DE4200541A1

DE4200541A1 - Regelverfahren fuer eine fremdkraftbetaetigte reibkupplung

Info

Publication number: DE4200541A1
Application number: DE4200541A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dreibholz; Gerd Frotscher; Armin Gollin
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1992-01-11
Filing date: 1992-01-11
Publication date: 1992-05-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Sowohl bei lastschaltbaren Getrieben als auch bei Getrieben, die mit Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, kann man grundsätzlich den Anfahrvorgang automatisieren, indem eine Anfahrkupplung, die eine der vorhandenen Lastschaltkupplungen sein kann, automatisch geregelt wird. Um die Reibleistungen im Schlupfbetrieb kleinzuhalten, werden möglichst große Anfahrübersetzungen angestrebt. Diese haben den Nachteil, daß sich Lastwechsel im Antriebsstrang durch Schwingungsanregungen oder große Schubmomente unangenehm bemerkbar machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein geeignetes Regelverfahren diese Nachteile zu beheben. Sie wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Das erfindungsgemäße Regelverfahren vermeidet ganz oder zum größten Teil, daß Schubmomente übertragen werden. Man erzielt dadurch die Vorteile eines mechanischen Freilaufs, ohne jedoch den Nachteil in Kauf nehmen zu müssen, daß beim Wechsel in den Zugbetrieb die Kraftübertragung sprungförmig eingeleitet wird, was den Fahrkomfort erheblich beeinträchtigt.

Es ist eine Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer Reibungskupplung aus der DE-A1 37 37 899 bekannt, bei der bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und losgelassenem Fahrpedal die Kupplung bis zu einer Position ausgerückt wird, in der sie gerade beginnt, Drehmoment zu übertragen. In dieser Position verharrt sie eine vorbestimmte Zeit von ca. 2 Sekunden, wenn nicht vorher das Fahrpedal betätigt wird, wodurch sie wieder voll einrückt. Wird das Fahrpedal in dieser Zeit nicht betätigt, öffnet die Kupplung vollständig.

Da der Lastwechsel nicht erfaßt wird, ist diese Vorrichtung mit dem angewandten Regelverfahren nicht in der Lage, Schwingungsanregungen rechtzeitig zu vermeiden. Ferner ist beim Wiedereinrücken der Kupplung der Übergang von der Anlegephase zur Schließphase noch sehr unbefriedigend.

In Ausgestaltung der Erfindung wird hierzu vorgeschlagen, daß beim Wechsel vom Schubbetrieb zum Zugbetrieb die Betätigungskraft erst dann in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung und der Drehzahl des Motors oder der Getriebeeingangsdrehzahl auf die Schließkraft geregelt wird, wenn die Motordrehzahl um einen vorbestimmten Betrag größer ist als die Getriebeeingangsdrehzahl. Dadurch vermeidet man, daß die Kupplung unter Schub geschlossen wird.

Der Lastwechsel wird durch eine Einrichtung ermittelt, die aus dem Motorkennfeld und der Motordrehzahl feststellt, ob der Motor zum jeweiligen Zeitpunkt an das Fahrzeug ein positives oder negatives Moment abgibt.

Um die Kupplung mit einfachen Mitteln ruckfrei zu schließen wird ferner vorgeschlagen, daß der Regler aus der Leistungsanforderung einen Drehzahl-Sollwert mit Hilfe geeigneter Kennfelder ermittelt, daß ein entsprechendes Sollwert-Signal über ein dynamisches Filter mit Gradientenbegrenzung einem Vergleicher zugeführt und mit der jeweils größeren, momentanen Drehzahl des Motors oder der Eingangswelle des Getriebes verglichen wird, daß das Ausgangssignal des Vergleichers die Betätigungskraft über einen Regler steuert, wobei zum Regelbeginn der Anfangswert des dynamischen Filters auf den momentanen Drehzahlwert gesetzt wird, der dem Vergleicher zugeführt wird. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Regelbeginn die Regeldifferenz zunächst den Wert Null besitzt und sich dann nur entsprechend der Dynamik des Verzögerungsgliedes des dynamischen Filters verändert.

Sollte sich erweisen, daß in einigen Betriebsfällen das Regelverfahren zu langsam anspricht und die Hysterese zu groß ist, kann man zweckmäßig die Regelung der Betätigungskraft durch einen Steueranteil überlagern, der von weiteren Prozeßgrößen abhängig ist.

Ferner ist es zweckmäßig, die Betätigungskraft bis zur Anlegekraft zu steuern und von da ab bis zur Schließkraft zu regeln.

Üblicherweise werden elektrisch gesteuerte, hydraulische Betätigungseinrichtungen verwendet, bei denen die Betätigungskraft dem hydraulischen Druck entspricht. Es sind aber auch elektromagnetische oder elektromotorische Einrichtungen möglich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regelverfahrens dargestellt.

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild den Aufbau einer erfindungsgemäßen Regelung;

Fig. 2 zeigt einen Ablaufplan einer erfindungsgemäßen Regelung.

In einem Fahrzeug 1 befindet sich ein Motor 2, der über eine Kupplung 3, die üblicherweise eine Reibkuplung in Lamellenbauweise ist, mit einem Getriebe 4 verbunden ist. Die Leistung des Motors wird durch ein Fahrpedal 5 bestimmt, dessen Position durch einen Funktionsgeber einen Drehzahl- Sollwert vorgibt. Ist der Motor 2 eine Brennkraftmaschine, wie es in der Regel der Fall ist, wird von einer Motorregelung ein Kraftstoffzumeßorgan so weit verstellt, bis der Sollwert erreicht wird.

Die Kupplung 3 ist hydraulisch betätigt, wobei der Kupplungsdruck, der die Betätigungskraft bestimmt, von einem Regler 6 geregelt wird. Dieser wird einem Sollwert-Signal zugeführt, das mit einem zweiten Funktionsgeber 8 in Abhängigkeit von der Position des Fahrpedals 5 und der jeweils größeren Istdrehzahl einer Eingangswelle des Getriebes 4 oder des Motors 2 gebildet wird. Der fahrpedalabhängige Anteil wird über ein dynamisches Filter 9 mit Gradientenbegrenzung geleitet, dessen Anfangswert zum Regelbeginn auf den momentanen höheren Istdrehzahlwert gesetzt wird. Dadurch wird zunächst die Regeldifferenz den Wert Null annehmen und sich dann entsprechend der Dynamik des Verzögerungsgliedes des Filters 9 verändern. Man erreicht dadurch einen gleitenden Übergang vom gesteuerten Betrieb in den geregelten Betrieb. Ferner bewirkt die Gradientenbegrenzung, daß der Gradient des Ausgangssignals auf einen einstellbaren Wert begrenzt werden kann. Über den Wert der Verstärkung läßt sich die Zeitkonstante einstellen.

Um Hystereseeinflüsse der Kupplungsstelleinrichtung zu kompensieren und Regelfehler zu minimieren, ist es zweckmäßig, dem geregelten Druckanteil einen gesteuerten zu überlagern. Hierfür wird in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals 5 mit einem dritten Funktionsgeber 10 ein Sollwert in Abhängigkeit weiterer Prozeßgrößen, zum Beispiel

- Position des Fahrpedals,
- Position der Drosselklappe,
- Motordrehzahl,

bestimmt und über ein zweites dynamisches Filter mit Gradientenbegrenzung 11 überlagert.

Eine weitere Einrichtung 12 steuert den Betätigungsdruck bis zum Anlegedruck. Die Verknüpfung der Eingangs- und Ausgangsgrößen des Reglers 6 geschieht über Vergleicher 13 und 14.

Das Regelverfahren läuft wie folgt ab:
Der Fahrer aktiviert das Programm, indem er einen Wählhebel des Getriebes 4 in eine Fahrposition bringt. Dadurch wird die Einrichtung 12 zur Steuerung des Anlegedrucks aktiviert, wodurch der Kupplungsdruck und mit ihm die Betätigungskraft auf einen Wert ansteigt, bei dem die Kupplung höchstens ein sehr geringes Moment überträgt.

Ist der Anlegevorgang beendet, beginnt die Druckregelung in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung und der Motordrehzahl bzw. der Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes 4. Stellt der Regler 6 aus dem Kennfeld des Motors, der Motordrehzahl und der Drehzahl der Eingangswelle fest, daß Zugbetrieb vorliegt und die Differenzdrehzahl an der Kupplung 3 gleich Null ist, wird die Kupplung 3 geschlossen, indem der Druck auf den Schließdruck erhöht wird.

Stellt der Regler fest, daß der Motor 2 im Schubbetrieb arbeitet, wird der Betätigungsdruck der Kupplung 3 auf den Anlegedruck gebracht und so lange gehalten, bis ein Lastwechsel erfolgt. Im Moment des Lastwechsels wird die Druckregelung aktiviert, indem der Anfangswert des ersten dynamischen Filters 9 auf die jeweils größere Istdrehzahl n2 oder n4 des Motors 2 oder der Eingangswelle des Getriebes 4 gesetzt wird. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung soll hierbei die Drehzahl des Motors 2 stets größer sein als die der Eingangswelle.

Das für den Anfahrvorgang beschriebene Regelverfahren ist entsprechend für einen Gangwechsel sowohl bei einer Lastschaltung als auch bei einer Schaltung mit Zugkraftunterbrechung anwendbar. Hierbei wird der Kupplungsdruck auf den Anlegedruck abgesenkt, sobald die Bedingungen für eine Schaltung vorliegen, und erst dann wieder auf den Schließdruck geregelt, wenn ein Lastwechsel zum Zugbetrieb festgestellt wird.

Bezugszeichen

1 Fahrzeug
2 Motor
3 Kupplung
4 Getriebe
5 Fahrpedal
6 Regler
7 erster Funktionsgeber
8 zweiter Funktionsgeber
9 dynamisches Filter
10 dritter Funktionsgeber
11 zweites dynamisches Filter
12 Einrichtung
13 Vergleicher
14 Vergleicher

Claims

1. Regelverfahren für eine fremdkraftbetätigte Reibkupplung (3), die im Antriebsstrang eines Fahrzeugs (1) zwischen einem Motors (2) und einem Getriebe (4) angeordnet ist und von einem elektronischen Regler in Abhängigkeit von Parametern des Motors (2) und des Getriebes (4) gesteuert und geregelt wird, wobei eine Betätigungseinrichtung eine Anlegekraft erzeugt, bei der höchstens ein geringes Moment übertragen wird und dann auf eine höhere Schließkraft geregelt wird, bei der das volle Moment übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung einen Lastwechsel zwischen einem Schub- oder Zugbetrieb des Motors (2) erfaßt, die auf den Regler (6) in dem Sinne einwirkt, daß dieser die Betätigungskraft beim Wechsel in den Schubbetrieb auf die Anlegekraft und beim Wechsel in den Zugbetrieb auf die Schließkraft regelt.

2. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wechsel vom Schubbetrieb zum Zugbetrieb die Betätigungskraft erst dann in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung und der Drehzahl des Motors (2) oder Drehzahl einer Eingangswelle des Getriebes (4) auf die Schließkraft geregelt wird, wenn die Motordrehzahl um einen vorbestimmten Betrag größer ist als die Drehzahl der Eingangswelle.

3. Regelverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Leistungsanforderung ein Drehzahl-Sollwert mit Hilfe geeigneter Kennfelder ermittelt wird, daß ein entsprechendes Sollwert-Signal über ein dynamisches Filter mit Gradientenbegrenzung einem Vergleicher (13) zugeführt und mit der jeweils größeren, momentanen Drehzahl des Motors (2) oder der Eingangswelle verglichen wird und daß das Ausgangssignal des Vergleichers (13) die Betätigungskraft über den Regler (6) steuert, wobei zum Regelbeginn der Anfangswert des dynamischen Filters (9) auf den momentanen Drehzahlwert gesetzt wird, der dem Vergleicher (13) zugeführt wird.

4. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelung der Betätigungskraft ein Steueranteil überlagert ist, der von weiteren Prozeßgrößen abhängig ist.

5. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungskraft bis zur Anlegekraft gesteuert wird.