DE3334724C2 - Einrichtung zur Regelung eines Motors und einer automatischen Kupplung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung eines Motors und einer automatischen Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit einem vom Fahrer zu betätigenden Geber zur Steuerung des Motors.

Es müssen beispielsweise beim Rangieren eines Fahrzeu­ ges Geschwindigkeiten gefahren werden können, die noch unterhalb der Geschwindigkeit liegen, die im ersten Gang oder Rückwärtsgang bei Motorleerlaufdrehzahl ein­ kuppelt fahrbar sind. Dieses ist bisher nur möglich, wenn mit schleifender Kupplung gefahren wird. Bei kon­ ventionellen Fahrzeugen ist dieser Fahrzustand vom Fahrer mit Hilfe des Kupplungspedals und des Gaspedals einigermaßen leicht zu beherrschen. Bei automatischen Kupplungen entfällt das Kupplungspedal und der Fahrer hat nur noch das Gas- oder Fahrpedal (nachfolgend auch Geber genannt). Die Möglichkeit des Fahrers zur fein­ stufigen Dosierung des Kupplungseingriffs sind damit erheblich eingeschränkt. Weiterhin strebt bei drehzahl­ geregelten Motoren, z. B. bei in Nutzfahrzeugen allge­ mein üblichen, mit einer Einspritzpumpe versehenen Die­ selmotoren, die Drehzahlregelung - abhängig von der Gas­ pedalstellung - eine bestimmte Drehzahl an. Dieses ge­ schieht unabhängig davon, welche Last der Motor zu zie­ hen hat, also wie stark der Kupplungseingriff ist. Da der Kupplungseingriff aber in der Regel drehzahlabhän­ gig erfolgt, ist besonders im unteren Gaspedalstellbe­ reich eine genaue Dosierung des Fahrpedals (Gaspedal) sehr schwierig. Eine genau dosierte Regelung des Kupp­ lungseingriffs, abhängig von der Motordrehzahl oder von der Fahrzeugbeschleunigung, ist also kaum möglich, da der Motor mittels des Drehzahlgebers die ihm fest vorgegebene Drehzahl anstrebt, egal wie hoch die Motor­ last durch einen kleinen oder großen Kupplungseingriff ist. Es besteht also einmal das Problem, daß die Motor­ drehzahl im Einkuppelbereich nicht ausreichend fein dosiert ist, und weiterhin, daß die Drehzahlregelung des Motors eine Abstufung unmöglich mache. Der Fahrer hätte dann nur noch die Möglichkeit, über ein ständiges Vor- und Zurückbewegen des Fahrpedals sehr kleine Fahr­ geschwindigkeiten einzustellen.

Die DE-PS 23 07 702 hat die Steuerung einer automatischen Kupplung für das Anfahren und beim Gangwechsel zum In­ halt. Die oben geschilderten Probleme beim Rangieren mit sehr kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten und das vor­ nehmlich bei drehzahlgeregelten Motoren auftretende Problem, daß sich die beiden Regler, Drehzahlregler und Kupplungsregler kaum in Deckung bringen lassen, bleiben darin ungelöst.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine feine Abstufbarkeit der Fahrgeschwindigkeit über den gesamten Fahrgeschwindigkeitsbereich, insbesondere bei sehr klei­ nen Fahrzeuggeschwindigkeiten, erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist vor allem für den automatischen Ein­ kuppelvorgang und die automatische Motorsteuerung im untersten Drehzahlbereich anwendbar. Grundsätzlich ist sie aber auch im gesamten Einkuppelbereich einsetzbar.

Durch die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit, auch mit Fahrzeuggeschwindigkeiten fahren zu können, die unterhalb der mit dem kleinsten Gang eingekuppelt bei Motorleerlaufdrehzahl fahrbaren Geschwindigkeit liegen, wird beispielsweise das Rangieren des Fahrzeugs und das Herausfahren aus beispielsweise einem Sandloch, wenn das Fahrzeug festgefahren sein sollte, wesentlich erleichtert. In gewissen Fällen vermag die Schaltung so einen sonst extra im Getriebe vorgesehenen Kriech­ gang zu ersetzen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Motor 2, dessen Kraftstoffzufuhr durch einen Geber 4 gesteuert wird. Der Motor 2 ist mittels einer Weile 6, deren Drehzahl mit Hilfe eines Drehgebers 8 abgetastet und ermittelt wird, mit einer Kupplung 10 verbunden, die wiederum über eine Welle 12 mit einem Getriebe 14 verbunden ist, das über eine Welle 16 die Räder 18 eines Fahrzeugs antreibt, von denen aus Gründen der Vereinfachung nur ein Rad dargestellt ist, und deren Drehzahl von einem zweiten Drehgeber 19 abgetastet und ermittelt wird.

Zwischen dem Geber 4 und dem Motor 2, der Kupplung 10 sowie dem Getriebe 14 ist zur Steuerung der Motordreh­ zahl und des Kupplungsmomentes oder einer zum Kupplungs­ moment proportionalen Größe eine Regeleinrichtung 20 geschaltet, die eine Motordrehzahl-Regeleinrichtung 22, eine Kupplungssteuereinrichtung 24 und eine Fahrzeug- Geschwindigkeits-Regeleinrichtung 26 aufweist.

Der Geber 4 weist einen Signalausgang 28 auf, der mit einem Signaleingang 30 der Motordrehzahl-Regeleinrich­ tung 22 und einem Signaleingang 32 der Fahrzeug-Ge­ schwindigkeits-Regeleinrichtung 26 verbunden ist, die aus dem jeweiligen Stellweg-Signal des Gebers 4 einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert V_FSoll gewinnt, der über einen Signalausgang 33 abgegeben wird.

Ein weiterer Signaleingang 34 der Motordrehzahl-Regel­ einrichtung 22 und ein Signaleingang der Kupplungssteuer­ einrichtung 24 sind mit dem Signalausgang des Drehgebers 8 verbunden.

Der Drehgeber 19 weist einen Signalausgang 38 auf, der mit einem Signaleingang 40 einer Vergleichseinrichtung 42 verbunden ist.

Die Sollwert-Signale V_FSoll der Fahrzeug-Geschwindig­ keits-Regeleinrichtung 26 werden einem zweiten Signal­ eingang 43 der Vergleichseinrichtung 42 zugeführt und mit dem vom Drehgeber 19 gelieferten Signalwert V_F verglichen. Am Ausgang der Vergleichseinrichtung 42 steht ein Signal an, wenn der Fahrzeuggeschwindigkeits- Sollwert V_FSoll erreicht oder überschritten wird. Das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 42 wird negier­ ten Eingängen und UND-Gattern 44 und 46 zugeführt, an deren zweiten Eingängen das Ausgangssignal der Motordreh­ zahl-Regeleinrichtung 22 bzw. der Kupplungssteuerein­ richtung 24 anliegt. Ist also der Wert V_F ≧ V_FSoll, werden die UND-Gatter 44 und 46 gesperrt.

Die Regeleinrichtung 20 dient dazu, den Stellwegen des Gebers 4 bestimmte feste Fahrzeuggeschwindigkeiten zu­ zuordnen, und zwar für wenigstens solche Fahrzeugge­ schwindigkeiten, die unterhalb der Fahrzeuggeschwin­ digkeit liegen, die mit dem jeweils eingelegten Gang bei Motorleerlaufdrehzahl eingekuppelt fahrbar sind, insbesondere bei den ersten beiden Gängen und im Rück­ wärtsgang.

Hat der Fahrer beispielsweise den ersten Gang oder den Rückwärtsgang eingeschaltet, so wird in Abhängigkeit von dem Stellweg des Gebers 4 und der Motordrehzahl (ermittelt durch den Drehgeber 8) in der Motordreh­ zahl-Regeleinrichtung 22 der untere Stellbereich für niedrige Motordrehzahlen, beispielsweise von der Leer­ laufdrehzahl bis zu einer Drehzahl n_Mot = 1200 ver­ größert, beispielsweise bis zum halben Gesamtstellweg, d. h. über einen vergrößerten Stellweg des Gebers 4 werden niedrigere Motordrehzahlen eingeregelt, und wird in Abhängigkeit von der Motordrehzahl das Kupp­ lungsmoment K so gesteuert, daß bis zu einer bestimmten Motordrehzahl (beispielsweise 1000) das Kupplungsmoment ansteigt und danach konstant bleibt oder den Maximal­ wert erreicht.

Das den Stellweg des Gebers 4 kennzeichnende Signal wird der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regeleinrichtung 26 zur Aus­ wertung und Ermittlung eines zugeordneten Sollwertes (V_FSoll) zugeführt, und zwar bis zu einem vorbestimmbaren Teil des Gesamtstellweges, beispielsweise wie in der Zeichnung dargestellt, bis zum halben Gesamtstellweg des Gebers.

Stellt die Vergleichseinrichtung 42 fest, daß die je­ weils vom Drehgeber 19 ermittelte Fahrzeuggeschwindig­ keit V_F den Sollwert V_FSoll übersteigt, werden die UND-Gatter 44 und 48 gesperrt und wird die Kupplung in Richtung Auskuppeln betätigt. Unterschreitet der Wert den Sollwert V_FSoll, werden die UND-Gatter 44 und 46 freigegeben und wird die Kupplung in Richtung Ein­ kuppeln betätigt. Hierdurch wird die Fahrzeuggeschwin­ digkeit entsprechend dem Stellweg des vom Fahrer zu be­ tätigenden Gebers 4 auf den dem Stellweg zugeordneten Geschwindigkeitssollwert V_FSoll eingeregelt.

Diese Regelung ist insbesondere vorgesehen für einen vorbestimmbaren Teil des Gesamtstellweges des Gebers 4, beispielsweise bis zum halben Gesamtstellweg. Übersteigt der vom Fahrer über den Geber 4 vorgegebene Stellwert diesen Bereich, wird die Regelung abgeschaltet und es erfolgt volle Einkupplung.

Vorzugsweise ist ein Wahlschalter (nicht eingezeichnet) vorgesehen, mit dem der Fahrer das oben beschriebene geregelte Ein- und Auskuppeln durch die Regeleinrich­ tung (20) in einem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, der unterhalb der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, die mit dem jeweiligen Gang bei Motorleerlaufdrehzahl ein­ gekuppelt fahrbar ist, ein- oder ausschalten kann.

An Gefällen kann es vorkommen, daß das Fahrzeug aufgrund der Hangabtriebskraft bergabrollt und dabei beschleunigt. Es ist in diesem Falle günstig, die Kupplung in Richtung Einrücken zu betätigen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die bei Motorleerlaufdrehzahl eingekuppelt fahrbare Fahr­ zeuggeschwindigkeit überschreitet. Dadurch kann das Bremsmoment des Motors wirksam werden und ein weiteres Beschleunigen des Fahrzeugs verhindert werden.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Regelung eines Motors (2) und einer automatischen Kupplung (10) eines Kraftfahrzeuges, mit einem vom Fahrer zu betätigenden Geber (4) zur Steuerung des Motors (2), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) es ist eine Regeleinrichtung (20) vorgesehen, die zur Regelung der Kupplung (10) und des Motors (2) vorgesehen ist zur Erzielung von Fahrzeuggeschwin­ digkeiten, die unter den Leerlauf-Fahrzeuggeschwindigkeiten liegen;
• b) die Regeleinrichtung (20) enthält eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregelein­ richtung (26), die dem jeweiligen Stellweg (s) des Gebers (4) eine Soll- Fahrzeuggeschwindigkeit (V_FSoll) zuordnet, die unter der normalen Fahr­ zeuggeschwindigkeit liegt;
• c) die Regeleinrichtung (20) enthält weiter eine Kupplungsmomentsteuer­ einrichtung (24), die die Kupplung (10) bei Motordrehzahlen von etwa 800-1000 U/Min. auf Schleifen steuert;
• d) die Regeleinrichtung (20) enthält weiter eine Motordrehzahlregeleinrichtung (22), die dem Stellweg (s) des Gebers (4) feste Motordrehzahlen (n_Mot) zuordnet, wobei der Fahrpedalweg bei unteren Motordrehzahlen von etwa 800-1200 U/Min. gedehnt ist;
• e) die Regeleinrichtung (20) enthält weiter eine Vergleichseinrichtung (42), welche auf eine normale Regelung zurückschaltet, sobald die Fahrzeuggeschwindig­ keit (V_F) größer oder gleich der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_FSoll) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Drehzahl eines Fahrzeugrades (18) un­ mittelbar oder mittelbar erfassender Drehgeber (19), dessen Drehzahl-Signale (V_F) der Vergleichseinrich­ tung (42) zugeführt werden, und ein die Drehzahl des Motors (2) vor der Kupplung (10) ermittelnder Dreh­ geber (8), dessen Drehzahlsignale der Motorregelein­ richtung (22) und der Kupplungsmomentsteuereinrich­ tung (24) zugeführt werden, vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fahrzeuggeschwindigkeitsregelein­ richtung (26) zur Motordrehzahlregelung und Kupp­ lungssteuerung Stellweg-Signale von dem vom Fahrer zu bedienenden Geber (4) zugeführt werden, aus denen die Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinrichtung (26) ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Signal für einen vorgebbaren unteren Stellweg- bzw. Regelbereich ermittelt und an die Vergleichseinrichtung (42) weiterleitet, in der der Sollwert mit dem vom Dreh­ geber (19) ermittelten jeweiligen Fahrzeuggeschwin­ digkeitswert verglichen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Drehzahl des Motors (2) durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinrichtung (26) so erfolgt, daß unabhängig von der Motorlast annähernd eine vorgegebene, variierbare Fahrzeuggeschwindigkeit eingehalten wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auskuppelvorgänge der Kupplung (10) über den gesamten Stellweg des Gebers (4) so geregelt werden, daß ein Abweichen der Fahrzeuggeschwindigkeit von einem vorgegebenen, variierbaren Sollwert vermie­ den wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuggeschwindigkeitsre­ geleinrichtung (26) den Stellweg des Gebers (4) bestimmte Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeiten zuordnet bis zu Stellwegen, bei denen der Motor (2) ohne angehängte Last Drehzahlen erreicht, bei denen das Drehmoment-Maximum des Motors liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung bestimmter Fahrzeug-Soll-Geschwin­ digkeiten zu den Stellwegen des Gebers (4) für wenig­ stens die unteren zwei Vorwärtsgänge und den Rück­ wärtsgang vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bereich der Zuordnung der bestimm­ ten Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeiten zu den Stellwegen des Gebers (4) zu Lasten des Reststellweges gestreckt wird, so daß dem Fahrer eine feinstufigere Einstel­ lung der Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Fahrzeuggeschwin­ digkeitsregeleinrichtung (26) gesteuerte Ein- und Auskuppelvorgang in einem Fahrzeuggeschwindigkeitsbe­ reich, der unterhalb der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, die mit dem jeweiligen Gang bei Motorleerlauf­ drehzahl eingekuppelt fahrbar ist, mit Hilfe eines Wählschalters ein- oder ausschaltbar ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei vom Geber (4) vorgegebenen Sollgeschwindigkeiten, die unterhalb der mit dem jeweiligen Gang bei Motorleerlaufdrehzahl einge­ kuppelt fahrbaren Fahrzeuggeschwindigkeit liegen, die Kupplung (10) in Richtung Einkuppeln betätigt wird, wenn die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird als die bei Motorleerlaufdrehzahl eingekuppelt fahrbare Fahrzeuggeschwindigkeit.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Regelsignale für den Motor und die Kupplung minde­ stens ein Mikrocomputer verwendet wird.