DE3909032C2 - Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges angeordneten Anfahr-/Schaltkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmomentübertragungsweg zwischen Motor und Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeu­ ges angeordneten Anfahr-/Schaltkupplung, deren Betätigungsorgan von einer steuerba­ ren Antriebsvorrichtung zwischen einer Aus- und Einkuppelposition bewegbar ist, wobei eine Programmsteuerung zumindest die Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl sowie Beginn und Ende eines Schaltvorganges über einen Schalthebelkontakt überwacht und die Antriebsvorrichtung steuert.

Eine solche Vorrichtung zur automatischen Kupplungsbetätigung ist beispielsweise aus der DE-OS 32 14 494 bekannt. In dieser Schrift wird eine Vorrichtung beschrieben, wel­ che den Einkuppelvorgang sowohl beim Anfahren als auch beim Gangwechsel ruckfrei vornimmt. Dabei wird eine schnelle Angleichung der Motordrehzahl an die Getriebeein­ gangsdrehzahl vorgesehen, wenn die Motordrehzahl größer ist, und eine vergleichswei­ se langsamere Angleichung, wenn die Motordrehzahl kleiner ist als die Getriebeein­ gangsdrehzahl.

Nun wird üblicherweise beim Schalten von einem höheren in einen niedrigeren Gang auch das Gaspedal mehr oder weniger losgelassen, so daß beim Wiedereinrücken der Kupplung die Motordrehzahl niedriger als die Eingangsdrehzahl des Getriebes ist. Mit dem langsameren Einrückvorgang gemäß dem Stand der Technik ist jedoch nicht in al­ len Situationen beim Herunterschalten den Bedürfnissen des Fahrers bzw. den übrigen Gegebenheiten ausreichend Rechnung getragen.

Es ist weiterhin aus der deutschen Offenlegungsschrift 35 28 851 bekannt, für den all­ gemeinen Einrückvorgang einer automatisch betätigten Kupplung einen Pedalsensor, einen Drehzahlsensor für die Motordrehzahl und einen Drehzahlsensor für die Getrie­ beeingangsdrehzahl zu verwenden, wobei die Eingriffsgeschwindigkeit für die Kupp­ lungsbetätigung in Abhängigkeit der Differenz der beiden gemessenen Drehzahlen so­ wie der Getriebeeingangsdrehzahl ermittelt wird. Bei diesem System ist ein Gaspedal­ sensor notwendig, welcher das System verteuert.

Auch aus der US-Patentschrift 4, 529, 072 wird die Verwendung eines Motordrehzahl­ sensors, eines Getriebedrehzahlsensors sowie eines Drosselklappensensors vorgeschla­ gen, die in Verbindung mit einem Kupplungszustandssignal in kleinen Zeitintervallen den Eingriff der Reibungskupplung regeln.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Schaltvorgängen von einem höheren in einen niedrigeren Gang ein Einkuppelverhalten zu erzeugen, welches der jeweiligen Si­ tuation besser angepaßt wird.

Diese Aufgabe wir erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches ge­ löst. Der Wert des zeitlichen Anstieges der Motordrehzahl wird bei jedem Einkuppelvor­ gang konstant gehalten. Die Größe wird jedoch in Abhängigkeit vom Verhältnis Getrie­ beeingangsdrehzahl zu Motordrehzahl verändert. Auf diese Weise ist es möglich, auf unterschiedlich hohe Drehzahlverhältnisse beim Herunterschalten durch einen entspre­ chenden Einrückvorgang der Kupplung einzugehen.

Bei der bisherigen Auslegung mit einem längeren Einrückvorgang konnte einerseits bei einer sehr hohen Getriebeeingangsdrehzahl eine unerwünschte Temperaturerhöhung in der Kupplung auftreten. Zum anderen konnte mit der gleichen Einstellung bei einer sehr niedrigeren Getriebeeingangsdrehzahl ein unangenehmer Ruck auftreten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Wert des zeitli­ chen Anstieges der Motordrehzahl bei größeren Werten von Getriebeeingangsdrehzahl zu Motordrehzahl größer wählbar ist. Auf diese Weise wird beim Herunterschalten aus niedrigeren Getriebeeingangsdrehzahlen ein weicher Einkuppelvorgang erzeugt, der z. B. beim Fahren auf glattem Untergrund dafür sorgt, daß die Haftung der Räder nicht unterbrochen wird. Andererseits wird beim bewußten Herunterschalten aus hohen Ge­ triebeeingangsdrehzahlen auch eine starke Verzögerung für den Fahrer spürbar, wobei davon ausgegangen werden kann, daß dieses Bremsverhalten des Fahrzeuges vom Fah­ rer erwartet wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Programm­ steuerung zusätzlich die Bremse überwacht und bei einem Schaltvorgang von einem höheren in einen niedrigeren Gang und bei Vorliegen eines Bremssignales den zeitli­ chen Anstieg der Motordrehzahl auf niedrigere Werte veränderbar ist. Damit ist der Si­ tuation Rechnung getragen, die eintritt, wenn gleichzeitig während des Schaltvorganges in einen niedrigen Gang die Bremse betätigt wird. In einem solchen Fall kann davon ausgegangen werden, daß der Fahrer in überwiegendem Maße durch seine Bremse das Fahrzeug abbremsen will und nicht zusätzliche noch durch einen höheren Bremsanteil beim Hochbeschleunigen des Motors.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer automatischen Kupplungsbetätigung mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung der zeitlichen Drehzahländerung beim Herunterschalten von einem höheren in einen niedrigeren Gang in Abhängigkeit von der Getriebeeingangsdrehzahl;

Fig. 2 zeigt das Drehzahl und Verzögerungsverhalten vor, während und nach dem Ein­ kuppelvorgang in Abhängigkeit von der Zeit.

In Fig. 1 ist der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Motor 1, einer üblichen Reibungskupplung 2, einem Schaltgetriebe 5 und einem Achsantrieb 7 dargestellt. Die Reibungskupplung 2 wird durch eine nicht näher dargestellte Federeinrichtung in Über­ tragungsposition gehalten und über ein Betätigungsorgan 3 durch eine Antriebsvorrich­ tung 4 aus- bzw. eingerückt. Üblicherweise beinhaltet die Antriebsvorrichtung 4 einen Elektromotor, der von einer Programmsteuerung 10 gesteuert wird. Die Programm­ steuerung 10 ist weiterhin mit Drehzahlgebern verbunden. Der Drehzahlgeber 8 über­ mittelt ein der Drehzahl des Motors 1 entsprechendes Signal und der Drehzahlgeber 9 übermittelt ein der Eingangsdrehzahl des Getriebes 5 entsprechendes Signal an die Pro­ grammsteuerung 10. Statt des Drehzahlgebers 9 am Eingang des Getriebes 5 kann auch ein Geschwindigkeitsgeber 15 am Ausgang des Getriebes 5 vorgesehen werden, wo­ durch diese Signale in der Programmsteuerung 10 zusammen mit den die Getriebestu­ fen erfassenden Signalen zu einem Signal verarbeitet werden, welches der Eingangs­ drehzahl des Getriebes 5 entspricht. Das Getriebe 5 weist ferner einen Schalthebel 6 sowie einen Schalthebelkontakt 11 auf, welcher ebenfalls mit der Programmsteue­ rung 10 verbunden ist. Wie noch in den späteren Diagrammen zu sehen, wird die Mo­ tordrehzahl mit n_M und die Getriebeeingangsdrehzahl mit n_G bezeichnet. Der Fig. 1 ist weiterhin ein Bremspedal 12 mit einem Bremszylinder 13 zu entnehmen, wobei am Bremszylinder 13 ein Druckgeber 14 angeordnet ist, der ebenfalls ein Signal an die Pro­ grammsteuerung 10 abgibt.

Der prinzipielle Schaltvorgang von einem höheren in einen niedrigeren Gang wird nun wie folgt gesteuert: Beim Einleiten des Schaltvorganges wird durch den Fahrer der Schalthebel 6 betätigt, wodurch über den Schalthebelkontakt 11 ein Signal an die Pro­ grammsteuerung 10 gegeben wird, wodurch diese die Reibungskupplung 2 schnell aus­ rückt. Beim Herunterschalten wird üblicherweise das Gaspedal losgelassen, so daß der Drehzahlgeber 8 eine bestimmte niedrige Drehzahl signalisiert, die normalerweise im Bereich der Leerlaufdrehzahl liegt. Betätigt der Fahrer nun den Schalthebel 6 weiter und legt einen niedrigeren Gang ein, so erfaßt der Drehzahlgeber 9 eine bestimmte, höhere Drehzahl, die von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und vom entsprechenden eingelegten Gang abhängig ist. Aus dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebeein­ gangsdrehzahlsignal stellt die Programmsteuerung 10 zuerst fest, ob die Motordrehzahl gleich oder niedriger als die Getriebeeingangsdrehzahl ist. Erkennt sie hier ein Verhältnis von Getriebedrehzahl zu Motordrehzahl gleich oder größer eins, so wählt sie für den Einkuppelvorgang einen bestimmten Wert für die zeitliche Drehzahländerung des Mo­ tors und steuert danach die Reibungskupplung 2 in Richtung Einkuppelzustand.

In Fig. 2 sind mehrere Kennlinien (A, B, C bzw. a, b, c) in Abhängigkeit von der Zeitachse wiedergegeben, wobei die Kurven mit den großen Buchstaben das Drehzahlverhalten und die Kurven mit den kleinen Buchstaben das Verzögerungsverhalten des Fahrzeuges wiedergeben. Auf der Zeitachse wird bei t₀ mit dem ausgekuppelten Zustand der Rei­ bungskupplung begonnen. Bei den Kurven A, B und C wird im vorliegenden Fall von einer Drehzahl n_M ausgegangen, die etwa der Leerlaufdrehzahl entspricht. Im Zeitraum zwischen t₀ und t₁ legt der Fahrer einen Getriebegang ein, wodurch die Programm­ steuerung 10 über den Drehzahlgeber 9 die sich dadurch einstellende Getriebeein­ gangsdrehzahl erfaßt. Diese liegt beispielsweise gemäß n_G2 in einem mittleren Bereich. Die Programmsteuerung 10 errechnet sich nun eine bestimmte zeitliche Änderung des Anstieges der Motordrehzahl n_M und beginnt bei t₁ mit dem Einkuppelvorgang. Der Einkuppelvorgang ist bei t₂ beendet und im zeitlichen Zwischenraum steigt die Motor­ drehzahl entsprechend der Kurve B im wesentlichen gleichmäßig auf den Wert n_G2 an. Nach Beendigung des Einrückvorganges ab dem Zeitpunkt t₂ ist die Reibungskupplung voll eingekuppelt und der gesamte Antriebsstrang starr miteinander verbunden. Die ent­ sprechende Verzögerungslinie ist im unteren Diagramm dargestellt, und zwar mittels der Kurve b. Wenn davon ausgegangen wird, daß im ausgekuppelten Zustand der Rei­ bungskupplung, also zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁, im wesentlichen weder Be­ schleunigung noch Verzögerung stattgefunden hat, so beginnt bei t₁ mit Beginn des Einkuppelvorganges ein Anstieg der Verzögerung des Fahrzeuges; der Verzögerungs­ wert erreicht ein Maximum im Bereich zwischen t₁ und t₂ und sinkt dann nach voll­ kommen eingerückter Kupplung wieder auf einen etwas niedrigeren Wert ab. Dieses Verhalten kommt dadurch zustande, daß während des Einkuppelvorganges nicht nur die Reibleistung des Motors überwunden, sondern auch noch eine Leistung zu seiner Beschleunigung aufgebracht werden muß.

Erkennt die Programmsteuerung 10 nun vor dem Einkuppelvorgang eine höhere Getrie­ beeingangsdrehzahl entsprechend n_G1, so wählt sie eine höhere Einkuppelgeschwindig­ keit vor, wodurch der zeitliche Drehzahlanstieg der Motordrehzahl einen höheren Wert aufweist. Damit ist die Kurve A im Bereich zwischen t₁ und t₂ steiler. Während dieses Einkuppelvorganges wird auf Fahrzeug und Fahrer eine höhere Verzögerung ausgeübt, da im wesentlichen im gleichen Zeitintervall eine größere Drehzahldifferenz ausgegli­ chen wird. Dieses Verhalten ist unerwünscht, da davon ausgegangen werden kann, daß der Fahrer bewußt bei hohen Drehzahlen zurückschaltet und somit auch eine höhere Verzögerung des Fahrzeuges erwartet.

Die Kurven C und c zeigen das Verhalten bei einer niedrigen Drehzahldifferenz zwischen Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl. Dieses Verhalten ist unerwünscht, wenn entwe­ der der Fahrer während des Schaltvorganges in einen niedrigeren Gang das Gaspedal nicht ganz zurücknimmt oder wenn er es zurücknimmt und bei ganz niedrigen Ge­ schwindigkeiten zurückschaltet. Diese Situation kann insbesondere bei einer glatten Straßenoberfläche der Fall sein, wodurch ein sanfter Einkuppelvorgang erzeugt wird, der die Bodenhaftung der Räder nicht unterbricht.

Die Programmsteuerung 10 kann zusätzlich zur Überwachung der Motor- und Getrie­ beeingangsdrehzahl noch die Bremsanlage des Fahrzeuges überwachen, indem bei­ spielsweise vom Bremszylinder 13 über einen Druckgeber 14 eine Abfrage erfolgt, ob während des Schaltvorganges in einen niedrigeren Gang vom Fahrer gleichzeitig ge­ bremst wird. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, wenn während des Kupp­ lungs-Einrückvorganges bei Vorliegen eines Bremssignales der Einrückvorgang sanft vonstatten geht, da der Fahrer mit Sicherheit vor allem durch das Dosieren der Bremse das Fahrzeug abbremsen möchte. Ein zusätzlicher starker Bremsvorgang durch Be­ schleunigung des Motors ist in diesem Falle nicht erwünscht. Deshalb wird die Pro­ grammsteuerung 10 bei Vorliegen eines Bremssignales die zeitliche Drehzahländerung des Motors niedriger als nur nach dem Drehzahlverhältnis von Motor und Getriebeein­ gang notwendig einregeln. Dabei kann der Druckgeber 14 sowohl lediglich als Schwellwertgeber ausgelegt sein, der nur das Vorliegen eines Bremsvorganges einzeigt, oder er kann ein analoges Signal abgeben, aus welchem die Heftigkeit der Bremsbetäti­ gung abgelesen werden kann und dementsprechend der Einkuppelvorgang verändert werden kann.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur automatischen Betätigung einer im Drehmomenübertragungsweg zwischen Motor und Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges angeordneten Anfahr-/Schaltkupplung, deren Betätigungsorgan von einer steuerbaren Antriebsvorrichtung zwischen einer Aus- und Einkuppelposition bewegbar ist, wobei eine Programm­ steuerung zumindest die Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl sowie Beginn und Ende eines Schaltvorganges über einen Schalthebelkontakt überwacht und die An­ triebsvorrichtung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkuppelvorgang nach Durchführung eines Schaltvorganges von einem höheren in einen niedrigeren Gang durch die Programmsteuerung (10) bei einem Verhältnis Getriebeeingangsdrehzahl (n_G) zu Motordrehzahl (n_M) gleich oder größer eins derart regelbar ist, daß der Wert des zeitlichen Anstieges der Motordreh­ zahl (n_M) bei jedem Einkuppelvorgang konstant und abhängig vom Drehzahlver­ hältnis n_G zu n_M bei Beginn des Einkuppelvorganges auf unterschiedliche Werte festgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des zeitlichen Anstieges der Motordrehzahl (n_M) bei größeren Werten von n_G zu n_M größer wählbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Anstieg der Motordrehzahl (n_M) zusätzlich in Abhängigkeit vom Vorliegen eines Bremssignales in Richtung auf niedrigere Werte veränderbar ist.