Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer automatisch steuerbaren
Kupplung im Antriebsstrang zwischen einem Motor und einem angetriebenen
Rad, mit einem Getriebe und einer Leistungsstellvorrichtung des Motors, wie
Gaspedal, mit einer Betätigungseinheit zur gesteuerten Betätigung der
Kupplung mit einer zentralen Steuereinheit mit einem Mikroprozessor, wobei
die Steuereinheit Adaptionsprozesse durchführt.
Solche Kraftfahrzeuge sind beispielsweise durch die DE-OS 195 04 847
bekannt geworden. Dabei werden Meßgrößen der automatisiert betätigbaren
Kupplung von Sensoren detektiert und von einer zentralen Steuereinheit
mittels implementierter Steuerverfahren, wie Steuerprogramme, verarbeitet,
wobei als Ausgangssignale der Steuereinheit Steuersignale zur Betätigung der
Kupplung mittels der Betätigungseinheit ausgebbar sind.
Im Laufe der Betriebsdauer der automatisch steuerbaren Kupplung können die
physikalischen Größen, wie beispielsweise Reibwert oder Greifpunkt der
Kupplung, durch äußere Einflüsse in ihrem Wert veränderlich sein. Um eine
fehlerlose Steuerung zu gewährleisten, werden Adaptionsprozesse
durchgeführt, wobei die von der Steuereinheit verwendeten Werte für
beispielsweise den Reibwert der Kupplung und/oder den Greifpunkt der
Kupplung den realen, veränderbaren Werten der Größen angepaßt werden.
Tritt nun während des Adaptionsprozesses oder kurz vor dem
Adaptionsprozeß eine quasi einmalige oder seltene Änderung einer zeitlich
schwankenden Größen auf, kann das Adaptionsergebnis verfälscht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein oben genanntes Kraftfahrzeug mit einer
automatisch steuerbaren Kupplung zu schaffen, die eine möglichst
gleichbleibend gute Steuerungsqualität und Betätigungsqualität der Kupplung
gewährleistet und gleichzeitig einfach herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird die bei einem oben genannten Fahrzeug dadurch
erreicht, daß Adaptionsprozesse nach einer Belastungsänderung des Motors
im Leerlauf für ein vorgebbares Zeitintervall Δt verhindert werden.
Vorteilhaft dabei ist es, wenn Adaptionsprozesse eine Adaption eines
Reibwertes der Kupplung und/oder eines Greifpunktes der Kupplung
umfassen.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn eine Belastungsänderung des Motors
beispielsweise eine Zu- oder Abschaltung einer Klimaanlage des Fahrzeuges
und/oder eine Zu- oder Abschaltung eines Kriechvorganges ist oder nach einem
Motorstart des Motors.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das vorgebbare Zeitintervall Δt im Bereich von
3 Sekunden bis 180 Sekunden ist. Dabei kann das Zeitintervall Δt vorteilhaft
auch im Bereich von 10 Sekunden bis 30 Sekunden sein. In einem weiteren
Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn das Zeitintervall Δt im Bereich von
15 bis 20 Sekunden ist.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn das vorgebbare Zeitintervall derart bemessen
ist, daß der Motor nach einer Belastungsänderung nach Ablauf des Zeitintervalls
wieder in einem Gleichgewichtszustand ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Zeitintervall Δt nach einem Motorstart abhängig
von der Motor- oder Kühlwassertemperatur gewählt wird.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn das Zeitintervall Δt nach einem Motorstart bei
kalter Motor- oder Kühlwassertemperatur länger ist, wie beispielsweise 60
Sekunden, als bei Betriebstemperatur, wie beispielsweise 30 Sekunden.
Die Erfindung wird anhand der Figur beispielhaft erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges.
Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem Motor 2, wie
Brennkraftmaschine. Weiterhin ist im Antriebsstrang des Fahrzeuges ein
Drehmomentübertragungssystem 3, wie Kupplung, und ein Getriebe 4
dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungs
system 3 im Kraftfluß zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein
Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentübertragungssystem an das
Getriebe und von dem Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und an
eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie Reibungskupp
lung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungs
kupplung ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende, eine
verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Das Getriebe 4 ist als Hand
schaltgetriebe, wie Wechselstufengetriebe, dargestellt. Entsprechend des
erfindungsgemäßen Gedankens kann das Getriebe aber auch ein automatisier
tes Schaltgetriebe sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert
geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im weiteren ein
automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung
geschaltet wird und der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels
zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird.
Weiterhin kann auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein
Automatgetriebe ein Getriebe im wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei
den Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen
aufgebaut ist.
Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe
kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungs
system 3, wie Kupplung oder Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das
Drehmomentübertragungssystem kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder
Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit
einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das
Drehmomentübertragungssystem kann eine Trockenreibungskupplung oder eine
naß laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft.
Ebenso kann sie ein Drehmomentwandler sein.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine
Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die
Abtriebsseite 8 übertragen wird, indem die Kupplungsscheibe 3a mittels der
Druckplatte 3b, der Tellerfeder 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem
Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Aus
rückhebel 20 mittels einer Betätigungseinrichtung, wie Aktor, betätigt.
Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer
Steuereinheit 13, wie Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den
Aktor 13b umfassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung kann der
Aktor und die Steuerelektronik auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie
Gehäusen, angeordnet sein.
Die Steuereinheit 13 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung
des Elektromotors 12 des Aktors 13b enthalten. Dadurch kann beispielsweise
vorteilhaft erreicht werden, daß das System als einzigen Bauraum den Bauraum
für den Aktor mit Elektronik benötigt. Der Aktor besteht aus einem Antriebsmotor
12, wie Elektromotor, wobei der Elektromotor 12 über ein Getriebe, wie
Schneckengetriebe oder Stirnradgetriebe oder Kurbelgetriebe oder
Gewindespindelgetriebe, auf einen Geberzylinder 11 wirkt. Diese Wirkung auf
den Geberzylinder kann direkt oder über ein Gestänge erfolgen.
Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors, wie des Geberzylinderkolbens
11a, wird mit einem Kupplungswegsensor 14 detektiert, welcher die Position
oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe
detektiert, welche proportional zur Position bzw. Einrückposition respektive der
Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Kupplung ist. Der Geberzylinder 11 ist
über eine Druckmittelleitung 9, wie Hydraulikleitung, mit dem Nehmerzylinder 10
verbunden. Das Ausgangselement 10a des Nehmerzylinders ist mit dem
Ausrückhebel oder Ausrückmittel 20 wirkverbunden, so daß eine Bewegung des
Ausgangsteiles 10a des Nehmerzylinders 10 bewirkt, daß das Ausrückmittel 20
ebenfalls bewegt oder verkippt wird, um das von der Kupplung 3 übertragbare
Drehmoment anzusteuern.
Der Aktor 13b zur Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments des
Drehmomentübertragungssystems 3 kann druckmittelbetätigbar sein, d. h., es
kann mittels Druckmittelgeber- und Nehmerzylinder ausgerüstet sein. Das
Druckmittel kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium
sein. Die Betätigung des Druckmittelgeberzylinders kann elektromotorisch
vorgesehen sein, wobei der Elektromotor 12 elektronisch angesteuert werden
kann. Das Antriebselement des Aktors 13b kann neben einem elektromo
torischen Antriebselement auch ein anderes, beispielsweise druckmittel
betätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können Magnetaktoren verwendet
werden, um eine Position eines Elementes einzustellen.
Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren
Drehmomentes dadurch, daß die Anpressung der Reibbeläge der Kupp
lungsscheibe zwischen dem Schwungrad 3d und der Druckplatte 3b gezielt
erfolgt. Über die Stellung des Ausrückmittels 20, wie Ausrückgabel oder
Zentralausrücker, kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte respektive der
Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte dabei zwischen
zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt und fixiert werden kann. Die
eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die
andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. Zur
Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise
geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise
eine Position der Druckplatte 3b angesteuert werden, die in einem Zwisch
enbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Die Kupplung kann mittels
der gezielten Ansteuerung des Ausrückmittels 20 in dieser Position fixiert
werden. Es können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert
werden, die definiert über den momentan anstehenden Motormomenten liegen.
In einem solchen Fall können die aktuell anstehenden Motormomente
übertragen werden, wobei die Drehmomentungleichförmigkeiten im
Antriebsstrang in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen gedämpft
und/oder isoliert werden.
Zur Ansteuerung, wie Steuerung oder Regelung, des Drehmomentübertragungs
systems werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise die
relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung
notwendigen Zustandsgrößen, Signale und Meßwerte liefern, die von der
Steuereinheit verarbeitet werden, wobei eine Signalverbindung zu anderen
Elektronikeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer
Elektronik eines Antiblockiersystemes (ABS) oder einer Antischlupfregelung
(ASR) vorgesehen sein kann und bestehen kann. Die Sensoren detektieren
beispielsweise Drehzahlen, wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position
des Lasthebels, die Drosselklappenstellung, die Gangposition des Getriebes,
eine Schaltabsicht und weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.
Die Fig. 1 zeigt, daß ein Drosselklappensensor 15, ein Motordrehzahlsensor
16, sowie ein Tachosensor 17 Verwendung finden und Meßwerte bzw.
Informationen an das Steuergerät weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie
Computereinheit, der Steuereinheit 13a verarbeitet die Systemeingangsgrößen
und gibt Steuersignale an den Aktor 13b weiter.
Das Getriebe ist als Stufenwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die Über
setzungsstufen mittels eines Schalthebels gewechselt werden oder das Getriebe
mittels dieses Schalthebels betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem
Bedienhebel, wie Schalthebel 18, des Handschaltgetriebes zumindest ein
Sensor 19b angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition
detektiert und an das Steuergerät weiterleitet. Der Sensor 19a ist am Getriebe
angelenkt und detektiert die aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht.
Die Schaltabsichtserkennung unter Verwendung von zumindest einem der
beiden Sensoren 19a, 19b kann dadurch erfolgen, daß der Sensor ein
Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel wirkende Kraft detektiert.
Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg- oder Positionssensor
ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des
Positionssignales eine Schaltabsicht erkennt.
Das Steuergerät steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalver
bindung und bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art
und Weise, daß in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes die Steuereinheit
Steuer- oder Regelungsbefehle an den zumindest einen Aktor ausgibt. Das
Antriebselement 12 des Aktors, wie Elektromotor, erhält von der Steuereinheit,
welche die Kupplungsbetätigung ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von
Meßwerten und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der ange
schlossenen Sensorik. Hierzu ist in dem Steuergerät ein Steuerprogramm als
Hard- und/oder als Software implementiert, das die eingehenden Signale
bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder
Kennfeldern die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt.
Das Steuergerät 13 hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestim
mungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbe
stimmungseinheit und/oder eine Betriebszustandsbestimmungseinheit
implementiert oder sie steht mit zumindest einer dieser Einheiten in Signalver
bindung. Diese Einheiten können durch Steuerprogramme als Hardware
und/oder als Software implementiert sein, so daß mittels der eingehenden
Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit 2 des Fahrzeuges 1, die
Gangposition des Getriebes 4 sowie der Schlupf, welcher im Bereich des
Drehmomentübertragungssystems herrscht und der aktuelle Betriebszustand
des Fahrzeuges bestimmt werden kann. Die Gangpositionsbestimmungseinheit
ermittelt anhand der Signale der Sensoren 19a und 19b den aktuell eingelegten
Gang. Dabei sind die Sensoren am Schalthebel und/oder an getriebeinternen
Stellmitteln, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstange,
angelenkt und diese detektieren, beispielsweise die Lage und/oder die
Geschwindigkeit dieser Bauteile. Weiterhin kann ein Lasthebelsensor 31 am
Lasthebel 30, wie Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition
detektiert. Ein weiterer Sensor 32 kann als Leerlaufschalter fungieren, d. h. bei
betätigtem Gaspedal, wie Lasthebel, ist dieser Leerlaufschalter 32 eingeschaltet
und bei einem nicht betätigten Signal ist er ausgeschaltet, so daß durch diese
digitale Information erkannt werden kann, ob der Lasthebel, wie Gaspedal,
betätigt wird. Der Lasthebelsensor 31 detektiert den Grad der Betätigung des
Lasthebels.
Die Fig. 1 zeigt neben dem Gaspedal 30, wie Lasthebel, und den damit in
Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement 40 zur
Betätigung der Betriebsbremse oder der Festestellbremse, wie Bremspedal,
Handbremshebel oder hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der
Feststellbremse. Zumindest ein Sensor 41 ist an dem Betätigungselement 40
angeordnet und überwacht dessen Betätigung. Der Sensor 41 ist beispiels
weise als digitaler Sensor, wie Schalter, ausgestaltet, wobei dieser detektiert,
daß das Betätigungselement betätigt ist oder nicht betätigt ist. Mit diesem
Sensor kann eine Signaleinrichtung, wie Bremsleuchte, in Signalverbindung
stehen, welche signalisiert, daß die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für
die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor
kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher
Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des
Betätigungselementes ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signal
einrichtung in Signalverbindung stehen.
Die Steuereinheit führt Adaptionsprozesse vorteilhaft dadurch durch, indem die
aktuellen Werte der Größen, wie Reibwert und/oder Greifpunkt der Kupplung
detektiert werden und mit den in der Steuerung verwendeten Werten für diese
Größen verglichen werden. Existiert eine Abweichung, die einen vorgebbaren
Differenzbetrag übersteigt, werden die in der Steuerung verwendeten Werte
den real auftretenden detektierten Werten zumindest angenähert, wenn nicht
angeglichen. Die Adaption wird jedoch nicht durchgeführt, wenn in einem
vorgebbaren Zeitraum vor der eventuell durchgeführten Adaption eine
Belastungsänderung des Motors im Leerlauf aufgetreten ist. In diesem Fall
wird die Adaption nicht durchgeführt und/oder zeitlich verschoben.
Die Steuereinheit registriert einen Vorgang, der einen Belastungszustand des
Motors bewirkt, wie beispielsweise eine Zu- oder Abschaltung der Klimaanlage
oder eines Kriechvorganges. Ein Kriechvorgang wird dabei durch ein
geringfügiges Schließen der Kupplung bewirkt, wobei beispielsweise nur ein
geringes Drehmoment, von ca. 5 Nm bis ca. 50 Nm, von der Kupplung
übertragen wird, damit das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit
ankriecht. Dieses Kriechen wird insbesondere auch ohne Gaspedalbetätigung
durchgeführt. Der Motor des Fahrzeuges befindet sich somit bei einem
Kriechvorgang im Leerlauf, wobei das Motormoment durch den Leerlaufregler
der Motorsteuerung etwas angehoben werden kann. Durch die zumindest
geringfügig eingerückte Kupplung ist der Motor beim Kriechen belastet.
Dadurch ist bei einer Änderung des Kriechvorganges eine Belastungsänderung
des Motors vorliegend. Gleiches gilt bei der Zuschaltung oder Abschaltung der
Klimaanlage. Dabei wird ein zusätzliches Schleppmoment zu- oder
abgeschaltet, da der Klimakompressor der Klimaanlage beispielsweise durch
eine schaltbare Kupplung an den Antriebsmotor antriebsmäßig zu- oder
abgeschaltet werden kann.
Eine Belastungsänderung kann somit dadurch erkannt werden, wenn innerhalb
eines vorgebbaren Zeitintervalls eine Änderung des Einschaltzustandes der
Klimaanlage und/oder eine Änderung der Kupplungsbetätigung ohne Vorliegen
einer Gaspedalbetätigung aufgrund des Kriechens erfolgt. Dazu kann der
aktuelle Einschaltzustand der Klimaanlage oder der Betätigungszustand der
Kupplung zum Kriechen mit einem Zustand innerhalb eines vergangenen
Zeitintervalls verglichen werden. Liegt eine Änderung des Zustandes vor, kann
auf eine Belastungsänderung des Motors innerhalb des vergangenen
Zeitintervalls geschlossen werden, so daß für ein folgendes Zeitintervall der
Dauer t eine Adaption von Größen verhindert wird, bei der auf das
Motormoment als Ermittlungsgröße zurückgegriffen wird.
Die Dauer Δt kann von der Ursache der Belastungsänderung abhängen, so
daß die Dauer Δt beispielsweise bei einem Ab- oder Zuschalten der
Klimaanlage einen anderen Wert annehmen kann als bei einem Ändern des
Kriechzustandes. Vorteilhaft ist es, wenn die Zeitdauer Δt größer ist als die
Zeit, die der Motor benötigt, um nach der Belastungsänderung wieder in einen
stabilen Zustand zu kommen.
Auch direkt nach einem Motorstart des Motors kann es zweckmäßig sein,
Adaptionsprozesse für eine vorgebbare Zeitdauer (Zeitintervall) zu sperren, da
sich der Motor kurz nach dem Motorstart noch nicht in einem definierten
stationären Zustand befindet. Das Zeitintervall kann dabei abhängig von der
Motortemperatur gewählt werden.
Solche Adaptionsprozesse können eine Adaption eines Reibwertes der
Kupplung und/oder eines Greifpunktes der Kupplung umfassen. Zur näheren
Beschreibung einer Reibwertadaption sei auf die DE 195 04 847 verwiesen.
Zur Erläuterung einer Greifpunktadaption sei auf die DE 196 52 244 verwiesen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf die älteren Anmeldungen
DE 195 04 847 und DE 196 52 244, deren Inhalt ausdrücklich zum
Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung gehört.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die
Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung
und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale 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 selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rück
bezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige
Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unter
ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele der Beschreibung
beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kom
binationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder
Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen
Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen
und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfah
rensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem
neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschritt
folgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.