DE4121016A1 - Vorrichtung zur kupplungsbetaetigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kupplungsbetäti­ gung mit einer eine Kupplung in Abhängigkeit von wenigstens einem Ausgangssignal einer elektronischen Regel- bzw. Steuer­ einheit ein- und ausrückenden Betätigungseinrichtung, die einen Druckmittelkreis, wie Hydraulikkreis, umfaßt, dessen Ventile über die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit geregelt bzw. gesteuert werden, um die Kupplung über einen Nehmerzylinder zu betätigen.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise durch die Patent­ anmeldung DE-P 40 11 850.9 angeregt worden. Bei diesen be­ kannten Vorrichtungen erfolgt die Kupplungsbetätigung vollau­ tomatisch, das bedeutet, daß kein Kupplungspedal vorhanden ist.

Da Kraftfahrzeuge mit solchen vollautomatischen Kupp­ lungsbetätigungen von einem großen Kundenkreis nicht akzep­ tiert werden, automatisierte bzw. teilautomatisierte Kupp­ lungsbetätigungen jedoch einen verbesserten Bedienungs- und Fahrkomfort gegenüber herkömmlichen, ausschließlich vom Fahrer betätigbaren Kupplungssystemen aufweisen, lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Vorteile beider Betätigungssysteme vereint. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Vorrichtung in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise herstellbar sein.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ein Kupp­ lungspedal vorhanden ist, das mit einem Sensor gekoppelt ist, der der elektronischen Regel- bzw. Steuereinheit eine von den Betätigungsparametern des Kupplungspedals, wie Kupplungspe­ dalweg, Betätigungsgeschwindigkeit des Kupplungspedals oder dergleichen, abhängige Signale bzw. Führungsgrößen liefert zur Kupplungsbetätigung, wobei das Kupplungspedal bei Normal­ betrieb, das bedeutet bei fehlerfreiem Betrieb der Vorrich­ tung, über einen Geberzylinder einen Kraftspeicher mit vorbe­ stimmter Charakteristik beaufschlagen kann und weiterhin eine Vorkehrung vorhanden ist, die bei einer Störung in der Vorrichtung automatisch bzw. selbsttätig den Geberzylinder mit dem Nehmerzylinder verbindet, so daß die Kupplung über das Kupplungspedal in konventioneller Weise vom Fahrer betätigbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere bei Vor­ richtungen gemäß der Patentanmeldung DE-P 40 11 850.9 verwen­ det werden, wobei dann eine Ansteuerung der Kupplungsbetäti­ gung in Abhängigkeit der Gaspedalstellung bzw. -betätigung entfallen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß der Fahrer den Eindruck hat, daß er die Kupplung in konventionel­ ler Weise betätigt und durch die indirekte Ansteuerung bzw. Regelung der Kupplungsbetätigung mittels der elektronischen Steuer- bzw. Regeleinheit die vom Fahrer begonnenen Fehler, wie zum Beispiel zu schnelles Einkuppeln bei unzureichendem Motormoment, ausgeglichen werden können. Weiterhin ist der Vorteil vorhanden, daß beim Ausfall der in Abhängigkeit der Kupplungspedalbetätigung erfolgenden automatischen Kupplungs­ betätigung ein konventioneller Betrieb des Fahrzeugs durch direkte Betätigung der Kupplung über das Kupplungspedal ermöglicht ist.

Die elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit umfaßt einen Prozessor mit einem Rechenwerk. Der Prozessor besitzt weiterhin einen Speicher, in dem Kennlinien bzw. Kennfelder enthalten sein können zur Steuerung bzw. Regelung der Betätigung bzw. des Eingriffszustandes der Kupplung. Die Kennlinien bzw. Kennfelder können abhängig bzw. eine Funktion sein von der jeweiligen Kupplungspedalstellung und/oder Bewe­ gungsgeschwindigkeit des Kupplungspedals. Der Prozessor kann weitere Signale verarbeiten, die die Zuordnung der Kennlinien bzw. Kennfelder zu dem bzw. zu den jeweiligen Kupplungspedal­ parametern beeinflussen können. Die zusätzlichen Signale kön­ nen eine Funktion des an der Kupplung vorhandenen Schlupfes, des Lastzustandes des Motors, der jeweiligen Getriebestellung und gegebenfalls von sonstigen Parametern, wie insbesondere Motorparametern, sein. Bezüglich der vom Prozessor verarbeit­ baren Signale bzw. Parameter sowie speicherbaren Kennlinien bzw. Kennfelder wird auf die Patentanmeldung DE-P 40 11 850.9 verwiesen.

Für den Aufbau und die Funktionsweise der Vorrichtung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn ein Ventil vorhanden ist, das bei Normalbetrieb einerseits den Nehmerzylinder mit dem Druckmittelkreis, wie Hydraulikkreis, verbindet und anderer­ seits den Geberzylinder mit dem Kraftspeicher. In besonders einfacher Weise kann dieses Ventil durch ein 3/2-Wege-Ventil, wie zum Beispiel Schieberventil, gebildet sein.

Der vom Fahrer über das Kupplungspedal beaufschlagte Kraft­ speicher kann in einfacher Weise durch einen Blasenspeicher gebildet sein. Es können jedoch auch andere Kraftspeicher verwendet werden, die zum Beispiel aus einer einzigen oder mehreren Federn bestehen können. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Charakteristik des Kraftspeichers derart ausgelegt ist, daß der Verlauf der Betätigungskraft am Kupplungspedal demjenigen einer konventionell betätigten Kupplung entspricht.

Die Umschaltung von indirekt automatisch betätigter Kupplung auf vom Fahrer unmittelbar betätigte Kupplung kann in vor­ teilhafter Weise in Abhängigkeit eines Drucksensors erfolgen, der mit dem Druckspeicher gekoppelt ist und der bei Unter­ schreitung eines bestimmten Mindestdruckes das Umschalten bewirkt. Es wird also bei Unterschreitung eines Mindest­ druckes der Geberzylinder vom Druckmittelkreis entkoppelt bzw. abgeschaltet und über eine Druckmittelleitung mit dem Nehmerzylinder verbunden.

Anhand der Figur sei die Erfindung näher erläutert.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Motor 1, der eine Pumpe 2, wie zum Beispiel eine Hydraulikpumpe, antreibt. Der Motor 1 kann durch die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges gebildet sein. Vorteilhaft kann es jedoch auch sein, wenn dieser Motor 1 durch einen Elektromotor gebildet ist, der unabhängig vom Betriebszustand der Brenn­ kraftmaschine des Kraftfahrzeuges die Pumpe 2 antreiben kann. Die Pumpe 2 fördert über einen Filter 3 ein unter Druck stehendes Medium, wie Hydrauliköl, in einen Druckspeicher bzw. Vorratsbehälter 4. Hinter dem Filter 3 ist weiterhin ein Rückschlagventil 5 vorgesehen, der ein Entladen des Druck­ speichers 4 bei stehender Pumpe 2 verhindert. Die Pumpe 2 steht saugseitig in Verbindung mit einem Ölvorratsbehälter 6 und druckseitig mit einem Ventilblock 7, dem ein weiterer Ventilblock 8 nachgeschaltet ist, der seinerseits bei ausreichendem Druckniveau im Druckspeicher 5 und fehlerfrei arbeitender elektronischer Regel- bzw. Steuereinheit 9 mit einem Nehmerzylinder 10 zur Betätigung des Kupplungsverstell­ gestänges 11 in Verbindung steht.

Bei ausreichendem Druckniveau im Druckspeicher 4 und feh­ lerfrei arbeitender elektronischer Steuereinheit 9, wird das Betätigungsgestänge 11 und somit auch die Kupplung 12 indirekt, das bedeutet, daß keine unmittelbare Kraftübertra­ gung erfolgt, über ein Kupplungspedal 13 betätigt. Hierfür ist das Kupplungspedal 13 mit einem Sensor, wie Potentiometer 14, verbunden, der in Abhängigkeit der Stellung des Kupp­ lungspedals 13 und/oder der Geschwindigkeit, mit der das Pedal 13 betätigt wird, der elektronischen Steuereinheit 9 ein entsprechendes Signal bzw. eine entsprechende Führungs­ größe liefert, die vom Prozessor bzw. Rechenwerk der elektro­ nischen Steuereinheit 9 verarbeitet wird zur automatischen Betätigung der Kupplung 11. Das Kupplungspedal 13 ist weiterhin mit einem Geberzylinder 15 verbunden, der bei ausreichendem Druckniveau im Speicher 4 und fehlerfrei arbeitender elektronischer Steuereinheit 9 über das Ventil 8 mit einem Kraftspeicher 16 verbunden ist. Bei dem dargestell­ ten Ausführungsbeispiel ist der Kraftspeicher 16 durch einen Blasenspeicher gebildet. Der Kraftspeicher 18 ist derart ausgebildet, daß beim Betätigen des Kupplungspedals 13 der Fahrer eine Pedalkraftcharakteristik wahrnimmt, die ähnlich der einer herkömmlichen direkten Kupplungsbetätigung ist.

Zur Überwachung des Druckes im Druckmittelkreis ist ein Druckschalter 17 vorgesehen, der bei Unterschreitung eines Mindestdruckes ein Signal an die elektronische Steuereinheit 9 abgibt, welches bewirkt, daß die Steuereinheit 9 das Ventil 8 derart schaltet, daß der Nehmerzylinder 10 vom Druckspei­ cher 4 abgeschaltet und mit dem Geberzylinder 15 über die Druckleitung 15a in Verbindung gebracht wird, so daß eine direkte, also konventionelle, Kupplungsbetätigung möglich ist. Diese Stellung des Ventiles 8 ist in der Figur gezeigt. Wie ersichtlich ist, ist in dieser Stellung des Ventiles 8 der Geberzylinder 15 von dem Kraftspeicher 16 abgekoppelt.

Bei Verwendung eines Elektromotors 1 zum Antrieb der Pumpe 2 kann es zweckmäßig sein, wenn der Druckschalter 17 derart ausgelegt ist, daß dieser bei Erreichen eines Mindestdruckes, der noch ausreichend ist, um eine automatische Kupplungsbetä­ tigung zu gewährleisten, ein Signal an die elektronische Steuereinheit abgibt, wodurch der Motor 1 und somit die Pumpe 2 wieder in Betrieb genommen werden, bis der zulässige Höchstdruck im Druckspeicher 4 erreicht ist, wohingegen bei Unterschreitung eines unteren Mindestdruckes, der nicht mehr ausreicht, um eine automatische Kupplungsbetätigung zu ge­ währleisten, der Druckschalter 17 ein Signal an die elektro­ nische Steuereinheit abgibt, das bewirkt, daß das Ventil 8 derart betätigt wird, daß von indirekter Kupplungsbetätigung auf direkte bzw. konventionelle Kupplungsbetätigung umge­ schaltet wird.

Die Ventile 7 und 8 sind elektromagnetisch betätigte Ventile mit Rückholfeder, welche von der elektronischen Steuereinheit 9 angesteuert werden. Das Ventil 7 ist durch ein 3/3-Regel­ ventil gebildet, das als volumenproportionales Ventil wirkt. Das bedeutet, daß der Ventilschieber in Abhängigkeit der von der elektronischen Einheit 9 gemeldeten Größe verschoben wird, wodurch der Durchflußquerschnitt entsprechend variiert wird. Als Alternative könnte auch ein volumenproportionales 4/4-Ventil oder ein Regelventil, das über eine Impulsbreiten- Modulation angesteuert wird, eingesetzt werden.

Der Druckspeicher 4 kann derart bemessen werden, daß bei Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges mindestens ein erstmaliges Auskuppeln ohne Energiezufuhr möglich ist.

Das Kupplungsgestänge 11 kann mit einem Sensor 18, wie einem Potentiometer, in Verbindung stehen, der die Ist-Stellung des Kupplungsgestänges 11 und damit den Eingriffszustand der Kupplung 12 an die elektronische Steuereinheit 9 meldet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, bei nicht laufendem Motor 1 und somit nicht angetriebener Pumpe 2 und entleertem Speicher 4 und/oder stromloser bzw. fehlerhafter elektronischer Steuereinheit 9 die Kupplung 12 durch Betäti­ gung des Kupplungspedals 13 über die in Verbindung stehenden Geber- 15 und Nehmerzylinder 10 in konventioneller Weise ein- und auszurücken.

Bei zu niedrigem Druckniveau im Speicher 4 wird die Pumpe 2 vom Motor 1 angetrieben und fördert über den Filter 3 und das Rückschlagventil 5 in den Speicher 4. Sobald der Speicher­ druck groß genug ist, erhält die elektronische Steuereinheit 9 vom Druckschalter 17 ein Signal, das bewirkt, daß die elek­ tronische Steuereinheit 9 das elektromagnetische Ventil 8 auf automatische Kupplungsbetätigung umschaltet. Das bedeutet also, daß der Geberzylinder 15 mit dem Kraftspeicher 16 verbunden wird und der Nehmerzylinder 10 mit dem von der Pumpe 2 gespeisten Druckmittelkreis.

Bei Betätigung des Kupplungspedals 13 durch den Fahrer wird über das Kupplungspedal-Potentiometer 14 die vom Fahrer gewünschte Kupplungsposition erfaßt und dem Prozessor bzw. Rechner der elektronischen Steuereinheit 9 als Sollwert zuge­ führt. Der Anfahrvorgang kann dadurch folgendermaßen gesteu­ ert bzw. geregelt werden: Nach Unterschreitung einer Diffe­ renzdrehzahlschwelle zwischen den treibenden und angetriebe­ nen Elementen der Kupplung 12 wird die Betätigung der Kupplung 12 von Wegregelung auf Schlupfregelung umgeschaltet, ähnlich wie dies in der Patentanmeldung DE-P 40 11 850.9 be­ schrieben ist. Hierfür werden der elektronischen Steuerein­ heit 9, wie dies in dieser DE-Patentanmeldung beschrieben ist, zusätzliche Parameter zugeführt, wie Drehzahl der Brennkraftmaschine, Drehzahl der Getriebeeingangswelle, Lastzustand des Motors, Getriebestellung und gegebenenfalls sonstige Motorparameter.

Es können also durch die indirekte automatische Kupplungsbe­ tätigung gemäß der Erfindung die vom Fahrer bei konventionel­ ler Kupplungsbetätigung verursachten Betätigungsfehler ver­ mieden bzw. ausgeglichen werden. Durch die indirekte automa­ tische Kupplungsbetätigung können weiterhin Längsschwingungen des Kraftfahrzeuges, nämlich das Ruckeln, vermieden werden, wodurch der Fahrkomfort wesentlich erhöht wird.

Der Kupplungspedalsensor 14 und der Druckschalter 17 sind über die elektronische Steuereinheit derart miteinander ver­ knüpft, daß im Falle eines zu niedrigen Druckes im Druckspei­ cher 4 das Signal des Druckschalters 17 nur dann ein Umschal­ ten des Ventiles 8 auf konventionelle Kupplungsbetätigung bewirkt, wenn das Kupplungspedal 13 sich zumindest annähernd in Ruhestellung befindet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann ein manuell betätigbarer Schalter vorhanden sein, der eine Umstellung der Kupplungsbetätigung von indirekt automatischer Betätigung auf konventionelle Betätigung und umgekehrt ermöglicht.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Kupplungsbetätigung mit einer eine Kupplung in Abhängigkeit von wenigstens einem Ausgangs­ signal einer elektronischen Steuereinheit ein- und ausrückenden Betätigungseinrichtung, die einen Druckmit­ telkreis, wie Hydraulikkreis, umfaßt, dessen Ventile über die elektronische Steuereinheit gesteuert werden, um die Kupplung über einen Nehmerzylinder zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungspedal mit einem Sensor gekoppelt ist, der der elektronischen Steuereinheit von Betätigungsparametern (wie Weg, Betätigungsgeschwindig­ keit) des Kupplungspedals abhängige Signale bzw. Größen liefert zur Kupplungsbetätigung, das Kupplungspedal bei Normalbetrieb der Vorrichtung über einen Geberzylinder einen Kraftspeicher mit vorbestimmter Charakteristik beaufschlagen kann und weiterhin eine Vorkehrung vorhan­ den ist, die bei einer Störung in der Vorrichtung automatisch den Geberzylinder mit dem Nehmerzylinder verbindet, so daß die Kupplung über das Kupplungspedal in konventioneller Weise betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil vorhanden ist, das bei Normalbetrieb einer­ seits den Nehmerzylinder mit dem Druckmittelkreis verbindet und andererseits den Geberzylinder mit dem Kraftspeicher.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein 3/2-Wege-Ventil ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher durch einen Blasenspeicher gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik des Kraftspeichers derart ausgelegt ist, daß der Verlauf der Betätigungs­ kraft am Kupplungspedal demjenigen einer konventionell betätigten Kupplung entspricht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Drucksensor gekoppelter Druckspeicher vorhanden ist, wobei der Drucksensor bei Unterschreiten eines bestimmten Mindestdruckes das Umschalten von gesteuerter Kupplungsbetätigung auf direkte Fußbetätigung bewirkt.