DE3909032A1

DE3909032A1 - Automatische kupplungsbetaetigung mit vorrichtung zur rueckschaltung

Info

Publication number: DE3909032A1
Application number: DE3909032A
Authority: DE
Inventors: Rudy Tellert
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1989-03-18
Filing date: 1989-03-18
Publication date: 1990-09-27
Anticipated expiration: 2009-03-19
Also published as: FR2646128B1; FR2646128A1; DE3909032C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges angeordneten Anfahr-/Schalt kupplung, deren Betätigungsorgan von einer steuerbaren Antriebs vorrichtung zwischen einer Aus- und Einkuppelposition bewegbar ist, wobei eine Programmsteuerung zumindest die Motor- und Ge triebeeingangsdrehzahl sowie Beginn und Ende eines Schaltvorgan ges über einen Schalthebelkontakt überwacht und die Antriebsvor richtung steuert.

Eine solche Vorrichtung zur automatischen Kupplungsbetätigung ist beispielsweise aus der DE-OS 32 14 494 bekannt. In dieser Schrift wird eine Vorrichtung beschrieben, welche den Einkuppelvorgang sowohl beim Anfahren als auch beim Gangwechsel ruckfrei vornimmt. Dabei wird eine schnelle Angleichung der Motordrehzahl an die Ge triebeeingangsdrehzahl vorgesehen, wenn die Motordrehzahl größer ist, und eine vergleichsweise langsamere Angleichung, wenn die Motordrehzahl kleiner ist als die Getriebeeingangsdrehzahl.

Nun wird üblicherweise beim Schalten von einem höheren in einen niedrigeren Gang auch das Gaspedal mehr oder weniger losgelassen, so daß beim Wiedereinrücken der Kupplung die Motordrehzahl nied riger als die Eingangsdrehzahl des Getriebes ist. Mit dem langsa meren Einrückvorgang gemäß dem Stand der Technik ist jedoch nicht in allen Situationen beim Herunterschalten den Bedürfnissen des Fahrers bzw. den übrigen Gegebenheiten ausreichend Rechnung ge tragen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Schaltvorgängen von einem höheren in einen niedrigeren Gang ein Einkuppelverhal ten zu erzeugen, welches der jeweiligen Situation besser angepaßt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Der Wert des zeitlichen Anstieges der Mo tordrehzahl wird bei jedem Einkuppelvorgang im wesentlichen kon stant gehalten, die Größe wird jedoch in Abhängigkeit vom Ver hältnis Getriebeeingangsdrehzahl zu Motordrehzahl verändert. Auf diese Weise ist es möglich, auf unterschiedlich hohe Drehzahlver hältnisse beim Herunterschalten durch einen entsprechenden Ein rückvorgang der Kupplung einzugehen.

Bei der bisherigen Auslegung mit einem längeren Einrückvorgang konnte einerseits bei einer sehr hohen Getriebeeingangsdrehzahl eine unerwünschte Temperaturerhöhung in der Kupplung auftreten. Zum anderen konnte mit der gleichen Einstellung bei einer sehr niedrigen Getriebeeingangsdrehzahl ein unangenehmer Ruck auftre ten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Wert des zeitlichen Anstieges der Motordrehzahl bei grö ßeren Werten von Getriebeeingangsdrehzahl zu Motordrehzahl größer gewählt wird. Auf diese Weise wird beim Herunterschalten aus niedrigen Getriebeeingangsdrehzahlen ein weicher Einkuppelvorgang erzeugt, der z. B. beim Fahren auf glattem Untergrund dafür sorgt, daß die Haftung der Räder nicht unterbrochen wird. Andererseits wird beim bewußten Herunterschalten aus hohen Getriebeeingangs drehzahlen auch eine starke Verzögerung für den Fahrer spürbar, wobei davon ausgegangen werden kann, daß dieses Bremsverhalten des Fahrzeuges vom Fahrer erwartet wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Programmsteuerung zusätzlich die Bremse überwacht und bei einem Schaltvorgang von einem höheren in einen niedrigeren Gang und bei Vorliegen eines Bremssignales den zeitlichen Anstieg der Motordrehzahl auf niedrigere Werte verändert. Damit ist der Situation Rechnung getragen, die eintritt, wenn gleichzeitig wäh rend des Schaltvorganges in einen niedrigeren Gang die Bremse be tätigt wird. In einem solchen Fall kann davon ausgegangen werden, daß der Fahrer in überwiegendem Maße durch seine Bremse das Fahr zeug abbremsen will und nicht zusätzlich noch durch einen höheren Bremsanteil beim Hochbeschleunigen des Motors.

Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispie les näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer automatischen Kupplungsbetätigung mit einer Vorrichtung zur Beeinflus sung der zeitlichen Drehzahländerung beim Herunterschalten von einem höheren in einen niedrigeren Gang in Abhängig keit von der Getriebeeingangsdrehzahl;

Fig. 2 zeigt das Drehzahl- und Verzögerungsverhalten vor, während und nach dem Einkuppelvorgang in Abhängigkeit von der Zeit.

In Fig. 1 ist der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Motor 1, einer üblichen Reibungskupplung 2, einem Schaltgetrie be 5 und einem Achsantrieb 7 dargestellt. Die Reibungskupplung 2 wird durch eine nicht näher dargestellte Federeinrichtung in Übertragungsposition gehalten und über ein Betätigungsorgan 3 durch eine Antriebsvorrichtung 4 aus- bzw. eingerückt. Üblicher weise beinhaltet die Antriebsvorrichtung 4 einen Elektromotor, der von einer Programmsteuerung 10 gesteuert wird. Die Programm steuerung 10 ist weiterhin mit Drehzahlgebern verbunden. Der Drehzahlgeber 8 übermittelt ein der Drehzahl des Motors 1 ent sprechendes Signal und der Drehzahlgeber 9 übermittelt ein der Eingangsdrehzahl des Getriebes 5 entsprechendes Signal an die Programmsteuerung 10. Statt des Drehzahlgebers 9 am Eingang des Getriebes 5 kann auch ein Geschwindigkeitsgeber 15 am Ausgang des Getriebes 5 vorgesehen werden, wodurch diese Signale in der Pro grammsteuerung 10 zusammen mit den die Getriebestufen erfassenden Signalen zu einem Signal verarbeitet werden, welches der Ein gangsdrehzahl des Getriebes 5 entspricht. Das Getriebe 5 weist ferner einen Schalthebel 6 sowie einen Schalthebelkontakt 11 auf, welcher ebenfalls mit der Programmsteuerung 10 verbunden ist. Wie noch in den späteren Diagrammen zu sehen, wird die Motordrehzahl mit n _M und die Getriebeeingangsdrehzahl mit n _G bezeichnet. Der Fig. 1 ist weiterhin ein Bremspedal 12 mit einem Bremszylinder 13 zu entnehmen, wobei am Bremszylinder 13 ein Druckgeber 14 ange ordnet ist, der ebenfalls ein Signal an die Programmsteuerung 10 abgibt.

Der prinzipielle Schaltvorgang von einem höheren in einen niedri geren Gang wird nun wie folgt gesteuert: Beim Einleiten des Schaltvorganges wird durch den Fahrer der Schalthebel 6 betätigt, wodurch über den Schalthebelkontakt 11 ein Signal an die Programm steuerung 10 gegeben wird, wodurch diese die Reibungskupplung 2 schnell ausrückt. Beim Herunterschalten wird üblicherweise das Gaspedal losgelassen, so daß der Drehzahlgeber 8 eine bestimmte niedrige Drehzahl signalisiert, die normalerweise im Bereich der Leerlaufdrehzahl liegt. Betätigt der Fahrer nun den Schalthebel 6 weiter und legt einen niedrigeren Gang ein, so erfaßt der Dreh zahlgeber 9 eine bestimmte, höhere Drehzahl, die von der Fahrge schwindigkeit des Fahrzeuges und vom entsprechenden eingelegten Gang abhängig ist. Aus dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebe eingangsdrehzahlsignal stellt die Programmsteuerung 10 zuerst fest, ob die Motordrehzahl gleich oder niedriger als die Getrie beeingangsdrehzahl ist. Erkennt sie hier ein Verhältnis von Ge triebedrehzahl zu Motordrehzahl gleich oder größer eins, so wählt sie für den Einkuppelvorgang einen bestimmten Wert für die zeit liche Drehzahländerung des Motors und steuert danach die Rei bungskupplung 2 in Richtung Einkuppelzustand.

In Fig. 2 sind mehrere Kennlinien (A, B, C bzw. a, b, c) in Ab hängigkeit von der Zeitachse wiedergegeben, wobei die Kurven mit den großen Buchstaben das Drehzahlverhalten und die Kurven mit den kleinen Buchstaben das Verzögerungsverhalten des Fahrzeuges wiedergeben. Auf der Zeitachse wird bei t ₀ mit dem ausgekuppelten Zustand der Reibungskupplung begonnen. Bei den Kurven A, B und C wird im vorliegenden Fall von einer Drehzahl n _M ausgegangen, die etwa der Leerlaufdrehzahl entspricht. Im Zeitraum zwischen t ₀ und t ₁ legt der Fahrer einen Getriebegang ein, wodurch die Programm steuerung 10 über den Drehzahlgeber 9 die sich dadurch einstel lende Getriebeeingangsdrehzahl erfaßt. Diese liegt beispielsweise gemäß n _{G 2} in einem mittleren Bereich. Die Programmsteuerung 10 errechnet sich nun eine bestimmte zeitliche Änderung des Anstie ges der Motordrehzahl n _M und beginnt bei t ₁ mit dem Einkuppelvor gang. Der Einkuppelvorgang ist bei t ₂ beendet und im zeitlichen Zwischenraum steigt die Motordrehzahl entsprechend der Kurve B im wesentlichen gleichmäßig auf den Wert n _G2 an. Nach Beendigung des Einrückvorganges ab dem Zeitpunkt t ₂ ist die Reibungskupplung voll eingekuppelt und der gesamte Antriebsstrang starr miteinander verbunden. Die entsprechende Verzögerungslinie ist im unteren Diagramm dargestellt, und zwar mittels der Kurve b. Wenn davon ausgegangen wird, daß im ausgekuppelten Zustand der Reibungskupp lung, also zwischen den Zeitpunkten t ₀ und t ₁, im wesentlichen weder Beschleunigung noch Verzögerung stattgefunden hat, so be ginnt bei t ₁ mit Beginn des Einkuppelvorganges ein Anstieg der Verzögerung des Fahrzeuges; der Verzögerungswert erreicht ein Maximum im Bereich zwischen t ₁ und t ₂ und sinkt dann nach voll kommen eingerückter Kupplung wieder auf einen etwas niedrigeren Wert ab. Dieses Verhalten kommt dadurch zustande, daß während des Einkuppelvorganges nicht nur die Reibleistung des Motors überwun den, sondern auch noch eine Leistung zu seiner Beschleunigung aufgebracht werden muß.

Erkennt die Programmsteuerung 10 nun vor dem Einkuppelvorgang ei ne höhere Getriebeeingangsdrehzahl entsprechend n _{G 1}, so wählt sie eine höhere Einkuppelgeschwindigkeit vor, wodurch der zeitliche Drehzahlanstieg der Motordrehzahl einen höheren Wert aufweist. Damit ist die Kurve A im Bereich zwischen t ₁ und t ₂ steiler. Während dieses Einkuppelvorganges wird auf Fahrzeug und Fahrer eine höhere Verzögerung ausgeübt, da im wesentlichen im gleichen Zeitintervall eine größere Drehzahldifferenz ausgeglichen wird. Dieses Verhalten ist erwünscht, da davon ausgegangen werden kann, daß der Fahrer bewußt bei hohen Drehzahlen zurückschaltet und so mit auch eine höhere Verzögerung des Fahrzeuges erwartet.

Die Kurven C und c zeigen das Verhalten bei einer niedrigen Dreh zahldifferenz zwischen Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl. Die ses Verhalten ist erwünscht, wenn entweder der Fahrer während des Schaltvorganges in einen niedrigeren Gang das Gaspedal nicht ganz zurücknimmt oder wenn er es zurücknimmt und bei ganz niedrigen Geschwindigkeiten zurückschaltet. Diese Situation kann insbeson dere bei einer glatten Straßenoberfläche der Fall sein, wodurch ein sanfter Einkuppelvorgang erzeugt wird, der die Bodenhaftung der Räder nicht unterbricht.

Die Programmsteuerung 10 kann zusätzlich zur Überwachung der Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl noch die Bremsanlage des Fahrzeuges überwachen, indem beispielsweise vom Bremszylinder 13 über einen Druckgeber 14 eine Abfrage erfolgt, ob während des Schaltvorganges in einen niedrigeren Gang vom Fahrer gleichzeitig gebremst wird. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, wenn während des Kupplungs-Einrückvorganges bei Vorliegen eines Brems signales der Einrückvorgang sanft vonstatten geht, da der Fahrer mit Sicherheit vor allem durch das Dosieren der Bremse das Fahr zeug abbremsen möchte. Ein zusätzlicher starker Bremsvorgang durch Beschleunigen des Motors ist in diesem Falle nicht er wünscht. Deshalb wird die Programmsteuerung 10 bei Vorliegen ei nes Bremssignales die zeitliche Drehzahländerung des Motors nied riger als nur nach dem Drehzahlverhältnis von Motor und Getrie beeingang notwendig einregeln. Dabei kann der Druckgeber 14 so wohl lediglich als Schwellwertgeber ausgelegt sein, der nur das Vorliegen eines Bremsvorganges anzeigt, oder er kann ein analoges Signal abgeben, aus weichem die Heftigkeit der Bremsbetätigung abgelesen werden kann und dementsprechend der Einkuppelvorgang verändert werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmoment übertragungsweg zwischen Motor und Schaltgetriebe eines Kraft fahrzeuges angeordneten Anfahr-/Schaltkupplung, deren Betäti gungsorgan von einer steuerbaren Antriebsvorrichtung zwischen einer Aus- und Einkuppelposition bewegbar ist, wobei eine Programmsteuerung zumindest die Motor- und Getriebeeingangs drehzahl sowie Beginn und Ende eines Schaltvorganges über ei nen Schalthebelkontakt überwacht und die Antriebsvorrichtung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkuppelvorgang nach Durchführung eines Schaltvorganges von einem höheren in einen niedrigeren Gang durch die Pro grammsteuerung (10) bei einem Verhältnis Getriebeeingangsdreh zahl (n _G) zu Motordrehzahl (n _M) gleich oder größer eins derart geregelt wird, daß der Wert des zeitlichen Anstieges der Mo tordrehzahl (n _M) bei jedem Einkuppelvorgang zwar im wesentli chen konstant, jedoch abhängig vom Drehzahlverhältnis n _G zu n _M bei Beginn des Einkuppelvorganges auf unterschiedliche Werte festgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des zeitlichen Anstieges der Motordrehzahl (n _M) bei grö ßeren Werten von n _G zu n _M größer gewählt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Anstieg der Motordrehzahl (n _M) zusätzlich in Abhängigkeit vom Vorliegen eines Bremssignales in Richtung auf niedrigere Werte verändert wird.