WO2003016085A1 - Verfahren zum regeln einer automatisierten kupplung eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kfz sowie ein Verfahren zum Regeln einer automatisierten Kupplung eines durch einen Motor angetriebenen Kraftfahrzeuges mittels eines Steuergerätes bei einem Beschleunigungsvorgang, wobei der Motor das Kraftfahrzeug bis zu einem vom Steuergerät erfassten Radschlupf der angetriebenen Räder gegenüber dem Boden beschleunigt, woraufhin der Kupplung vom Steuergerät ein die Kupplung so weit ausrückender Steuerbefehl übermittelt wird, dass sich der Radschlupf auf einen kleinen Restwert vermindert.

Description

Verfahren zum Regeln einer automatisierten Kupplung eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln einer automatisierten Kupplung eines durch einen Motor angetriebenen Kraftfahrzeuges mittels eines Steuergerätes bei einem Beschleunigungsvorgang.

Ein derartiges Verfahren ist in der DE OS 4011850 beschrieben und dargestellt. Das bekannte Verfahren gestattet es, für verschiedene Betriebszustände, wie Anfahren, Schal- ten, Fahren, Beschleunigen, Abbremsen, Rückwärts fahren, Parken oder dergleichen bzw. von Übergängen zwischen einzelnen Betriebszuständen die Kupplung automatisch so zu steuern, dass diese für jeden Betriebszustand zu den erforderlichen Zeitpunkten ein- bzw. ausrückt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonderen Betriebszustand, nämlich den Beschleunigungsvorgang, durch die Steuerung der automatisierten Kupplung so zu gestalten, dass sich dabei ein für den Fahrer wahrnehmbares besonders günstiges Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs ergibt. Er indungsgemäß geschieht dies dadurch, dass der Motor das Kraftfahrzeug bis zu einem vom Steuergerät erfassten Radschlupf der angetriebenen Räder gegenüber dem Boden beschleunigt, woraufhin der Kupplung vom Steuergerät ein die Kupplung so weit ausrückender Steuerbefehl übermittelt wird, dass sich der Radschlupf auf einen kleinen Restwert vermindert.

Aufgrund dieser Steuerung der automatisierten Kupplung wird zunächst die vom Motor her abgegebene Leistung voll nutzbar, ohne dass dabei jedoch die Gefahr besteht, dass durch ein vom Motor abgegebenes, zu starkes Drehmoment die angetriebenen Räder in den Zustand eines ausgeprägten Radschlupfes geraten, in dem der Fahrer leicht die Kontrolle über sein Kraftfahrzeug verliert. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird be- wusst ein geringfügiger Radschlupf in Kauf genommen, nämlich der erwähnte kleine Restwert des Radschlupfes, der normalerweise wegen seiner Geringfügigkeit vom Fahrer überhaupt nicht wahrgenommen wird, jedoch noch messbar ist und daher für die Steuerung der automatisierten Kupplung ausgenutzt werden kann. Bei dem vorstehend beschriebenen Vorgang gerät die Kupplung in einen Zustand, in dem ein Kupplungsschlupf existiert, durch den das auf die Räder übertragene Drehmoment entsprechend verringert wird. Um die damit einhergehende Belastung der Kupplung zu verringern, kann man zweckmäßig mit der Abgabe des Steuerbefehls das Steuergerät so beeinflussen, dass dieses den Motor im Sinne einer Reduzierung des Motordrehmomentes steuert.

Vorteilhaft wird die Steuerbefehlsübermittlung vom Steuergerät zur Kupplung auf einen definierten Zeitraum beschränkt, nach dem die Kupplung einrückt. Hierdurch wird erreicht, dass die Kupplung nur für diesen definierten Zeitraum in einen Zustand gebracht wird, in dem Kupplungsschlupf existiert. Gleichzeitig ergibt sich dabei der Effekt, dass der Kupplungsschlupf, der die Kupplung belastet, auf den definierten Zeitraum beschränkt wird.

Das vorstehend beschriebene Verfahren wirkt sich dann besonders günstig aus, wenn es sich bei dem Beschleunigungsvorgang um den Vorgang des Kick-Down handelt. Beim Kick-down ergibt sich nämlich besonders häufig ein Radschlupf, der durch das erfindungsgemäße Verfahren weitgehend vermieden wird.

Insbesondere wenn es sich um einen Anfahrvorgang handelt, wirkt sich das erfindungs- gemäße Verfahren günstig aus, weil dann der Beschleunigungsvorgang bei ausgerückter Kupplung erfolgen kann, bis die Motordrehzahl einen Drehzahlwert in einem Bereich erreicht, in dem der belastete Motor sein maximales Drehmoment abgibt, woraufhin das Steuergerät das Einrücken der Kupplung auslöst. Bei diesem Vorgang wird eine höhere Drehzahl, mit der sich ein Schnellstart ermöglichen lässt, besonders schnell erreicht, was für bestimmte Situationen bei der Benutzung eines Kraftfahrzeuges von besonderer Bedeutung ist, z. B. beim Einfahren aus dem Stand in eine stark befahrene Autobahn.

Für die Feststellung des Radschlupfes gibt es verschiedene bekannte Verfahren. Z. B. kann man den Radschlupf über die in einem Antiblockiersystem vorgegebenen Sensoren ermitteln. Eine andere Methode besteht darin, die Sensoren auszunützen, die zur Feststellung des Radschlupfes in einem Fahrstabilitätssystem vorgesehen sind. Durch das bekannte Fahrstabilitätssystem werden das Bremssystem des Kraftfahrzeugs und sein Motor in einer Weise beeinflusst, dass dadurch weitgehend Radschlupf vermieden wird. Bezüglich der Funktion des Fahrstabilitätssystems ist zu sagen, dass solche elektronischen Stabilitätssysteme in Kraftfahrzeugen allgemein bekannt sind, wie beispielsweise durch die DE-Druckschrift VDI-Report 1224 bekannt geworden. Die Funktion von Antiblo- ckiersystemen (ABS) sind ebenfalls allgemein bekannt und bereits in der Internationalen Patent Klassifikation (IPC) klassifiziert.

Die in der Figur dargestellte Einrichtung 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 Kraftfahrzeu- ges verbunden. An den Antriebsrädern 6 und den nicht angetriebenen Rädern 24 des Kraftfahrzeugs sind Sensoren 25 angebracht, von denen die jeweilige Raddrehzahl gemessen und wie bei der weiter unten beschriebener Weise weitergeleitet wird. Die Kupplung 3 ist über einen Betätigungsmechanismus 7, der ein Ausrücklager und eine daran angreifende Gabel umfassen kann, ein- und ausrückbar. Der Betätigungsmechanismus 7 wird über einen hydraulischen Zylinder 8 betätigt. Der Zylinder 8 ist über eine Leitung 9 mit einer hydraulischen Versteileinrichtung, wie ein hydraulisches Stellglied 10, verbunden.

Zur Regelung des Eingriffes der Kupplung 3 ist ein Steuergerät 11 vorgesehen, das 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 dem Steuergerät 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 Motordrehzahl wird über einen Sensor 14 ermittelt, der zum Beispiel die Zähne 15 des auf der Schwungmasse des Motors 2 vorgesehenen Anlasserzahnkranzes 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 einen Potentiometer 18, ermittelt. Das Fahr- beziehungsweise Gaspedal 19 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Kraftstoffzufuhreinrichtung 13 nicht mechanisch gekoppelt, sondern über ein Stelleinrichtung, wie einen Regelkreis 20, welcher von dem Steuergerät 11 angesteuert wird und ei- nen elektrischen Stellmotor besitzt.

Zur Gangerkennung ist am Schalthebel 21 eine Vorkehrung 22, die zusätzlich noch eine Schaltabsichterkennung umfassen kann, vorgesehen.

Zur Ermittlung des Kupplungsbetätigungsweges beziehungsweise des Kupplungsein- griffszustandes 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 Größe an das Steuergerät 11 meldet.

Die Sensoren 25 geben ihre Signale an die Einrichtung 26 ab, die je nach Ausstattung des betreffenden Kraftfahrzeuges zu einem Antiblockiersystem oder zu einem Fahrstabilitätssystem (siehe oben) gehören kann. Von dieser Einrichtung werden die von den Sensoren 25 her empfangenen Signale verarbeitet und über die Leitung 28 dem Steuergerät 11 zugeleitet, in dem dann entweder bei Vorhandensein eines Antiblockiersystems oder eines Fahrstabilitätssystems ein Radschlupf festgestellt wird, der dann im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens dazu führt, der Kupplung 3 vom Steuergerät 11 her einen Steuerbefehl zu übermitteln, durch den die Kupplung 3 ausgerückt wird. Aufgrund dieses Steuerbefehls wird die Kupplung 3 so weit ausgerückt, dass sich der ermittelte Radschlupf auf einen kleinen Restwert vermindert, der dann weiterhin über die Sensoren 25 und die Ein- richtung ausgewertet wird. Mit der Abgabe des Steuerbefehls vom Steuergerät 11 zur Kupplung 3 wird außerdem dem Regelkreis 20 ein Signal übermittelt, das im Sinne einer Reduzierung des Motordrehmomentes wirkt, indem der Regelkreis 20 die Drosselklappe 13 entsprechend betätigt.

Die Steuerbefehlsübermittlung vom Steuergerät 11 zur Kupplung 3 kann, wie oben bereits . dargelegt, auf einen definierten Zeitraum beschränkt werden, was durch ein im Steuergerät 11 enthaltenes Zeitglied herbeigeführt wird. Solange die Steuerbefehlsübermittlung anhält, bleibt die Kupplung 3 so weit ausgerückt, dass sich der Radschlupf auf einen klei- nen Restwert vermindert. Nach Ablauf des definierten Zeitraumes wird dann die Kupplung

3 vollständig eingerückt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Beschleunigungsvorgang bei aus- gerückter Kupplung 3, also bei belastetem Motor. Dies geschieht, bis die über den Sensor 14 gemessene Motordrehzahl einen Drehzahlwert in einem Bereich erreicht, in dem normalerweise der belastete Motor 2 sein maximales Drehmoment abgibt. Dieses maximale Drehmoment ist aufgrund der Motorkennlinie bekannt. Wird der genannte Drehzahlwert erreicht, löst das Steuergerät 11 das Einrücken der Kupplung 3 aus, da dem Steuergerät 11 der Drehzahlwert von dem Sensor 14 her mitgeteilt wird.

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 selbständigen, gegen- ständlichen 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 selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Viel- mehr 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 einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen so- wie 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 Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Regeln einer automatisierten Kupplung eines durch einen Motor an- getriebenen Kraftfahrzeuges mittels eines Steuergerätes bei einem Beschleunigungsvorgang, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor das Kraftfahrzeug bis zu einem vom Steuergerät erfassten Radschlupf der angetriebenen Räder gegenüber dem Boden beschleunigt, woraufhin der Kupplung vom Steuergerät ein die Kupplung so weit ausrückender Steuerbefehl übermittelt wird, dass sich der Radschlupf auf einen kleinen Restwert vermindert.

2. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit der Abgabe des Steuerbefehls das Steuergerät den Motor im Sinne einer Reduzierung des Motordrehmomentes steuert.

3. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbefehlsübermittlung vom Steuergerät zur Kupplung auf einen definierten Zeitraum beschränkt wird, nach dem die Kupplung einrückt.

4. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsvorgang als Kick-down ausgeführt wird.

5. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsvorgang bei ausgerückter Kupplung erfolgt, bis die Mo- tordrehzahl einen Drehzahlwert in einem Bereich erreicht, in dem der belastete Motor sein maximales Drehmoment abgibt, woraufhin das Steuergerät das Einrücken der Kupplung auslöst.

6. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radschlupf über die in einem Antiblockiersystem vorgesehenen Sensoren ermittelt wird.

7. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radschlupf über die in einem Fahrstabilitätssystem vorgesehenen Sensoren ermittelt wird.

8. Kraftfahrzeug mit einer automatisierten Kupplung, bei dem mittels eines Steuerge- rätes bei einem Beschleunigungsvorgang der Motor das Kraftfahrzeug bis zu einem vom Steuergerät erfassten Radschlupf der angetriebenen Räder gegenüber dem Boden beschleunigt, woraufhin der Kupplung vom Steuergerät ein die Kupplung so weit ausrückender Steuerbefehl übermittelt wird, dass sich der Radschlupf auf einen kleinen Restwert vermindert gegebenenfalls im Zusammenhang mit einem der vo- rangehenden Ansprüche.