DE19827003A1

DE19827003A1 - Verfahren zur automatischen Betätigung einer Reibungskupplung

Info

Publication number: DE19827003A1
Application number: DE19827003A
Authority: DE
Inventors: Rainer Reuthal; Rainer Stuehler
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 1999-12-23
Also published as: FR2780125B1; FR2780125A1

Abstract

Verfahren zur automatisierten Betätigung einer zwischen Motor und Getriebe angeordneten Reibungskupplung, die durch ein derselben zugeordnetes Stellglied, das durch eine Steuereinrichtung ansteuerbar ist, betätigt wird und wobei durch eine Einrichtung ein Schlupfen der angetriebenen Fahrzeugräder gegenüber dem Fahrzeuguntergrund erkannt wird, und bei erkanntem Schlupf die Reibungskupplung durch das Stellglied zeitweise ausgerückt wird, um das vom Motor abgegebene Bremsmoment vor Übertragung auf die angetriebenen Fahrzeugräder zu vermindern, wobei die Einrichtung zur Erkennung eines Schlupfes der Antriebsräder den, den Gradienten der Antriebsräder charakterisierende Signale einer zugeordneten Sensorik zugeleitet werden, und daß mit Überschreiten eines vorbestimmten Gradientengrenzwertes die Reibungskupplung zumindest einmal soweit gelöst wird, daß sie mit einem vorbestimmbaren Reibschluß wirksam ist, um anschließend den Reibschluß bis zum erneuten Eintritt eines Schlupfes wieder aufzubauen, und bei Schlupffreiheit endgültig eingerückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Betätigung einer zwi schen Motor und Getriebe angeordneten Reibungskupplung, gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 36 30 750 A1 ist bereits eine durch ein Betätigungsorgan betätigba re Reibungskupplung bekannt. Das Betätigungsorgan wird ausschließlich von ei ner Steuereinheit gesteuert, die zumindestens Signale eines Kupplungspedalstel lungssensors und Signale einer Regeleinheit von einem ABS-System oder ARS-System erhält. Registriert der ABS-Sensor bzw. ARS-Sensor einen Schlupf zwi schen Fahrzeugrädern und Fahruntergrund, so gibt die ABS-Regeleinheit ein Si gnal an die Steuereinheit ab. Dieses Signal wird von der Steuereinheit als Soll wert für eine Kupplungsbetätigung erkannt, der Vorrang vor dem von dem Kupp lungspedalstellungssensor an der Steuereinheit zugeleiteten Signal hat. Durch das von der Regeleinheit abgegebene Signal wird die Kupplung ausgerückt und der Motor und das Getriebe sind zuverlässig getrennt. Diese ausgerückte Position der Kupplung wird solange durch die Steuereinheit aufrechterhalten, wie das ent sprechende ABS-Signal der Regeleinheit anliegt. Bei Betätigung des Gaspedals bleibt ein von der Regeleinheit an die Steuereinheit geleitetes ABS-Signal unbe rücksichtigt, und die gemäß der Fahrpedalauslenkung gewünschte Kupplungsstel lung wird als Kupplungs-Sollstellung eingeregelt.

Nachteilig ist jedoch, daß dieses System nur bei einem mit einem ABS- oder ARS-System versehenen Fahrzeugs vorgesehen werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die Betätigung einer automat tisierten Reibungskupplung zu schaffen, durch die bei detektiertem Schlupf der Fahrzeugräder zum Fahruntergrund durch Betätigung der Reibungskupplung die ser Schlupf vermindert wird, und durch die durch ein vom Motor bereitgestelltes Bremsmoment die Bremswirkung durch den Motor gesteuert wird.

Weiterhin lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens geeignet ist, mit einer vereinfachten Sensorik bereitzustellen.

Durch die Maßnahme, daß eine Sensorik den Gradienten der Antriebsräder cha rakterisierende Signale zugeleitet werden, ist eine Einrichtung zur Erkennung ei nes Schlupfes bereitgestellt. Überschreitet der sensierte Gradient der Antriebsrä der einen vorbestimmten Gradientgrenzwert, so wird ein Schlupfen der Antriebs räder durch die Steuereinrichtung erkannt. Ist ein Schlupfen der Antriebsräder detektiert, so wird die Reibungskupplung durch das Stellglied zumindestens ein mal soweit gelöst, daß sie mit einem vorbestimmbaren Reibschluß wirksam ist, um anschließend den Reibschluß bis zum erneuten Eintritt eines Schlupfes wieder aufzubauen und bei Schlupffreiheit endgültig einzurücken.

Durch dieses Verfahren wird das auf die Antriebsräder übertragene Bremsmo ment zur Wiederherstellung des Reibschlusses reduziert, wobei für die Erkennung eines Schlupfes der Antriebsräder lediglich ein den Gradienten der Antriebsräder charakterisierendes Signal erforderlich ist.

Ein den Gradienten charakterisierendes Signal kann beispielsweise der Gradient der Drehzahl der Getriebeeingangswelle sein, die unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der Drehzahl der Getriebeausgangswelle entspricht. Bei einer Vielzahl von Ausführungen an elektronischen Kupplungssystemen ist eine Erfassung der Getriebeeingangswellendrehzahl zur Steuerung des elektroni schen Kupplungssystems erforderlich, so daß in diesen Fällen die bereits vorhan dene Sensorik genutzt werden kann.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den ermittelten Gradienten in Abhängig keit von der Fahrgeschwindigkeit einem Gradientenwert zuzuordnen, durch den der Gradient in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit normiert bzw. gewich tet ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, den Gradienten unter Be rücksichtigung des vom Motor abgegebenen Momentes einem Gradientennorm wert zuzuordnen und damit zu normieren. Durch das eingeleitete Bremsmoment ist eine zu erwartende Verzögerung vorbestimmt, die noch durch weitere Einflüs se, wie die Steigung der Fahrbahn, Windverhältnisse, Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn, um hier nur einige zu nennen, um ein begrenztes Maß abweichen kann. In Abhängigkeit von dem eingeleiteten Moment ist ein Gradientenbereich vorgegeben, wobei bei Verlassen dieses Bereiches ein Schlupfen der Antriebsrä der erkannt wird. Der Gradientenbereich umfaßt die Werte von Gradienten, die aufgrund der weiteren Einflüsse auftreten können.

Überschreitet der detektierte Gradient eine vorgegebene Gradienten, so wird die Reibungskupplung gelöst. Sie ist mit einem vorbestimmbaren, verminderten Reibschluß wirksam. Durch diesen verminderten Reibschluß wird ein geringeres, vom Motor eingeleitetes Bremsmoment übertragen und der Gradient ändert sein Vorzeichen. Anschließend wird der Reibschluß bis zum erneuten Eintritt eines Schlupfes wieder erhöht. Der Reibschluß der Reibungskupplung wird solange im Wechsel vermindert und aufgebaut, bis das Fahrzeug soweit abgebremst ist, so daß die Reibungskupplung bei Schlupffreiheit eingerückt werden kann.

Durch Betätigung des Fahrpedals, das mit einem Sensor versehen ist, dessen Si gnale einer Steuereinrichtung zugeleitet werden, wird diese Steuerung abgebro chen, und die Reibungskupplung wird ohne Berücksichtigung eines Schlupfes eingerückt. Damit wird sichergestellt, daß der Fahrer, wenn er die Notwendigkeit sieht beschleunigen zu müssen, z. B. in einem Ausweichmanöver, dies durch Ein rücken der Reibungskupplung ermöglicht wird. Damit ist die Steuerung des Reib schlusses abgebrochen. Ist das Fahrpedal nicht mehr ausgelenkt, so wird bei de tektiertem Schlupf die Steuerung des Reibschlusses, wie zuvor beschrieben, wie der aktiviert.

Als weitere vorteilhafte Ausführungsform hat sich herausgestellt, der Steuerein richtung einen Sensors zur Erfassung des eingelegten Fahrganges zuzuordnen. Ist bereits ein elektronisches Kupplungssystem zur automatisierten Kupplungsbetäti gung vorgesehen, so ist solch eine Sensor bereits meistens schon vorhanden. Die Reibungskupplung kann zur Erhöhung des Reibschlusses in Abhängigkeit vom eingelegten Gang eingerückt werden, womit eine Komfortsteigerung verbunden ist.

Weiterhin ist vorteilhaft, einen detektierten Schlupf in Abhängigkeit vom einge legten Gang zu wichten, da ein vom Motor eingeleitetes Bremsmoment in kleinen Fahrgängen eine stärkere Wirkung hat. Somit ist das Einfließen dieser Information insbesondere für die Steuerung des Reibschlusses der Reibungskupplung vorteil haft.

Wird durch die Steuereinrichtung eine, einen vorgegebenen Verzögerungsgrenz wert überschreitende Längsverzögerung detektiert, so wird ein durch Detektion eines hohen Gradienten begründetes Ausrücken der Reibungskupplung verhindert. Solch eine hoher Gradient kann aus den Bremsvorgang unterstützenden weiteren Einflüsse resultieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 schematische Darstellung eines Antriebsstranges mit einer für das erfin dungsgemäße Verfahren geeigneten Vorrichtung;

Fig. 2 Steuereinrichtung mit integrierter Einrichtung zur Erkennung eines Schlupfes;

Fig. 3 grafische Darstellung der Schlupfwerte;

Fig. 4 Darstellung der Kupplungssteuerung in Abhängigkeit vom detektierten Schlupf und von den Drehzahlen von Motor und Getriebeeingangswelle, sowie der Querbeschleunigung.

Anhand von Fig. 1 wird zunächst der prinzipielle Aufbau eines Ausführungsbei spieles beschrieben. Es ist vorgesehen, das Fahrzeug mittels eines Verbren nungsmotors 1 anzutreiben. Über eine Kurbelwelle 7 ist das vom Motor 1 bereit gestellt Drehmoment, das mittels einer zugeordneten Sensorik 33 erfaßt wird, über eine zwischengeschaltete Reibungskupplung 3, die mittels eines Stellglie des 19 betätigt wird, und über ein sich an die Reibungskupplung 3 anschließen des Getriebe 5 auf die Antriebsräder 13 des Fahrzeugs übertragbar. Dieser Steu ereinrichtung 17 werden Sensorsignale zumindestens eines Fahrpedals 23, eines Kurbelwellendrehzahlsensors 25, eines einer Getriebeeingangswelle 9 zugeordne ten Getriebeeingangs- 27 bzw. eines einer Getriebeeingangswelle 11 zugeordne ten Getriebe-Ausgangswellendrehzahlsensors 29, aus der Signale ein den Gra dienten der Antriebsräder 13 charakterisierende Signale 40 ableitbar sind, zuge leitet. Das der Reibungskupplung zugeordnete Stellglied 19 wird durch die Steu ereinrichtung 17 gesteuert. In dem dargestellten Beispiel ist vorgesehen, daß die Steuereinrichtung 17 in Abhängigkeit von den erhaltenen Sensorsignalen die Rei bungskupplung 3 steuert. Jede Kupplungsbetätigung wird, durch das durch die Steuereinrichtung 17 angesteuerte Stellglied 19, durchgeführt. Das mit dem Sen sor 23 versehene Fahrpedal ist vorgesehen, um den Fahrerwunsch, die Reibungs kupplung einzurücken, der Steuereinrichtung 17 signalisieren zu können.

Zumindestens für einen Fahrgangwechsel wird die Reibungskupplung 3 geöffnet, wobei ein Fahrgangwechsel durch eine Betätigung eines mit einem Sensor verse henen Kupplungspedals, in unserem Ausführungsbeispiels nicht vorgesehen, oder durch eine Betätigung eines Schalthebels 22 eingeleitet werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein elektronisches Kupplungssystem 39 vorgesehen, durch das bei erkanntem Schaltwunsch die Reibungskupplung 3 ge öffnet wird. Durch ein Getriebestellglied 20 wird der vom Fahrer mittels des Schalthebels 22 gewählte Fahrgang eingelegt.

Möchte nun der Fahrer mit dem zuvor beschriebenen Fahrzeug mittels des Mo tors bremsen, so kann es zu einem Schlupfen der Antriebsräder 13 kommen, wenn das durch den Motor 1 eingeleitete Motorbremsmoment größer ist, als die Reifenhaftung der Räder 13 auf der Fahrbahn. Dies kann insbesondere bei einem Wechsel zu einer Fahrbahnbeschaffenheit mit einem geringen Reibwert auftreten. Es kann zum seitlichen Ausbrechen des Fahrzeugs kommen. Um die Seitenfüh rung des Fahrzeugs wieder herzustellen ist es erforderlich, die Reibungskupp lung 3 zumindestens teilweise zu öffnen. Andererseits möchte man jedoch auch mittels des vom Motor 1 eingeleiteten Momentes bremsen.

Anhand von Fig. 2 wird im folgenden eine Vorrichtung 30 beschrieben, bei dem sowohl das Bremsmoment des Motors 1 genutzt wird, als auch ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeugs verhindert wird.

Es ist vorgesehen, daß diese Vorrichtung 30 bei einem nahezu unausgelenkten Fahrpedal 21 und bei detektiertem Schlupf aktiviert wird. Die. Einrichtung zur Er kennung eines Schlupfes 18 bestimmt den Schlupf in Abhängigkeit von dem Gradienten der Antriebsräder 13.

Es ist eine Normierungseinheit 45 vorgesehen, durch die der sensierte Gradient unter Berücksichtigung von der Fahrgeschwindigkeit, die von der mittels eines Sensors 24 aufgenommenen Drehzahl nicht angetriebener Fahrzeugräder 15 ab leitbar ist und dem eingeleiteten Motormoment in einem Gradientennormwert 44 überführt wird.

Mit der Umschaltung des Aktivierungsschalters 35 werden die Signale an ein Hauptmodul weitergeleitet. Durch das Hauptmodul 60 wird das Stellglied 19 der Reibungskupplung 3 zur Verminderung des eingeleiteten Bremsmomentes ange steuert.

Der Gradientenwert 44 kann noch mit Wichtungsfaktoren 53,55, durch die der eingelegte Gang 55 und die durch einen vorgesehenen Querbeschleunigungssen sor 31 detektierte Querbeschleunigung 53 eingehen, multipliziert werden.

In Abhängigkeit von dem Gradientennormwert 44 wird das Stellglied der Rei bungskupplung 19 angesteuert. Liegt der Gradientennormwert 44 außerhalb ei nes in Abhängigkeit von dem momentanen Motormoment vorgegebenen, zulässi gen Gradientenbereiches und ist der Gradientnormwert 44 negativ, so wird in Abhängigkeit von dem Gradientnormwert 44 die Kupplung geöffnet. Überschrei tet der Gradientnormwert 44 einen vorbestimmten unteren Grenzwert, so wird die Reibungskupplung 3 sofort geöffnet, wobei die Reibungskupplung 3 auf die Position beginnender Momentenübertragung plus einen fest vorgegebenen Offset-Wert in Einkuppelrichtung gestellt wird. Damit ist ein schnelles Ausrücken der Reibungskupplung 3 bei plötzlichem erkanntem aufgetretenem Schlupf sicherge stellt, wobei durch den Offset immer noch ein Moment über die Reibungskupp lung 3 übertragen wird. Dadurch wird ein beim vollständigen Ausrücken der Rei bungskupplung 3 durch ein Entspannen des Antriebsstranges auftretender Ruck vermieden.

Durch die Betätigung der Reibungskupplung 3 in Ausrückrichtung steigt der Schlupf der Antriebsräder 13 nicht mehr an. Der Gradient ist zumindestens kurz zeitig Null, bei dem die momentane Position der Reibungskupplung 3 unverändert bleibt. Durch das an den Antriebsrädern 13 angreifende Motorbremsmoment wird im folgenden bei unveränderter Fahrbahnbeschaffenheit oder einer Fahrbahn mit höherem Reibwert ein negativer, eine Verzögerung des Fahrzeuges anzeigender Gradient auftreten. Bei einem negativen Gradienten, der über einem vorgegebe nen Wert liegt, wird die Reibungskupplung in Abhängigkeit vom eingelegten Gang wieder mit einer bestimmten Einrückgeschwindigkeit, vorzugsweise exponentiell eingerückt. Bei höheren Reibwerten der Fahrbahn, insbesondere bei einem Reib wertsprung, womit ein großer, negativer Gradient bei hoher Längsverzögerung einhergeht, wird die Reibungskupplung zügig eingerückt. Durch das Motor bremsmoment wird das Fahrzeug optimal verzögert. Wird eine Gierbewegung des Fahrzeuges detektiert, so wird ein Einrücken der Reibungskupplung solange ver zögert, bis keine Gierbewegung mehr detektiert wird.

Ist die Motordrehzahl gleich der Getriebeeingangsdrehzahl ist und die Reibungs kupplung 3 geschlossen, so wird die Ansteuerung der Reibungskupplung 3 been det.

Wird jedoch durch den Fahrer vorzeitig, bevor die Reibungskupplung 3 bei Schlupffreiheit der Antriebsräder 13 eingerückt ist, das Fahrpedal 21 betätigt, so wird die Reibungskupplung 3 vollständig eingerückt, und eine Ansteuerung des elektrischen Kupplungssystems 39 aufgrund eines detektierten Gradientnormwer tes ist beendet.

Bezugszeichenliste

1

Motor

3

Reibungskupplung

5

Getriebe

7

Kurbelwelle

9

Getriebeeingangswelle

11

Getriebeausgangswelle

13

angetriebene Fahrzeugräder

15

nicht angetriebene Fahrzeugräder

17

Steuereinrichtung

18

Einrichtung zur Erkennung eines Schlupfes

19

Stellglied der Kupplung

20

Getriebestellglied

21

Fahrpedal

22

Schalthebel

23

Fahrpedalsensor

24

Fahrgeschwindigkeitssensor

25

Kurbelwellendrehzahlsensor

27

Getriebeeingangswellendrehzahl sensor

29

Getriebeausgangswellendrehzahl sensor

30

Vorrichtung

31

Querbeschleunigungssensor

33

Sensorik

35

Aktivierungsschalter

39

elektr. Kupplungssystem

40

Signale

41

Gradient

43

Gradientwert

44

Gradientnormwert

45

Normierungseinheit

53

Wichtung Querbeschleunigung

55

Wichtung Fahrgang

60

Hauptmodul

Claims

1. Verfahren zur automatisierten Betätigung einer zwischen Motor und Getriebe angeordneten Reibungskupplung, die durch ein derselben zugeordnetes Stellglied, das durch eine Steuereinrichtung ansteuerbar ist, betätigt wird und wobei durch eine Einrichtung ein Schlupfen der angetriebenen Fahrzeugräder gegenüber dem Fahrzeuguntergrund erkannt wird, und bei erkanntem Schlupf die Reibungskupplung durch das Stellglied zumindestens zeitweise ausge rückt wird, um das vom Motor abgegebene Bremsmoment vor Übertragung auf die angetriebenen Fahrzeugräder zu vermindern, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung zur Erkennung eines Schlupfes (18) der Antriebsrä der (13) den, den Gradienten (41) der Antriebsräder (13) charakterisierende Signale (40) einer zugeordneten Sensorik (23) zugeleitet werden, und daß mit Überschreiten eines vorbestimmten Gradientgrenzwertes die Reibungskupp lung (3) zumindestens einmal soweit gelöst wird, daß sie mit einem vorbe stimmbaren Reibschluß wirksam ist, um anschließend den Reibschluß bis zum erneuten Eintritt eines Schlupfes wieder aufzubauen, und bei Schlupf freiheit endgültig eingerückt wird.

2. Verfahren zur automatisierten Betätigung einer Reibungskupplung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der detektierte Gradient (41) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindig keit durch Projektion in einen Gradientwert (43) übergeht, durch den der de tektierte Gradient (41) in Bezug auf die Fahrgeschwindigkeit normiert ist.

3. Verfahren zur automatisierten Betätigung einer Reibungskupplung nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung (17) das vom Motor (1) eingeleitete Moment cha rakterisierende Signale, einer dem Motor (1) zugeordneter Sensorik (23) zu geleitet werden und der Gradient der Antriebsräder in Abhängigkeit von dem eingeleiteten Motormoment, einem Gradientnormwert zugeordnet wird.

4. Verfahren zur automatisierten Betätigung einer Reibungskupplung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erkennung eines Schlupfes (18) in die Steuereinrich tung (17) integriert ist.

5. Verfahren zur automatisierten Betätigung einer Reibungskupplung nach zu mindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß eine Verminderung des Reibschlusses der Reibkupplung (3) in Abhängig keit von dem detektierten Fahrgang durchgeführt wird.

6. Verfahren zur automatisierten Betätigung einer Reibungskupplung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung (17) ein mit einem Sensor (23) versehenes Fahrpe dal (21) zugeordnet ist, bei dessen Betätigung durch die Steuereinrich tung (17) unabhängig vom Schlupf der Fahrzeugräder (13) die Reibungskupp lung (3) eingerückt wird.

7. Verfahren zur automatischen Betätigung einer Reibungskupplung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) die Längsverzögerung des Fahrzeugs detek tiert und bei Detektion einer einen vorbestimmten Verzögerungsgrenzwert überschreitenden Längsverzögerung ein durch Detektion eines hohen Gradien ten (41) begründetes Lösen der Reibungskupplung (3) verhindert ist.