DE2906587C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits gattungsgemäße Kraftfahrzeugkupplungen bekannt, bei denen die Kupplung durch einen zum Beispiel pneumatischen Stellmotor betätigt wird. Während dabei an den durch Unterdruckbeaufschlagung des Stellmotors bewirkten Ausrückvorgang der Kupplung keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden, sollte das Einrücken der Kupplung durch Belüften des Stell­ motors so feinfühlig und sanft erfolgen, daß keine unzumutbaren Stöße und Rucke des Fahrzeugs auftreten. Bei einer bekannten Ausführung einer automa­ tischen Kraftfahrzeugkupplung wird der Unterdruckstellmotor jedoch nur zur Betätigung der Kupplung während der Fahrt, also beim Schalten des Handschalt­ getriebes von einem in einen anderen Getriebegang herangezogen, wobei der Belüftungsvorgang des Stellmotors je nach Stellung des Fahrpedals schneller oder langsamer erfolgen kann. Zum Anfahren des Fahrzeugs wird dagegen eine besondere Fliehkraftkupplung herangezogen.

Aus der DE-OS 27 19 350 ist eine Einrichtung zur Ermittlung des Schaltrucks im Kraftfahrzeug bekannt. Bei den dort behandelten automatischen Getrieben ergibt sich der Schaltruck durch Zufassen der Schaltglieder zwischen dem Drehmomentwandler und dem Getriebe beim Umschalten des Automatikgetriebes aus dem neutralen Bereich in den Fahrbereich. Der Anfahrvorgang selbst wird jedoch weitgehend ruckfrei unter Zuhilfenahme des Drehmomentwandlers durchge­ führt.

Die DE-OS 24 56 509 offenbart eine Kupplungssteuerung, bei der die Kupplung auch schon in Abhängigkeit von der Motor- und der Getriebedrehzahl und auch in Abhängigkeit von der ersten Ableitung der Drehzahldifferenz gesteuert wird. Dort findet sich jedoch kein Hinweis darauf, daß die Steuerung der Kupplung unmittelbar in Abhängigkeit von dem sich ergebenden Ruck, das heißt in Abhängigkeit von der zweiten Ableitung der Getriebeeingangsdrehzahl nach der Zeit, vorgenommen wird.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe die Kupplungsbetätigung beim Anfahren automatisch und mit genügend hohem Komfort durchgeführt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung erreicht. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen der Er­ findung, die insbesondere die Beendigung des Kupplungseinrückvorganges und die Steuerung des Motordrehmomentes bei der Kupplungsbetätigung während der Fahrt betreffen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Kupplungs­ regelvorrichtung und

Fig. 2 den Verlauf des von der Kupplung übertragenen Dreh­ moments in Abhängigkeit von der getriebeseitigen Drehzahl für einen Einkuppelvorgang während der Fahrt des Fahrzeugs.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 ein herkömmlicher Fahrzeug­ motor bezeichnet, der über ein Schwungrad 3 und eine Kupplung 4 mit einem Bandschaltgetriebe 2 zur manuellen Einschaltung der ein­ zelnen Getriebegänge verbunden ist. Die Kupplung 4 ist hier jedoch nicht, wie dies bei konventionellen Fahrzeugen üblich ist, allein mittels eines Fußpedals betätigbar, sondern soll zumindest alternativ auch mittels eines hilfskraftbetätigten Stellmotors, beispielsweise ei­ nes pneumatischen Unterdruckstellmotors 5, ein- und ausgerückt wer­ den. Dazu sind dem Stellmotor 5 zwei Schaltventile 13 und 15 zuge­ ordnet, die in Abhängigkeit von Steuersignalen einer Regelvorrich­ tung 6 den Arbeitsraum des Stellmotors 5 entweder mit einer Atmosphärendruck führenden Leitung 14 oder aber mit einer zu einem Unterdruckspeicher 17 führenden Leitung 16 verbinden. Der Unterdruckspeicher 17 kann dabei über eine Unterdrucklei­ tung 18 an das Saugrohr 10 des als Otto-Motor ausgebildeten Antriebsmotors 1, und zwar an einem Ort hinter der durch ein Fußpedal 12 willkürlich verstellbaren Drosselklappe 11, zur Versorgung mit Unterdruck über ein Rückschlagventil 19 ange­ schlossen sein.

Die Regelvorrichtung 6 gibt ihre Regelsignale zur Steuerung der Schaltventile 13 und 15 in Abhängigkeit von den vor und hinter der Kupplung 4 gemessenen Drehzahlen der Motorkurbel­ welle 20 a bzw. der Getriebeeingangswelle 20 b ab. Dazu sind Dreh­ zahlgeber 7 und 8 an den beiden Wellen vorgesehen, während mit 9 ein das Drehmoment der Getriebeeingangswelle 20 b erfassender Geber bezeichnet ist. Die Regelvorrichtung 6 soll im übrigen noch Differenzierglieder zum Bilden der ersten und zweiten Ableitungen der Drehzahlen und der Drehmomente aufweisen.

Nachfolgend soll nun kurz auf die Funktion und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen automatischen Kupplungsbetätigungsein­ richtung eingegangen werden. Dabei müssen zwei unterschiedliche Betriebszustände voneinander unterschieden werden, nämlich das Betätigen der Kupplung bei stehendem Fahrzeug zum Anfahren des­ selben und die Betätigung bei in Fahrt befindlichem Fahrzeug, beispielsweise um das zugkraftfreie Schalten des Bandschaltgetrie­ bes 2 durchführen zu können. Bei beiden Vorgängen ist zudem nur das Einrücken der Kupplung kritisch, während an das Ausrücken kei­ ne größeren Anforderungen gestellt werden, so daß dieser Vorgang unter Zugrundelegung einer zeitlich konstant ablaufenden Unter­ druckbeaufschlagung des Stellmotors 5 erfolgen kann.

Beim Anfahren des Fahrzeugs, das durch die durch den Drehzahlge­ ber 8 gemessene Drehzahl 0 oder ≈0 der Getriebeeingangswelle 20 b festge­ stellt wird, wird der Kupplungseinrückvorgang so gesteuert, daß zunächst die vor der Kupplung gemessene, motorseitige Drehzahl innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlbereiches bleibt. Dieser Drehzahlbereich könnte dabei in Abhängigkeit beispielsweise von der Belastung des Fahrzeugmotors, also beispielsweise in Abhängig­ keit von der Stellung des Fahrpedals 12 auch veränderlich sein. Dieser Vorschrift der Einhaltung einer vorgegebenen Motordrehzahl übergeordnet ist jedoch die Vorschrift, daß die Regeleinrichtung den Stellmotor 5 so ansteuern soll, daß die zweite Ableitung der Getriebeeingangsdrehzahl nach der Zeit und damit der während des Kupplungsvorganges sich ergebende Ruck oder Stoß unterhalb einer vorgegebenen Grenze bleiben soll. Dadurch wird sichergestellt, daß kein allzu starker, den Fahrkomfort eines Fahrzeugs beeinträchtigen­ der Schaltruck beim automatischen Kuppeln auftritt. Je nach Fahr­ zeugausführung kann diese Grenze des zumutbaren Schaltrucks natür­ lich unterschiedlich gewählt werden.

Schließlich kann der Regelvorrichtung noch eine dritte Vorschrift aufgeprägt sein, die den beiden anderen Vorschriften noch vorgeht. Danach kann vorgesehen sein, daß die motorseitige Drehzahl in jedem Fall oberhalb einer die Gefahr des Abwürgens des Motors liefernden Drehzahl bleibt.

Danach wird also die Kupplung zum Anfahren des mit der erfindungs­ gemäßen Einrichtung ausgerüsteten Kraftfahrzeugs so durch Unterdruck­ beaufschlagung bzw. durch Belüftung des Stellmotors 5 über die Schalt­ ventile 13 und 15 angesteuert, daß beim Anfahren zunächst ein vorge­ gebener Drehzahlbereich eingehalten wird. Wird dabei ein vorgegebe­ ner, durch die zweite Ableitung der Getriebeeingangsdrehzahl nach der Zeit bestimmter Ruck überschritten, wird durch Unterdruckbe­ aufschlagung des Stellmotors 5 über das Schaltventil 15 die Kupp­ lung mehr zum Ausrücken gebracht. Auch beim Unterschreiten einer die Gefahr des Abwürgens des Antriebsmotors bringenden Drehzahl wird die Kupplung wieder kurzfristig zum Ausrücken gebracht.

Das entgültige Einrücken der Kupplung wird von der Regelvorrich­ tung dann bewirkt, wenn die Differenz der Drehzahlen vor und hin­ ter der Kupplung kleiner ist als ein vorgegebener Wert. Dieser vorgegebene Drehzahldifferenzwert kann dabei in Abhängigkeit von einer Drehzahl und/oder dem Motordrehmoment veränderlich sein.

Um schließlich den Komfort des Kupplungseinrückvorganges weiter zu verbessern, können auch Mittel zur Dämpfung des aufzubringenden Dreh­ moments vorgesehen sein, z.B. durch vorzusehende Federsysteme im Triebstrang.

Im Gegensatz zum Anfahren des Fahrzeugs soll die Kupplungsbetäti­ gung während der Fahrt des Fahrzeugs, beispielsweise beim Schalten der Getriebegänge, so gesteuert werden, daß ein bestimmtes, in Ab­ hängigkeit von der motorseitigen Drehzahl stehendes Drehmoment von der Kupplung übertragen wird. Dabei soll das von der Kupplung über­ tragene Drehmoment sich in Abhängigkeit von der motorseitigen Dreh­ zahl so verhalten, wie dies beispielsweise in dem in der Fig. 2 ge­ zeigten Diagramm angedeutet ist. Danach soll das Drehmoment bis zu einer vorgegebenen Drehzahl von beispielsweise 1750 U/min 0 sein und von dort aus linear bis etwa zum maximalen Motordrehmoment Md max ansteigen, um von da an dem maximalen Drehmoment auf der Vollast­ drehmomententlinie 23 des Motors zu folgen. Dieser Verlauf wird in der Fig. 2 durch den Kurvenzug 21 a und 21 b dargestellt, wäh­ rend mit 22 die Linien konstanter Drosselklappenwinkel angedeu­ tet sind.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß in der vorstehenden Beschrei­ bung des Ausführungsbeispiels der Erfindung davon ausgegangen wur­ de, daß der Stellmotor 5 bei Unterdruckbeaufschlagung die Kupplung 4 zum Ausrücken und bei Belüftung mit Atmosphärendruck zum Einrücken verstellt. Es wäre prinzipiell aber auch denkbar, das Betätigen der Kupplung gerade umgekehrt durchzuführen, also bei Belüftung des Stell­ motors auszurücken und bei Unterdruckbeaufschlagung einzurücken. Auch ist darauf hinzuweisen, daß das in der Zeichnung gezeigte Aus­ führungsbeispiel keineswegs die Erfindung einschränken soll. So ist es beispielsweise durchaus auch denkbar, anstelle der beiden Schalt­ ventile 13 und 15 ein einziges, sogenanntes 3/2-Steuerventil vorzusehen, das durch entsprechende Ansteuerung von der Regel­ vorrichtung sowohl die Belüftung des Stelmotors durch Verbin­ dung mit einer Atmosphärendruckleitung als auch die Unterdruck­ beaufschlagung durch Verbindung mit einer Unterdruckleitung aus­ führen kann. Natürlich wäre auch eine hydraulische Lösung denkbar.

Die Signale zum Beginn des Ein- bzw. Auskuppelvorganges können im übrigen von der Stellung des Fahrpedals und/oder des Getriebe­ schalthebels geliefert werden. So könnte beispielsweise bei völlig freigegebenem Fahrpedal oder bei Verstellen des Getriebeschalthe­ bels in die Leerlaufstellung ein Signal zum Ausrücken und bei er­ neuter Betätigung des Fahrpedals aus der Leerlaufstellung heraus bzw. beim Verstellen des Getriebeschalthebels in eine Gangschalt­ stellung ein Signal zum Einrücken der Kupplung abgegeben werden, wobei insbesondere der Einrückvorgang der Kupplung auf die vor­ stehend beschriebene Art durchgeführt wird.

Claims (7)

1. Einrichtung zur automatischen Betätigung einer zwischen dem Motor und einem Handschaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs angeortneten Kupplung mit­ tels eines hilfskraftbetätigten Stellmotors mit einer Regelvorrichtung, die zur Steuerung der Hilfskraftbeaufschlagung des Stellmotors mit Sig­ nalen beaufschlagbar ist, die aus vor und hinter der Kupplung gemessenen Drehzahlen gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvor­ richtung (6) während des Anfahrens des Fahrzeugs (anfängliche, hinter der Kupplung 4 gemessene getriebeseitige Drehzahl ≈ 0) die Hilfskraft­ beaufschlagung des Stellmotors (5) in der Weise regelt, daß die vor der Kupplung (4) gemessene motorseitige Drehzahl innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlbereiches bleibt, daß aber vorrangig die zweite Ableitung der hinter der Kupplung gemessenen Getriebeeingangsdrehzahl nach der Zeit unterhalb einer vorgegebenen, einem erträglichen Ruck entsprechenden Grenze bleibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvor­ richtung (6) die Hilfskraftbeaufschlagung des Stellmotors (5) in der Weise regelt, daß die vor der Kupplung (4) gemessene, motorseitige Drehzahl in jedem Fall oberhalb einer die Gefahr des Abwürgens des Motors (1) bringenden Drehzahl bleibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrich­ tung (6) zum Einkuppeln während der Fahrt des Fahrzeugs (anfängliche getriebeseitige Drehzahl < 0) die Hilfskraftbeaufschlagung des Stell­ motors (5) in der Weise regelt, daß das von der Kupplung (4) übertragene Drehmoment in Abhängigkeit von der motorseitigen Drehzahl veränderlich ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Kupplung (4) übertragene Drehmoment bis zu einer vorgegebenen motor­ seitigen Drehzahl 0 ist und bei darüberhinausgehenden Drehzahlen linear bis zu einem Wert ansteigt, der in der Nähe des maximalen, auf der Vollastlinie des Motors erreichten Motordrehmoment liegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvor­ richtung (6) zu einer das endgültige Einrücken der Kupplung (4) be­ wirkenden Hilfskraftbeaufschlagung des Stellmotors (5) ausgebildet ist, wenn die Differenz der Drehzahlen vor und hinter der Kupplung kleiner ist als ein vorgegebener Wert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Drehzahldifferenzwert in Abhängigkeit von der Drehzahl vor oder hinter der Kupplung (4) und/oder dem Motordrehmoment veränderlich ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel zur Dämpfung des zu übertragenden Drehmoments.