DE4011850B4

DE4011850B4 - Verfahren zum Steuern einer zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe wirksamen automatisierten Reibungskupplung

Info

Publication number: DE4011850B4
Application number: DE4011850A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Reik; Paul Maucher; Louis Ferdinand Dr. Schulte; Burkhard Brandner; Boguslaw Maciejewski; Jörg Holwe
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2010-04-13
Also published as: DE4011850A1

Abstract

Verfahren zum Steuern einer zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe wirksamen automatisierten Reibungskupplung, wobei ein Regeleingriffspunkt der Reibungskupplung in Abhängigkeit von einer innerhalb des Antriebsstrangs durchgeführten Momentenmessung ermittelbar ist, indem die Reibungskupplung aus einer ausgerückten Position bei stehendem Fahrzeug bis zu einer Position geschlossen wird, bei der zwar ein Moment in die Getriebeeingangswelle eingeleitet, dieses Moment jedoch geringer ist als dasjenige, durch das das Fahrzeug bewegt würde, und bei Erreichen dieses in seiner Größe vorgebbaren Moments die entsprechende Position als Wert für den Regeleingriffspunkt ermittelt und einem Speicher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass daraufhin die Reibungskupplung bis zu einer nicht dem voll ausgerückten Zustand der Reibungskupplung entsprechenden Warteposition geöffnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe wirksamen automatisierten Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wesentlich für die Funktion einer Reibungskupplung ist die Einstellung eines Greif- oder Regeleingriffspunktes, an dem eine Kupplung beginnt, Drehmoment zu übertragen. Die DE 32 18 933 C2 offenbart die Feststellung eines Berührpunktes zweier in Reibkontakt bringbarer Kupplungsscheiben wie folgt: zuerst wird sicher gestellt, dass eine Kupplungsscheibe die andere Kupplungsscheibe in Drehung versetzt, anschließend werden die beiden Kupplungsscheiben so voneinander entfernt, dass keine Beschleunigung der einen Kupplungsscheibe durch die andere mehr erfolgt, schließlich wird bei einem erneuten Zusammenführen der Kupplungsscheiben bis zu einer Angleichung der beiden Kupplungsscheibendrehzahlen der endgültige Berührpunkt bestimmt.

Die DE 31 25 923 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Greifpunkts einer mittels eines Stellmotors betätigten Kupplung. Hierbei wird die Kupplung unter Erfassung des Kupplungsweges solange in Schließrichtung bewegt, bis die Motordrehzahl abfällt. Bei diesem Kupplungsweg wird auf den Greifpunkt geschlossen.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein optimaler Fahrkomfort, ein verbrauchsgünstiger Fahrbetrieb, optimale Beschleunigungen, schonender Fahrbetrieb und lange Lebensdauer des Fahrzeuges, insbesondere der Kupplung, erzielbar sind.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dies wird gemäß der Erfindung weiterhin dadurch erzielt, dass zumindest für den Anfahrvorgang ein Regeleingriffspunkt der Kupplung in Abhängigkeit einer innerhalb des Antriebsstranges durchgeführten Momentenmessung und/oder einer Winkelmessung ermittelbar ist, indem die Kupplung aus einer ausgerückten Position und bei eingelegtem Gang und stehendem Fahrzeug mit definierter Geschwindigkeit bis zu einer Position geschlossen wird, bei der zwar ein Moment eingeleitet, dieses Moment jedoch geringer ist als dasjenige, durch das das Fahrzeug bewegt würde und ein bei Erreichen eines bestimmten Moments und/oder eines bestimmten Winkels entsprechender Wert, z. B. der Weg bzw. Ort der Kupplungsbetätigung, ermittelt und einem Speicher zugeführt wird, woraufhin die Kupplung zumindest teilweise wieder geöffnet wird und zwar bis zu einer definierten Warteposition, bei der die Kupplung kein Moment oder nur ein sehr geringes Schleppmoment überträgt.

Zusätzlich zumindest für den Anfahrvorgang, ein Regeleingriffspunkt der Kupplung in Abhängigkeit einer Gradientenermittlung an drehbaren Bauteilen des Antriebsstranges ermittelt, indem die Kupplung aus einer ausgerückten Position und bei nicht eingelegtem Gang und stehendem Fahrzeug mit definierter Geschwindigkeit bis zu einer Position geschlossen wird, bei der die Getriebeeingangswelle zwar angetrieben, aber unterhalb der Motorleerlaufdrehzahl bleibt, und ein bei Erreichen eines bestimmten Zustandes, wie bei einer bestimmten Drehzahl auftretender Gradientenwert und ein zustandsabhängiger Wert, wie der Weg bzw. Ort der Kupplungsbetätigung, ermittelt und einem Speicher zugeführt werden, woraufhin die Kupplung, zumindest teilweise, wieder geöffnet wird und zwar in eine Warteposition, bei der die Kupplung kein oder nur ein sehr geringes Schleppmoment überträgt.

Auch kann der im Betätigungssystem, das hydraulisch und/oder pneumatisch ausgebildet sein kann, anstehende Druck anstelle des Weges bzw. Ortes der Kupplungsbetätigung oder zusätzlich zu diesem Weg bzw. Ort ermittelt und in dem Speicher festgehalten werden.

Beispielhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 enthalten.

Anhand der 1 und 2. Dabei zeigt:
1 den schematischen Aufbau eines Fahrzeugantriebes mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung und
2 den schematischen Aufbau einer hydraulischen Versteileinrichtung, die bei der Einrichtung gemäß 1 verwendet wird.
Die in 1 dargestellte Einrichtung 1 für den Antrieb eines Kraftfahrzeuges umfasst einen Motor 2, der über eine Kupplung 3 mit dem Getriebe 4 kraftschlüssig verbindbar ist. Das Getriebe 4 ist über einen Antriebsstrang 5 mit den Antriebsrädern 6 des Kraftfahrzeuges verbunden. Die Reibungskupplung 3 ist über einen Betätigungsmechanismus 7, der ein Ausrücklager und eine daran angreifende Gabel umfassen kann, ein- und ausrückbar. Der Betätigungsmechanismus 7 wird über ein Stellglied in Form eines hydraulischen Zylinders 8 betätigt. Der Zy linder 8 ist über eine Leitung 9 mit einer hydraulischen Versteileinrichtung, wie ein hydraulisches Stellglied 10, verbunden, welche in 2 im prinzipiellen Aufbau dargestellt ist.
Zur Regelung des Reibungseingriffes der Kupplung 3 ist eine elektronische Einheit 11 vorgesehen, die wenigstens einen Prozessor bzw. Rechner umfasst und die zur Regelung des Eingriffes der Kupplung 3 erforderlichen Größen verarbeitet, um über das hydraulische Stellglied 10 einen entsprechenden Kupplungseingriff einzuregeln.
Von der elektronischen Einheit 11 werden die Größen Drehzahl des Motors 2, Drehzahl der Getriebeeingangswelle 12, Stellung des Zylinders 8 und Stellung der Drosselklappe 13 (sowie erforderlichenfalls weitere Motorkenngrößen, wie Betriebstemperatur, Lufttemperatur, Abgas, Kraftstoff) erfasst.
Die Elektronikeinheit 11 wird in Verbindung mit dem in 3 gezeigten Blockschaltbild erläutert.
Die Motordrehzahl wird über einen Sensor 14 ermittelt, der zum Beispiel die Zähne 15 des auf der Schwungmasse des Motors 2 vorgesehenen Anlasszahnkranzes abtastet.
Die Getriebedrehzahl wird über einen Sensor 16 ermittelt, der die Zähne 17 eines auf der Getriebeeingangswelle 12 vorgesehenen Zahnrades abtastet.
Die Stellung der Kraftstoffzufuhreinrichtung beziehungsweise der Drosselklappe 13 wird über einen Sensor, wie ein Potentiometer 18, ermittelt.
Das Fahr- beziehungsweise Gaspedal 19 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Kraftstoffzufuhreinrichtung 13 nicht mechanisch gekoppelt, sondern über eine Stelleinrichtung, wie einen Regelkreis 20, welcher von der Elektronikeinheit 11 angesteuert wird und einen elektrischen Stellmotor besitzt.
Zur Gangerkennung ist am Schalthebel 21 eine Vorkehrung 22, die zusätzlich noch eine Schaltabsichtserkennung umfassen kann, vorgesehen.
Durch die in die Vorkehrung 22 integrierbare Schaltabsichtserkennung, wird der elektronischen Einheit 11 gemeldet, ob man den Schalthebel 21 tatsächlich in die Richtung bewegt, wo der nächste logisch folgende Gang liegt. Wird der Hebel in die falsche Richtung bewegt, so darf dies auf die Elektronikeinheit 11 keinen Einfluss haben, das heißt die Kupplung 3 wird nur dann geöffnet, wenn der Schalthebel 21 in die richtige Richtung betätigt wird. Eine Betätigung des Schalthebels 21 in eine nicht logische Richtung, wird also von der Elektronikeinheit 11 nicht als Schaltabsicht erkannt.
Zur Ermittlung des Kupplungsbetätigungsweges beziehungsweise des Kupplungseingriffszustandes ist eine Vorkehrung zur Wegmessung (Wegaufnehmer), zum Beispiel ein Potentiometer 23, vorgesehen, welcher den Weg bzw. die Stellung des Kolbens des Stellgliedes 8 erfasst und eine entsprechende elektrische Größe an die Elektronikeinheit 11 meldet.
Anstatt den Weg bzw. die Stellung eines Kupplungsbetätigungsmittels zu erfassen, könnte auch der im hydraulischen Betätigungssystem anstehende Druck ermittelt und durch die elektronische Einheit 11 entsprechend verarbeitet werden. Hierfür wäre lediglich anstelle des Wegaufnehmers 23 ein Druckmesser erforderlich, der z. B. den in dem hydraulischen Stellglied 8 anstehenden Druck erfasst und in eine entsprechende Größe umwandelt, welche an die elektronische Einheit 11 gemeldet wird. Für viele Anwendungsfälle kann es auch von Vorteil sein, wenn sowohl eine Wegmessung als auch eine Druckmessung erfolgt, wobei die Druckmessung in besonders vorteilhafter Weise für die Einregulierung des Schlupfes in der Kupplung verwendet werden kann, da für diese Einregulierung zum Teil nur sehr geringe Wege von dem Stellglied zurückgelegt werden.
Die in 2 schematisch dargestellte, hydraulische Versteileinrichtung 10 besitzt eine über einen Elektromotor 25 antreibbare Hydraulikpumpe 26, die mit einem Ölvorratsbehälter 27 in Verbindung steht und über einen Ventilblock 28 den hydraulischen Zylinder 8 beaufschlagen kann. In dem Ventilblock 28 ist ein elektromagnetisch betätigtes 3/3 Regelventil 29 mit Rückholfeder integriert, welches von der elektronischen Einheit 11 angesteuert werden kann. Das Regelventil 29 wirkt als volumenproportionales Ventil, das bedeutet, dass der Ventilschieber in Abhängigkeit der von der elektronischen Einheit gemeldeten Größe verschoben wird, wodurch der Durchflussquerschnitt entsprechend variiert wird. Als Alternative könnte auch ein volumenproportionales 4/4 Ventil oder ein Regelventil, das über eine Impulsbreitenmodulation angesteuert wird, eingesetzt werden.
Zwischen der Pumpe 26 und dem Regelventil 29 ist ein Filter 30, ein Rückschlagventil 31, ein den Motor 25 bei Bedarf ein- und ausschaltender Druckschalter 32 sowie ein Druckspeicher 33 vorgesehen.
Der Druckspeicher kann derart bemessen werden, dass bei Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges mindestens ein erstmaliges Auskuppeln ohne Energiezufuhr möglich ist, so dass dann kein spezieller Motor 25 für die Pumpe 26 erforderlich ist. Während des Betriebes der Brennkraftmaschine 2 kann der Speicher 33 über eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe, wie von der die Servolenkung betreibenden, versorgt werden.
Im Folgenden sei nun die Funktionsweise der Einheit 1 gemäß den 1 und 2 näher beschrieben.
Bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 2, also bei stehendem Kraftfahrzeug wird, sobald der Zündkontakt geschlossen ist, das Regelventil 29 derart angesteuert, dass über den hydraulischen Zylinder 8 die Kupplung 3 durch die Energie des im Druckspeicher 33 vorrätigen Druckmediums zunächst vollständig ausgerückt wird. Sobald der Motor 2 angelassen ist und mit Leerlaufdrehzahl dreht, also noch kein Gang eingelegt ist, wird die Kupplung 3 von ihrer ausgerückten Position aus mit einer definierten Geschwindigkeit bis zu einer Position geschlossen, bei der die Getriebeeingangswelle 12 zwar angetrieben, aber unterhalb der Motorleerlaufdrehzahl bleibt, und ein bestimmter Gradient, wie zum Beispiel Drehzahlgradient oder Winkelbeschleunigungsgradient von dem Sensor 16 an die elektronische Einheit 11 gemeldet wird. Aufgrund des gemessenen Gradienten kann nun der bis zum Ermitteln dieses Gradienten zurückgelegte Einrückweg der Kupplung 3 korrigiert werden, um einen Regeleingriffspunkt zu erhalten. Dieser Regeleingriffspunkt entspricht der Stelle des Betätigungsweges der Reibungskupplung 3, bis zu der ein schneller Einrückvorgang erfolgt. Bei Überschreitung dieses Regeleingriffspunktes in Einrückrichtung der Kupplung 3 erfolgt ein geregeltes Einrücken. Die Erfassung des Regeleingriffspunktes ist erforderlich, um den Einfluss der Herstellungstoleranzen weitgehend zu eliminieren und somit für jedes Kraftfahrzeug eine optimale Kupplungsbetätigung zu erzielen. Aufgrund des Gradientenverlaufes bis zum Grenzgradienten kann der bis zu diesem Grenzgradienten zurückgelegte Einrückweg der Kupplung 3 derart korrigiert werden, dass bei einem flachen Verlauf der Gradientenzunahme eine größere Korrektur in Ausrückrichtung der Kupplung 3 erfolgt als bei einem steilen Verlauf der Gradientenzunahme. Ein flacher Verlauf der Gradientenzunahme kann zum Beispiel auf eine Kupplungsscheibe mit größerem axialen Schlag zurückzuführen sein, so dass der Regeleingriffspunkt beim Einrücken der Kupplung früher einsetzt beziehungsweise erreicht wird als bei einer Scheibe mit wenig Seitenschlag.
Sobald der Fahrer den ersten, gegebenenfalls den zweiten oder den Rückwärtsgang einlegt, wird die Kupplung 3 über die hydraulische Versteileinrichtung 10 mit großer Geschwindigkeit bis zum Regeleingriffspunkt geschlossen. Wenn jetzt der Fahrer das Gaspedal 19 betätigt, kann aus einem im Prozessor der elektronischen Einheit 11 abgespeicherten Kennfeld eine von der Stellung der Drosselklappe 13 abhängige Drehzahl ermittelt und durch Hinzuaddieren der momentanen Leerlaufdrehzahl eine Anfahrdrehzahl gebildet werden. Diese Anfahrdrehzahl wird über die Drosselklappe 13 betätigende Regelvorkehrung 20 eingestellt. Das geregelte Schließen der Kupplung 3 erfolgt nun derart, dass bei einer definierten Gaspedalposition die Anfahrdrehzahl über den gesamten Einrückweg praktisch konstant bleibt. Als optimale Drehzahl für das Anfahren kann diejenige Drehzahl abgespeichert werden, bei der der Motor 2 für eine vorgegebene Drosselklappenstellung das maximale Moment abgibt. Durch ein derartiges Schließen der Reibungskupplung 3 wird ein sanftes, gleichmäßiges Anfahren bei optimalem Drehmoment ermöglicht, wobei ein Abwürgen des Motors quasi ausgeschlossen ist.
Durch Berücksichtigung der Leerlaufdrehzahl bei der Ermittlung der Anfahrdrehzahl können die witterungsbedingten Einflüsse berücksichtigt werden, da die Leerlaufdrehzahl zum Beispiel abhängig ist von der Kühlwassertemperatur.
Das geregelte Schließen der Kupplung 3 kann so lange erfolgen, bis eine Sollschlupfdrehzahl erreicht ist oder bis das von der Kupplung 3 übertragbare Moment zumindest annähernd gerade dem vom Motor 2 abgegebenen Moment entspricht. Als Alternative könnte die Kupplung 3 auch vollständig geschlossen werden.
Bei Anfahrversuchen in anderen als den hierfür vorgesehenen Gängen bleibt die Kupplung 3 geöffnet und die Drosselklappe 13 kann von der Regelvorkehrung 20 in geschlossenem Zustand gehalten werden, um ein ungewolltes Hochdrehen des Motors zu vermeiden.

Claims

Verfahren zum Steuern einer zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe wirksamen automatisierten Reibungskupplung, wobei ein Regeleingriffspunkt der Reibungskupplung in Abhängigkeit von einer innerhalb des Antriebsstrangs durchgeführten Momentenmessung ermittelbar ist, indem die Reibungskupplung aus einer ausgerückten Position bei stehendem Fahrzeug bis zu einer Position geschlossen wird, bei der zwar ein Moment in die Getriebeeingangswelle eingeleitet, dieses Moment jedoch geringer ist als dasjenige, durch das das Fahrzeug bewegt würde, und bei Erreichen dieses in seiner Größe vorgebbaren Moments die entsprechende Position als Wert für den Regeleingriffspunkt ermittelt und einem Speicher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass daraufhin die Reibungskupplung bis zu einer nicht dem voll ausgerückten Zustand der Reibungskupplung entsprechenden Warteposition geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenmessung mittels einer Winkelmessung zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangselement der Reibungskupplung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenmessung mittels einer Gradientenermittlung zumindest eines drehenden Teils des Antriebsstrangs erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein abgespeicherter Wert durch einen aktuell ermittelten Wert korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient aus der Drehzahl der Getriebeeingangswelle ermittelt wird.