | ||
DE19823284.5A DE19823284B4 (de) | 1997-06-06 | 1998-05-25 | Verfahren zur Steuerung eines Einrückzustandes einer Kupplung |
Publications (2)
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