DE29618062U1 - Bremsmomentenanpassung einer Retarderanordnung beim Kuppeln und Schalten - Google Patents

Description

G 05462GM/296 18 0&bgr;2.9/ Voith Turbo GmbH & Co, KG/ DrW/sp00153 / 01. April 1997

Bremsmomentenanpassung einer Retarderanordnung beim Kuppeln und Schalten

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für ein Primärbremssystem, insbesondere einen Primärretarder in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Als Primärbremssysteme bezeichnet man allgemein Bremssysteme, die vor Kupplung und Getriebe angeordnet sind (siehe hierzu: Kfz-Anzeiger, 44. Jahrgang, 1991, Bericht: "Sicher bergab", S. 13 und Lastauto Omnibus 4/1991, Bericht "Gegen den Strom", S. 30). Sekundärbremssysteme sind dagegen entweder direkt am Getriebe angeflanscht oder in den nachfolgenden Wellenstrang eingebaut und wirken auf die Antriebsachsen.

Neben Primärretardem sind unter anderem auch noch die folgenden Primärbremssysteme bekanntgeworden:

- die Auspuffklappenbremse

- die Konstantdrossel und

- die Kompressionsbremse.
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Bei der Auspuffklappenbremse wird der Staudruck im Auspuffsystem zur Erzeugung eines Bremsmomentes ausgenutzt. Im Motorbremsbetrieb wird der Abasstrang nahezu vollständig verschlossen und damit im Ladungswechseltakt das Ausschieben der Zylinderfüllung gegen den im Abgaskrümmer herrschenden Abgasgegendruck erschwert und somit die Bremsleistung des Motors erhöht.

Die Konstantdrossel (Kfz-Anzeiger; 44. Jahrgang 1991, Bericht: "Sicher bergab", S. 10-13) ist ein zusätzlich in den Zylinderkopf integriertes Ventil, ein 30

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sogenanntes Dekompressionsventil, wodurch der Expansionsdruck auf den Kolben im dritten Arbeitstakt und somit die Beschleunigung des Kolbens erheblich minimiert wird. Hierdurch ergibt sich eine Differenz aus Kompressions- und Expansionsarbeit, die für eine Erhöhung der Motorbremsleistung genutzt werden kann. Insbesondere ist ein solches Primärbremssystem auch einstellbar, beispielsweise indem bestimmte Drosselstellungen eingestellt werden.

In einer Weiterbildung der Konstantdrossel-Motorbremse ist vorgesehen, das Dekompressionsventil nicht während des gesamten Arbeitsspieles offenzuhalten, sondern nur noch während einer kurzen Zeitspanne (siehe hierzu: MTZ Motortechnische Zeitschrift 56 (1995) 7/8, S. 418-423; "Die neue Dekompressionsventil-Motorbremse (DVB) von Mercedes-Benz").

Die Ansteuerung einer solchen Motorbremse kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Pumpenhochdruck durch gezielte Ansteuerung eines als Proportionalventils ausgeführten Druckbegrenzungsventils im Pumpeninneren erfolgt, wodurch die Öffnungscharakteristik des Dekompressionsventils beeinflußt wird.

Diesbezüglich wird auf den oben genannten Artikel MTZ Motortechnische Zeitschrift 56 (1995) 7/8 S. 422 verwiesen.

Die Kompressionsbremse ist, wie die Konstantdrossel, eine Motorbremse.

Über eine Ventilsteuerung wird bei der Kompressionsbremse die Kompression abgebaut, was, wie bei der Konstantdrossel-Motorbremse, zu einer erheblichen Erhöhung der Motorbremsleistung führt (siehe hierzu: Kfz-Anzeiger, 47. Jahrgang, 1/1994, Bericht: "Elegant verpackt - Fahrbericht Volvo FH", S. 10-12).

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Während die Regeleinrichtung und das Regelverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bei jedwedenPrimärbremssystemen, wie oben beschrieben, Anwendung finden kann, liegt ein besonderes Anwendungsgebiet für die vorliegende Erfindung im Bereich der Primärretarder, die im Gegensatz zum Sekundärretarder, der normalerweise zwischen Getriebe und Gelenkwelle angeordnet ist, wie zuvor beschrieben direkt auf den Motor wirken. Ein Primärretarder, der mit dem Motor in ständiger Triebverbindung steht, ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 44 08 349 bekannt, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich in diese Anmeldung mit einbezogen wird. Aufgrund der direkten Kopplung von Primärretarder und Motor ist es bei dieser Bauform besonders wichtig, sicherzustellen, daß nach dem Auftrennen des Antriebsstranges, beispielsweise dadurch, daß die Kupplung betätigt wurde oder aber der Leergang eingelegt wurde, der Retarder nicht gegen den Motor arbeitet. Wird dies nicht sichergestellt, so kann eine abrupte Laständerung durch Ein- bzw. Auskuppeln dazu führen, daß der Motor durch den gegenwirkenden Retarder ausgeht.

Dieses Problem ergibt sich immer dann, wenn der Retarder im Bremsbetrieb betrieben wird, und zwar in den beiden Retardergrundfunktionen "Bremsstufe" oder "V-konstant". Die Grundfunktion "Bremsstufe" ist durch eine feste Einstellung einer Bremsstufe des Retarders gekennzeichnet, die mittels eines Handbremshebels bzw. Fußpedales erfolgen kann und bei der aufgrund eines fest vorgegebenen Parametersatzes ein bestimmtes Bremsmoment eingestellt wird, das sich zwischen einem minimalen Bremsmoment M_min und dem

maximalen Bremsmoment M_max bewegt.

Bei der Grundfunktion "V-konstant" kann der Retarder steuerungstechnisch mit der Tempomatfunktion der Motorelektronik gekoppelt werden, und es wird eine Retarderbremsung derart vorgenommen, daß ein regelbares

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Bremsmoment eingestellt wird, so daß sich eine konstante Geschwindigkeit beispielsweise bei Bergabfahrt ergibt.

Regeleinrichtungen bzw. Verfahren zur Regelung eines Retarders in bezug auf sein Bremsmoment sind beispielsweise aus der DE 43 41 213, deren Offenbarungsgehalt hiermit voliumfänglich in diese Anmeldung einbezogen wird, bekanntgeworden.

Um ein Gegeneinanderarbeiten von Retarder und Antriebsmaschine beispielsweise bei der Geschwindigkeitserhöhung zu vermeiden, wird gemäß der DE 43 41 213 vorgeschlagen, die Priorität der einzelnen Systeme für bestimmte Einsatzfälle festzulegen. So ist beispielsweise vorgesehen, bei einer gleichzeitigen Betätigung von Retarder und Gaspedal bei Überschreitung einer vorgegebenen Maximaigeschwindigkeit immer dem Retarder Priorität einzuräumen. Wird die Konstantgeschwindigkeitsfunktion des Retarders aktiviert, so schlägt die Anmeldung vor, das Leistungsstellglied der Antriebsmaschine derart zu verstellen, daß die Leerlaufposition erreicht ist.

Ein Gegeneinanderarbeiten von Retarder und Antriebsmaschine wird aber gemäß dem Regeiungsverfahren nach der DE 43 41 213 für die kurze Zeitdauer eines Schaltvorganges in Kauf genommen.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Regeleinrichtung für ein Primärsystem, insbesondere einen Retarder, anzugeben, bei dem ein Gegeneinanderarbeiten von Primärsystem und Antriebsmaschine während des Schaltvorganges verhindert wird. Ein weiteres denkbares Primärbremssystem wäre eine Dekompressions-Motorbremse.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Regeleinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand der sich an die jeweilige Kategorie anschließenden Unteransprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Primärretarder mit einer Regeleinrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Primärretarders mit einer

Regeleinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 3 die erfindungsgemäße Steuer-/Reglereinheit mit der entsprechenden Belegung der Eingänge;

Fig. 4 eine Übersicht über die eingangsseitigen Signale, die als Meßsignale an der Steuer-/Reglereinheit gemäß Fig. 3 anliegen; Fig. 5 eine Übersicht über die Belegung der Eingänge bzw. Ausgänge der Steuer-/Reglereinheit gemäß Fig. 3 in den jeweiligen Betriebssituationen im Bremsbetrieb;

Fig. 6 einen simulierten Betriebszyklus über der Zeit mit den anliegenden Eingangs- bzw. Ausgangssignalen an der Steuer-/Reglereinheit gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist repräsentativ für ein Primärbremssystem ohne Beschränkung hierauf ein Primärretarder, wie er aus der deutschen Patentschrift 44 08 349 bekanntgeworden ist, deren Inhalt hiermit vollumfänglich in diese Anmeldung aufgenommen wird, mit der erfindungsgemäßen Steuer-/Reglereinheit dargestellt. Der Retarder 1 ist vor dem Getriebe 2 des Motors 3 angeordnet. Der Retarder 1 befindet sich mit dem Motor 3, insbesondere der Kurbelwelle in ständiger Triebverbindung. Im dargestellten Fall steht der Retarder über ein Vorgelege 4 in ständiger Drehverbindung. Dem Retarder 1 und dem Motor 3 ist ein gemeinsamer Kühlmittelkreislauf 5 zugeordnet. Das Kühlmittel des

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Kühlmittelkreislaufes 5 fungiert in der dargestellten Ausführungsform zugleich als Arbeitsmittel für den Retarder 1. Der Retarder ist für eine ständige Vollfüllung mit Arbeitsmittel ausgelegt. Aufgrund der Anordnung des Retarders 1 in Kraftflußrichtung vor dem Getriebe bleibt der Retarder in allen Betriebszustanden mit dem Motor gekoppelt, weshalb er auch als Pumpe zur Umwälzung für das Kühlmittel ausnutzbar ist. In Traktionsbetrieb, d.h. bei nichtbetätigtem Retarder, arbeitet dieser als Umwälzpumpe für das Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf 5. Im Nicht-Bremsbetrieb weist das Ventil 6 einen großen freien Durchlaßquerschnitt auf, so daß das geförderte Kühlmittel unter geringem Gegendruck durch den Kühlmittelkreislauf gefördert wird.

Im Bremsbetrieb gibt das Ventil 6 nur einen geringen Durchlaßquerschnitt für das zu fördernde Kühlmittel frei. Auf diese Art und Weise ist es möglich, daß im Retarder ein Gegendruck aufgebaut wird und sich ein Bremsmoment entwickelt. Das Ventil 6 kann als stufenlos verstellbares Drosselventil ausgeführt sein, was eine stufenlose variable Einstellung des Bremsmomentes ermöglicht. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit einer stufenweisen Änderung des Bremsmomentes durch ein entsprechend ansteuerbares Ventil.

Das stufenlos verstellbare Drossel- bzw. Proportionalventil 6 ist über Steuerleitungen 9, 10 mit der Steuer-/Reglereinheit 12, die vorzugsweise als Mikroprozessor ausgebildet ist, verbunden. Über die Steuerleitungen 9, 10 kann das Proportionalventil 6 durch die Steuer-/Reglereinheit 12 in Abhängigkeit von den an der Steuer-/Reglereinheit anliegenden Meßsignalen derart angesteuert werden, daß das gewünschte Bremsmoment aufgebaut wird. Zum Beispiel wird bei einem Drosselventil durch Veränderung des Querschnittes der Füllungsgrad des Retarders und damit sein Bremsmoment verändert.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird über den ersten Sensor 14 ein Signal aufgenommen, das eine Fahrzeugbeschleunigung bzw. das

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"Gasgeben" anzeigt. Hierzu wird ein Meßsignal des Motormomentes aufgenommen, wobei ein Motormoment >0 für den Zustand "Gasgeben" steht und M_mot = O für die anderen Betriebszustände. Wird über das Leistungsstellglied 16 die Kraftstoffzufuhr erhöht und "Gas gegeben" so liegt auf der Gasmeßleitung 18 eingangsseitig am Regler 12 ein EIN-Signal, in allen

anderen Fällen ein AUS-Signal an.

Neben dem Meßsignal, das über das "Gasgeben" Auskunft gibt, werden zur Ansteuerung des Ventils 6 von der Steuer-/Reglereinheit 12 noch weitere Signale aufgenommen. Das zweite Meßsignal betrifft den Zustand der Kupplung, mit der der Antriebsstrang getrennt werden kann. Dieses Meßsignal wird am Kupplungsgetriebe 2 aufgenommen und über die Kupplungs-Zustandsmeßleitung 20 der Steuer-/Reglereinheit 12 zugeführt. Im eingekuppelten Zustand liegt auf der Meßleitung 20 ein AUS-Signal eingangsseitig an der Steuer-/Reglereinheit an, während im ausgekuppelten Zustand ein EIN-Signal der Steuer-/Reglereinheit 12 zugeführt wird.

Als drittes Meßsignal zur Ansteuerung des Ventils 6 über die Steuer-/Reglereinheit 12 wird diesem ein Meßsignal, das die aktuelle Motordrehzahl repräsentiert, zugeführt, die beispielsweise über den Sensor 24 oder eine

Klemme der Lichtmaschine aufgenommen wird.

In einer weitergebildeten Ausführungsform kann vorgesehen sein, der Steuer-/Reglereinheit ein viertes Meßsignal über die Leitung 26 zuzuführen, mit der das Einlegen des Leerganges im Getriebe 2 erkannt werden kann.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Primärretarders beispielhaft für ein Primärbremssystem mit der erfindungsgemäßen Reglereinrichtung dargestellt.
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Die Antriebseinheit aus Motor 3, Getriebe 2 und Retarder 1 ist im wesentlichen wie in Fig. 1 aufgebaut, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszahien verwendet werden. Der Retarder 1 steht in ständiger Drehverbindung, insbesondere mit der Kurbelwelle des Motors. Im dargestellten Fall wird dies über ein Vorgelege 4 realisiert. Im Kühlmittelkreislauf 5 ist ein Kühler 30 mit Ventilator 32 vorgesehen. In Abänderung zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 wurde in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 eine andere Ventilanordnung zur Einstellung der verschiedenen Grundbetriebsstufen des Retarders gewählt. Die Leitung vom Kühleraustritt zum Flüssigkeitseintritt am Retarder verzweigt sich in Punkt 40 in eine Zuführleitung 36 zum Retarder und eine Bypassleitung 38. Im Punkt 40 ist ein Umschaltventil 42 angeordnet, das vorteilhafterweise als 3/2-Wege-Ventil ausgeführt ist. Je nach Grundbetriebszustand wird das Ventil so geschaltet, daß die Kühlerflüssigkeit durch die Bypassleitung am Retarder vorbei- oder durch diesen hindurchfließt. Die Bypassleitung ist immer dann geöffnet, wenn im Nicht-Bremsbetrieb gefahren wird. In die Leitung 44 vom Retarder in die Antriebsmaschine 3 ist wie in Fig. 1 ein Ventil 6 eingebracht, das die stufenlose Einstellung des Retarderbremsmomentes im Bremsbetrieb ermöglicht. Dieses Ventil ist vorteilhafterweise als Regelventil ausgebildet, mit dem der Füllgrad im Retarder und damit das Bremsmoment stufenlos eingestellt werden kann. Vorteilhafterweise kann das Regelventil ein Proportionalventil sein.

Sowohl das Umschaltventil 42 als auch das Regelventil 6 sind mit der Steuer-/Reglereinheit 12 über Steuerleitungen 48, 50 ausgangsseitig verbunden.

Eingangsseitig werden der Steuer-/Reglereinheit 12 wie in Fig. 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt vier Meßsignale über Steuerleitungen zugeführt. Es sind dies das Meßsignal über den Gaszustand auf der Meßleitung 18, das Kupplungszustandsmeßsignal über die Meßleitung 20, das Motordrehzahlmeßsignal über die Meßleitung 22 und in

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einer fortgebildeten Ausführungsform das Leergangerkennungssignai auf der Meßleitung 26.

In Fig. 3 ist die beispielhafte Belegung der einzelnen Anschlüsse der Steuer-/Reglereinheit 12, die in vorliegendem Falle von Relevanz sind, dargestellt.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen, wird der als Mikroprozessor ausgebildeten Steuer-/Reglereinheit 12 eingangsseitig die einzelnen Meßsignale, wie Lastzustandsmeßsignal bzw. Gaszustandsmeßsignal, Kupplungszustandsmeßsignal und Drehzahlmeßsignal zugeführt.

Ausgangsseitig sind die Anschlüsse 11 und 12 mit dem Regelventil, das in vorliegender Ausführungsform ein Proportionalventil 6 ohne Beschränkung hierauf ist, über die Leitung Prop-&EEgr; und Prop-L verbunden und die Anschlüsse 13, 14 über Leitungen Schaltventil und Leitungsmasse mit dem bei der Bypassanordnung gemäß Fig. 2 optional vorgesehenen Umschaltventil 42,

Das beispielhaft als Proportionalventäl ausgeführte Regelventil ist in der vorliegenden Ausführungsform derart ausgebildet, daß es über die Leitungen Prop-&EEgr; und Prop-L in zwei Zustände gesetzt werden kann, einen EIN-Zustand und einen AUS-Zustand, wobei im AUS-Zustand das Proportionalventil nicht wirksam ist, d.h. im Retarder nur das minimale Bremsmoment aufgebaut wird und im EIN-Zustand das Proportionalventil wirksam ist, wobei entsprechend der vorgenommenen Einstellung des Bremsmomentes z.B. mit Hilfe eines Fahrschalters, der in verschiedene Stellungen gebracht wird, das gewünschte Bremsmoment stufenlos eingestellt werden kann. Bei dem dargestellten Ventil 6 kann dies dadurch erreicht werden, daß im EIN-Zustand der Strömungskanal des Ventils entsprechend der vorgegebenen Bremsstufe eingestellt wird. Nachfolgend wird stellvertretend für ein Regelventil immer ein Proportionalventil genannt.

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Fig. 4 zeigt eine Übersicht der eingangsseitigen Signale, die beispielsweise von einem CAN-Bus abgerufen und in den Mikroprozessor 12 eingelesen werden können. Das Signal Nr. 3 für die Motordrehzahl kann beispielsweise ein Frequenzmeßsignal sein. Das Signal Nr. 4 für den Kuppiungszustand ist vorzugsweise ein Digitalsignal, das den Kuppiungszustand EIN bzw. AUS beschreibt. Als Meßsignal für den Betriebszustand "Gasgeben" bzw. der Fahrzeugbeschleunigung kann, wie zuvor beschrieben, ein indirekt aus dem Motormoment ermitteltes Meßsignal verwendet werden. Dabei steht ein Motormoment >0 für den Zustand "Gasgeben" und ein Motormoment = O für die übrigen Betriebszustände. Es ist aber auch möglich, in einer alternativen Ausführungsform die Gaspedalstellung selbst festzustellen und hieraus ein Meßsignal abzuleiten.

Das optionale Leergangsignal Nr. 8 gibt Auskunft darüber, ober der Leergang eingelegt ist oder nicht

In Abhängigkeit von diesen Eingangs-Meßsignalen, von denen drei für den Bremsbetrieb in Fig. 5 in den ersten drei Spalten der Tabelle aufgeführt sind, werden bei bestimmten Betriebssituationen die Stellglieder, die im Falle einer Anordnung gemäß Fig. 1 lediglich ein Proportionalventil ist und im Falle einer Anordnung gemäß Fig. 2 zusätzlich ein Schaltventil zur Schaltung der Bypassleitung umfaßt, entsprechend von der Steuer-/Reglereinheit angesteuert.

Die Matrix gemäß Fig. 5 gibt die Eingangs- und Ausgangsbelegungen des Mikroprozessors der Steuer-/Reglereinheit für verschiedene Betriebssituationen wieder. In nachfolgender Beschreibung wird ohne Beschränkung hierauf der EIN-Zustand durch eine logische EINS repräsentiert und der AUS-Zustand durch eine logische NULL. Selbstverständlich ergibt sich für den Fachmann, zwanglos den EIN-Zustand beispielsweise durch eine logische NULL und den AUS-Zustand durch eine logische EINS darzustellen.

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In Spalte M2 ist eine Bremsmomentenanpassung in Abhängigkeit vom Kupplungszustand dargestellt. Die Anpassung erfolgt, wenn das Kupplungspedal gedruckt wird, d.h. der Antrieb vom Abtrieb getrennt wird. In diesem Fall liegt am Ausgang zum Proportionalventil ein Signal, beispielsweise eine logische NULL an, so daß das Proportionalventil in den AUS-Zustand versetzt wird, das bedeutet am Retarder kein Bremsmoment aufgebaut wird. Ist zusätzlich ein Schaltventil anzusteuern, so wird dieses beim Kupplungssignal EIN ebenfalls auf EIN entsprechend einer logischen EINS gesetzt, das bedeutet der Bypass ist nicht geöffnet, womit als Gesamtbremsmoment das minimale Bremsmoment des Retarders vorliegt.

Der in Spalte M3 gezeigte Fall einer Momentenanpassung ergibt sich, wenn dem Verbrennungsmotor Kraftstoff zugeführt wird, d.h. das Leistungsstellglied verstellt wird, also Gas gegeben wird. In einem solchen Fall soll der Motor nicht gegen den Retarder arbeiten. Als Signal für das Gasgeben wird das Motormoment abgegriffen, das dann >0 ist. Ist dies der Fall, so wird das Meßsignal für den Zustand des Leistungsstellgliedes auf EIN gesetzt. Liegt ein solches Signal für das Leistungsstellglied am Eingang des Mikroprozessors 12 an, so wird ausgangsseitig des Mikroprozessors die Leitung zum Proportionalventil in den AUS-Zustand gebracht. Liegt eine Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit nur einem Proportionalventil als Stellglied vor, so liegt das minimale Retarder-Bremsmoment im Falle des AUS-Zustandes des Proportionalventiles an. In einer Ausführungsform gemäß Fig. 2 mit zusätzlichem Schaltventil ergeben sich zwei Möglichkeiten der Ansteuerung für den Fall einer Momentenanpassung beim "Gasgeben". Im Grund betriebszustand G2, der einer fest eingestellten Bremsstufe entspricht, ist das Schaltventil im EIN-Zustand, was bedeutet, daß der Bypass geschlossen ist. Für diesen Betriebszustand ergibt sich, daß der Retarder mit einem minimalen Retarderbremsmoment M_min betrieben wird. Im alternativen Fall der Grund betriebsfunktion G3, die einer konstanten Geschwindigkeit entspricht, wird das Schaltventil in den AUS-Zustand gesetzt, was bedeutet,

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daß das Umschaltventil den Bypass freigibt. Somit ist das Bremsmoment gegen den Motor ungefähr bei Null.

Der dritte Betriebszustand (M4), der im Bremsbetrieb eine Momentenanpassung erfordert, liegt dann vor, wenn der Motor eine bestimmte Drehzahl n_min unterschreitet. Dies kann sowohl bei ein- als auch ausgeschalteter Kupplung der Fall sein. Unterschreitet der Motor eine bestimmte Mindestdrehzahl, so veranlaßt die Steuer-/Reglereinheit, daß ausgangsseitig für das Proportionaiventil beispielsweise eine logische NULL als Signal anliegt, was vorliegend bedeutet, daß das Proportionalventil in den AUS-Zustand versetzt, bzw. dort gehalten wird. Ist zusätzlich zum Proportionalventil ein Schaltventil vorgesehen, so ist es möglich, zwei Zustände zu realisieren, einmal mit ausgeschaltetem Bypass, was zur Folge hat, daß das Retarderbremsmoment dem minimalen Retarderbremsmoment entspricht, oder mit eingeschaltetem Bypass, wodurch das Bremsmoment, das gegen den Motor arbeitet, auf annähernd Null herabgesetzt werden kann.

In Fig. 6 sind beispielhaft die Eingangssignale für Kupplung und Gas sowie die Ausgangssignale für das Proportionalventil und das Schaltventil, die an den Ein- bzw. Ausgängen der als Mikroprozessor ausgebildeten Steuer-/Reglereinheit anliegen, in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebssituationen über der Zeit dargestellt. In Fig. 6 entspricht, wie bereits zuvor, der EIN-Zustand einer logischen EINS und der AUS-Zustand einer logischen NULL. Zwecks besserer Erläuterbarkeit des Ablaufdiagrammes gemäß Fig. 6 wurde eine derartige Zuordnung gewählt. Für den Fachmann ist es selbstverständlich, daß er den EIN- bzw. AUS-Zustand auch mit anderen Signalen belegen kann. Fig. 6 zeigt die verschiedenen möglichen Betriebssituationen, die bei einer Talfahrt im Retarderbetrieb auftreten können. Hierbei werden sowohl die Grundbetriebsarten einer fest voreingestellten Bremsstufe (G2) als auch einer konstanten Geschwindigkeit (G3) dargestellt.

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In einer ersten Phase der Betriebssimulation ist der achte Fahrgang eingelegt. Die Fahrsituation ist der Bremsbetrieb mit dem Retarder. In diesem Zeitraum ist der Antriebsstrang mit dem Abtriebsstrang gekoppelt, folglich ist das Signal für den Kupplungszustand eine logische NULL. Da im Bremsbetrieb kein Gas gegeben wird, ist auch das Meßsignal für den Zustand des Leistungsstellgliedes, im vorliegenden Fall des Gaspedales, auf einer logischen NULL.

Ausgangsseitig liegt am Proportionalventil eine logische EINS an, d.h. das Proportionalventil ist eingeschaltet bzw. im EIN-Zustand. Für eine fest voreingestellte Bremsstufe wird dann ein bestimmter Proportionalstrom je nach Bremsstufe (G2) vorgegeben. Für den Fall einer kostantgehaltenen Geschwindigkeit (G3) wird über den Mikroprozessor 12 der Proportionalstrom des Proportionalventils immer derart geregelt, daß v_ist = v_so!, ist. Das Signal für das Schaltventil liegt in diesem Fall auf einer logischen EINS, d.h. der Bypass ist nicht aktiv.

Wird nun aus der Bremssituation das Fahrzeug beschleunigt und der Gang gewechselt, so ergeben sich die in Fig. 6 eingezeichneten Eingangs- und Ausgangssignaie der zweiten Phase.

Solange der Gang eingelegt ist, liegt das Signal für den Kuppiungszustand auf einer logischen NULL. Wird die Kupplung betätigt, so springt das Signal für den Kuppiungszustand auf eine logische EINS. Für die Zeitdauer, in der das Kupplungssignal auf einer logischen EINS liegt, ist das Proportionalventil gemäß der in Fig. 5 dargestellten Eingangs-Ausgangsmatrix in Abhängigkeit von der Betriebssituation, wie in Spalte M2 dargestellt, ausgeschaltet, d.h. es liegt auf einer logischen NULL.

Wird, wie in Fig. 6 dargestellt, während des Beschleunigungsvorganges bis zum Zeitpunkt des Schaltens das Fahrpedal bzw. Gas betätigt, so wird an

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dem Mikroprozessor für den Gaszustand eine logische EINS angelegt, was gemäß der Matrix nach Fig. 5 unter dem Betriebszustand M3 dazu führt, daß für diese Zeitdauer am Proportionalventilausgang eine logische NULL anliegt, d.h. es liegt eine Bremsmomentenreduzierung für diese Zeitdauer vor. 5

Das Signal des Schaltventil ist für den Bremszustand immer auf einer logischen EINS, d.h. die Bypassleitung ist gesperrt, wie die durchgezogene Linie zeigt. Allerdings gilt dies nur für den Grund betriebszustand 2 (G2) einer fest vorgegebenen Bremsstufe. Im Falle der Grundbetriebsart 3 (G3), d.h. einer konstanten Geschwindigkeit, ist das Schaltventil auf eine logische NULL für den Zeitpunkt des Gasgebens gesetzt, d.h. der Bypass ist geöffnet.

Wie dem zeitlichen Verlauf des Signales für das Proportionalventil zu entnehmen ist, ergibt sich eine logische EINS und damit ein eingeschaltetes Proportionalventil, was dem vollen Retarderbremsmoment entspricht, für die Zeitdauer, in der kein Gas gegeben wird, aber das Kupplungspedal noch nicht durchgetreten ist. Dieser Zustand ist gestrichelt in den zeitlichen Verlauf des Proportionalventilsignales in der zweiten Phase eingezeichnet und mit den Ziffern lund Il bezeichnet. Ein Retarderbremsmoment, das in diesem Zeitpunkt gegen den Motor arbeitet, ist unerwünscht. Um, wie von der Erfindung gefordert, für die gesamte Zeitdauer des Schaltvorganges, d. h. zwischen dem Wegnehmen der Gaszufuhr vor dem Kuppeln und Aufnehmen der Gaszufuhr nach dem Kuppeln, also während des gesamten Schaltvorganges eine Bremsmomentenreduzierung vorzunehmen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, ein Verzögerungsglied oder Rampe einzubauen, das sicherstellt, daß keine schnellen Retardereinschaltzeiten vorliegen. Ein Einschalten des Retarders erfolgt gegenüber dem Meßsignal zeitlich versetzt. Erfolgt die Einschaltung des Retarders nach einer Änderung beispielsweise des Gassignals von einer logischen EINS auf eine logische NULL nur verzögert, so kann in der dargestellten zweiten Phase die

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Einschaltung des Proportionalventiles im für die mit I bezeichnete Zeitdauer verhindert werden.

Ebenso ist es möglich, bei einer Änderung des Kupplungssignals von einer logischen EINS auf eine logische NULL den Retarder nur verzögert einzuschalten. Hierdurch kann das unerwünschte Signal für die mit Il bezeichnete Zeitdauer in der zweiten Phase vermieden werden. Durch Zeitverzögerungsglieder ist es somit möglich, erfindungsgemäß während des gesamten Gangwechsels das Retarderbremsmoment minimal zu halten bzw. die Bremsmomentenreduzierung sicherzustellen.

Die dritte Phase des dargestellten Fahrzyklus stellt wieder eine Bremssituation dar. Da beim Bremsen kein Gas mehr gegeben wird, ändert sich das Meßsignal für den Zustand des Gaspedals von einer logischen EINS auf eine logische NULL. Entsprechend der Zuordnung von Ein- und Ausgangsfunktionen hat dies im Bremsbetrieb zur Folge, daß das Proportionalventil vom AUS- in den EIN-Zustand wechselt und somit die gewünschte Bremsleistung zur Verfügung steht. Für den Grundzustand G3, der eine konstante Geschwindigkeit vorsieht, wird durch diese Änderung an der Eingangsseite ausgangsseitig das Schaltventil vom Bypass auf den Retarder umgeschaltet, wie strichpunktiert in Fig. 6 für die zeitliche Änderung dieser Größe eingezeichnet.

An die dritte Phase, die einen Bremszustand simuliert, schließt sich eine vierte Phase an, die einen Fahrzustand repräsentiert, bei dem von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang zurückgeschaltet wird. Beim Zurückschalten soll das Einkuppeln durch kurzes Zwischengasgeben unterstützt werden.

Dies bedeutet, daß zunächst die Kupplung gedrückt wird. Hierdurch ändert sich das eingangsseitige Kupplungszustandssignal von einer logischen NULL auf eine logische EINS, was gemäß dem Schema nach Fig. 5 zu einer

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Momentenanpassung gemäß Fall M2 führt. Das bedeutet, ausgangsseitig liegt auf der Steuerleitung für das Proportionalventil eine logische NULL an, was dazu führt, daß das Proportionalventil in den AUS-Zustand versetzt wird, d.h. es liegt das minimale Retarderbremsmoment vor. Wird nun Zwischengas gegeben, so muß erneut eingekuppelt werden, und zwar in den Leergang L.

Durch das erneute Einkuppeln ändert sich das eingangsseitige Kupplungssignal von einer logischen EINS auf eine logische NULL, was zur Folge hat, daß die Momentenreduzierung nicht mehr wirksam ist, und ausgangsseitig für das Proportionalventil eine logische EINS anliegt, d.h. dieses eingeschaltet wird und somit unerwünschterweise ein Bremsmoment

vorliegt.

Dieses unerwünschte Bremsmoment, das im Proportionalventilsignal strichpunktiert dargestellt ist und mit der Bezugsziffer III bezeichnet wurde, wird bis zu dem Zeitpunkt aufgebaut, zu dem Gas gegeben wird. Durch das Gasgeben wird die in Fig. 5 dargestellte Momentenanpassung ausgelöst, d.h. das eingangsseitige auf eine logische EINS gesetzte Gaszustandsmeßsignal führt dazu, daß der Ausgang für das Proportionalventil auf eine logische NULL gesetzt wird und damit das minimale Bremsmoment des Retarders anliegt, wenn mit einer festen Bremsstufe (G2) gefahren wird bzw. ein Bremsmoment von ungefähr null, wenn der Grund betriebszustand &ngr; = konstant (G3) gewählt wird. Der unerwünschte Aufbau eines Retarderbremsmomentes für die Zeitdauer zwischen Einkuppeln und erneutem Gasgeben kann auf verschiedene Art und Weise vermieden werden. Eine erste Lösungsmöglichkeit besteht wie schon bei der zweiten Phase darin, eine Zeitverzögerung für das Einschalten des Retarders mit einer Rampe vorzusehen.

Alternativ hierzu ist es möglich, wenn der Leergang erkannt werden kann und an den Mikroprozessor als Eingangsgröße übermittelt wird, eine Steuerung des Proportionalventils ausgangsseitig dahingehend vorzusehen, daß für die

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gesamte Dauer, in der das Leergangsignal am Mikroprozessor anliegt, das Proportionalventil-Ausgangssignal auf eine logische NULL gesetzt wird, das Proportionalventil also ausgeschaltet und damit das Retarderbremsmoment auf ein vorgegebenes, minimales Bremsmoment reduziert wird. Im Fall das Umschaltventil für den Bypass nicht mitgeschaltet wird, also der Retarder vom Kühlmittel durchströmt wird, ist als minimales Bremsmoment nur das minimale Retarderbremsmoment erreichbar. Im Falle das Umschaltventil betätigt wird und das Kühlmittel am Retarder vorbeigeführt wird, ist es möglich, als vorgegebenes minimales Bremsmoment zu erreichen. Neben einer Leergangerkennung können auch Mittel zur direkten Erkennung der Fahrgänge und damit der aktuellen Gangstellung vorgesehen sein.

Falls eine direkte Leergangerkennung nicht möglich ist, so kann in einer weiteren Ausführungsform das Unterschreiten einer vorgegebenen Motordrehzahl gemäß Fig. 5 Spalte M4 unabhängig vom Kupplungszustand eingangsseitig dazu verwendet werden, das Proportionalventil-Ausgangssignal auf eine logische NULL zu setzen und damit eine sofortige Bremsmomentenreduzierung zu induziieren, wodurch ein Arbeiten gegen den Motor verhindert wird.

Wie aus der vierten Phase des weiteren im zeitlichen Verlauf zu ersehen, wird, wenn keine der vorgenannten Vorkehrungen getroffen wurde, nach Abregein der Gaszufuhr und vor erneutem Einkuppeln wiederum ein unerwünschtes Bremsmoment aufgebaut, indem das Proportionalventilsignal auf eine logische EINS gesetzt wird und damit das Proportionalventil eingeschaltet wird. Dieser ungewollte Zustand ist im zeitlichen Verlauf für das Proportionalventilsignal strichpunktiert dargestellt und mit der Bezugsziffer IV bezeichnet. Wie beim unerwünschten Signal III kann das Aufbauen eines Retarderbremsmomentes im Falle der Ziffer IV dadurch verhindert werden, daß entweder mit einer Zeitverzögerung beim Einschalten des Retarders nach Abfallen des Zustandssignales für das Gas von einer logischen EINS auf eine

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logische NULL gearbeitet wird. Alternativ hierzu wäre die Leergangerkennung, oder aber eine Abregelung aufgrund zu geringer Motordrehzahl.

An die vierte Phase schließt sich in den simulierten Fahrzyklus zeitlich die fünfte Phase an, die wiederum eine Bremsphase in einer der Grundzustände des Bremsbetriebes, entweder fest eingelegte Bremsstufe oder V-konstant ist. Wie aus dem zeitlichen Verlauf für die Ausgangssignale für das Proportionalventil und das Schaltventil zu ersehen ist, liegt wie erwartet ein Bremsmoment vor.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es somit erstmals möglich, eine Momentenanpassung auf ein minimales Retarderbremsmoment während der gesamten Zeitdauer eines Gangwechsels zu ermöglichen, so daß für diesen Zeitraum kein Arbeiten des Retarders gegen den Motor vorliegt.

Obwohl die vorangegangene Beschreibung als Primärbremssystem beispielhaft auf einen Retarder, insbesondere einen hydrodynamischen Retarder, Bezug genommen hat, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Insbesondere soll der Begriff Retarder auch Retarder auf der Basis von Wirbelstrombremsen (siehe hierzu: Last Auto Omnibus 4/1991 aaO) umfassen.

Des weiteren kann eine Ansteuerung sämtlicher bekannter regel- und nicht regelbarer Motorbremssysteme des Standes der Technik mit vorliegender Erfindung erfolgen.

Claims (9)

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1. Regeleinrichtung für ein Primärbremssystem im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, insbesondere eines Primärretarders in einem Fahrzeug; umfassend

1.1 mindestens eine Steuer-/Reglereinheit;

1.2 Mittel zur Erfassung von Schaltvorgängen ergebend mindestens ein Meßsignal;

1.3 mindestens einem Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärbremssystems;

wobei die Regeleinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß

1.4 die mindestens eine Steuer-/Reglereinheit das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärbremssystems in Abhängigkeit vom Meßsigna! bzw. den Meßsignalen derart ansteuert, daß für die gesamte Zeitdauer eines Schaitvorganges das Bremsmoment der Primärbremse reduziert ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erfassung von Schaltvorgängen mindestens eines der folgenden Merkmale umfaßt:

Mittel zur Aufnahme von Meßsignalen zur Erfassung von Gangstellungen, Mittel zur Aufnahme von Meßsignalen zur Erfassung des Kuppiungszustandes, Mittel zur Aufnahme von Meßsignalen zur Erfassung des Gaszustandes sowie Mittel zur Aufnahme von Meßsignalen zur Erfassung der Motordrehzahl.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufnahme von Meßsignalen zur Erfassung von Gangstellungen des weiteren Mittel zur Erfassung eines Leergangsignales umfassen.

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4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-/Reglereinheit das mindestens eine Stellglied aufgrund des Kupplungszustandsmeßsignales derart ansteuert, daß das Bremsmoment des Primärbremssystems für die Dauer der Kupplungsbetätigung reduziert ist.

5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-/Reglereinheit aufgrund des Gaszustandsmeßsignales das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärbremssystems derart ansteuern, daß das Bremsmoment für die Dauer der Gaszufuhr reduziert ist.

6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-/Reglereinheit aufgrund des Motordrehzahlmeßsignaies das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärbremssystems derart ansteuern, daß das Bremsmoment reduziert ist, wenn die Motordrehzahl eine vorgegebene minimale Motordrehzahl unterschreitet.

7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-/Reglereinheit aufgrund des Leergangsignales für das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärbremssystems derart ansteuern, daß das Bremsmoment für die Zeitdauer, in der der Leergang eingelegt ist, einem vorgegebenen, reduzierten Bremsmoment entspricht.

8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, daß das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Bremsmomentes des Primärbremssystems ein Regelventil umfaßt.

G 05462GM / 296 18 082.9 / Voith Turbo GmbH & Co. KG / DrW/sp00153 / 01. Aprii 1997

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9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Stellglied zur Einstellung des Retarderbremsmomentes des weiteren ein Umschaltventil umfaßt.