DE3823387A1

DE3823387A1 - Anordnung zur steuerung einer automatisch betaetigten kraftfahrzeug-reibungskupplung im rangierbetrieb

Info

Publication number: DE3823387A1
Application number: DE3823387A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Konrad; Franz Dipl Ing Nagler; Lothar Dipl Phys Dr Wuestefeld
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: Konrad Andreas 97531 Theres De; Nagler Franz Dipl-Ing (fh) 97503 Gadheim De
Priority date: 1988-07-09
Filing date: 1988-07-09
Publication date: 1990-01-11
Anticipated expiration: 2008-07-10
Also published as: DE3823387C2; GB8914854D0; GB2221969B; FR2634697A1; FR2634697B1; GB2221969A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung einer automatisch betätigten Reibungskupplung eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus den deutschen Offenlegungsschriften 28 33 961 und 29 27 175 ist eine automatisch betätigte Reibungskupplung für ein von einer Brennkraftmaschine angetriebenes Kraft fahrzeug bekannt, die während des Anfahrens des Kraft fahrzeugs von einem Stellantrieb so gesteuert wird, daß die Motordrehzahl innerhalb eines abhängig von der Bela stung des Fahrzeugs, d.h. der Stellung des Fahrpedals vorbestimmten Drehzahlbereichs, bei welchem sich das ma ximale Drehmoment der Brennkraftmaschine ergibt, bleibt. Der vorbestimmte Drehzahlbereich ändert sich hierbei ab hängig von der mittels eines Sensors erfaßten Position des Fahrpedals und wird von einer auf den Sensor anspre chenden, den Kupplungsstellantrieb steuernden Steuerung ausgewertet.

Auf diese Weise kann zwar unter normalen Fahrzuständen beschleunigend angefahren werden, Fahrzuständen, wie sie beim Rangieren des Kraftfahrzeugs, beispielsweise beim Einparken, auftreten, wird jedoch nur unzureichend Rech nung getragen. Beim Rangieren darf die automatisch be tätigte Kupplung nur teilweise eingerückt werden, um die Fahrgeschwindigkeit niedrig halten zu können. Die von der Motordrehzahl abhängige Steuerung der Kupplung kann in ungünstigen Fällen zu Totzeiten beim Ein- und Ausrücken der Kupplung führen, was exaktem Rangieren des Fahrzeugs hinderlich ist. Bei der bekannten Steuerung besteht kein direkter Bezug der Stellung des Fahrpedals zum Antriebs drehmoment.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Steue rung einer automatisch betätigten Reibungskupplung anzu geben, die im Rangierbetrieb des Kraftfahrzeugs, d.h. bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten eine exakte Steuerung der Reibungskupplung erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei chen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Im Rahmen der Erfindung läßt die über das Fahrpedal steu erbare Leistungsstelleinrichtung der Brennkraftmaschine im Bereich der Ruhestellung des Fahrpedals einen begrenzten Pedalvorweg zu, innerhalb welchem die Leistung der Brennkraftmaschine durch Betätigen des Fahrpedals nicht beeinflußt werden kann. Innerhalb dieses Pedalvorwegs spricht die Steuerung der Reibungskupplung auf die Fahr pedalposition an und stellt die Reibungskupplung auf eine Zwischenstellung im "Schleifbereich" der Kupplung, d.h. auf eine drehmomentübertragende Stellung zwischen der vollständig eingekuppelten Stellung und der vollständig ausgekuppelten Stellung. Mit anderen Worten wird im Rah men der Erfindung für den Rangierbetrieb das Fahrpedal im Bereich seiner Ruhestellung von der Leistungsstellein richtung der Brennkraftmaschine abgekoppelt und über den die Pedalstellung erfassenden Sensor zur Steuerung der Kupplungsstellung ausgenutzt. Unabhängig von der Fahr pedalstellung arbeitet die Brennkraftmaschine im Rangier betrieb mit einer gleichbleibenden, vorbestimmten Dreh zahl, beispielsweise der Leerlaufdrehzahl, während die Kupplungsstellung durch Variieren der Fahrpedalposition innerhalb des Pedalvorwegs variiert werden kann. Die Reibungskupplung läßt sich damit über das Fahrpedal ähn lich einem Kupplungspedal im Schleifbereich steuern.

In einer bevorzugten Ausgestaltung nach Anspruch 2 oder 3 umfaßt die Leistungsstelleinrichtung der Brennkraft maschine eine Drehzahlregeleinrichtung, die vorzugsweise die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine konstant hält. Mit Hilfe der Drehzahlregeleinrichtungen können größere Lastschwankungen, wie sie beispielsweise beim Rangieren am Berg oder beim Überwinden von Bordstein kanten oder dergleichen auftreten können, ausgeglichen werden. Zusätzlich oder alternativ kann aber auch vorge sehen sein, daß unmittelbar mit Beginn der Auslenkung des Fahrpedals aus der Ruhestellung die Motordrehzahl gegenüber der Leerlaufdrehzahl etwas erhöht wird, um die Brennkraftmaschine auf ein für den Rangierbetrieb geeig netes Drehmoment einzustellen. Ein geeignetes Auslöse signal läßt sich beispielsweise durch einen Endschalter des Fahrpedals oder aber den die Pedalposition erfas senden Sensor bereitstellen.

Bei dem die Fahrposition erfassenden Sensor handelt es sich zweckmäßigerweise um einen Positionsgeber, der gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 4 über einen Leistungs stellantrieb die Leistung bzw. das Drehmoment der Brenn kraftmaschine steuert. Auf diese Weise wird der Sensor sowohl im normalen Fahrbetrieb als auch im Rangierbetrieb ausgenutzt, wobei sein Ausgangssignal an der Grenze zwi schen Pedalvorweg und dem Bereich der für den Fahrbe trieb vorgesehenen Pedalpositionen umgeschaltet wird. Durch die elektrische Umschaltung des Ausgangssignals des Sensors werden mechanische Leerwegkupplungen im Stellweg des Fahrpedals vermieden. Das Fahrpedal kann jedoch auch über eine mechanische Leerwegkupplung (Anspruch 5) mit der Leistungsstelleinrichtung der Brennkraftmaschine gekuppelt sein.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Steuerung einer automatisch betätigten Reibungs kupplung eines Kraftfahrzeugs im Rangierbetrieb;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Stellung S des Ausrückers der automatisch betätigten Reibungskupplung in Abhängigkeit vom Betätigungswinkel α des Fahr pedals des Kraftfahrzeugs zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Drehzahl n der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Betätigungswinkel α des Fahrpedals zeigt und

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild einer Variante einer Steueranordnung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs, die das Fahrzeug über eine Reibungskupp lung 3 und ein Getriebe 5 antreibt. Der nicht näher dar gestellte Ausrücker der Kupplung 3 wird von einem Stell antrieb 7, beispielsweise einem Elektromotor oder einem pneumatischen oder hydraulischen Servoantrieb zwischen einer Position S _aus, in welcher die Kupplung 3 das Ge triebe 5 von der Brennkraftmaschine 1 vollständig trennt, und einer Stellung S _ein, in der die Kupplung vollständig eingerückt ist, verstellbar ist. Der Stellantrieb 7 wirdvon einer Steuerung 9 abhängig von Betriebsparame tern des Kraftfahrzeugs sowohl beim Anfahren als auch beim Wechseln der Gänge des Getriebes 5 gesteuert. Bei spielsweise kann, in an sich bekannter Weise, beim Anfah ren die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 mittels eines Sensors erfaßt und die Position des Ausrückers der Kupplung 3 entsprechend einer vorbestimmten Drehzahl- Positions-Charakteristik positioniert werden. Das Ein rücken der Kupplung beim Wechseln der Gänge während der Fahrt kann beispielsweise mit einer vorbestimmten Stell geschwindigkeit des Ausrückers erfolgen. Die Steuerung 9 sorgt ferner dafür, daß die Kupplung 3 selbsttätig ausge rückt wird, beispielsweise, wenn die Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1 unter die Leerlaufdrehzahl n ₀ ab sinkt, oder aber der Gangwechsel des Getriebes 5 einge leitet wird. Die vorstehend erläuterten Programme zum Ein- und Ausrücken der Kupplung 3 werden durch die Steu erung 9 festgelegt. Die Steuerung 9 kann jedoch auch nach anderen Programmen arbeiten.

Die automatisch betätigte Kupplung der vorstehend erläu terten Art arbeitet zufriedenstellend, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine ausreichend ansteigen kann, wie dies beim Beschleunigen des Fahrzeugs während des Anfah rens der Fall ist. Der Bedienungskomfort läßt jedoch zu wünschen übrig, wenn das Fahrzeug nur mit Kriechgeschwin digkeit bewegt werden soll, wie dies zum Beispiel beim Einparken oder beim Rangieren erforderlich sein kann. In diesem Fall soll der Ausrücker der Kupplung 3 in einer Position zwischen der Auskuppelposition S _aus und der Ein kuppelposition S _ein gehalten werden, so daß die Kupplung 3 schleift und ein Teildrehmoment überträgt, welches ge rade ausreicht, um das Kraftfahrzeug mit der gewünschten Kriechgeschwindigkeit zu bewegen.

Um unabhängig von dem für normales, beschleunigendes An fahren des Kraftfahrzeugs oder den für den Gangwechsel des Getriebes 5 erforderlichen Steuereigenschaften die Kupplung 3 für den Rangierbetrieb wählbar in den Schleif bereich stellen zu können, ist das in Fig. 1 bei 11 dar gestellte Gas- bzw. Fahrpedal des Fahrzeugs über eine Vorwegeinrichtung, hier eine mechanische Leerwegkupplung 13, mit der Leistungsstelleinrichtung der Brennkraftma schine 1, beispielsweise deren Drosselklappe 15, verbun den. Die Leerwegkupplung 13 erlaubt ausgehend von der Ruhestellung des Fahrpedals 11 einen Leer- oder Vorweg winkel α ₀, bevor mit ansteigendem Betätigungswinkel die Leerwegkupplung 13 überbrückt und die Drosselklappe 15 entsprechend der Fahrpedalstellung eingestellt wird. Ein Sensor 17 erfaßt zumindest innerhalb des Vorweg-Betä tigungsbereichs α ₀ die aktuelle Stellung des Fahrpedals 11 und steuert über die Steuerung 9 den Stellantrieb 7 und damit den Ausrücker der Kupplung 3 in eine der Stel lung des Fahrpedals 11 in vorbestimmter Weise zugeord nete Position.

Fig. 2 zeigt die Position des Ausrückers der Kupplung 3 in Abhängigkeit vom Betätigungswinkel des Fahrpedals 11. In der Ruhestellung α=0 ist die Kupplung 3 ausge rückt, und der Kupplungsausrücker befindet sich in der Position S _aus. Wird das Fahrpedal 11 aus der Ruhestellung um einen Winkel α a ₀ ausgelenkt, so stellt die Steuerung 9 den Stellantrieb 7 auf eine Position, bei welcher die Kupplung 3 bereits ein Teildrehmoment überträgt. In Fig. 2 ist die Position beginnender Drehmomentübertragung mit S ₀ bezeichnet. Der vorgegebene Zusammenhang zwischen dem Betätigungswinkel α und der Ausrückerposition S ist in Fig. 2 durch eine Linie 19 dargestellt. Durch Verstellen des Fahrpedals 11 innerhalb des Vorwegbereichs α ₀ läßt sich damit das von der Kupplung 3 im Schleifbetrieb über tragene Teildrehmoment und damit die Kriechgeschwindig keit des Fahrzeugs ähnlich der herkömmlichen Betätigung einer Kupplung mittels eines Kupplungspedals variieren. Die Charakteristik des Schleifbetriebs läßt sich durch den Zusammenhang zwischen dem Vorwegwinkel α ₀ und der Ausrückerposition S variieren, was durch Strichlinien 20 in Fig. 2 angedeutet ist.

Solange das Fahrpedal 11 innerhalb des Vorwegwinkels α ₀ bleibt, arbeitet die Brennkraftmaschine 1 mit ihrer Leerlaufdrehzahl n ₀, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Wird der Winkelbereich α ₀ überschritten, so schaltet die Steuerung 9 auf ihr Anfahrprogramm um und rückt die Kupp lung 3 abhängig von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine ein. Fig. 3 zeigt dementsprechend für Winkel α<α ₀ mit einer strichpunktierten Linie das Anwachsen der durch die Betätigung des Fahrpedals 11 ansteigenden Drehzahl, während in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie die sich daraus ergebende, die Kupplung 3 vollständig ein rückende Ausrückerposition S wiedergibt. Die strichpunk tierten Linien in Fig. 2 und 3 repräsentieren jedoch keinen direkten Zusammenhang zwischen dem Betätigungswin kel α und der Ausrückerposition S bzw. der Drehzahl n. Für Winkel α<α ₀ wird durch die Stellung des Fahrpedals 11 das Drehmoment bzw. die Leistung der Brennkraftmaschi ne 1 und damit eine Beschleunigung der Brennkraftmaschi ne 1 auf Drehzahlen größer als die Leerlaufdrehzahl n ₀ eingestellt, während die Ausrückerposition S sich abhän gig von der Positionsdrehzahl-Charakteristik der Steue rung 9 ergibt.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer den Rangierbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit automatisch be tätigter Reibungskupplung erleichternden Steueranordnung. In Fig. 4 sind gleichwirkende Komponenten mit den Bezugs zahlen aus Fig. 1 bezeichnet und zur Unterscheidung mit dem Buchstaben a versehen. Zur Erläuterung wird insoweit auf die Beschreibung der Fig. 1 bis 3 Bezug genommen.

Die Steueranordnung der Fig. 4 umfaßt eine elektrisch steuerbare Leistungsstelleinrichtung mit einem das Lei stungsstellglied der Brennkraftmaschine 1 a, beispiels weise die Drosselklappe 15 a antreibenden Stellmotor 21, der vom Regler 23 eines Drehzahlregelkreises 25 gesteuert wird. Der Drehzahlregelkreis 25 erfaßt mit einem Dreh zahlsensor 27 die Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 a und bildet in einem Vergleicher 29 ein Differenz- oder Fehlersignal aus einem bei 31 zugeführten Sollwertsignal und dem Drehzahl-Istsignal des Drehzahlsensors 27. Im normalen Fahrbetrieb wird das Sollwertsignal über einen Umschalter 33 aus dem die Position des Fahrpedals 11 a er fassenden Sensors 17 a zugeführt. Die Stellung des Fahr pedals 11 a legt damit den Drehzahlwert fest, auf den die Brennkraftmaschine 1 a durch Änderung der Drosselklappe 15 a reagiert, bis dieser Drehzahlwert erleicht ist.

Das der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 a entsprechende Signal des Drehzahlsensors 27 wird weiterhin über einen weiteren Umschalter 35 im normalen Fahrbetrieb der die Reibungskupplung 3 a über den Stellantrieb 7 a steuernden Steuerung 9 a zugeführt, um, beispielsweise beim Anfahren, die Position des Kupplungsausrückers abhängig von dem Drehzahl-Istwert des Drehzahlsensors 27 zu steuern.

Die Umschalter 33, 35 sind mit dem Fahrpedal 11 a gekup pelt und haben in der Ruhestellung des Fahrpedals 11 a die in Fig. 4 dargestellte Stellung, aus der sie bei Über schreiten des an die Ruhestellung anschließenden Vorweg winkels α ₀ in ihre Stellung umschalten, in der der Sensor 17 a mit dem Vergleicher 29 und der Drehzahlsensor 27 a mit der Steuerung 9 a verbunden ist. In der darge stellten Stellung verbindet der Umschalter 33 den Ver gleicher 29 mit einem Sollwertgeber 37, der ein die Leer laufdrehzahl der Brennkraftmaschine 1 a festlegendes Leer lauf-Sollwertsignal an den Drehzahlregelkreis 25 abgibt. Darüberhinaus verbindet der Umschalter 35 bei im Vorweg winkel α ₀ sich befindendem Fahrpedal 11 a den Sensor 17 a mit der Steuerung 9 a, die dementsprechend den Ausrücker der Kupplung 3 a in eine Zwischenposition zwischen der vollständig ausgekuppelten und der vollständig eingekup pelten Position stellt, in welcher ein für eine Kriechbe wegung des Fahrzeugs ausreichendes Drehmoment übertragen wird. Da gleichzeitig die Drehzahl der Brennkraftmaschine la mittels des Drehzahlregelkreises 25 a konstant gehalten wird, können auch Änderungen der Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine ausgeglichen werden, wie sie bei spielsweise beim Rangieren an Steigungen oder beim Über winden von Hindernissen, wie zum Beispiel der Bordstein kante, auftreten können.

Der Sollwertgeber 37 kann seinerseits abhängig von der Stellung des Fahrpedals 1 a steuerbar sein. Zweckmäßiger weise erzeugt der Sollwertgeber 37 in der Ruhestellung des Fahrpedals 11 a ein die Brennkraftmaschine 1 a auf Leerlaufdrehzahl einstellendes Sollwertsignal, während der Sollwertgeber 37 bei Auslenkung aus der Ruhestellung, jedoch innerhalb des Vorrwegwinkels α ₀ ein Sollwert signal erzeugt, welches die Drehzahl für den Rangierbe trieb geringfügig erhöht. Der Sollwertgeber 37 ist hier zu, wie bei 39 gestrichelt angedeutet, ebenfalls mit dem Sensor 17 a verbunden.

In Fig. 4 sind die Umschalter 33, 35 als mechanisch von dem Fahrpedal 11 a betätigte Schalter ausgebildet. Es ver steht sich, daß die Umschalter 33, 35 als elektronische Schalter realisiert sein können, die durch Schwellwert stufen oder dergleichen abhängig vom Ausgangssignal des Sensors 17 a gesteuert werden.

Claims

1. Anordnung zur Steuerung einer automatisch betätigten Reibungskupplung eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem Kupplungsstellantrieb (7) für die Reibungskupp lung (3), einem Sensor (17), der auf die Stellung einer zu ihrer Betätigung ein Fahrpedal (11) umfassen den Leistungsstelleinrichtung (11, 15; 11 a, 15 a, 25) der Brennkraftmaschine (1) anspricht und einer auf den Sensor (17) ansprechenden Steuerung (9), die den Kupplungsstellantrieb (7) abhängig von der mittels des Sensors (17) erfaßten Stellung der Lei stungsstelleinrichtung (11, 15; 11 a, 15 a, 25) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsstelleinrichtung (11, 15; 11 a, 15 a, 25) im Bereich der Ruhestellung des Fahrpedals (11) einen begrenzten, die Leistung der Brennkraftmaschine (1) nicht beeinflussenden Pedalvorweg (a ₀) zuläßt und daß die Steuerung (9) bei einer innerhalb des Pedalvor wegs (α ₀) gelegenen Fahrpedalposition den Kupplungs stellantrieb (7) auf eine drehmomentübertragende Zwi schenstellung der Reibungskupplung (3) zwischen deren vollständig ausgekuppelten Stellung und deren vollstän dig eingekuppelten Stellung einstellt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsstelleinrichtung (11 a, 15 a, 25) der Brennkraftmaschine eine mittels eines Drehzahlsensors (27) auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1 a) an sprechende, die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1 a) bei Fahrpedalpositionen innerhalb des Pedalvorwegs (α ₀) konstant haltende Drehzahlregeleinrichtung (25) umfaßt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlregeleinrichtung (25) einen abhängig von der Fahrpedalposition steuerbaren Sollwertgeber (37) umfaßt, der bei Fahrpedalpositionen innerhalb des Pedalvorwegs (α ₀) einen höheren Sollwert vorgibt, als bei in der Ruhestellung sich befindendem Fahr pedal (11 a).

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (1 a) einen Leistungsstellantrieb (21) umfaßt und daß der Sensor (17 a) als die Fahrpedalposition erfassender Positions geber ausgebildet ist und außerhalb des Pedalvorwegs (α ₀) den Leistungsstellantrieb (21) steuert.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrpedal (11) über eine me chanische Leerwegkupplung (13) mit der Leistungsstell einrichtung (15) der Brennkraftmaschine (1) gekuppelt ist.