DE10030837A1

DE10030837A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10030837A1
Application number: DE10030837A
Authority: DE
Inventors: Peter Buehrle
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2001-02-22
Also published as: ITMI20001467A1; DE10081877D2; BR0012048A; WO2001002743A1; AU6261000A; ITMI20001467A0; FR2795791A1; FR2795791B1; IT1318084B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Vorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges zum komfortablen Anfahren des Fahrzeuges.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.

Aus der DE 44 09 122 ist eine Vorrichtung zum Regeln einer Kraftfahrzeugkupplung bekannt geworden, bei welcher bei einem Anfahrvorgang die Betätigung in zwei Phasen drehzahlgeregelt wird. In einer Ersten Phase wird die Eingangsdrehzahl zu einer Solldrehzahl hingeführt und in einer zweiten Phase wird ein Differenzdrehzahlsignal aus der Differenz zwischen einem Eingangsdrehzahlsignal und einem Ausgangsdrehzahlsignal einem vorgegebenen Sollverlauf bis zum Wert Null nachgeführt.

Aus der DE 197 11 618 ist eine automatisierte Kupplungssteuerung bekannt geworden, bei welcher bei einem Anfahrgang und nicht ausreichender Beschleunigung durch eine gezielte Kupplungsöffnung ein erhöhtes Motormoment für den Anfahrvorgang eingestellt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung und ein Verfahren zur Steuerung zu schaffen, welche bei einem Anfahrvorgang einen hohen Komfort und eine hohe Beschleunigung gewährleistet und gleichzeitig die Reibungsenergie im Bereich der Kupplung reduziert.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einem Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang des Fahrzeuges, mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe, mit einer Steuer einheit und einem von der Steuereinheit gesteuerten Aktuator zur Betätigung der Kupplung, wobei bei betätigtem Fahrpedal bei einem Anfahrvorgang das von der Kupplung übertragbare Drehmoment M_k erhöht wird und im wesentlichen auf einen vorgebbaren Wert M_soll gesteuert wird, das von der Kupplung übertragbare Drehmoment im wesentlichen zumindest in einem Zeitraum kurz vor Erreichen der Drehzahlgleichheit zwischen Motordrehzahl und Getriebedrehzahl zumindest kurzfristig erhöht und wieder abgesenkt wird um einen tangentialen Angleich zwischen Motordrehzahl und Getriebedrehzahl zu erreichen. Dadurch wird er reicht, daß nach Erreichen des Sollwertes der Steuerung M_soll sich eine nahezu konstante Motordrehzahl bei steigender Getriebedrehzahl einstellt und durch die Erhöhung und anschließende Reduzierung des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes wird die Motordrehzahl kurzfristig reduziert bevor sie anschließend wieder ansteigt. Dadurch wird der Energieeintrag im Bereich der Kupplung redu ziert und die Beschleunigung des Fahrzeuges wird gesteigert. Durch ein an schließendes Absenken des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes wird eine tangentiale Annäherung der Motordrehzahl an die Getriebedrehzahl erreicht, so daß bei Drehzahlgleichheit keine Torsionsschwingungen im Antriebsstrang angeregt werden. Somit wird der Einkuppelvorgang bezüglich Beschleunigung des Fahrzeuges, Energiehaushalt und Komfort verbessert.

Das Reduzieren des Kupplungsmomentes kurz vor dem Erreichen der Drehzahlgleichheit kann bei einer Drehzahldifferenz zwischen Motor- und Getriebedrehzahl im Bereich von 50% bis 10% erfolgen, so daß das kurzfristige geringe Öffnen der Kupplung eine schnellere und komfortablere Drehzahlangleichung mit einer tangentialen Angleichung der Drehzahlverläufe bewirkt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das von der Kupplung übertragbare Drehmoment von dem ersten vorgebbaren Wert M₁ zumindest kurzfristig auf einen erhöhten Wert M₂ erhöht wird und anschließend wieder auf M₁ abgesenkt wird. Die Dauer der Erhöhung und das Maß der Erhöhung kann beispielsweise von der Fahrpedalbetätigung abhängig gewählt werden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn das von der Kupplung übertragbare Drehmoment von dem ersten vorgebbaren Wert M₁ auf einen erhöhten Wert M₂ erhöht wird und anschließend bis zur Drehzahlgleichheit zwischen der Motor- und Getriebedrehzahl wieder abgesenkt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Erhöhung des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes von M₁ auf M₂ abhängig von dem Grad α der Fahrpedalbetätigung erfolgt. Dadurch wird eine vorteilhafte Anpassung der Beschleunigung und der Schlupfreduzierung an die vom Fahrer eingestellte Fahrpedalbetätigung realisiert, die besonders komfortverbessernd ist.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Erhöhung des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes von M₁ auf M₂ abhängig von der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Fahrzeuges erfolgt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das von der Kupplung übertragbare Drehmoment nach der Drehzahlgleichheit zwischen Motordrehzahl und Getriebedrehzahl erhöht wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 2a ein Diagramm,

Fig. 2b ein Diagramm,

Fig. 3 eine zeitabhängige Darstellung von Fahrzeugdaten.

Die Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsmotor 2, mit einer Kupplung 3 und einem Getriebe 4 im Antriebsstrang, wobei dem Getriebe eine Antriebswelle 5 nachgeordnet ist, welche mittels eines Differentiales 6 zwei Antriebswellen 7a und 7b antreibt, welche wiederum die angetriebenen Räder 8a und 8b antreiben. Die Kupplung 3 ist als Trockenreibungskupplung mit Druckplatte 10, Kupplungsscheibe 11, Ausrücklager 12 und Ausrückgabel 13 dargestellt, die auf einem Schwungrad 9 montiert ist, wobei die Kupplung mittels Ausrückgabel 13 mittels eines Aktuators 15 mit einem Geberzylinder 16 einer Druckmittelleitung, wie Hydraulikleitung 17, und einem Nehmerzylinder 18 beaufschlagt oder betätigt werden kann. Der Aktuator ist mit einer Schnüffelbohrung 21 versehen, welche zu einem Reservoir 22 für das Druckmittel verbunden ist. Der Aktuator ist als druckmittelbetätigter Aktuator dargestellt, welcher einen Elektromotor 19 aufweist, welcher über ein Getriebe den Geberzylinderkolben 20 betätigt, so daß über die Druckmittelleitung 17 und den Nehmerzylinder 18 das Drehmomentübertragungssystem ein- und ausgerückt werden kann.

Die Betätigung der Kupplung kann bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung auch mittels eines rein hydraulisch wirkenden Aktuators mit Pumpe, Druckspeicher und Ventilen und Nehmerzylinder erfolgen, wie dies beispielsweise durch die DE 44 26 260 bekannt geworden ist.

Auch kann die Betätigung der Kupplung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels eines mechanisch-elektromotorisch wirkenden Aktuators mit einem Elektromotor als Antrieb und gegebenenfalls einem nachgeschalteten Getriebe erfolgen.

Weiterhin umfaßt der Aktuator 15 ein Steuergerät 15a mit einer Steuerelektronik zur Steuerung der Betätigung der Kupplung mittels des Aktuators, wobei die Leistungselektronik und/oder die Steuerelektronik innerhalb des Aktuator gehäuses 15b angeordnet sein kann. Die Anordnung der Elektronik und des Aktuators kann aber auch innerhalb getrennter Gehäuse realisiert sein.

Das Fahrzeug 1 weist zur Steuerung diverse Sensoren auf, deren Sensorsignale von der Steuereinheit zur Generierung des Steuersignales herangezogen werden. Beispielsweise verfügt das Getriebe 4 über einen Gangschalthebel 30 mit einem Gangerkennungssensor 31 und/oder einem Schaltabsichtssensor 32, welcher/welche eine Betätigung des Gangschalthebels und/oder die Position einer Getriebestellung detektiert.

Weiterhin ist das Fahrzeug mit zumindest einem Drehzahlsensor 33 ausgestattet, welcher die Drehzahl des Getriebes, wie die Getriebeabtriebswelle, detektiert. Statt dessen kann auch ein Sensor vorhanden sein, welcher die Getriebeeingangsdrehzahl detektiert. Weiterhin ist ein Drosselklappensensor 34 angeordnet, welcher die Drosselklappenstellung detektiert. Ebenso ist ein Drehzahlsensor 35 vorhanden, welcher die Motordrehzahl detektiert. Auch kann ein Fahrpedalsensor 52 angeordnet sein, welcher das Maß der Betätigung des Fahrpedals 51, wie Gaspedals, detektiert. Statt des Fahrpedalsensorwertes kann auch das Signal des Drosselklappensensors 34 verwendet werden, um ein Maß für die Fahrpedalbetätigung zu erhalten.

Der Gangerkennungssensor 31 detektiert direkt oder indirekt die Position von getriebeinternen Schaltelementen oder den im Getriebe eingelegten Gang, so daß mittels des Signales zumindest der eingelegte Gang von der Steuereinheit 15a registriert wird. Weiterhin kann bei einem analogen Sensor die Bewegung der getriebeinternen Schaltelemente detektiert werden, so daß eine frühzeitige Erkennung des nächsten eingelegten Ganges durchgeführt werden kann. Zwischen den einzelnen Steuergeräten des Kraftfahrzeuges, wie die Steuereinheit 15a der automatisierten Kupplung, und der Motorsteuerung 50 besteht eine Datenbusverbindung 60, wie beispielsweise CAN-Bus, wobei die Steuergeräte über diesen Datenbus Signale des Fahrzeuges oder von Zuständen oder Sensordaten senden und/oder empfangen. Beispielsweise kann die Motor steuerung die Motordrehzahl ermitteln und über den Datenbus den anderen Steuergeräten zur Verfügung stellen, wie senden, so daß diese anderen Steuer geräte diese Größe nicht noch einmal ermitteln müssen.

Bei einem Anfahrvorgang wird das von der Kupplung übertragbare Drehmoment M_K als Funktion der Fahrpedalstellung, wie Gaspedal, und/oder der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der Fahrpedalstellung gesteuert. Durch die bei einer Fahrpedalbetätigung erhöhte Motordrehzahl und das von der Steuereinheit 15a gesteuerte, von der Kupplung übertragbare Kupplungsmoment M_K wird zumindest so viel Drehmoment auf die Antriebsräder übertragen, daß das Fahrzeug anfährt.

Das von der Kupplung übertragbare Drehmoment M_K wird gemäß der folgenden Formel gesteuert:

M_K = M_{K_allgemein}.V,

wobei gilt:
M_K ist das von der Kupplung übertragbare Drehmoment, das auf einen fahrzeugbedingungsabhängigen Sollwert M_Soll gesteuert wird, M_{K_allgemein} ist ein allgemeines, von der Kupplung übertragbares Drehmoment, das mittels eines Kennfeldes oder einer Kennlinie beispielsweise abhängig von der Motordrehzahl, dem Motormoment und/oder der Fahrpedalbetätigung festgelegt wird, und V ist ein Faktor, der die Feinsteuerung zur Reduzierung der Schlupfdauer und des Schlupfbetrages übernimmt und somit zur Energieeintragsreduzierung im Bereich der Kupplung beiträgt.

Die Fig. 2a und 2b zeigen die Abhängigkeit des Faktors V als Funktion des Quotienten n_Get/n_Motor zwischen der Getriebedrehzahl n_Get und der Motordrehzahl n_Motor. Die Fig. 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem kurz vor der Drehzahlgleichheit bei n_Get/n_Motor = 1 bei einem vorgebbaren Wert n_Get/n_Motor = x ein Anstieg im Faktor V gesteuert wird. Nach Erreichen des Maximalwertes ΔV sinkt der Wert von V wieder auf den ursprünglichen Wert ab.

Die Fig. 2b zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem kurz vor der Drehzahl gleichheit bei n_Get/n_Motor = 1 bei einem vorgebbaren Wert n_Get/n_Motor = x ein Anstieg im Faktor V gesteuert wird. Nach Erreichen des Maximalwertes IN sinkt der Wert von V bis zur Drehzahlgleichheit bei n_Get/n_Motor = 1 ab.

Der Wert zur Erhöhung ΔV kann als Fuktion der Fahrpedalbetätigung oder der zeitlichen Änderung der Fahrpedalbetätigung gesteuert werden, so daß gilt: ΔV = f (α, dα/dt,. . .). Somit können unterschiedliche Werte ΔV₁ und ΔV₂ bei ver schieden großen Werten der Fahrpedalbetätigung erreicht werden. Der Wert x des Beginns der Erhöhung kann beispielsweise auch fahrgeschwindigkeits abhängig und/oder fahrpedalabhängig gewählt werden.

Die Fig. 3 zeigt eine zeitliche Darstellung verschiedener Fahrzeuggrößen als Funktion der Zeit t. Dabei sind die Kurven wie folgt bezeichnet: die Fahrpedal betätigung oder die Drosselklappenstellung 101; das Motormoment 102; das von der Kupplung übertragbare Drehmoment 103; die Getriebedrehzahl 104 und die Motordrehzahl 105.

Vor dem Zeitpunkt (110) ist das Fahrpedal unbetätigt, die Kupplung ist ausgerückt. Die Motordrehzahl ist im wesentlichen auf Leerlaufdrehzahl, das Motormoment ist auf dem Schleppmomentwert von ca. -50 Nm und die Getriebedrehzahl ist Null. Zum Zeitpunkt (110) wird das Fahrpedal betätigt, und das Motormoment steigt auf einen vorgebbaren Wert, welcher der Fahrpedalbetätigung entspricht. Gleichzeitig steigt die Motordrehzahl. Auch wird die Kupplung automatisiert eingerückt, so daß das von der Kupplung übertragbare Drehmoment 103 ansteigt und sich auf den Wert M₁ einstellt.

Zum Zeitpunkt (111) sind das Motormoment 102 und die Motordrehzahl 105 nahezu konstant, und die Getriebedrehzahl 104 erhöht sich.

Zum Zeitpunkt (112) bei konstanter Motordrehzahl 105, bei konstantem Motormoment 102 und bei konstantem von der Kupplung übertragbarem Drehmoment 103 wird der Faktor V zur Steuerung des von der Kupplung übertragenen Drehmomentes M_K gemäß den Fig. 2a oder 2b erhöht.

Dadurch erhöht sich das von der Kupplung übertragbare Drehmoment 103, und die Motordrehzahl 105 sinkt leicht ab. Nach Überschreiten des Maximums von M_K (103) sinkt M_K wieder ab, bis zum Zeitpunkt (113) die Drehzahlgleichheit der Motor- und Getriebedrehzahl erreicht ist.

Durch das Absinken des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes schmiegt sich die Motordrehzahl tangential an die steigende Getriebedrehzahl an.

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 Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, 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 Tei lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü che unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abände rungen 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 Be schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschrit ten 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

1. Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang des Fahrzeuges, mit einem Antriebsmotor und ei nem Getriebe, mit einer Steuereinheit und einem von der Steuereinheit ge steuerten Aktuator zur Betätigung der Kupplung, wobei bei betätigtem Fahrpe dal bei einem Anfahrvorgang das von der Kupplung übertragbare Drehmoment M_k erhöht wird und im wesentlichen auf einen vorgebbaren Wert M_soll gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Kupplung übertragbare Drehmoment vor Erreichen der Drehzahlgleichheit zwischen Motordrehzahl und Getriebedrehzahl zumindest kurzfristig erhöht und wieder und wieder ge senkt wird, um einen tangentialen Angleich zwischen Motordrehzahl und Ge triebedrehzahl zu erreichen.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Kupplung übertragbare Drehmoment von dem ersten vorgebbaren Wert M₁ auf einen erhöhten Wert M₂ erhöht wird und anschließend wieder auf M₁ abge senkt wird.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Kupplung übertragbare Drehmoment von dem ersten vorgebbaren Wert M₁ auf einen erhöhten Wert M₂ erhöht wird und anschließend bis zur Drehzahlgleich heit zwischen der Motor- und Getriebedrehzahl wieder abgesenkt wird.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes von M₁ auf M₂ abhängig von dem Grad der Fahrpedalbetätigung erfolgt.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes von M₁ auf M₂ abhängig von der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Fahr zeuges erfolgt.

6. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das von der Kupplung übertragbare Drehmoment nach der Drehzahlgleichheit zwischen Motordrehzahl und Getriebedrehzahl erhöht wird.