DE3306519C3 - Einrichtung zur Steuerung der Kupplung eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Einrichtung zur Steuerung der Kupplung eines VerbrennungsmotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der
Kupplung eines Verbrennungsmotors.
Eine derartige Einrichtung zur Steuerung der Kupplung eines
Verbrennungsmotors ist aus der DE-OS 26 20 960 bekannt. Die
se bekannte Einrichtung umfaßt ein von Hand schaltbares Ge
triebe, wobei die Kupplung zwischen einem voll eingekuppel
ten Zustand und einem voll ausgekuppelten Zustand betätig
bar ist und während der Kupplungsbewegung einen zulässigen
Aus- bzw. Einrückzustand und einen Teilmomente-Übertragungs
zustand aufweisen kann. Diese bekannte Einrichtung weist
ferner ein Betätigungselement für das Ein-/Auskuppeln der
Kupplung auf, ferner ist ein Fühler für die Erzeugung eines
der Drehzahl des Verbrennungsmotors entsprechenden Drehzahl
signals vorhanden und schließlich auch eine Anordnung, die
das Drehzahlsignal und ein weiteres von einem Fühler gelie
fertes die Drehzahl der Getriebeeingangswelle wiedergeben
des Drehzahlsignal empfängt und ein Betätigungselement ab
hängig von vorgegebenen Drehzahlwerten ansteuert. Diese be
kannte Einrichtung ist aber beispielsweise nicht dafür aus
gebildet, um festzustellen, ob die Motordrehzahl einen vor
bestimmten, für einen Kupplungsvorgang besonders geeigneten
Drehzahlwert erreicht hat und ferner kann der Kupplungsvor
gang auch nicht in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors
durchgeführt werden.
In der nicht vorveröffentlichten DE 30 28 250 A1 ist eine Vorrichtung zur automatischen
Betätigung einer Kraftfahrzeugreibungskupplung beschrieben,
deren Betätigungsorgan von einer steuerbaren Antriebsvorrich
tung zwischen einer Auskuppelposition, bei der die Kupplung
drehzahlunabhängig ausgekuppelt ist und einer Einkuppelposition,
bei der die Kupplung vollständig eingekuppelt ist, be
wegbar ist. Um das Einrückverhalten einer Kraftfahrzeugrei
bungskupplung bei automatischer Betätigung derselben besser
den unterschiedlichsten Fahrsituationen des Fahrzeugs anpassen
zu können, wird gemäß dieser bereits vorgeschlagenen Vor
richtung einer Position des Betätigungsorgans im Bereich zwischen
einer Position beginnender Drehmomentübertragung und
der Einkuppelposition von einer auf die Motordrehzahl ansprechenden,
den Einkuppelbetrieb der Antriebsvorrichtung
steuernden Programmsteuerung nach einer mittels eines Funk
tionsgebers vorgegebenen Charakteristik als Funktion der Mo
tordrehzahl eingestellt. Der Einkuppelbetriebsablauf der Pro
grammsteuerung ist über eine auf die Motordrehzahl ansprechenden
Schwellwertstufe bei Überschreiten eines vorgegebenen
Drehzahl-Schwellwerts auslösbar und es ist ferner eine Verzö
gerungsstufe vorgesehen, die den Beginn des Einkuppelbe
triebsablaufs um eine vorgegebene Zeitspanne gegen den
Auslösezeitpunkt der Schwellwertstufe verzögert. Bei Ver
wendung eines Mehrganggetriebes kann ferner die Programm
steuerung auf die Gangeinstellung des Mehrganggetriebes
ansprechen und es ist die motordrehzahlabhängige Charakte
ristik der Position des Betätigungsorgans abhängig von der
Gangeinstellung vorgebbar.
Die Kupplungsbetätigung, die zum Antreiben eines Fahrzeugs,
beispielsweise eines Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmo
tor, erforderlich ist, ermüdet den Fahrer sehr. Insbeson
dere wenn im Stadtbereich gefahren wird, muß die Kupplung
häufig betätigt werden, und die Ermüdung des Fahrers ist
folglich noch größer. Um diese Schwierigkeit zu überwinden,
ist in größerem Umfang ein automatisches Übertragungssystem
verwendet worden, bei welchem ein Fluid oder ein elektro
magnetisches Pulver verwendet wird und bei welchem dann die
Notwendigkeit einer herkömmlichen Kupplungseinrichtung ent
fällt. Bei dem automatischen Übertragungssystem ist jedoch
nachteilig, daß der Aufbau kompliziert ist, die Wartung
schwierig ist und die Verluste bei der Übertragung groß
sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein Schlupf zwi
schen der Antriebswelle und der Ausgangs- oder Hauptwelle
entsteht, wenn eine große Belastung an den Antriebsrädern
aufzubringen ist, da dessen Aufbau so ist, daß der Motor
ausgang an ein Teil übertragen wird, das über das Fluid
oder das elektromagnetische Pulver anzutreiben ist. Ferner
wird dadurch bei einem solchen Fahrzeug der Kraftstoff-Wir
kungsgrad und damit die Fahrzeugleistung geringer. Aus die
sen Gründen ist es sehr schwierig, ein großes Fahrzeug, wie
beispielsweise einen Lastwagen, mit einem automatischen
Übertragungssystem auszustatten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
eine Einrichtung zur Steuerung der Kupplung eines Verbren
nungsmotors der angegebenen Gattung zu schaffen, die bei
allen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors und des
zugeordneten Fahrzeugs einen den jeweils herrschenden Be
dingungen angepaßten Kupplungsvorgang durchzuführen ver
mag, um dadurch eine bequeme angenehme Fahrweise des be
treffenden Fahrzeugs zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeich
nungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird insbesondere er
reicht, daß der Einkupplungsvorgang der Kupplung mit einer
Geschwindigkeit durchgeführt wird, die zu der jeweils vor
handenen Drehzahl des Motors in Beziehung steht bzw. von
dieser Drehzahl abhängig ist, wobei der ganze Einkuppel
vorgang erst dann aktiviert bzw. durchgeführt wird, wenn
ein vorbestimmter Drehzahlwert des Motors erreicht ist.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungs
form, in welcher eine Einrichtung zur Steuerung der
Kupplung mit Merkmalen nach der Erfindung bei einem Fahrzeug mit
Verbrennungsmotor angewendet ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm der Steuereinheit der in
Fig. 1 dargestellten Einrichtung;
Fig. 3 ein Flußdiagramm des Steuerprogramms, das in
einer Zentraleinheit (CPU) der Steuereinheit
der Fig. 1 gespeichert ist;
Fig. 4 eine Kurvendarstellung eines Beispiels des
Einkuppelns der Kupplung mit der Einrichtung
der Fig. 1; und
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Ansteuer
systems zum Erregen von Wicklungen von Magnet
ventilen der Fig. 1.
In Fig. 1 ist schematisch eine Ausführungsform
dargestellt, in welcher eine Einrichtung zur Steuerung der Kupplung ge
mäß der Erfindung in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor
angewendet ist. Die Einrichtung 1 ist zum
automatischen Ein-/Auskuppeln einer Kupplung
2 vorgesehen, welche zwischen einer Aus
gangs- oder Hauptwelle 3 eines Verbrennungsmotors 4 zum
Antreiben des (nicht dargestellten Fahrzeugs) und einer
Radantriebseinrichtung 5 des Fahrzeugs angeordnet ist. Die
Einrichtung 1 weist einen Hydraulikkreis 6
mit einem hydraulischen Zylinder 7 zum Betätigen der Kupp
lung 2 auf. Der hydraulische Zylinder 7 weist eine Betäti
gungsstange 8 auf, und ein am Ende der Betätigungsstange
8 angebrachter Bolzen ist in einer Öffnung 10 eines Betäti
gungshebels 11 gehaltert, welcher schwenkbar an dem (nicht
dargestellten) Fahrzeugrahmen gehaltert ist. Der Betätigungs
hebel 11 ist normalerweise durch eine in der Kupplung
2 vorgesehene Feder in der durch einen Pfeil A angezeigten
Richtung (in der Richtung Einkuppeln der Kupplung 2) vorge
spannt, und somit wird die Betätigungsstange 8 auch in der
durch den Pfeil A angezeigten Richtung gedrängt. Eine hy
draulische Druckleitung 13 mit einem normalerweise
geschlossenen ersten Ventil bzw. Magnetventil 14 ist zwischen einer Kammer 15
des hydraulischen Zylinders 7 und einer hydraulischen Druck
quelle 19 vorgesehen. Wenn die Erregungswicklung 14a des
normalerweise geschlossenen Magnetventils 14 erregt wird,
wird das Magnetventil 14 geöffnet, und hydraulischer Druck
von der hydraulischen Druckquelle 16 wird auf die Kammer
19 ausgeübt, so daß ein Hydrokolben 17 bewegt wird, um den
Betätigungsstab entgegen der Wirkung der Feder 12 in der
Richtung eines Pfeils B zu verschieben. Um den hydraulischen
Ladedruck in der Kammer 15 auf einen gewünschten Wert zu
verringern, ist ein Durchlaß 18 mit einem normalerweise ge
schlossenen zweiten Ventil bzw. Magnetventil 19 zwischen der Hydraulikzylinder
seite des Magnetventils 14 und einem Ölbehälter 20 vorge
sehen. Ein Verbindungsweg 21 mit einer Öff
nung 22 und einem
normalerweise offenen Magnetventil 23 ist zwischen der
Kammer 15 und dem Ölbehälter 20 vorgesehen. Ferner ist
ein Kanal 24 vorgesehen, um den Druck in einer Kammer 25
des hydraulischen Zylinders 7 normalerweise auf atmosphä
rischem Druck zu halten, und um einen Gegendruck an dem
Kolben 17 zu entlasten.
Wenn in der vorstehend beschriebenen Anordnung sich jede
der Erregungswicklungen 14a, 19a und 23a der Magnetventile
14, 19 und 23 nicht erregt ist, ist der Druck in der Kammer
19 annähernd gleich dem atmosphärischen Druck, und die
Betätigungsstange 8 befindet sich in ihrer äußersten linken
Stellung, um dadurch die Kupplung 2 in einen vollstän
dig eingekuppelten Zustand zu bringen. Wenn in diesem Zu
stand alle Erregungswicklungen 14a, 19a und 23a erregt wer
den, wird, da das Magnetventil 14 geöffnet wird und die
Magnetventile 19 und 23 geschlossen werden, die hydrauli
sche Druckquelle 16 über die Hydraulikleitung 13 mit der
Kammer 15 in Verbindung gebracht, und der Druck in der Kam
mer 15 wird erhöht. Somit wird die Betätigungsstange 8 in
der durch einen Pfeil B angezeigten Richtung bewegt, wodurch
die Kupplung 2 in eine ausgekuppelte Stellung kommt.
Wenn in diesem Zustand das Magnetventil 14 geschlossen und
das Magnetventil 19 geöffnet wird, wird der Druck in der
Kammer 19 über den Kanal 18 entspannt und verhältnismäßig
schnell niedriger. Die Betätigungsstange 8 wird mit einer
verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit, die der Verringerung
des Drucks in der Kammer 15 entspricht, in der Richtung
des Pfeils A bewegt, so daß die Kupplung 2 mit einer hohen
Geschwindigkeit eingekuppelt werden kann. Wenn dagegen
statt des Magnetventils 19 das Magnetventil 23 geöffnet
wird, wird die Druckreduziergeschwindigkeit in der Kammer
15 niedriger, so daß das Einkuppeln der Kupplung 2 mit
einer geringeren Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß, wenn
die Magnetventile 19 und 23 gleichzeitig geöffnet werden,
die Kupplung 2 sehr schnell eingekuppelt wird. Ferner kön
nen nicht nur die drei Kupplungsbetätigungsgeschwindigkeiten,
wie oben beschrieben, sondern auch irgendeine gewünschte
Betätigungsgeschwindigkeit erhalten werden, indem ein impuls
förmiges Signal zum periodischen Öffnen und Schließen der
Magnetventile verwendet wird und ein geeignetes Tastver
hältnis bei dem impulsförmigen Signal gewählt wird.
Eine erste Einrichtung 26 zum Steuern der Ansteuerströme in
den Erregungswicklungen 14a, 19a und 23a der jeweiligen
Ventile 14, 19 und 23 erhält ein Bremssignal S₁,
das durch einen ersten Signalgenerator 27 erzeugt wird und
den Betriebszustand einer (nicht dargestellten) Bremse an
zeigt, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S₁, das durch
einen ersten Fühler 28 erzeugt wird und die Geschwindig
keit des Fahrzeugs anzeigt, ein Drehzahlsignal S₃, das
durch einen Fühler 29 erzeugt wird und die Dreh
zahl des Verbrennungsmotors 4 anzeigt, sowie ein Startsignal
S₄, welches von einem zweiten Signalgenerator 30 erzeugt
wird und einen hohen Pegel einnimmt, wenn das Fahrzeug ge
startet wird. Die erste Einrichtung erhält auch ein Stellungs
signal S₅ von einem Stellungsfühler 31, das die Stellung
der Betätigungsstange 8 anzeigt. Entsprechend diesen Ein
gangssignalen gibt die erste Einrichtung 26 Erregungsströme
I₁, I₂ und I₃ zum Steuern des Öffnens/Schließens der Mag
netventile 14, 19 und 23 ab. Die Geschwindigkeit des Ein
kuppelns der Kupplung 2 kann entsprechend der Kombina
tion der Werte der Erregungsströme I₂ und I₃ bestimmt wer
den.
In der dargestellten Ausführungsform weist die erste Einrichtung
26 einen Mikrocomputer auf, und das Einkuppeln der
Kupplung 2 mittels des hydraulischen Zylinders 7
wird durch den Mikrocomputer auf der Basis der Eingangs
daten gesteuert, wie oben beschrieben ist.
In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der ersten Einrichtung 26 dar
gestellt. Die Signale S₁, S₃ und S₅ werden an entsprechende
Analog-Digital-(A/D-)Umsetzer 32, 33 und 34 angelegt, um
entsprechende binäre Digitaldaten D₂, D₃ und D₅ zu erhalten.
Das Bremsensignal S₁, dessen Pegel hoch wird, wenn ein
(nicht dargestelltes) Bremspedal gedrückt wird, das Start
signal S₄ und die Digitaldaten D₂, D₃ und D₅ werden über
eine Kopplungsschaltung 35 an die Zentraleinheit (CPU) 36
eines Mikrocomputers 37 angelegt. Die Zentraleinheit (CPU)
36 ist mit einem internen Speicher 38, in welchem ein Steu
erprogramm zum Durchführen des Einkuppelvorgangs der Kupp
lung 2 gespeichert ist, und mit einem Festwertspeicher (ROM)
39 verbunden. Ausgangsleitungen 40 bis 42 der Zentralein
heit (CPU) 36 sind mit Ansteuer- oder Treiberschaltungen
43 bis 45 verbunden, um Erregungsströme I₁ bis I₃ den ent
sprechenden Wicklungen 14a, 19a und 23a zuzuführen. Diese
Treiberschaltungen 43 bis 45 werden durch die entsprechenden
Signale gesteuert, die über die Ausgangsleitungen 40 bis 42
angelegt werden. In dieser Ausführungsform erzeugt jede der
Treiberschaltungen 43 bis 45 einen vorbestimmten Erregungs
strompegel an der entsprechenden Wicklung, wenn der Pegel
der entsprechenden Ausgangsleitung ein Pegel "H" ist.
In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm dargestellt, welches das
in dem Mikrocomputer 37 gespeicherte Steuerprogramm wieder
gibt, durch welches das Einkuppeln der Kupplung 2 gesteuert
wird. In der nachstehenden Beschreibung ist festgelegt, daß
der Wert der Stellung L gleich null ist, wenn die Betätigungs
stange 8 in ihre äußerste linke Stellung bewegt wird, und
gleich Lmax ist, wenn die Betätigungsstange 8 in ihre
äußerste rechte Stellung bewegt wird. Wie aus der vorste
henden Beschreibung zu ersehen ist, befindet sich die
Kupplung 2 in dem vollständig ein
gekuppelten Zustand, wenn L=0 ist, und befindet sich in
einem vollständig ausgekuppelten Zustand, wenn L=Lmax ist.
Die Zone, die durch einen unteren Grenzwert La der Stellung
L und einen oberen Grenzwert Lb der Stellung festgelegt
ist, ist die sogenannte halb-eingekuppelte Zone, in welcher
die Kupplung 2 aufgrund einer
Schlupfbedingung nicht vollständig eingekuppelt ist.
Wenn der (nicht dargestellte) Energieversorgungsschalter
der Einrichtung ausgeschaltet ist, ist, da alle Wicklungen
der Magnetventile 14, 19 und 23 entregt sind, die Verschiebung
L der Betätigungsstange 8 gleich null, so daß die Kupp
lung 2 vollständig eingekuppelt ist.
Die Durchführung des in Fig. 3 dargestellten Programms be
ginnt, wenn die elektrische Energie der Einrichtung 1 durch
Anschalten des (nicht dargestellten) Energieversorgungs
schalters zugeführt wird. Entsprechend dem Zuführen der
elektrischen Energie werden die Wicklungen der Magnetven
tile 14, 19 und 23 erregt, um den hydraulischen Druck in
der Kammer 15 (Schritt 41) zu erhöhen, so daß die Betäti
gungsstange 8 in die äußerste rechte Stellung gebracht wird.
Beim Schritt 42 wird unterschieden, ob die Stellung L
gleich Lmax geworden ist oder nicht, und der Schritt 41
wird wiederholt durchgeführt, wenn das Ergebnis der Unter
scheidung beim Schritt 42 Nein ist. Das Ergebnis der Unter
scheidung beim Schritt 42 wird Ja, wenn der Wert der Stel
lung L Lmax erreicht (Schritt 43). Das Verfahren geht dann
auf den Schritt 44 über, bei welchem entschieden wird, ob
der Pegel des Startsignals S₄ hoch ist oder nicht. Folglich
wird die Kupplung, welche zu Beginn in dem vollständig
eingekuppelten Zustand ist, vollständig gelöst, so daß dann
das Fahrzeug bereit zum Starten ist, worauf dann der Schritt
44 wiederholt wird, bis der Pegel des Startsignals, S₄ "H"
wird.
Wenn der Pegel des Startsignals S₄ hoch wird, und das Er
gebnis der Unterscheidung beim Schritt 44 Ja wird, werden
beide Magnetventile 19 und 23 durch Entregen der Wicklungen
19a und 23a gleichzeitig geöffnet (Schritt 45). Folglich
nimmt dann der Druck in der Kammer mit einer verhältnismäßig
hohen Geschwindigkeit ab. Dadurch wird dann die Betätigungs
stange 8 sehr schnell in der Richtung bewegt, in welcher
die Kupplung 2 einkuppelt (in der Richtung, welcher der
Wert von L abnimmt). Der Wert der Stellung L wird durch die
auf dem Stellungssignal S₅ basierenden Daten D₅ angezeigt,
und ob der Wert der Stellung L Lc erreicht oder nicht, wel
ches der Wert unmittelbar vor der vorstehend erwähnten
halb-eingekuppelten Zone ist, oder nicht, wird dann fest
gelegt (Schritt 45). Wenn L ≦ Lc ist, dann wird beim Schritt
46 festgelegt, ob die Drehzahl N einen vorbestimmten Wert Na
erreicht hat oder nicht, der ausreicht, um den Einkuppel
vorgang der Kupplung 2 zu starten. Der Wert Na kann hinsicht
lich der Leistung des Motors usw. entsprechend festgesetzt
werden. Wenn N < Na ist (d. h. wenn die Maschine leerläuft),
werden die Magnetventile 19 und 23 durch Erregen der Wick
lungen 19a und 23a (Schritt 48) geschlossen, und die Stellung
der Betätigungsstange 8 wird in der durch den Wert Lc ange
zeigten Stellung gehalten.
Wenn die Drehzahl N gleich oder größer als Na wird, da der
Fahrer das Gaspedal gedrückt hat, wird von der ersten Einrichtung
26 (Schritt 49) der Erregungsstrom zum Ansteuern des
hydraulischen Zylinders 7 in der Weise erzeugt, daß das
Einkuppeln der Kupplung 2 mit
einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die zu der Dreh
zahl N in Beziehung steht. In dieser Ausführungsform werden
dann die Erregungsströme von den Treiberschaltungen 44 und
45 erzeugt. Es gibt drei mögliche Kombinationen der Pegel
der zwei Erregungsströme von den Treiberschaltungen 44 und
45, so daß die Arbeitsgeschwindigkeit des hydraulischen Zy
linders 7 in drei Stufen geändert werden kann. Das heißt,
die höchste Arbeitsgeschwindigkeit wird erhalten, wenn
die beiden Ansteuer- oder Treiberschaltungen 44 und 45 ent
sprechend den hohen Pegeln auf den Ausgangsleitungen 41
und 42 Erregungsströme (I₂ und I₃) erzeugen, die mittlere
Betriebsgeschwindigkeit wird erhalten, wenn nur die Trei
berschaltung 44 entsprechend dem hohen Pegel der Ausgangs
leitung 41 einen Erregungsstrom (I₂) erzeugt, und die nie
drigste bzw. langsamste Betriebsgeschwindigkeit wird er
halten, wenn nur die Treiberschaltung 45 entsprechend dem
hohen Pegel auf der Ausgangsleitung 42 einen Erregungsstrom
(I₃) erzeugt.
Eine Datentabelle, welche erkennen läßt, welche Arbeits
geschwindigkeit des hydraulischen Zylinders 7 bezüglich der
Drehzahl zu wählen ist, ist in dem Festwertspeicher (ROM)
39 gespeichert; Daten D₀, welche die zu diesem Zeitpunkt
anzuwendende Betriebsgeschwindigkeit anzeigen, werden aus
dem Festwertspeicher (ROM 39) entsprechend dem Anliegen der
Daten D₃ an dem Festwertspeicher (ROM) 39 ausgelesen. Die
Daten D₀ werden in der Zentraleinheit (CPU) 36 verarbeitet,
und die Ansteuer- oder Treiberschaltungen 44 und 45 werden
in der Weise angesteuert, daß das Einkuppeln der Kupplung
2 bei der durch die Daten D₀ angezeigten Betriebsgeschwindig
keit durchgeführt werden. Folglich wird der hydraulische
Zylinder 7 so gesteuert, daß das Einkuppeln der Kupplung 2
mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die zu der
Motordrehzahl in Beziehung steht. Wenn daher die Stellung
L der Betätigungsstange 8 sich in der halb-eingekuppelten
Zone befindet, steigt, wenn das Gaspedal langsam gedrückt
wird, die Drehzahl des Motors allmählich an, so daß die
Geschwindigkeit beim Einkuppeln der Kupplung 2 niedrig ist.
Wenn dagegen das Gaspedal schnell gedrückt wird, steigt
die Motordrehzahl schnell an, so daß die Geschwindigkeit
beim Einkupppeln der Kupplung hoch wird. Da sich die Ge
schwindigkeit beim Einkuppeln der Kupplung 2 in Abhängig
keit davon ändert, wie schnell bzw. langsam das Gaspedal ge
drückt wird, kann das Fahrzeug entsprechend dem Drücken
des Gaspedals aus dem Stand beschleunigen.
Um zu verhindern, daß der Motor durch fortwährendes Ein
kuppeln der Kupplung 2 zum Stillstand gebracht wird, wenn
die Motordrehzahl wegen des Loslassens des Gaspedals oder
wegen einer plötzlichen Belastungszunahme bei dem halb-ein
gekuppelten Zustand der Kupplung 2 auf eine Motor-Leerlauf
drehzahl abgesenkt wird, wird festgestellt, ob die
Motordrehzahl N niedriger als der vorbestimmte Wert Nb
ist, welcher die Motor-Leerlaufdrehzahl anzeigt
(Schritt 50). Wenn N < Nb ist, werden die Wicklungen 14a,
19a und 23a der Magnetventile 14, 19 und 23 erregt, und
die Stellung L des Betätigungsstabs 8 kehrt einmal auf Lc
zurück (Schritt 51) und dann wird der Steuervorgang von
dem Schritt 47 an wiederholt. Folglich ist der Wert der Mo
tordrehzahl N während der Dauer, während welcher die Kupp
lung eingekuppelt ist, immer überwacht, und die Stellung
der Betätigungsstange 8 kehrt bei dem Zustand N < Nb auf
Lc zurück, so daß verhindert wird, daß der Motor zum Still
stand gebracht wird, solange die Kupplung halb-eingekuppelt
ist.
Wenn N ≧ Nb ist, wird unterschieden (Schritt 52), ob die
Änderungsgröße R in der Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. die
Beschleunigung, größer als der vorbestimmte Wert R₀ ist oder
nicht. Wenn der Wert R nicht größer als der vorbestimmte
Wert R₀ ist, wird ein Schlupfwert S auf der Basis der Fahr
zeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl N und dem Übersetzungs
verhältnis des Geschwindigkeitswechselgetriebes berechnet
(Schritt 53). Wenn dagegen der Wert R größer als der vorbe
stimmte Wert R₀ ist, wird das Magnetventil 14 durch Erregen
der Wicklung 14a für kurze Zeitdauer geöffnet, um die Be
tätigungsstange 8 etwas in Richtung des Pfeils B umzukehren
(Schritt 54), und dann geht das Steuerverfahren beim Schritt
53 weiter. Durch diese Anordnung kann eine plötzliche Än
derung in der Fahrzeuggeschwindigkeit und folglich ein unruhi
ges Fahren beim Start verhindert werden, wodurch dann ein
angenehmes Fahren gewährleistet ist.
Ob der beim Schritt 53 berechnete Wert von S null oder
nicht ist, wird dann entschieden (Schritt 55). Wenn der
Wert von S nicht null ist, d. h. wenn die Kupplung 2 nicht
vollständig eingekuppelt ist, kehrt das Steuerverfahren
auf den Schritt 49 zurück, um das Einkuppeln der Kupplung 2
zu wiederholen, wie oben beschrieben ist. Wenn der Wert von
S null ist, werden die beiden Magnetventile 19 und 23 durch
Erregen der Wicklungen 19a und 23a erregt, und die Betäti
gungsstange 8 wird mit der höchsten Geschwindigkeit in der
Richtung des Pfeils A bewegt (Schritt 56). In diesem Fall wird der
Betrieb so überwacht, daß die Stellung L der Be
tätigungsstange 8 null erreicht (Schritt 56). Wenn L=0
ist, ist das Einkuppeln der Kupplung
2 beendet.
In Fig. 4 ist ein Beispiel eines Einkuppelvorgangs der Kupp
lung 2 mittels der Einrichtung 1 dargestellt. Wenn der
Energieversorgungsschalter zum Zeitpunkt t = t₁ angeschal
tet wird, werden die Wicklungen 14a, 19a und 23a der Mag
netventile 14, 19 und 23 erregt, und die Betätigungsstange
8 wird in der Richtung des Pfeils B bewegt. Wenn dann die
Betätigungsstange 8 die äußerste rechte Stellung erreicht
(t = t₂), wird das Magnetventil 14 geschlossen. Wie oben
beschrieben, ist die Kupplung 2, welche zum Zeitpunkt t = t₁
in eingekuppeltem Zustand war, zum Zeitpunkt t = t₂ voll
ständig gelöst, so daß das Fahrzeug zum Starten bereit ist,
der Steuervorgang wartet dann darauf, bis der Pegel des
Startsignals S₄ "H" wird. Wenn der Pegel des Startsignals
S₄ zum Zeitpunkt t = t₃ "H" wird, wird die Betätigungsstange
8 in der Richtung des Pfeils A bewegt.
Nachdem die Kupplung 2 zum Zeitpunkt t = t₄ halb-eingekuppelt
wird, bewegt sich die Betätigungsstange 8 mit einer Ge
schwindigkeit, die zu der Motordrehzahl in Beziehung steht,
in der Richtung des Pfeils A. Wenn jedoch N aus irgend
einem Grund zum Zeitpunkt t₅ kleiner als Nb wird, wird die
Betätigungsstange 8 in der Richtung des Pfeils B vorge
schoben, und die Stellung L wird auf Lc zurückgebracht, so
bald die halb-eingekuppelte Zone verlassen wird. Wenn die
Stellung L zum Zeitpunkt t₆ Lc wird, wird wieder entschie
den, ob N gleich oder größer als Na geworden ist. Wenn
N ≧ Na ist, wird der Einkuppelvorgang der Kupplung 2 wieder
aufgenommen, und der Zustand der Kupplung 2 geht wieder in
den halb-eingekuppelten Zustand.
Wenn zum Zeitpunkt t = t₇ unterschieden wird, daß die Ge
schwindigkeit des Einkuppelvorgangs der Kupplung 2 zu
schnell ist und die Beschleunigung der Fahrzeuggeschwindig
keit größer als der vorbestimmte Wert wird, wird die Be
tätigungsstange 8 durch Öffnen des Magnetventils 14 für einen
kurzen Zeitabschnitt um einen vorbestimmten Wert in der
Richtung des Pfeils B umgekehrt und wird dann in der Richtung
des Pfeils A bewegt. Wenn folglich zum Zeitpunkt t₈ die
Kupplung 2 aus dem halb-eingekuppelten Zustand herausgeht
und der Schlupf null wird, werden die Magnetventile 19 und
23 geöffnet, um die Betätigungsstange 18 mit der höchsten
Geschwindigkeit in der Richtung des Pfeils A zu bewegen.
Wenn der Zustand, wenn L = 0 ist auf der Basis des Signals
S₅ von dem Stellungsdetektor 31 festgestellt wird, ist das
Einkuppeln der Kupplung (zum Zeit
punkt t = t₉) beendet.
Die Entscheidungspunkte, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind,
sollten einer Entscheidung in einem kurzen sich wiederholen
den Zyklus unterzogen werden, und vorzugsweise sollte die
Entscheidung im Hinblick auf die Ansprechgeschwindigkeit
der Magnetventile jeweils alle 50 ms getroffen werden. Das
Bremsensignal S₁, das durch die Betätigung des Bremspedals
erhalten worden ist, wird als ein Unterbrechungssignal an
der Zentraleinheit (CPU) 36 in der ersten Einrichtung 26 ver
wendet. Entsprechend dem Eingang des Bremssignals S₁ wird
das Einkuppeln der Kupplung 2 gestoppt, und deren Lösen
wird durchgeführt. Wie oben beschrieben, besteht in der
erfindungsgemäßen Einrichtung, da der Einkuppelvorgang
nicht durchgeführt wird, wenn nicht das Startsignal S₄
eingegeben ist, nicht die Gefahr eines plötzlichen Starts,
selbst wenn der Motor nach dem Einschalten des Zündschal
ters versehentlich im Leerlauf belassen wird.
Obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das
Ansteuersystem des hydraulischen Zylinders 7 in der Weise
eingerichtet werden kann, daß die Geschwindigkeit des Ein
kuppelns der Kupplung 2 so gesteuert werden kann, daß die
in drei Stufen geändert wird, kann das Ansteuersystem in
der Weise eingerichtet oder ausgelegt werden, daß die Ge
schwindigkeit des Einkuppelvorgangs der Kupplung 2 ent
sprechend der Motordrehzahl stufenlos gesteuert wird.
In Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Ansteuer
systems für die Wicklungen 19a und 23a dargestellt, in
welchem die Geschwindigkeit des Einkuppelvorgangs der Kupp
lung 2 stufenlos proportional zu der Motordrehzahl gesteuert
wird. Das in Fig. 5 dargestellte Ansteuersystem hat einen
Impulsgenerator 61 zum Erzeugen eines Impulsfolge-Signals
PT, dessen Tastverhältnis entsprechend dem Pegel des Sig
nals S₂ gesteuert wird. Das Tastverhältnis wird proportio
nal zu der Motordrehzahl geändert, und das Impulsfolge-
Signal PT wird an einen Eingangsanschluß jeder der UND-
Schaltungen 62 und 63 angelegt. Die anderen Eingangsan
schlüsse der UND-Schaltungen 62 und 63 sind mit Aus
gangsleitungen 41 bzw. 42 verbunden, und die Ausgangsan
schlüsse der UND-Schaltungen 62 und 63 sind mit entsprechen
den Leistungsverstärkern 64 und 65 verbunden, um die im
pulsförmigen Erregungsströme an den Wicklungen 19a bzw.
23a zu erzeugen.
Wenn bei dieser Anordnung die Pegel der Ausgangsleitungen
41 und/oder 42 hoch werden, werden die Wicklungen 19a und/
oder 23a durch die Impulsströme erregt, deren Tastverhält
nisse proportional zu der Motordrehzahl groß werden. Folg
lich kann die Geschwindigkeit des Einkuppelvorgangs der
Kupplung 2 stufenlos proportional zu der Drehzahl gesteuert
werden.
Obwohl die vorstehende Beschreibung sich auf eine Aus
führungsform bezieht, in welcher die Erfindung bei der
Starteinrichtung eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor an
gewendet ist, ist die Erfindung selbstverständlich auf diese
Ausführungsform nicht beschränkt und kann auch bei dem auto
matischen Einkuppeln einer Kupplung für irgendeinen anderen
Zweck angewendet werden.
Da, wie oben beschrieben, gemäß der Erfindung die Ge
schwindigkeit des Einkuppelvorgangs der Kupplung bezüglich
der Drehzahl gesteuert wird, kann der Einkuppelvorgang
entsprechend dem Grad des Durchdrückens des Gaspedals glatt
und zügig bewirkt werden. Ferner ist der Motor davor ge
schützt, daß er während des Einkuppelns der Kupplung zum
Stillstand gebracht wird und das Einkuppeln der Kupplung
kann glatter und ruhiger als bei herkömmlichen Einrichtungen
durchgeführt werden.
Claims (6)
1. Einrichtung zur Steuerung der Kupplung eines Verbren
nungsmotors mit
- a) einem Betätigungselement (7, 8, 11) für das Ein- und Ausrücken der Kupplung (2),
- b) einem Fühler (29) zur Erzeugung eines der Drehzahl des Verbrennungsmotors (4) entsprechenden ersten Drehzahl signals (S3),
- c) einem Fühler (28) zur Erzeugung eines der Drehzahl der Getriebeeingangswelle entsprechenden zweiten Drehzahl signals (S2),
- d) einer diese Drehzahlsignale verarbeitenden Steuerein richtung (26), deren Ausgangssignale über ansteuernde Anordnungen (14, 19, 23) die Bewegungen des Betäti gungselements steuern,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26)
- e) eine Bewegung des Betätigungselements in Einkuppel richtung der Kupplung nur zuläßt, wenn die Motordreh zahl einen vorbestimmten, für den Einkuppelvorgang ausreichenden Wert überschreitet,
- f) die Einkuppelgeschwindigkeit in Beziehung zur Motor drehzahl setzt und das Betätigungselement derart steuert, daß oberhalb der vorbestimmten Motordrehzahl die Einkuppelgeschwindigkeit mit steigender Motordreh zahl ansteigt, und
- g) aus dem ersten und zweiten Drehzahlsignal die Schlupf rate der Kupplung berechnet und bewirkt, daß bei Er reichen eines Schlupfwertes "Null" der Einkuppelvor gang mit einer erhöhten Einkuppelgeschwindigkeit fort gesetzt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Betätigungselement einen mit
der Kupplung (2) verbundenen, hydraulischen Zylinder (7),
eine hydraulische Druckquelle (16) und eine Regulierein
richtung aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Reguliereinrichtung ein erstes
Ventil (14) zum Verringern des Druckes, der auf den hy
draulischen Zylinder (7) bei einer verhältnismäßig hohen
Einkuppelgeschwindigkeit ausgeübt wird, und ein zweites
Ventil (19) zum Verringern des Druckes aufweist, der auf
den hydraulischen Zylinder (7) bei einer verhältnismäßig
niedrigen Einkuppelgeschwindigkeit ausgeübt wird, und daß
die beiden Ventile (14, 19) selektiv durch Ausgangssigna
le der ersten Einrichtung betätigt werden, um dadurch den
Einkupplungsvorgang bei einer auf die Motordrehzahl bezo
genen Einkuppelgeschwindigkeit einzuleiten.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste Einrichtung (26) impuls
förmige Signale erzeugt, deren Tastverhältnis entsprechend
der Einkuppelgeschwindigkeit gesteuert wird, und daß die
impulsförmigen Signale an die Ventile (14; 19) angelegt
werden.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste Einrichtung (26) so aus
gebildet ist, um festzustellen, ob die Drehzahländerung
des Verbrennungsmotors einen vorbestimmten Wert erreicht
hat, und die das Betätigungselement (7, 16) für eine kur
ze Zeitspanne in der Weise ansteuert, daß die Kupplung
(2) in ihrer Auskuppelrichtung betätigt wird, wenn die
Drehzahländerung den vorbestimmten Wert erreicht.
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