WO2004067312A2 - Vorrichtung zum schutz einer kupplung eines automatisierten getriebes - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a device for protecting a clutch of an automated transmission against overload when starting a vehicle on the mountain and / or holding the vehicle on the mountain.
  • the invention also relates to a device for protecting a clutch of an automated transmission against overload when the vehicle is moving counter to the direction of movement that is appropriate for the gear stage of the transmission.
  • the above-mentioned automated transmission can be a transmission that is based on a manual transmission and can have different degrees of automation. It can also be a gearbox with several input shafts, for example.
  • the automated transmission it is possible for the automated transmission to be an automated manual transmission, an uninterrupted manual transmission, a parallel manual transmission or an electrical manual transmission.
  • At least one friction clutch is used, which is exposed to an increased load when starting the vehicle equipped with the transmission on the mountain.
  • there is also an increased load on the friction clutch if the vehicle is held on an inclined plane by means of the clutch and the output torque originating from the drive motor, so that a slope downforce component acts on the vehicle. If the driver of such a vehicle delays a starting process with the clutch partially closed or the vehicle deliberately holds the inclined plane for a long time with the clutch slipping, the thermal load on the friction clutch naturally increases.
  • the present invention is based on the object of creating a device for protecting a clutch of such an automated transmission against overload, which enables the vehicle to be held on the mountain and, moreover, enables a comfortable starting process and avoids excessive loading of the clutch.
  • the invention is therefore also intended to provide a device which recognizes this situation and avoids an excessive load on the clutch.
  • the invention now provides a device for protecting a clutch of an automated transmission against overload when starting a vehicle on the mountain and / or holding the vehicle on the mountain, the device for monitoring the load on the clutch and for actuating the clutch and for load-dependent activation of a vehicle brake is trained.
  • the load on the clutch can therefore be detected and the clutch can also be operated in a load-dependent manner.
  • the clutch is also capable of activating a brake of the vehicle depending on the load.
  • the driver wants to keep the vehicle on the mountain using the accelerator pedal, this is initially done with the aid of the clutch.
  • the driver will therefore adjust the accelerator pedal so that the clutch is just transmitting the engine torque and this in turn is sufficient to hold the vehicle on the mountain by means of the clutch.
  • This corresponds, for example, to the situation that the vehicle is at an ascending exit or intersection and that a starting process is imminent.
  • the driver presses the accelerator pedal harder so that the vehicle starts.
  • the device is therefore also designed such that it can monitor the actuation of the accelerator pedal of the vehicle and evaluate the accelerator pedal actuation for actuating the clutch and the vehicle brake.
  • the device is therefore also designed to monitor the temperature of the clutch and can evaluate the clutch temperature for actuating the clutch and the vehicle brake. The temperature rises due to the energy input into the clutch. In general, the device is designed so that it can determine the load on the clutch directly, for example by measuring the temperature, or indirectly.
  • the device can also be designed such that it monitors the duration of the slip phase of the clutch, since with increasing slip phase the energy input into the clutch increases and thus the load on the clutch increases ,
  • the device can also be designed such that it detects an increase in temperature on the clutch or determines a temperature gradient and evaluates one or more of these parameters for actuating the clutch and the vehicle brake.
  • the device according to the invention is designed so that it the clutch and the Vehicle can apply the brake in a coordinated manner to prevent the clutch from being overloaded due to brake intervention.
  • the device according to the invention is therefore also designed to evaluate the vehicle speed and the clutch torque and to determine whether the clutch is in a slip state, i.e. There is a speed difference between the engine output shaft and the transmission input shaft.
  • the device which can be implemented, for example, in the clutch control device, can therefore, for example depending on the determined clutch temperature, further close the clutch to avoid excessive loading of the clutch, so that this clutch closing can take place sooner when the clutch is hot than when it is still hot cold clutch.
  • the device provided according to the invention thus incrementally increases the clutch torque, for example, if the clutch torque is greater than a clutch limit torque and is greater than or equal to zero and the speed the motor output shaft is greater than the speed of the transmission input shaft.
  • the vehicle speed can also be included in the evaluation, so that a further criterion is checked whether the vehicle speed is greater than a vehicle limit speed, which is, for example, a vehicle creep speed, so that the clutch torque is increased by the device when the vehicle speed is greater as a vehicle speed limit.
  • the device can also incrementally increase the clutch torque, for example, if it is not satisfied that the time during which the clutch was already in the slip state is greater than a predetermined clutch slip limit time. If the clutch had been in the slip state for a certain period of time and a further incremental increase in the clutch torque by the device would take place, and the clutch would then still be in the slip state, this would lead to a further increase in the thermal Lead the load on the clutch.
  • the device can also be used to evaluate the switching status of a switch, such as the idle switch, with regard to the actuation of the clutch and the vehicle brake and increases the clutch torque when the switch indicates an accelerator pedal actuated. So when the situation arises that the driver releases the accelerator pedal completely, it is This is an indication that the driver does not want the vehicle to start moving, so that a further incremental increase in the clutch torque by the device for maintaining the hill start situation no longer makes sense, so that the device opens the clutch and activates the vehicle brake in order to to keep the vehicle on the mountain.
  • a switch such as the idle switch
  • the vehicle speed can also be checked before the brake is activated, so that the brake is not activated if the vehicle is still moving faster than a vehicle limit speed.
  • the incremental increase in clutch torque by the device enables the driver to maintain the situation of holding the vehicle on the mountain or starting the vehicle on the mountain for a certain time without brake intervention being necessary and without damaging the , Friction clutch due to thermal overload or exceeding the permissible clutch slip limit time.
  • the height of an increment can depend on different influencing variables, such as, for example, the temperature, the strength of the driver's actuation of the accelerator pedal or a gradient of the accelerator pedal actuation.
  • the device according to the invention is also designed to monitor the engine speed and can actuate the clutch and the vehicle brake by evaluating the engine speed and incrementally increase the clutch torque, for example, if the engine speed is already lower than an engine limit speed below which the engine would die. Before the situation arises that the engine stalls, the device according to the invention can open the clutch and activate the brake as a hill holder.
  • the driver can basically keep the vehicle ready for immediate start by means of the accelerator pedal and clutch, at least for a certain time during which there is no fear of damage to the clutch.
  • the increase in the clutch torque leads to a reduction in the slip state in the friction clutch and thus to a reduction in the thermal load on the clutch.
  • the driver reacts, as has already been described above, by opening the accelerator pedal completely, whereupon the device activates the vehicle brake and opens the clutch.
  • the device determines by evaluating the accelerator pedal position, the device is also able to open the clutch and controlled brake intervention, so that the engine does not start and the vehicle pulls through controlled braking intervention is prevented from rolling back on the mountain.
  • the device described above thus makes it possible, on the one hand, to maintain the situation, that the driver can keep the vehicle ready for immediate start on the mountain for a certain period of time, but that there is no damage to the friction clutch and, on the other hand, that the vehicle is not inadvertently rolls back and the actuation of the vehicle brake also does not take place in such a way that the brake actuation would lead to an uncomfortable jerk, which the driver could ascertain.
  • the clutch can be closed when the control detects a vehicle movement, ie the vehicle movement direction correlates with the gear engaged, so that the engine is accelerated to the speed of the transmission input shaft.
  • the invention now provides a device for protecting a clutch of an automated transmission against overload during a movement of the vehicle against the direction of movement appropriate to the gear position of the transmission, the device for determining a movement of the vehicle and for monitoring the load on the clutch and for Opening or closing the torque transmission from the drive motor to the drive train is formed.
  • the device according to the invention is therefore able to monitor the load on the clutch and to control the clutch in such a way that the transmission of the engine torque to the drive train of the vehicle can be changed depending on the load. If the direction of movement of the vehicle does not match the direction of movement of the gear engaged, closing the clutch leads to a lowering of the engine speed and thus to a deceleration of the vehicle. The engine speed is reduced until the engine has reached a limit speed below which it would die (stall protection), whereupon the clutch is opened again until the engine speed has increased again, whereupon the clutch is closed again can. In this way, cyclical braking processes of the vehicle movement can be carried out against the direction of travel that is appropriate for the selected gear, which the driver of the vehicle can perceive as signaling juddering processes.
  • the device detects a significant increase in the temperature of the clutch, which could lead to permanent damage, then the device is able to close the clutch, whereupon the engine dies and the vehicle rolls further against the one inserted Gear step appropriate movement direction is ended and the vehicle stops.
  • the device it is also possible for the device to open the clutch, for example after several jerking operations have been determined by the driver. net and the driver maneuvers the vehicle via a brake intervention.
  • a similar situation can also be brought about in that the device actuates the automated transmission in order to bring the transmission into a neutral position, whereupon the driver can maneuver the vehicle again using the vehicle brake.
  • an optical or acoustic warning signal is output contrary to the direction of movement of the vehicle that is appropriate for the selected gear stage in order to signal to the driver that a movement of the vehicle against the direction of travel actually intended by the driver. It is also possible for the device to actuate the vehicle brake after it has determined that the vehicle is moving in the opposite direction of travel to the gear ratio selected and, for example, that a predetermined number of jerking operations which can be determined by the driver has taken place and the clutch has been used to avoid excessive thermal stress is opened.
  • the device can detect a change in the selector lever division from R to D and determine that the driver does not apply the vehicle brake and signals are provided by the wheel speed sensors which indicate a movement of the vehicle. Due to the brake intervention exercised in a controlled manner by the device, the vehicle movement against the direction of travel planned by the driver is then quickly ended.
  • the device detects a movement of the vehicle when the drive motor is switched off and engages a gear stage of the transmission and closes the clutch in such a way that rolling of the vehicle is permitted before the clutch is engaged. This ensures that the vehicle is not only held by the engine after the clutch is engaged with the gear engaged, but also via the vehicle parking brake, with the driver being reminded of the application of the parking brake in this situation by the delayed engagement of the clutch.
  • this shows a flow chart to explain the functioning of the pre Direction for protecting a clutch of an automated transmission against overload when starting the vehicle on the hill and / or holding the vehicle on the hill by means of the clutch.
  • a first step S1 the device operating according to the invention determines whether the clutch is in a slip state. This state is defined in that a clutch torque M_K is transmitted, the clutch torque being greater than a certain limit clutch torque called M_limit and the engine speed being greater than the transmission speed, i.e. So the speed of the motor output shaft is greater than the speed of the transmission input shaft. If these conditions are not met cumulatively, the clutch is not in clutch slip.
  • a step S2 checks whether the load on the clutch has exceeded a load limit value.
  • the value of the load on the clutch can be measured directly, or determined indirectly from existing measured variables, such as engine torque, speeds, clutch position or the like.
  • a time query can also be implemented, on the basis of which it is determined whether the clutch has been in the slip state for a longer time than a limit slip time t_Grenz that is dependent on the load.
  • the device can already incrementally increase the clutch torque, for example, if the slip time is longer is than the limit hatching time.
  • step S2 If the condition checked in step S2 is met, then a reaction of the driver is checked in a next step S3 and the switching state of an idle switch or the position of the accelerator pedal are queried, which can indicate that the driver has released the accelerator pedal.
  • the device is designed to open the clutch in a next step S4 and to activate a hill holder function by means of the brake.
  • the current vehicle speed v_Fzg can also be compared with a threshold value v_HSchwelle in a step S5. This query serves to prevent the vehicle from braking suddenly, since the hill holder function is only activated when the vehicle speed is below the threshold value.
  • step S3 If, on the other hand, the check in step S3 has led to the result that the driver has not released the accelerator pedal or accelerator pedal completely, but still requests a - albeit lower engine torque - then in a step S7 a check is made as to whether due to the (Incremental) increase in the clutch torque (the clutch is pulled further) the engine speed njnot has already dropped below a speed below which there is a risk of the engine stalling. If this condition is met, the device can open the clutch (step S4) and, by intervening in the vehicle brake, the hill holder function activate (steps S5 and S6).
  • step S9 the device can further increase the clutch torque (incrementally) (step S9).
  • the current vehicle speed v_Fzg can be compared beforehand with a closing threshold v_ZSchwelle, such that the closing function (step S9) is activated when the vehicle moves even faster than the threshold value indicates. This threshold can also be zero. If the vehicle moves slower than the threshold value, the clutch is opened (step S4) and the hill holder function is activated.
  • the procedure proposed by the invention has the advantage that the driver can basically keep the vehicle ready for immediate start by means of the accelerator pedal and clutch, at least for a certain period of time.
  • the device monitors the load on the clutch during the start-up situation of a vehicle on the mountain and / or holding the vehicle on the mountain in standby mode and increments the clutch torque to protect the clutch until a reaction of the driver to the slow start-up of the vehicle occurs and opens if necessary, the clutch and, by activating the vehicle's brake, provides protection against uncontrolled rolling back of the vehicle in the described situation on the mountain.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes gegen Überlastung beim Anfahren eines Fahrzeugs am Berg und/oder Halten des Fahrzeugs am Berg, wobei die Vorrichtung zur Überwachung der Belastung der Kupplung und zur Betätigung der Kupplung sowie zur belastungsabhängigen Aktivierung einer Fahrzeugbremse ausgebildet ist.

Description

Vorrichtung zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes gegen Überlastung beim Anfahren eines Fahrzeugs am Berg und/oder Halten des Fahrzeugs am Berg. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes gegen Überlastung bei einer Bewegung des Fahrzeugs entgegen der zur eingelegten Gangstufe des Getriebes passenden Bewegungsrichtung.
Bei dem vorstehend genannten automatisierten Getriebe kann es sich um ein Getriebe handeln, das auf einem Handschaltgetriebe aufbaut und unterschiedliche Grade der Automatisierung besitzen kann. Auch kann es sich dabei um ein Getriebe mit beispielsweise mehreren Eingangswellen handeln. So ist es beispielsweise möglich, dass das automatisierte Getriebe ein automatisiertes Schaltgetriebe ist, ein unterbre- chungsfreies Schaltgetriebe, ein Parallelschaltgetriebe oder auch ein elektrisches Schaltgetriebe.
Bei dem automatisierten Getriebe kommt mindestens eine Reibungskupplung zum Einsatz, die beim Anfahren des mit dem Getriebe ausgestatteten Fahrzeugs am Berg einer erhöhten Belastung ausgesetzt ist. In entsprechender Weise tritt auch eine erhöhte Belastung der Reibungskupplung auf, wenn das Fahrzeug mittels der Kupplung und dem vom Antriebsmotor stammenden Abtriebsmoment an einer schiefen Ebene gehalten wird, so dass eine Hangabtriebskraftkomponente auf das Fahrzeug wirkt. Wenn der Fahrer eines solchen Fahrzeuges einen Anfahrvorgang mit teilweise geschlossener Kupplung verzögert oder das Fahrzeug absichtlich längere Zeit an der schiefen Ebene mit schlupfender Kupplung hält, steigt die thermische Belastung der Reibungskupplung naturgemäß an.
Um diese Situation einer möglichen übermäßigen Belastung der Reibungskupplung zu vermeiden, ist es bereits bekannt geworden, eine Fahrzeugbremse als sogenannten Hillholder zu aktivieren, um ein Rückwärtsrollen des Fahrzeugs am Berg zu vermeiden und die Kupplung geöffnet zu halten, zumindest so lange, bis der Fahrer vom Bremspedal auf das Fahrpedal oder Gaspedal des Fahrzeugs wechselt.
Wenn nun der Fahrer diesen Wechsel vom Bremspedal auf das Gaspedal vornimmt, so führt dies nach dem Lösen der Bremse zu einem unkomfortablen rückartigen An- fahrvorgang und darüber hinaus wird hierdurch auch die als Änfahrelement dienende Reibungskupplung stoßartig beansprucht.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schutz einer Kupplung eines solchen automatisierten Getriebes gegen Überlas- tung zu schaffen, die das Halten des Fahrzeugs am Berg ermöglicht und darüber hinaus einen komfortablen Anfahrvorgang ermöglicht und eine übermäßige Belastung der Kupplung vermeidet.
Beim Rangieren eines Fahrzeugs kann es darüber hinaus vorkommen, dass der Fah- rer das Fahrzeug entgegen der zur eingelegten Gangstufe passenden Fahrtrichtung rollen lässt und versucht, diese Rollbewegung durch eine entsprechende Betätigung des Gaspedals mit dann greifender Kupplung abzubremsen.
Mit der Erfindung soll daher auch eine Vorrichtung geschaffen werden, die diese Situation erkennt und eine übermäßige Belastung der Kupplung vermeidet.
Die Erfindung schafft nun eine Vorrichtung zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes gegen Überlastung beim Anfahren eines Fahrzeugs am Berg und/oder Halten des Fahrzeugs am Berg, wobei die Vorrichtung zur Überwachung der Belastung der Kupplung und zur Betätigung der Kupplung sowie zur belastungsabhängigen Aktivierung einer Fahrzeugbremse ausgebildet ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann daher die Belastung der Kupplung erfasst werden und die Kupplung auch belastungsabhängig betätigt werden. Darüber hinaus ist die Kupplung auch zur belastungsabhängigen Aktivierung einer Bremse des Fahrzeugs in der Lage.
Wenn der Fahrer das Fahrzeug mittels Gaspedal am Berg halten möchte, dann geschieht dies zunächst unter Zuhilfenahme der Kupplung. Der Fahrer wird daher das Gaspedal so einstellen, dass die Kupplung gerade das Motormoment überträgt und dieses wiederum ausreichend ist dafür, das Fahrzeug mittels der Kupplung am Berg zu halten. Dies entspricht beispielsweise der Situation, dass das Fahrzeug an einer ansteigender Ausfahrt oder Kreuzung steht und ein Anfahrvorgang unmittelbar bevorsteht. Wenn das Fahrzeug anfahren soll, tritt der Fahrer stärker auf das Gaspedal, so dass das Fahrzeug anfährt. Die Vorrichtung ist daher auch so ausgebildet, dass sie die Betätigung des Fahrpedals des Fahrzeugs überwachen kann und die Fahrpedalbetätigung zur Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse auswertet.
Wenn die vorstehend beschriebene Situation des Haltens des Fahrzeugs am Berg mittels der Kupplung und des Motormoments für einige Zeit andauert, dann führt dies zu einer deutlichen Erhöhung der Kupplungstemperatur. Die Vorrichtung ist daher auch zur Überwachung der Temperatur der Kupplung ausgebildet und kann die Kupp- Iungstemperatur zur Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse auswerten. Die Temperatur steigt aufgrund des Energieeintrags in die Kupplung an. Ganz allgemein ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass sie die Belastung der Kupplung direkt feststellen kann, durch beispielsweise Messung der Temperatur, oder auch indirekt.
Als Beispiel einer indirekten Ermittlung der Belastung der Kupplung ist anzuführen, dass die Vorrichtung auch so ausgebildet sein kann, dass sie die Dauer der Schlupfphase der Kupplung überwacht, da mit länger werdender Schlupfphase die in die Kupplung eingetragene Energie zunimmt und damit die Belastung der Kupplung ansteigt. Auch kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass sie eine Temperaturerhö- hung an der Kupplung feststellt oder einen Temperaturgradienten bestimmt und einen oder mehrere dieser Parameter zur Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse auswertet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so ausgebildet, dass sie die Kupplung und die Fahrzeug bremse koordiniert betätigen kann, um einer Überlastung der Kupplung durch Bremseneingriff vorzubeugen.
Die vorstehend beschriebene Anfahrsituation am Berg bzw. das Halten des Fahr- zeugs am Berg mittels des über die Reibungskupplung übertragenen Motormoments findet bei Fahrzeuggeschwindigkeiten statt, die niedriger sind als eine Kriechfahrt oder Schleichfahrt des Fahrzeugs, bei der die Fahrzeugkupplung von einem zunächst vorherrschenden Schlupfzustand zur Kriechfahrt geschlossen werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher auch zur Auswertung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Kupplungsmoments ausgebildet und zur Feststellung, ob sich die Kupplung in einem Schlupfzustand befindet, d.h. zwischen der Motorabtriebswelle und der Getriebeeingangswelle eine Drehzahldifferenz vorliegt.
Die Vorrichtung, die beispielsweise in das Kupplungssteuergerät implementiert werden kann, kann daher beispielsweise in Abhängigkeit von der festgestellten Kupplungstemperatur zur Vermeidung einer übermäßigen Belastung der Kupplung diese weiter schließen, so dass dieses Zuziehen der Kupplung bei bereits heißer Kupplung eher erfolgen kann, als bei einer noch kalten Kupplung.
Dieses Zuziehen der Kupplung führt dazu, dass sich das Fahrzeug jetzt langsam in Bewegung setzt. Die nach der Erfindung vorgesehene Vorrichtung erhöht also das Kupplungsmoment beispielsweise inkremental, wenn das Kupplungsmoment größer ist als ein Kupplungsgrenzmoment und dabei größer gleich Null ist und die Drehzahl der Motorabtriebswelle größer ist als die Drehzahl der Getriebeeingangswelle. Daneben kann auch die Fahrzeuggeschwindigkeit in die Auswertung eingehen, so dass als weiteres Kriterium überprüft wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als eine Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit, die beispielsweise eine Fahrzeugkriechge- schwindigkeit ist, so dass das Kupplungsmoment von der Vorrichtung erhöht wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als eine Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit.
Zusätzlich zu den bereits genannten Bedingungen kann die Vorrichtung das Kupplungsmoment auch beispielsweise inkremental erhöhen, wenn nicht erfüllt ist, dass die Zeit, während der sich die Kupplung bereits im Schlupfzustand befunden hat, größer ist als eine vorbestimmte Kupplungsschlupfgrenzzeit. Wenn sich die Kupplung nämlich schon während einer bestimmten Zeitdauer im Schlupfzustand befunden hat und eine weitere inkrementale Erhöhung des Kupplungsmoments durch die Vorrichtung stattfinden würde, und sich die Kupplung anschließend nach wie vor im Schlupfzu- stand befinden würde, würde dies zu einer weiteren Erhöhung der thermischen Belastung der Kupplung führen.
Da der Fahrer des Fahrzeugs auf die vorstehend beschriebene Situation, dass das Fahrzeug langsam zu rollen beginnt, mit einer Rücknahme der Betätigung des Gas- pedals oder Fahrpedals des Fahrzeugs reagiert, ist die Vorrichtung auch zur Auswertung des Schaltzustands eines Schalters wie beispielsweise Leerlaufschalters bezüglich der Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse ausgebildet und erhöht das Kupplungsmoment, wenn der Schalter ein betätigtes Fahrpedal anzeigt. Wenn also die Situation eintritt, dass der Fahrer das Gaspedal vollständig loslässt, ist dies ein Indiz dafür, dass der Fahrer das Einsetzen der Anfahrbewegung des Fahrzeugs nicht wünscht, so dass eine weitere inkrementale Erhöhung des Kupplungsmoments durch die Vorrichtung zur Beibehaltung der Situation Anfahren am Berg nicht mehr sinnvoll, so dass die Vorrichtung die Kupplung öffnet und die Fahrzeugbremse aktiviert, um das Fahrzeug am Berg zu halten.
Vor der Aktivierung der Bremse kann auch noch eine Überprüfung der Fahrzeuggeschwindigkeit stattfinden, so dass die Aktivierung der Bremse dann unterbleibt, wenn sich das Fahrzeug noch schneller als eine Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit bewegt.
Die jeweils beispielsweise inkrementale Erhöhung des Kupplungsmoments durch die Vorrichtung ermöglicht es aber dem Fahrer, die Situation Halten des Fahrzeugs am Berg oder das Anfahren des Fahrzeugs am Berg für eine bestimmte Zeitlang aufrechtzuerhalten, ohne dass ein Bremseneingriff notwendig ist und ohne dass eine Be- Schädigung der. Reibungskupplung durch thermische Überlastung oder Überschreiten der zulässigen Kupplungsschlupfgrenzzeit eintritt. Die Höhe eines Inkrements kann dabei von unterschiedlichen Einflussgrößen abhängen, wie beispielsweise der Temperatur, der Stärke der Betätigung des Fahrpedals durch den Fahrer oder einem Fahrpedalbetätigungsgradienten.
Da bei der vorstehend beschriebenen vom Fahrer nicht gewünschten oder noch nicht gewünschten Situation des Anfahrens des Fahrzeugs am Berg auch eine Reaktion möglich ist, dass der Fahrer das Gaspedal nicht vollständig loslässt, sondern nur teilweise und damit nach wie vor die Übertragung von Motormoment wünscht, aber we- niger als bei stärker betätigtem Gaspedal, würde ein Beibehalten der Strategie inkre- mentales Erhöhen des Kupplungsmoments dazu führen, dass der Antriebsmotor über die Kupplung gedrückt und schließlich zum Absterben gebracht wird. Um diese Situation zu vermeiden, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Überwachung der Motordrehzahl ausgebildet und kann die Kupplung und die Fahrzeugbremse unter Auswertung der Motordrehzahl betätigen und das Kupplungsmoment beispielsweise inkremental erhöhen, wenn nicht die Motordrehzahl schon kleiner ist als eine Motorgrenzdrehzahl, unter der der Motor absterben würde. Bevor nun die Situation eintritt, dass der Motor abstirbt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung die Kupplung öffnen und die Bremse als Hillholder aktivieren.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es daher erreicht, dass der Fahrer das Fahrzeug grundsätzlich mittels Gaspedal und Kupplung in unmittelbarer Anfahrbereit- schaft halten kann, zumindest für eine bestimmte Zeit, während der eine Schädigung der Kupplung nicht zu befürchten ist. Die Erhöhung des Kupplungsmoments führt zu einer Verringerung des Schlupfzustands in der Reibungskupplung und damit zu einer Verringerung der thermischen Belastung der Kupplung. Sobald durch dieses Erhöhen des Kupplungsmoments ein vom Fahrer nicht gewünschter Anfahrvorgang stattfinden würde, reagiert dieser, wie dies vorstehend bereits beschrieben wurde, damit, dass er das Fahrpedal vollständig öffnet, woraufhin die Vorrichtung die Fahrzeugbremse aktiviert und die Kupplung öffnet. Bei einem nur teilweisen Loslassen des Fahrpedals durch den Fahrer, was die Vorrichtung durch die Auswertung der Fahrpedalstellung feststellt, ist die Vorrichtung auch zu einem Öffnen der Kupplung und kontrollierten Bremseneingriff in der Lage, so dass der Motor nicht anstirbt und das Fahrzeug durch den kontrollierten Bremseneingriff am Zurückrollen am Berg gehindert wird.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ermöglicht es also, dass einerseits eine Beibehaltung der Situation erreicht wird, dass der Fahrer das Fahrzeug für eine be- stimmte Zeit in unmittelbarer Anfahrbereitschaft am Berg halten kann und hierbei aber keine Schädigung der Reibungskupplung auftritt und andererseits das Fahrzeug auch nicht unbeabsichtigt zurückrollt und die Betätigung der Fahrzeugbremse auch nicht derart stattfindet, dass die Bremsenbetätigung zu einem unkomfortablen Ruck führen würde, der vom Fahrer feststellbar wäre.
Beim Rangieren eines Fahrzeugs am Berg kann es vorkommen, dass der Fahrer das Fahrzeug bei eingelegtem Vorwärtsfahrgang zurückrollen lässt. Üblicherweise verwendete Raddrehzahlsensoren liefern keine Information über die Fahrtrichtung, weshalb die Steuerung auch nicht erkennen kann, ob die Fahrzeugbewegungsrichtung zum eingelegten Gang korreliert.
Bei einer Schubrückschaltung kann die Kupplung geschlossen werden, wenn durch die Steuerung eine Fahrzeugbewegung erkannt wird, d.h. die Fahrzeugbewegungsrichtung mit dem eingelegten Gang korreliert, so dass der Motor auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle beschleunigt wird. Die Erfindung schafft nun eine Vorrichtung zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes gegen Überlastung bei einer Bewegung des Fahrzeugs entgegen der zur eingelegten Gangstufe des Getriebes passenden Bewegungsrichtung, wobei die Vorrichtung zur Feststellung einer Bewegung des Fahrzeugs und zur Überwachung der Belastung der Kupplung sowie zum Öffnen oder Schließen der Momentenübertragung vom Antriebsmotor zum Antriebsstrang ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher in der Lage, die Belastung der Kupplung zu überwachen und die Kupplung so anzusteuern, dass belastungsabhängig die Übertragung des Motormoments zum Antriebsstrang des Fahrzeugs verändert werden kann. Wenn die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs nicht zu der Bewegungsrichtung des eingelegten Gangs passt, dann führt ein Zufahren der Kupplung zu einer Absenkung der Motordrehzahl und damit zu einer Verlangsamung des Fahrzeugs. Das Ab- senken der Motordrehzahl wird dabei so lange durchgeführt, bis der Motor eine Grenzdrehzahl erreicht hat, unterhalb der er absterben würde (Abwürgeschutz), woraufhin die Kupplung wieder geöffnet wird, bis die Motordrehzahl sich wieder erhöht hat, woraufhin die Kupplung wieder zugefahren werden kann. Auf diese Weise können zyklische Abbremsvorgänge der Fahrzeugbewegung entgegen der zum eingelegten Gang passenden Fahrtrichtung durchgeführt werden, die der Fahrer des Fahrzeugs als signalisierende Ruckelvorgänge wahrnehmen kann.
Wenn durch die Vorrichtung eine deutliche Temperaturerhöhung der Kupplung festgestellt wurde, die zu einer bleibenden Schädigung führen könnte, dann ist die Vorrich- tung dazu in der Lage, die Kupplung zu schließen, woraufhin der Motor abstirbt und ein weiteres Rollen des Fahrzeugs entgegen der zur eingelegten Gangstufe passenden Bewegungsrichtung beendet wird und das Fahrzeug stehen bleibt. Nach einer Alternative hierzu ist es auch möglich, dass die Vorrichtung, beispielsweise nachdem mehrere Ruckelvorgänge durch den Fahrer festgestellt worden sind, die Kupplung öff- net und der Fahrer das Fahrzeug über einen Bremseneingriff rangiert. Eine ähnliche Situation kann auch dadurch herbeigeführt werden, dass die Vorrichtung das automatisierte Getriebe zur Herbeiführung einer Neutralstellung des Getriebes betätigt, woraufhin der Fahrer das Fahrzeug wieder über die Fahrzeugbremse rangieren kann.
Nach der Erfindung ist es auch vorgesehen, dass zusätzlich zu den vom Fahrer feststellbaren Ruckelvorgängen bei der Situation Kriechen entgegen der zur eingelegten Gangstufe passenden Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ein optisches oder akustisches Warnsignal ausgegeben wird, um dem Fahrer zu signalisieren, dass eine Be- wegung des Fahrzeugs entgegen der zur eigentlich vom Fahrer beabsichtigten Fahrrichtung stattfindet. Es ist auch möglich, dass die Vorrichtung die Fahrzeugbremse betätigt, nachdem sie festgestellt hat, dass sich das Fahrzeug entgegen der zur eingelegten Gangstufe passenden Fahrtrichtung bewegt und beispielsweise eine vorbestimmte Zahl von vom Fahrer feststellbaren Ruckelvorgängen stattgefunden hat und die Kupplung zur Vermeidung einer übermäßigen thermischen Belastung geöffnet wird.
Durch diesen kontrollierten Bremseneingriff kann auch eine Abhilfemaßnahme dafür getroffen werden, dass sich das Fahrzeug bei einem bevorstehenden Bewegungsrich- tungswechsel übermäßig lange entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs bewegt. Es hat sich nämlich gezeigt, dass Fahrer von mit Handschaltgetrieben ausgestatteten Fahrzeugen die Angewohnheit besitzen, eine Rückwärtsfahrbewegung, die beispielsweise beim Rangieren des Fahrzeugs auftritt, durch das Einlegen eines Vorwärtsganges und das Einkuppeln abbremsen. Wenn ein an diese Praxis gewöhnter Fahrer ei- nes Fahrzeugs mit einem automatisierten Getriebe ähnlich vorgeht, dann kann dies aufgrund des Gangwechselvorgangs von der Rückwärtsfahrtstufe in eine Vorwärts- fahrstufe eine bestimmte Zeit andauern. Die nach der Erfindung vorgesehene Vorrichtung ist nun so ausgebildet, dass sie diese Situation erkennt und durch einen kontrol- lierten Bremseneingriff das Fahrzeug aktiv abbremst. Zu diesem Zweck kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Wechsel der Wählhebelsteilung von R nach D erkennen und feststellen, dass der Fahrer die Fahrzeugbremse nicht betätigt und von den Raddrehzahlsensoren Signale geliefert werden, die eine Fahrzeugbewegung anzeigen. Durch den von der Vorrichtung kontrolliert ausgeübten Bremseneingriff wird dann die Fahrzeugbewegung entgegen der zur vom Fahrer geplanten Fahrtrichtung schnell beendet.
Um den Fahrer eines Fahrzeugs mit einem automatisierten Getriebe daran zu erinnern, die Feststellbremse zu betätigen, ist es nach der Erfindung auch vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Bewegung des Fahrzeugs bei abgeschaltetem Antriebsmotor feststellt und eine Gangstufe des Getriebes einlegt und die Kupplung derart schließt, dass ein Rollen des Fahrzeugs vor dem Schließen der Kupplung zugelassen wird. Hierdurch wird erreicht, dass das Fahrzeug nach dem Schließen der Kupplung bei eingelegter Gangstufe nicht nur vom Motor gehalten wird, sondern auch über die Fahrzeugfeststellbremse, wobei der Fahrer durch das verzögerte Schließen der Kupplung in dieser Situation an das Anziehen der Feststellbremse erinnert wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Vor- richtung zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes gegen Überlastung beim Anfahren des Fahrzeugs am Berg und/oder Halten des Fahrzeugs am Berg mittels der Kupplung.
Die nach der Erfindung arbeitende Vorrichtung stellt in einem ersten Schritt S1 fest, ob sich die Kupplung in einem Schlupfzustand befindet. Dieser Zustand ist dadurch definiert, dass ein Kupplungsmoment M_K übertragen wird, wobei das Kupplungsmoment größer ist als ein bestimmtes, als M_Grenz bezeichnetes Grenzkupplungsmoment und die Motordrehzahl größer ist als die Getriebedrehzahl, d.h. also die Drehzahl der Motorabtriebswelle größer ist als die Drehzahl der Getriebeeingangswelle. Wenn diese Bedingungen nicht kumulativ erfüllt sind, befindet sich die Kupplung nicht im Kupplungsschlupf.
Wenn die unter S1 durchgeführte Überprüfung zu einer kumulativen Erfüllung der ge- nannten Bedingungen führt, dann wird in einem Schritt S2 überprüft, ob die Belastung der Kupplung einen Belastungsgrenzwert überschritten hat. Der Wert der Belastung der Kupplung kann direkt gemessen werden, oder indirekt aus vorhandenen Messgrößen, wie Motormoment, Drehzahlen, Kupplungsposition oder dergleichen ermittelt werden. Auch kann eine Zeitabfrage implementiert werden, anhand der ermittelt wird, ob sich die Kupplung schon für eine längere Zeit als eine belastungsabhängig zulässige Grenzschlupfzeit t_Grenz im Schlupfzustand befindet.
Nach einer möglichen Ausführungsform kann die Vorrichtung bereits jetzt schon das Kupplungsmoment beispielsweise inkremental erhöhen, wenn die Schlupfzeit größer ist als die Grenzschlupfzeit.
Ist die im Schritt S2 geprüfte Bedingung erfüllt, dann wird in einem nächsten Schritt S3 eine Reaktion des Fahrers überprüft und dazu der Schaltzustand eines Leerlaufschal- ters oder die Stellung des Fahrpedals abgefragt, die indizieren können, dass der Fahrer das Gaspedal losgelassen hat.
Ist diese Bedingung erfüllt, dann ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, in einem nächsten Schritt S4 die Kupplung zu öffnen und eine Hillholder-Funktion mittels der Bremse zu aktivieren. Bevor in einem Schritt S6 tatsächlich eine Hillholderfunktion durch die Vorrichtung umgesetzt wird, kann in einem Schritt S5 noch die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg mit einem Schwellenwert v_HSchwelle verglichen werden. Diese Abfrage dient dazu, ein ruckartiges Abbremsen des Fahrzeugs zu vermeiden, da die Hillholderfunktion nur dann aktiviert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter- halb des Schwellenwertes liegt.
Hat die Überprüfung im Schritt S3 dagegen zu dem Ergebnis geführt, dass der Fahrer das Gaspedal oder Fahrpedal nicht vollständig losgelassen hat, sondern nach wie vor ein - wenn auch geringeres Motormoment - fordert, dann wird in einem Schritt S7 ü- berprüft, ob aufgrund der (inkrementalen) Erhöhung des Kupplungsmoments (die Kupplung wird weiter zugezogen) die Motordrehzahl njnot bereits unterhalb eine Drehzahl gefallen ist, unterhalb der die Gefahr eines Absterbens des Motors besteht. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann kann die Vorrichtung die Kupplung öffnen (Schritt S4) und mittels eines Eingriffs in die Fahrzeugbremse die Hillholder-Funktion aktivieren (Schritte S5 und S6).
Ist die Überprüfung beim Schritt S7 dagegen negativ ausgefallen, dann kann die Vorrichtung das Kupplungsmoment weiterhin (inkremental) erhöhen (Schritt S9). In einem Schritt S8 kann vorher noch die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg mit einem Zuziehschwellwert v_ZSchwelle verglichen werden, derart, dass die Zuziehfunktion (Schritt S9) dann aktiviert wird, wenn sich das Fahrzeug noch schneller bewegt, als der Schwellenwert angibt. Dieser Schwellenwert kann auch den Wert Null annehmen. Bewegt sich das Fahrzeug langsamer als der Schwellenwert, wird die Kupplung ge- öffnet (Schritt S4) und die Hillholderfunktion aktiviert.
Die mit der Erfindung vorgeschlagene Vorgehensweise hat den Vorteil, dass der Fahrer das Fahrzeug grundsätzlich mittels Gaspedal und Kupplung in unmittelbarer Anfahrbereitschaft halten kann, zumindest für eine bestimmte Zeitdauer. Die Vorrichtung überwacht die Belastung der Kupplung während der Situation Anfahren eines Fahrzeugs am Berg und/oder Halten des Fahrzeugs am Berg in Anfahrbereitschaft und in- krementiert zum Schutz der Kupplung das Kupplungsmoment, bis eine Reaktion des Fahrers auf das langsame Anfahren des Fahrzeugs eintritt und öffnet im Bedarfsfall die Kupplung und sorgt über eine Aktivierung der Fahrzeugbremse des Fahrzeugs für einen Schutz gegen ein unkontrolliertes Zurückrollen des Fahrzeugs in der geschilderten Situation am Berg.
Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen. Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbstständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger. Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbstständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzel- nen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Ge- genstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes gegen Überlastung beim Anfahren eines Fahrzeugs am Berg und/oder Halten des Fahr- zeugs am Berg, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Überwachung der Belastung der Kupplung und zur Betätigung der Kupplung sowie zur belastungsabhängigen Aktivierung einer Fahrzeugbremse ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Überwachung der Betätigung des Fahrpedals des Fahrzeugs ausgebildet ist und die Fahrpedalbetätigung zur Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse auswertet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrich- tung zur Überwachung der Temperatur und/oder der Schlupfdauer und/oder des
Energieeintrags in die Kupplung und/oder der Temperaturerhöhung der Kupplung ausgebildet ist und diese Parameter zur Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse auswertet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Kupplungsmoment sowie die Drehzahldifferenz zwischen Motorabtriebswelle und Getriebeeingangswelle zur Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse auswertet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung das Kupplungsmoment erhöht, wenn erfüllt ist, dass
- das Kupplungsmoment größer ist als ein Kupplungsgrenzmoment und grö- ßergleich Null ist und
- die Drehzahl der Motorabtriebswelle größer ist als die Drehzahl der Getriebeeingangswelle.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung das Kupplungsmoment erhöht, wenn erfüllt ist, dass
- das Kupplungsmoment größer ist als ein Kupplungsgrenzmoment und größergleich Null ist und
- die Drehzahl der Motorabtriebswelle größer ist als die Drehzahl der Getriebe- eingangswelle und
- die Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als eine Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit v_ZSchwelle.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung den Schaltzustand eines Schalters zur Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse auswertet und das Kupplungsmoment erhöht, wenn der Schalter ein betätigtes Fahrpedal anzeigt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die Motordrehzahl zur Betätigung der Kupplung und der Fahrzeugbremse auswertet und das Kupplungsmoment erhöht, wenn die Motordrehzahl größer ist als eine Motorgrenzdrehzahl.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass, die Vorrichtung die Kupplung öffnet und eine Fahrzeugbremse aktiviert, wenn nicht alle der Bedingungen zur Erhöhung des Kupplungsmoments erfüllt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung vor der Aktivierung der Fahrzeugbremse die Fahrzeuggeschwindigkeit (v_Fzg) auswertet und die Fahrzeugbremse aktiviert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist ein als Schwellenwert (vJHSchwelle).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung das Kupplungsmoment erhöht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als eine Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit, wobei die Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit grössergleich Null ist.
12. Vorrichtung zum Schutz einer Kupplung eines automatisierten Getriebes gegen Überlastung bei einer Bewegung des Fahrzeugs entgegen der zur eingelegten
Gangstufe des Getriebes passenden Bewegungsrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Feststellung einer Bewegung des Fahrzeugs und zur Überwachung der Belastung der Kupplung und zum Öffnen oder Schließen der Momentenübertragung vom Antriebsmotor zum Antriebsstrang ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Schließen und/oder Öffnen der Kupplung und/oder zum Betätigen des automatisierten Getriebes ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrzeugbremse ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der. Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Bewegung des Fahrzeugs bei abgeschaltetem Antriebsmotor feststellt und eine Gangstufe des Getriebes einlegt und die Kupplung schließt derart, dass ein Rollen des Fahrzeugs vor dem Schließen der Kupplung erfolgt.
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