DE4229024C2 - Verfahren zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung - Google Patents

Verfahren zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer von einem Stellantrieb betätigbaren Reibungskupplung eines von einer Brennkraftmaschine über die Rei­ bungskupplung und ein Schaltgetriebe angetriebenen Kraftfahrzeugs zur Begren­ zung einer Rollbewegung des Kraftfahrzeuges bei Ruhestellung des Fahrpedals
Es ist bekannt, herkömmliche Reibungskupplungen mittels eines hydraulischen, pneumatischen oder elektromotorischen Stellantriebs und einer den Stellantrieb steuernden Steuerschaltung so zu automatisieren, daß auf das ansonsten erfor­ derliche, vom Fahrer zu betätigende Kupplungspedal verzichtet werden kann. Der Steuerschaltung sind hierzu Drehzahlsensoren zugeordnet, die beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine oder die Eingangsdrehzahl eines der Reibungs­ kupplung im Antriebsstrang nachgeordneten Schaltgetriebes erfassen. Abhängig von der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl oder auch abhängig von sonstigen mit Hilfe geeigneter Sensoren erfaßter Betriebsparameter steuert die Steuerschaltung den Stellantrieb so, daß die Reibungskupplung möglichst ruckfrei einkuppelt. Um beim Anhalten das Abwürgen der Brennkraftmaschine zu verhin­ dern, wird die Reibungskupplung in ihre vollständig ausgekuppelte Stellung ge­ steuert, sobald die Motordrehzahl unter eine vorbestimmte Drehzahlschwelle klei­ ner als die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine absinkt.
Bei herkömmlichen Steueranordnungen der vorstehend erläuterten Art muß für eine ordnungsgemäße Arbeitsweise sichergestellt sein, daß sich das Kraftfahr­ zeug in der durch den jeweils an dem Schaltgetriebe eingelegten Gang bestimm­ ten Fahrtrichtung bewegt, wenn Fehlreaktionen der das Einkuppeln steuernden Steuerschaltung vermieden werden sollen. Das Kraftfahrzeug darf sich mit ande­ ren Worten nur vorwärts bewegen, wenn einer der Vorwärtsfahrgänge eingelegt ist, und nur rückwärts bewegen, wenn der Rückwärtsgang eingelegt ist. Bewegt sich das Kraftfahrzeug beispielsweise durch Anrollen an einer Steigung mit einge­ legtem Rückwärtsgang in Vorwärtsrichtung, so kann dies je nach Typ der Steu­ eranordnung entweder dazu führen, daß in diesem Betriebszustand trotz eines Anfahrwunsches des Fahrers nicht eingekuppelt werden kann, oder aber daß oh­ ne Anfahrwunsch vollständig eingekuppelt und der Motor damit abgewürgt wird.
Um Betriebssituationen, bei welchen das Fahrzeug mit einem für die sich erge­ bende Fahrtrichtung falschen Gang anrollt, zu verhindern, ist es aus der DE-A-40 11 850 bekannt, der Steuerung einen die Drehrichtung des Getriebes und damit die Fahrtrichtung erfassenden Sensor zuzuordnen, der es der Steuerschaltung auch bei "falscher" Fahrtrichtung ermöglicht, korrekt zu reagieren. Ein solcher Sensor erhöht den Konstruktionsteileaufwand der Steueranordnung.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 34 30 983 ist eine Schaltanordnung zur Steuerung des Ein- und Ausrückens einer Kupplung bekannt, bei welcher vier Radsensoren die Drehbewegung der einzelnen Räder überwachen und zusätzlich ein Drosselklappensensor und ein Drehzahlsensor der Kurbelwelle vorgesehen sind. Mit dieser Anordnung soll insbesondere die Fahrstabilität des Fahrzeugs in bestimmten Situationen verbessert werden. Es ist dieser Schrift nicht zu entneh­ men, wie und mit welchen Mitteln beim Anrollen des Kraftfahrzeugs in die fal­ sche Richtung auf die Reibungskupplung eingewirkt wird. Ein Drehzahlsensor für die Getriebeeingangswelle ist dieser Schrift nicht zu entnehmen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg zu zeigen, wie auf einfache Weise Fehl­ reaktionen bei der automatischen Betätigung der Reibungskupplung aufgrund ei­ ner dem eingelegten Gang des Schaltgetriebes nicht entsprechenden Rollrichtung des Kraftfahrzeuges verhindert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
  • - die Steuerschaltung bei einer Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes größer als eine erste Drehzahlschwelle den Stellantrieb in Einkuppelrichtung schal­ tet,
  • - die Steuerschaltung beim Unterschreiten der Motordrehzahl unter eine un­ ter der Leerlauf liegende, zweite Drehzahlschwelle, eine Rollbewegung ent­ gegengesetzt der Bewegungsrichtung, die dem eingelegten Gang des Schaltgetriebes entspricht, erkennt und in einen gesonderten Ein- und Aus­ rückmodus schaltet.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß beim Anrollen des Fahrzeugs in der dem eingelegten Gang des Schaltgetriebes konstruktionsgemäß zugeordneten Fahrtrichtung die Brennkraftmaschine durch das sich beschleunigende Fahrzeug zumindest ab einer vorbestimmten Rollgeschwindigkeit ebenfalls beschleunigt wird. Rollt das Fahrzeug jedoch hingegen entgegengesetzt der konstruktionsbe­ dingten Fahrtrichtung des Gangs an, beispielsweise in Vorwärtsrichtung bei ein­ gelegtem Rückwärtsgang, so wird die Brennkraftmaschine bei zunehmend ein­ rückender Kupplung stets mehr und mehr gedrückt, d. h. gebremst.
Sobald die Motordrehzahl jedoch unter die vorbestimmte, das Abwürgen verhin­ dernde erste Drehzahlschwelle absinkt, wird die Kupplung wieder in Öffnungs­ richtung gesteuert, worauf das Fahrzeug aufgrund der Hangabtriebskraft wieder beschleunigt und die Getriebeeingangsdrehzahl wieder ansteigt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Fahrer durch Betätigen entweder der Betriebs­ bremse das Fahrzeug anhält oder durch Betätigen des Fahrpedals das Antriebs­ moment der Brennkraftmaschine so weit erhöht, daß in der dem Gang zugeord­ neten Fahrtrichtung angefahren werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dem Fahrpedal des Kraft­ fahrzeuges ein Pedalsensor zugeordnet, der die Ruhestellung des zugeordneten Pedals erfaßt und auf den die Steuerschaltung anspricht. Die Steuerschaltung schaltet den Stellantrieb bei über der zweiten Drehzahlschwelle liegender Ein­ gangsdrehzahl des Schaltgetriebes lediglich dann ein, wenn sich das Fahrpedal in seiner Ruhestellung befindet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Fah­ rer das Fahrzeug bewußt auch entgegen der normalen Fahrtrichtung des einge­ legten Gangs rollen lassen kann, was insbesondere im Rangierbetrieb zweckmä­ ßig sein kann. Darüber hinaus kann auf diese Weise verhindert werden, daß unter extremen Fahrsituationen die Kupplung allein aufgrund der momentanen Dreh­ zahlverhältnisse eingekuppelt wird.
Die Überwachung der Ruhestellung des Fahrpedals erlaubt es ferner der Steuer­ schaltung, die erste und/oder die zweite Drehzahlschwelle abhängig von der mit­ tels des Motordrehzahlsensors in der Ruhestellung des Fahrpedals erfaßten Mo­ tordrehzahl sowie eines vorbestimmten Differenzwertes aktuell zu ermitteln. Die Steueranordnung ist damit selbst dann funktionsfähig, wenn eine Motorsteuerung zum Beispiel für den Kaltstart die Leerlaufdrehzahl momentan erhöhen sollte.
Zweckmäßigerweise liegt die erste Drehzahlschwelle zwischen 100 und 300 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise etwa 200 Umdrehungen pro Minute un­ ter der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine, während die zweite Drehzahl­ schwelle zwischen 50 und 500 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise etwa 250 Umdrehungen pro Minute über der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine liegt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Block­ schaltbild einer Anordnung zum Steuern der Reibungskupp­ lung eines Kraftfahrzeugs, die auch Anrollen des Kraft­ fahrzeugs entgegen der Fahrtrichtung des an seinem Schaltgetriebe eingestellten Gangs erlaubt, ohne daß die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs abgewürgt wird.
Das Kraftfahrzeug umfaßt in herkömmlicher Weise eine Brennkraftmaschine 1, die über eine Reibungskupplung 3 und ein Schaltgetriebe 5 Antriebsräder 7 antreibt. An dem Schaltgetriebe 5 können mittels eines Schalthebels 9 manuell mehrere Vorwärtsgänge sowie ein Rückwärtsgang eingestellt werden. Mittels eines Fahrpedals 11 kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Drosselklappe 13 der Brennkraftmaschine 1 bzw. eine nicht näher dargestellte Einspritzpumpe steuern.
Die Reibungskupplung 3 wird von einem Stellantrieb 15, bei dem es sich um einen pneumatischen, hydraulischen oder elektromotorischen Stellantrieb handeln kann, zwi­ schen ihrer vollständig ausgekuppelten Stellung und ihrer vollständig eingekuppelten Stellung verstellt, wobei die Stellposition der Kupplung 3 durch eine den Stellantrieb 15 steuernde Steuerschaltung 17 entsprechend der Fahrsi­ tuation bestimmt wird. Die Steuerschaltung 17 erfaßt mittels eines Motordrehzahlsensors 19 die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 und mittels eines Drehzahlsensors 21 die Eingangsdrehzahl des Getriebes 5 und steuert die Kupplung 3 in an sich bekannter Weise beim Anfahren und beim Wechseln der Gänge des Getriebes 5. Ein die Ruhe­ stellung des Fahrpedals 11 erfassender Sensor 23 signali­ siert der Steuerschaltung 17 einen Anfahrwunsch des Fahrers, sobald dieser das Fahrpedal 11 aus der Ruhelage aus lenkt. Die bei stillstehendem Fahrzeug ausgekuppelte Kupplung 3 wird daraufhin beispielsweise abhangig von der mittels des Sensors 19 erfaßten Motordrehzahl mit wach­ sender Motordrehzahl eingerückt. Zum Wechseln der Gänge signalisiert ein auf das Berühren des Schalthebels 9 ansprechender Sensor 25 der Steuerschaltung 17 den Wunsch des Fahrers, den Gang zu wechseln, worauf die Steuer­ schaltung 17 die Kupplung 3 öffnet und nach dem Gangwech­ sel wieder schließt. Das Schließen der Kupplung kann hierbei abhängig von der Differenz der mittels der Senso­ ren 19, 21 erfaßten Drehzahlen gesteuert werden. Um zu verhindern, daß beim Anhalten des Fahrzeugs die Brenn­ kraftmaschine 1 abgewürgt wird, überwacht die Steuer­ schaltung 17 die Motordrehzahl daraufhin, ob sie unter eine vorbestimmte Drehzahlschwelle kleiner als die Leer­ laufdrehzahl der Brennkraftmaschine 1 absinkt. Wird die Brennkraftmaschine unter diese beispielsweise etwa 200 Umdrehungen pro Minute unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegende Drehzahlschwelle gedrückt, so wird die Kupplung 3 selbsttätig geöffnet. Die Steuerschaltung 17 vergleicht hierzu das Signal des Motordrehzahlsensors 19 mit der Drehzahlschwelle.
Das Kraftfahrzeug kann in manchen Betriebssituationen bei automatisch geöffneter Kupplung 3 und am Schaltgetriebe 5 eingelegtem Fahrgang zum Beispiel an einer Steigung anrollen. Um Betriebsstörungen zu verhindern, die zum Abwürgen der Brennkraftmaschine 1 führen können, wenn das Kraftfahrzeug entgegen der dem eingelegten Gang des Schaltgetriebes 5 zugeordneten Fahrtrichtung anrollt, also beispielsweise bei eingelegtem Rückwärtsgang in Vorwärtsrichtung anrollt, schaltet die Steuerschaltung 17 den Stellantrieb 15 in Einkuppelrichtung ein, sobald die von dem Drehzahlsensor 21 erfaßte Getriebeeingangsdreh­ zahl mit wachsender Rollgeschwindigkeit des Fahrzeugs über eine Drehzahlschwelle größer als die Leerlaufdreh­ zahl der Brennkraftmaschine 1 hinaus anwächst. Da sich in diesem Fahrzustand die Eingangswelle des Getriebes 5 entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle der Brennkraft­ maschine 1 dreht, wird die Motordrehzahl mit zunehmend schließender Kupplung 3 mehr und mehr vermindert, bis sie unter die vorstehend erwähnte Abwürgedrehzahlschwelle fällt, worauf die Steuerschaltung 17 den Stellantrieb 15 wieder in Auskuppelrichtung einschaltet. Das während des Einrückens der Kupplung 3 abbremsende Fahrzeug kann wieder beschleunigen, bis erneut die obere Drehzahl­ schwelle erreicht ist und die Steuerschaltung 17 den Stellantrieb 15 wieder in Einkuppelrichtung einschaltet. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der Fahrer entweder die Betriebsbremse des Fahrzeugs betätigt oder durch Betätigen des Fahrpedals 11 das Motordrehmoment so weit erhöht, daß das Fahrzeug von der Brennkraftmaschine 1 in der dem eingelegten Gang zugeordneten Fahrtrichtung beschleunigt wird.
Die obere Drehzahlschwelle berücksichtigt das Überset­ zungsverhältnis des Schaltgetriebes 5 in den einzelnen Gängen, um in jedem der Gänge die Kupplung 3 bei ungeeig­ neter Rollrichtung schließen zu können. Da sich die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine 1 betriebsabhän­ gig, beispielsweise bei einem Kaltstart, ändern kann, ermittelt die Steuerschaltung 17 in der mittels des Sensors 23 erfaßten Ruhestellung des Fahrpedals 11 bei geöffneter Kupplung 3 bzw. bei der Neutralstellung des Getriebes 5 über den Motordrehzahlsensor 19 die aktuelle Leerlaufdrehzahl und errechnet nachfolgend geeignete Drehzahlschwellen, beispielsweise durch Addition eines vorgegebenen Dreh­ zahldifferenzwerts von beispielsweise 250 Umdrehungen pro Minute zur aktuellen Leerlaufdrehzahl.
In einer weiteren Variante spricht die Steuerschaltung 17 ferner nur dann auf die Überschreitung der oberen Dreh­ zahlschwelle mit Schließen der Kupplung 3 an, wenn sich das Fahrpedal 11 in der durch den Sensor 23 erfaßten Ruhestellung befindet.
Das Getriebe 5 ist im vorstehend erläuterten Ausführungs­ beispiel als manuell zu schaltendes Getriebe dargestellt; es kann sich allerdings auch um ein halbautomatisches Getriebe handeln.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung einer von einem Stellantrieb betätigbaren Reibungs­ kupplung eines von einer Brennkraftmaschine über die Reibungskupplung und ein Schaltgetriebe angetriebenen Kraftfahrzeugs zur Begrenzung einer Roll­ bewegung des Kraftfahrzeugs bei Ruhestellung des Fahrpedals, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Steuerschaltung (17) bei einer Eingangsdrehzahl des Schaltgetrie­ bes (5) größer als eine erste Drehzahlschwelle den Stellantrieb (15) in Einkuppelrichtung schaltet,
  • - die Steuerschaltung (17) beim Unterschreiten der Motordrehzahl unter ei­ ne unter der Leerlaufdrehzahl liegende, zweite Drehzahlschwelle, eine Rollbewegung entgegengesetzt der Bewegungsrichtung, die dem einge­ legten Gang des Schaltgetriebes (5) entspricht, erkennt und in einen ge­ sonderten Ein- und Ausrückmodus schaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (17) die Reibungskupplung (3) zyklisch ein- und aus­ schaltet mit den Schritten:
  • - die Steuerschaltung (17) schaltet den Stellantrieb (15) in Einkuppelrich­ tung ein, wenn die Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes (5) größer als
  • - eine erste Drehzahlschwelle ist,
  • - die Steuerschaltung (17) schaltet den Stellantrieb (15) in Auskuppelrich­ tung ein, wenn die Motordrehzahl kleiner als eine unter der Leerlaufdreh­ zahl der Brennkraftmaschine (1) liegende, zweite Drehzahlschwelle ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Steuerung einer von einem Stellantrieb (15) betätigbaren Reibungskupp­ lung (3) eines von einer Brennkraftmaschine über eine Reibungskupplung (3) und ein Schaltgetriebe (5) angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend,
  • - einen die Drehzahl der Brennkraftmaschine erfassenden Motordrehzahl­ sensor (19),
  • - einen die Eingangsdrehzahl des Getriebes erfassenden Drehzahlsen­ sor (21),
  • - ein Fahrpedal (11) mit einem Fahrpedalsensor (23),
  • - eine Steuerschaltung (17) zur Beeinflussung des Stellantriebs (15) der Reibungskupplung (3), die auf die Drehzahlsensoren (19, 21) und den Fahrpedalsensor anspricht,
wobei bei einer Rollbewegung des Fahrzeugs und Ruhestellung des Fahrpe­ dals (11) die Reibungskupplung (3) eingerückt wird, wenn der Drehzahlsen­ sor (21) zur Überwachung der Getriebeeingangsdrehzahl ein Signal beim Überschreiten einer ersten Drehzahlschwelle liefert und ausgerückt wird, wenn der Drehzahlsensor (19) zur Überwachung der Motordrehzahl ein Ab­ sinken der Drehzahl unter die Leerlaufdrehzahl auf eine zweite Drehzahl schwelle und somit eine Rollbewegung entgegengesetzt der Bewegungsrich­ tung entsprechend dem eingelegten Gang des Schaltgetriebes (5) erkennt und ein Signal liefert, wobei ferner die Steuerschaltung (17) abwechselnd die Rei­ bungskupplung (3) in Einrückrichtung und Ausrückrichtung schaltet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (17) die erste und/oder die zweite Drehzahlschwelle abhängig von der mittels des Motordrehzahlsensors (19) in der Ruhestellung des Fahrpedals (11) erfaßten Motordrehzahl sowie einen vorbestimmten Dif­ ferenzwert ermittelt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehzahlschwelle zwischen 100 und 300 U/min. unter der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine (1) liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehzahlschwelle zwischen 50 und 500 U/ min. über der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine (1) liegt.
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