DE3934628A1 - Steuersystem fuer eine kraftfahrzeugkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Kraftfahr­ zeugkupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere dreht es sich um die Steuerung einer automati­ schen, zum Beispiel einer elektromagnetischen Kupplung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs.

Die Anmelderin stellt Kraftfahrzeuge mit kontinuierlich ver­ stellbaren Riemengetrieben her, bei denen eine elektromagne­ tische Kupplung Verwendung findet. Die elektromagnetische Kupplung des Getriebes wird von einem Steuersystem gesteuert, um verschiedene Betriebsarten, zum Beispiel einen Startbetrieb des Fahrzeugs, einen Rückwärtsbetrieb, einen Schubbetrieb beim Loslassen des Gaspedals und einen Sperreingriffsbetrieb zu steuern. Jeweils eine der Betriebsarten wird in Übereinstim­ mung mit der Position eines Wählhebels und mit Fahrbedingun­ gen ausgewählt, um die elektromagnetische Kupplung zu steuern.

Aus der JP 60-2 56 632 ist ein Steuersystem für eine elektromag­ netische Kupplung bekannt, bei welcher ein Kupplungsmoment zum Eingriff der Kupplung dann erzeugt wird, wenn die Fahrzeug­ geschwindigkeit oberhalb einer vorbestimmten Kupplungseingriffs- Bezugsgeschwindigkeit liegt, wobei das Moment auch dann erzeugt wird, wenn das Gaspedal losgelassen wird, wodurch man einen Motorbremseffekt erzielen kann.

Wenn aber ein Wählhebel während des Vorwärtsfahrens in die Rückwärtsposition oder während des Rückwärtsfahrens in die Vorwärtsposition gestellt wird, was im nachfolgenden als Last­ schaltung bezeichnet wird, so tritt das Kupplungsmoment beim Eingriff der Kupplung auch dann auf, wenn die Fahrzeuggeschwin­ digkeit oberhalb der vorbestimmten Geschwindigkeit liegt. Dar­ aus resultiert ein extrem großes Drehmoment, das auf das Ge­ triebe in entgegengesetzter Richtung wirkt, so daß eine hohe Last auf die Maschine wirkt, die wiederum die Maschine abwür­ gen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Steuern der Kupplung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ein Abwürgen der Maschine bei Lastschal­ tung verhindert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für eine automatische Kupplung eines Motorfahrzeuges aufgezeigt, das ein Getriebe und einen Wählhebel zum Auswählen eines Vor­ wärts- oder Rückwärtsantriebsbereiches aufweist, wobei das System Wählpositionsdetektoreinrichtungen aufweist, die auf die Auswahl des Vorwärts- oder Rückwärtsantriebsbereiches ein Vorwärts- oder Rückwärtsbereichssignal geben, Lastschaltungs­ detektoreinrichtungen, die beim Verschieben des Wählhebels vom Vorwärtsantriebsbereich in den Rückwärtsantriebsbereich oder vom Rückwärtsantriebsbereich in den Vorwärtsantriebs­ bereich ein Lastschaltungssignal erzeugen, Gaspedaldetektor­ einrichtungen, zum Feststellen des Loslassens des Kraftfahr­ zeuggaspedals, die ein Gaspedal-Loslass-Signal abgeben, Geschwindigkeitsdetektoreinrichtungen zum Feststellen der Fahrzeuggeschwindigkeit, die ein Geschwindigkeitssignal dann abgeben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb einer vor­ bestimmten Kupplungseingriffsgeschwindigkeit liegt, Einrich­ tungen, die auf das Lastschaltungssignal, das Gaspedal-Loslass- Signal und das Geschwindigkeitssignal ein Abwürgsignal abgeben.

Auf das Abwürgsignal hin wird die Kupplung ausgerückt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die automatische Kupplung eine elektromagnetische Kupplung, das Getriebe ist ein Automatikgetriebe.

Weitere erfinderische Merkmale ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus­ führungsformen, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems zum Steuern einer elektromagnetischen Kupplung für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2a und 2b Blockdiagramme einer Ausführungsform der Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine grafische Darstellung zur Erläuterung verschie­ dener Fahrzustände,

Fig. 4a und 4b Flußdiagramme zur Erläuterung der Funktions­ weise der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 5 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Kupp­ lungsstromes.

Wie in Fig. 1 gezeigt, steht eine Kurbelwelle 10 einer Maschi­ ne 1 in Wirkverbindung mit einer Elektromagnet-Pulverkupplung 2 zum Übertragen der Antriebsleistung der Maschine 1 auf ein kontinuierlich einstellbares automatisches Riemengetriebe 4 über einen Auswahlmechanismus 3. Der Ausgang des Riemengetrie­ bes 4 wird auf Achsen 8 von Fahrzeugantriebsrädern 9 über eine Ausgangswelle 13, ein Paar von Zwischenuntersetzungsrädern 5, eine Zwischenwelle 6 und ein Differential 7 übertragen.

Die Elektromagnet-Pulverkupplung 2 umfaßt ein ringförmiges Antriebsteil 2 a, das mit der Kurbelwelle 10 der Maschine 1 verbunden ist. Ein Abtriebsteil 2 b ist auf einer Eingangs­ welle 11 des Getriebes 4 gesichert. Im Abtriebsteil 2 b ist eine Magnetisierungsspule 2 c angebracht. Pulver aus magneti­ sierbarem Material ist in einem Spalt zwischen dem Antriebs­ teil 2 a und dem Abtriebsteil 2 b angeordnet. Wenn die Magneti­ sierungsspule 2 c durch den Kupplungsstrom erregt wird, so wird das Abtriebsteil 2 b magnetisiert und erzeugt einen mag­ netischen Fluß, der durch das Antriebsteil 2 a verläuft. Das Magnetpulver wird durch den magnetischen Fluß im Spalt an­ gesammelt und das Abtriebsteil 2 b wird mit dem Antriebsteil 2 a durch das Pulver verbunden. Wenn der Kupplungsstrom aus­ geschaltet wird, so werden das Antriebsteil 2 a und das Ab­ triebsteil 2 b voneinander getrennt.

Beim automatischen Riemengetriebe 4 ist der Auswahlmechanis­ mus 3 zwischen der Eingangswelle 11 und einer Hauptwelle 12 angeordnet. Der Auswahlmechanismus 3 ist mit einem Synchroni­ siermechanismus umfassend Zahnrädern, eine Nabe und eine Hül­ se zum Verbinden der Eingangswelle 11 und der Hauptwelle 12 versehen, um wahlweise eine Antriebsposition (D-Bereich), ei­ nen Antriebsbereich für hohe Maschinendrehzahl (Ds-Bereich) und einen Rückwärts-Antriebsbereich (R-Bereich) zu ermöglichen.

Das kontinuierlich einstellbare automatische Riemengetriebe 4 weist eine Hauptwelle 12 und eine Ausgangswelle 13 auf, die parallel zur Hauptwelle 12 angeordnet ist. Eine Antriebsrie­ menscheibe 14 mit einem Hydraulikzylinder 14 a ist auf der Hauptwelle 12 montiert. Eine Abtriebsriemenscheibe 15 ist mit einem Hydraulikzylinder 15 a versehen und auf der Ausgangswel­ le 13 montiert. Ein Antriebsriemen 16 steht in Eingriff mit der Antriebs- und der Abtriebsriemenscheibe 14, 15. Die Hydraulikzylinder 14 a und 15 a stehen mit einem Hydraulikregel­ kreis 17 in Strömungsverbindung, das mit Drucköl von einer einer Ölpumpe P aus einem Ölreservoir 17 versorgt wird.

Die Hydrauliksteuerschaltung 17 wird von der Fahrzeuggeschwin­ digkeit, der Motordrehzahl und der Drosselklappenposition zum Steuern der Menge von Öl beeinflußt, die den Zylindern 14 a und 15 a zugeführt wird. Die Riemenscheiben 14 und 15 werden über die Druckkräfte aus den Zylindern 14 a und 15 a so betätigt, daß der Laufdurchmesser des Riemens 16 variabel einstellbar ist, um so das Übersetzungsverhältnis stufenlos einzustellen.

Ein elektronisches Steuersystem für die Kupplung 2 und das Rie­ mengetriebe 4 umfaßt einen Maschinendrehzahlsensor 19, Dreh­ zahlsensoren 21 und 22 zum Abtasten der Drehzahlen der An­ triebs- und der Abtriebsriemenscheiben 14 bzw. 15. Ein Choke- Schalter 24 ist vorgesehen, der dann ein Ausgangssignal ab­ gibt, wenn ein Choke-Ventil der Maschine 1 geschlossen ist. Ein Klimaanlagenschalter 23 gibt bei Betrieb einer Klimaanlage ein Ausgangssignal ab. Ein Wahlhebelschalter 25 ist mit dem Auswahlmechanismus 3 verbunden und mit einem Wahlpositions­ sensor 26 versehen, der die Antriebspositionen D und Ds sowie die Rückwärtsposition R abtastet. Ein Gaspedalschalter 28 ist vorgesehen, um den Betätigungsgrad eines Gaspedals 27 abzu­ tasten. Ein Drosselklappenpositionssensor 29 ist bei der Dros­ selklappe vorgesehen.

Ausgangssignale der Sensoren und Impulse der Schalter werden der elektronischen Steuerschaltung 20 zugeführt, die ein Kupp­ lungsstrom-Steuersignal an die Kupplung 2 und ein Steuersig­ nal zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses (i) sowie ein Druckregelsignal an die Regelschaltung 17 abgibt.

Die Fig. 2a und 2b zeigen die Steuerschaltung 20 aus Fig. 1. Wie aus den Abbildungen hervorgeht, wird ein Antriebsriemen­ scheibendrehzahlsignal NP des Sensors 21, ein Abtriebsriemenscheibendrehzahlsignal NS des Sensors 22 und ein Drosselklappenpositionssignal 6 des Sensors 29 einer Einrich­ tung 30 zur Einstellung der Übersetzungsänderungsgeschwindig­ keit zugeführt, um ein Übersetzungsverhältnisregelsignal in Abhängigkeit von einer Soll-Übersetzungsverhältnisänderungs­ geschwindigkeit di/dt zu erzeugen. Einer Druckregeleinrichtung 31 wird ein Maschinendrehzahlsignal Ne des Sensors 19, ein Drosselklappenpositionssignal R des Sensors 29 und Ist-Über­ setzungsverhältnissignal i (NS/NP) der Einrichtung 30 zur Ein­ stellung der Übersetzungsänderungsgeschwindigkeit zugeführt, woraufhin ein Druckregelsignal in Abhängigkeit von einem Soll- Druck erzeugt wird. Diese Steuersignale werden der Regelschal­ tung 17 zugeführt, um so das Übersetzungsverhältnis und den Leitungsdruck im Getriebe 4 zu regeln.

Einer Entscheidungseinrichtung 32 für Rückwärtsstrom wird das Maschinendrehzahlsignal Ne des Sensors 19 und ein Antriebs­ positionssignal des Wählpositionssensors 26 zugeführt. Wenn die Maschinendrehzahl Ne unter 300 min^-1 liegt oder der Wähl­ hebel 25 in der Neutralposition (N-Bereich) oder einer Park­ position (P-Bereich) steht, so gibt die Entscheidungseinrich­ tung 32 für Rückwärtsstrom ein Rückwärts-Erregungssignal ab, das einer Ausgangsbestimmungseinrichtung 33 zugeführt wird. Daraufhin läßt diese einen kleinen Rückwärtsstrom durch die Spule 2 C der Kupplung 2 fließen, um diese vollständig zu lösen.

Einer Einrichtung 34 für die Kupplungsstrombetriebsart werden die Signale aus der Entscheidungseinrichtung 32 für Rückwärts­ strom, Signale vom Gaspedalschalter 28 und ein Fahrzeuggeschwin­ digkeitssignal V vom Abtriebsriemenscheibensensor 22 zugeführt, um die Fahrbedingungen (z. B. Start-Betriebsart) festzulegen und entsprechende Ausgangssignale abzugeben. Die Ausgangssig­ nale werden einer Einrichtung 35 für eine Start-Betriebsart, einer Einrichtung 36 für Schub-Betriebsart und einer Einrich­ tung 37 für eine Kupplungs-Festsetz-Betriebsart zugeführt.

Die Einrichtung 35 für Start-Betriebsart legt einen Kupplungsstrom entsprechend einer Startcharakteristik abhängig von der Maschinendrehzahl Ne bei einem Normalstart oder vom Schließen des Choke-Schalters 24 bzw. des Klimaanlagenschal­ ters 23 fest. Die Startcharakteristik wird durch Signale ent­ sprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad R, der Fahrzeug­ geschwindigkeit V und der Antriebsposition (D-Bereich, Ds- Bereich oder R-Bereich) korrigiert.

Die Einrichtung 36 für Schub-Betriebsart legt einen kleinen Schubstrom fest, wenn das Gaspedal 27 bei niedrigen Geschwin­ digkeiten und bei jeder Antriebsposition fest, um ein Schub­ moment durch die Kupplung 2 zu erzeugen, um so ein Spiel zu reduzieren, das im Getriebe vorliegt, und um einen weichen Starten des Fahrzeugs zu ermöglichen.

Die Einrichtung 37 für die Festsetz-Betriebsart legt einen Festsetzstrom in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Drosselklappenöffnungsgrad R bei jeder Antriebs­ position fest, um die Kupplung 2 vollständig einzurücken. Aus­ gangssignale der Einrichtungen 35, 36 und 37 werden der Aus­ gangsbestimmungseinrichtung 33 zur Steuerung des Kupplungs­ stroms zugeführt. Die Betriebsbereiche der Betriebsarten sind in Fig. 3 gezeigt.

Die Steuereinheit 20 weist eine Lastschaltungsfeststellein­ richtung 40 auf, welcher Antriebspositionssignale des Wähl­ positionssensors 26 zugeführt werden. Die Lastschaltungsfest­ stelleinrichtung 40 gibt ein Lastschaltsignal, wenn die An­ triebsposition sich vom D-Bereich oder vom Ds-Bereich zum R-Bereich oder umgekehrt ändert. Das Lastschaltsignal wird einer Abwürg-Vorhersage-Einrichtung 41 zugeführt, der außer­ dem das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V und ein Gaspedal- Loslass-Signal vom Gaspedalschalter 28 zugeführt werden. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als eine vorherbestimmte Kupplungseinrückfahrzeuggeschwindigkeit Vs ist, bei welcher die Kupplung 2 vollständig eingerückt wird (V ≧ Vs), und das Gaspedal gleichzeitig bei Vorliegen eines Lastschaltsignals losgelassen wird, so gibt die Abwürg-Vorhersage-Einrichtung 41 ein Maschinenabwürgsignal an die Entscheidungseinrichtung 32 für Rückwärts-Strom, so daß die Spule 2 C der Kupplung 2 mit einem Gegenstrom (Rückwärts zum Erregungsstrom) entregt wird, um die Kupplung zu lösen.

Der Betrieb des Systems bzw. das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 erläu­ tert.

Wenn im D-Bereich das Gaspedal gedrückt wird, gibt die Einrich­ tung 34 für die Kupplungsstrombetriebsart ein Signal an die Einrichtung 35 für die Start-Betriebsart, so daß der Kupplungs­ strom zum Starten des Fahrzeugs in die Spule 2 C der Kupplung 2 fließt. Wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit er­ reicht, so wird der Einrichtung 37 für die Festsetzungs-Betriebs­ art ein Signal zugeführt, so daß ein hoher Festsetzstrom zum vollständigen Einrücken der Kupplung (wie in Fig. 5 gezeigt) fließt, um die Kupplung zu sperren. Wenn das Gaspedal im D- Bereich nicht niedergedrückt wird, so fließt ein kleiner Schub- Betriebsstrom.

Wenn der Wählhebel 25 verschoben wird, so geht ein Ausgangs­ signal des Wählpositionssensors 26 zur Lastschaltungsfeststell­ einrichtung 40, wo nun ein Vorgang stattfindet, wie er im Flußdiagramm nach den Fig. 4a und 4b erläutert ist.

Wenn in einem Schritt 50 die ausgewählte Position als D-Bereich erkannt wird, so wird in einem Schritt 51 eine Marke 1 gesetzt. In einem Schritt 52 wird abgefragt, ob der ausgewählte Bereich aus dem letzten Programmdurchlauf der R-Bereich war. Genauer gesagt, es wird abgefragt, ob eine Marke 2 gesetzt ist, welche anzeigt, daß der R-Bereich angewählt war. Wenn die Marke 2 nicht gesetzt ist, so schreitet das Programm zu einem Schritt 55 fort, in welchem abgefragt wird, ob das Gaspedal losgelas­ sen ist. Wenn nicht, so wird in einem Schritt 59 eine Normal- Betriebsart ausgewählt, in welcher die Kupplung wie oben be­ schrieben betrieben wird.

Wenn der Wählhebel beim Abfragen im Schritt 50 nicht im D-Bereich steht, so schreitet das Programm zu einem Schritt 60. Wenn in dem Schritt 60 festgestellt wird, daß der R-Bereich eingestellt ist, so wird in einem Schritt 61 die Marke 2 gesetzt. Wenn da­ nach in einem Schritt 62 festgestellt wird, daß die Marke 1 beim letzten Programmdurchlauf gesetzt war, also eine Lastschal­ tung festgestellt wird, so wird in einem darauffolgenden Schritt 63 eine Marke 3 gesetzt. Das Lastschaltsignal aus der Last­ schaltfeststelleinrichtung 40 wird der Abwürg-Vorhersage-Ein­ richtung 41 zugeführt und die Marke 1 wird in einem Schritt 64 zurückgesetzt. Wenn im Schritt 55 festgestellt wurde, daß das Gaspedal 27 niedergedrückt ist, so schreitet das Programm zum Schritt 59 fort. Demzufolge fließt ein Startstrom durch die Kupplung, wie dies in Fig. 5 mit einer strichpunktierten Linie gezeigt ist, um das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung an­ fahren zu lassen. Wenn im Schritt 55 festgestellt wurde, daß das Gaspedal 27 losgelassen ist, so wird danach im Schritt 56 abgefragt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer ist als eine vorbestimmte Kupplungseinrückgeschwindigkeit Vs. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer ist als Vs und wenn in einem darauffolgenden Schritt 57 festgestellt wurde, daß die Marke 3 gesetzt ist, so wird in einem Schritt 58 eine Rück­ wärts-Erregungsbetriebsart eingestellt. Genauer gesagt, wird ein Maschinenabwürg-Vorhersage-Signal der Entscheidungsein­ richtung 32 für Rückwärtsstrom zugeführt, so daß ein Rück­ wärtsstrom durch die Kupplung fließt (wie in Fig. 5 mit einer durchgezogenen Linie gezeigt), um so die Kupplung auszurücken. Bei einer Lastschaltung wird somit die Maschine vom Getriebe­ zug abgekoppelt, so daß auf diesen keine Last wirkt. Demzu­ folge läuft das Fahrzeug im Leerlauf (ohne Antrieb), bis das Gaspedal niedergedrückt oder das Fahrzeug durch Drücken des Bremspedals abgebremst wird.

Wenn im Schritt 52 festgestellt wurde, daß die Marke 2 gesetzt ist, so wird im Schritt 53 die Marke 3 gesetzt, so daß ein Lastschaltsignal erzeugt wird. In einem darauffolgenden Schritt 54 wird die Marke 2 zurückgesetzt. Daraufhin wird im Schritt 58 oder 59 die Rückwärts-Erregungsart oder die Normal-Betriebsart davon abhängig eingestellt, wie das Gaspedal oder die Fahrzeug­ geschwindigkeit sind, wie dies oben beschrieben wurde.

Wenn der Ds-Bereich angewählt ist, so wird das Getriebe her­ untergeschaltet, so daß die Maschinendrehzahl steigt. Demzu­ folge ist die Wahrscheinlichkeit sehr gering, daß die Maschi­ ne abgewürgt wird. Wenn demzufolge in einem Schritt 65 fest­ gestellt wird, daß der Ds-Bereich angewählt ist, so werden die Marken 1, 2 und 3 in einem Schritt 66 zurückgesetzt, so daß das Programm zum Schritt 59 über den Schritt 57 (späte­ stens) geht, unabhängig von der Lastschaltung.

Nachdem bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Kupp­ lungseinrück-Fahrzeuggeschwindigkeit im D-Bereich von der im R-Bereich abweicht (wie in Fig. 3 gezeigt), wird die vorbestimm­ te Kupplungseinrückgeschwindigkeit Vs im Schritt 56 in Über­ einstimmung mit dem angewählten Bereich verändert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die elektromagnetische Kupplung bei einer Lastschaltung ausgerückt, so daß ein Abwür­ gen der Maschine sehr wirksam verhindert wird. Wenn das Gas­ pedal nach einer Lastschaltung niedergedrückt wird, so wird die Normal-Betriebsart nach Wunsch des Fahrers angewählt, so daß dieser das Fahrzeug fahren kann.

Claims (3)

1. Steuersystem für eine Kraftfahrzeugkupplung eines Kraftfahr­ zeuges mit einem Getriebe (4) und einem Wählhebel (25) zum Auswählen eines Vorwärts-Antriebsbereiches oder eines Rück­ wärts-Antriebsbereiches, gekennzeichnet durch
einen Wählpositionsdetektor (26), der entsprechend dem An­ wählen des Vorwärtsantriebsbereiches oder des Rückwärtsan­ triebsbereiches ein Vorwärtsantriebssignal (D, Ds) oder ein Rückwärtsantriebssignal (R) liefert;
einen Lastschaltdetektor (40), der beim Verschieben des Wähl­ hebels (25) aus dem Vorwärtsantriebsbereich in den Rückwärtsantriebsbereich oder aus dem Rückwärtsantriebsbe­ reich in den Vorwärtsantriebsbereich ein Lastschaltsignal abgibt;
einen Gaspedaldetektor (28), der feststellt, ob das Gaspedal (27) des Fahrzeugs losgelassen wird und dann ein Gaspedal- Loslass-Signal erzeugt;
einen Geschwindigkeitsfühler (22), der die Fahrzeuggeschwin­ digkeit (V) feststellt und dann ein Geschwindigkeitssignal abgibt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer vor­ bestimmten Kupplungseinrückgeschwindigkeit (Vs) liegt;
Einrichtungen (41), die auf das Lastschaltsignal, das Gas­ pedal-Loslass-Signal und das Geschwindigkeitssignal hin ein Maschinen-Abwürgsignal erzeugen, und
Kupplungsausrückeinrichtungen (32), die auf das Maschinen- Abwürgsignal hin die Kupplung (2) ausrücken.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (2) eine Elektromagnetkupplung ist.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Kupplungseinrückgeschwindigkeit (Vs) in Übereinstimmung mit der eingestellten Wählhebelstellung veränderbar ist.