DE60130058T2

DE60130058T2 - Steuerung des Leerlauf-Drehmoments für die automatisierte Trockenfahrkupplung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE60130058T2
Application number: DE60130058T
Authority: DE
Inventors: John Alfred Knutsford Richardson; Robert Stanley Preston Wheeler
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2000-05-05
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: GB0010785D0; US6445992B2; GB2361980A; EP1151891A2; EP1151891B1; US20010049576A1; EP1151891A3; DE60130058D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Steuerungen für Fahrzeugtrockenreibungshauptkupplungen, die in teil- oder vollautomatisierten mechanischen Getriebesystemen verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuerung für eine Fahrzeugtrockenhauptkupplung, wobei die Hauptkupplung unter Leerlaufbedingungen, wenn die Fahrzeugbremsen nicht betätigt sind, mit einer relativ niedrigen Leerlaufantriebsdrehmoment-Drehmomentübertragungskapazität im Eingriff steht.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Teil- und vollautomatisierte mechanische Kraftfahrzeuggetriebesysteme, die Reibungshauptkupplungen nutzen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie durch Verweis auf die US-Patentschriften Nr. 4 361 060 , 4 595 986 , 4 850 236 , 4 648 290 , 5 389 053 , 5 487 004 , 5 487 005 und 5 509 867 ersichtlich ist.
Steuerungen für automatisierte Reibungshauptkupplungen, üblicherweise Trockenkupplungen, die in automatisierten Kraftfahrzeuggetriebesystemen benutzt werden, sind bekannt, wie durch Verweis auf die US-Patentschriften Nr. 4 081 065 , 4 646 891 , 4 860 861 , 5 275 267 , 5 293 316 , 5 314 050 , 5 337 868 , 5 337 874 , 5 383 823 , 5 393 274 , 5 411 124 , 5 404 301 , 5 630 773 , 5 624 350 , 5 738 609 , 5 964 330 und 6 045 484 ersichtlich ist.
Ein System zur Erzielung eines „Kriechdrangs" („urge to move") unter Verwendung einer Nasslaufkupplung ist in der US-Patentschrift Nr. 6 071 211 beschrieben. Dieses System ist jedoch zur Verwendung im Zusammenhang mit einer Trockenkupplung nicht geeignet, da bei betätigten Fahrzeugbremsen ein zu großer Schlupf und Verschleiß auftreten kann. Die Druckschrift DE 198 14 917 A offenbart ein Fahrzeugantriebsstrangsystem und ein Verfahren zur Steuerung desselben, die konfiguriert sind, um eine sanfte Anfangskriechbewegung eines Fahrzeugs zu erzielen, ohne einen unzulässigen Verschleiß der Hauptkupplung herbeizuführen. Das System enthält eine Steuerungseinrichtung, die ein Modul zur Steuerung einer Kriechbewegung des Fahrzeugs aufweist. Das Modul wird aktiviert, um die Übertragung eines vorbestimmten Drehmomentes auf das Getriebe zu bewirken, wenn ein Stillstandzustand eines Fahrzeugs erfasst wird und erfasst wird, dass eine Drossel-/Fahrpedalbetätigungsvorrichtung nicht betätigt worden ist. DE '971 beschreibt die Merkmale des Patentanspruchs 1 abgesehen von einer Trockenhauptkupplung sowie die Merkmale, die mit 5 und 6 nummeriert sind.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuerung für einen Fahrzeugantriebsstrang, der eine Haupttrockenreibungskupplung enthält, zu schaffen, die unter Leerlaufbedingungen ein „Kriechdrang"-Drehmoment liefert, wenn die Fahrzeugbremsen nicht betätigt sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 13 auf, wobei bevorzugte Merkmale in den abhängigen Ansprüchen angegeben sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerung für eine automatisierte Trockenreibungshauptkupplung geschaffen, die die über elektronische Datenverbindungen gemäß einem Industriestandard, wie beispielsweise Datenverbindungen entsprechend den Protokollen SAE J1922, SAE J1939 und/oder ISO 11898 verfügbare Informationen und/oder einen Bremssystemsensor nutzt, um im Vergleich zum Stand der Technik eine verbesserte Kupplungssteuerung und verbesserte funktionelle Kupplungseigenschaften zu schaffen.
Durch Erfassung und Steuerung des Drehmomentes am Motorschwungrad unter Verwendung eines elektronisch gesteuerten Motors, der mit einem Datenlink nach einem Industriestandard verbunden ist (siehe US-Patentschrift Nr. 5 509 867 ) und durch Steuerung des Einrückzustandes einer Reibungshauptkupplung wird ein Antriebsstrangsystem mit einer Trockenhauptkupplung geschaffen, das bei Leerlaufzuständen, wenn die Fahrzeugbremsen nicht betätigt sind, einen „Kriechdrang" entwickelt.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines automatisierten mechanischen Fahrzeuggetriebesystems, das vorteilhafter Weise die Hauptkupplungssteuerung mit Leer laufantriebsdrehmoment gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
2 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Druckfluid betätigten Steuermechanismus zur Steuerung des Einrückzustandes einer Kraftfahrzeughauptkupplung.
3 zeigt eine schematisierte Darstellung des Hauptkupplungssteuerungssystems mit Leerlaufantriebsdrehmoment gemäß der vorliegenden Erfindung, das sowohl Hardware als auch Software umfasst (dargestellt in schattierten Blöcken).
4 zeigt eine schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Leerlaufantriebsdrehmoment-Hauptkupplungssteuerungslogik in Form eines Flussdiagramms.
4A zeigt eine schematisierte Darstellung einer alternativen Steuerungslogik in Form eines Flussdiagramms.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ein automatisiertes mechanisches Fahrzeuggetriebesystem 10, das vorteilhafter Weise die Hauptkupplungssteuerung mit Leerlaufantriebsdrehmoment gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt, ist in schematisierter Weise in 1 veranschaulicht.
Das System 10 enthält einen Kraftstoff gesteuerten Motor 12, eine Trockenreibungshauptkupplung 14 und ein mehrgängiges mechanisches Getriebe 16. Der Motor 12 ist typischerweise ein Diesel- oder Benzinmotor und weist ein Abtriebs- bzw. Ausgangselement oder eine Kurbelwelle 18 auf, das bzw. die Reibscheiben 14A der Kupplung 14 antreibt, die auf eine Eingriffsverbindung mit Reibscheiben 14B hin vorgespannt sind, die auf einer Eingangswelle 20 des Getriebes 16 drehfest fixiert sind.
Das Getriebe 16 kann von der einfachen oder von der Verbundbauart sein, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 5 370 561 veranschaulicht ist. Das Getriebe 16 weist eine Ausgangswelle 22 auf, die eine Antriebswelle 24 antreibt, die mit dem Eingang 26 einer Kraftfahrzeugantriebsachseneinrichtung 27 verbunden ist.
Zur Steuerung der Kraftstoffbelieferung des Motors und zur Lieferung von Ausgangsinformationen an eine elektronische Datenverbindung bzw. einen elektronischen Datenlink DL, die bzw. der dem Industriestandard SAE J1939 oder einem vergleichbaren Protokoll entspricht, ist ein Motorcontroller 28 vorgesehen, der vorzugsweise elektronisch und Mikroprozessor gesteuert arbeitet. Das System 10 enthält ferner einen Kupplungsaktuator 30 zur Steuerung der Betätigung der Kupplung 14 sowie einen Getriebeaktuator 32 zur Steuerung der Betriebsweise des Getriebes 16.
Es ist ein Sensor 33 vorgesehen, um die Position des Fahrpedals 33A zu erfassen und ein Signal THL zu liefern, das diese kennzeichnet. Ein Sensor 35 ist vorgesehen, um eine Betätigung des Fahrzeughauptbremspedals 35A zu erfassen und ein hierfür kennzeichnendes Signal BRK zu liefern. Zur Erfassung einer Aktivierung der Fahrzeugparkbremsen 35D und zur Lieferung eines hierfür kennzeichnenden Signals PBRK kann ferner ein Sensor 35C vorgesehen sein. Die mit dem Pedal 35A gesteuerten Hauptbremsen und die Parkbremsen 35D, falls sie vorgesehen sind, stellen das Fahrzeugbrems system dar. Eine Information über die Drossel-/Fahrpedalstellung und/oder Bremssystembetätigung kann außerdem von der Datenverbindung erhalten werden.
Elektronisch über eine SAE J1939 oder eine ähnliche Datenverbindung gesteuerte Motoren haben typischerweise vier Betriebsarten, nämlich (i) Kraftstoffbelieferung gemäß der Fahrpedalposition, (ii) Kraftstoffbelieferung gemäß der angeforderten Motordrehzahl (iii) Kraftstoffbelieferung gemäß dem angeforderten Motorgesamtdrehmoment und (iv) Kraftstoffbelieferung, um eine angeforderte maximale Motordrehzahl und ein angefordertes maximales Motorgesamtdrehmoment nicht zu überschreiten.
Es ist eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinheit 34 vorgesehen, die Eingangssignale 36 empfängt und dieselben gemäß einer Steuerlogik verarbeitet, um Ausgangsbefehlsignale für die Systemaktuatoren zu erzeugen. Die ECU kann gesondert aufgebaut oder in den Motorcontroller integriert sein. Die unterschiedlichen Controller, Sensoren und/oder Aktuatoren können über einen Datenlink kommunizieren, der einem Industriestandardprotokoll, wie beispielsweise SAE J1939 oder dergleichen, entspricht.
Geeignete Sensoren, wie beispielsweise Sensoren zur Erfassung der Motordrehzahl ES, der Eingangswellendrehzahl IS und/oder der Ausgangswellendrehzahl OS sowie Aktuatoren sind dem Fachmann bekannt, und Beispiele hierfür können den US-Patentschriften Nr. 4 361 060 , 4 873 881 , 4 974 468 , 5 135 218 , 5 279 172 , 5 305 240 , 5 323 669 , 5 408 898 , 5 441 137 , 5 445 126 , 5 448 483 und 5 481 170 entnommen werden.
Die Kupplung 14 ist als eine „Trockenkupplung definiert, da die Reibglieder von dieser, 14A und 14B, keiner Flüssigkeit zur Wärmeableitung und/oder zu Schmierzwecken ausgesetzt sind. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Kupplungsreibglieder in einem Gehäuse 14C untergebracht.
Wie bekannt ist (siehe vorerwähnte US-Patentschrift Nr. 5 509 867 ), überträgt ein Datenlink, der dem Protokoll SAE J1939 oder einem vergleichbaren Protokoll entspricht, Informationen, durch die das Motorausgangsdrehmoment (das außerdem als „Schwungraddrehmoment" bezeichnet wird) ausgelesen oder bestimmt werden kann. Diese Datenverbindungen ermöglichen es ferner, den Motor mit einem Befehl anzuweisen, die Kraftstoffbelieferung so einzustellen, dass eine bestimmte Motordrehzahl und/oder ein spezielles Motordrehmoment erzielt wird. Durch Nutzung dieser Information und der Fähigkeit der Motorsteuerung kann die Hauptkupplung 14 so gesteuert werden, dass ein verbessertes Systemverhalten erzielt wird.
Eine Fluiddruck betätigte Kupplungsaktuatoranordnung 30 ist in schematisierter Weise in 2 veranschaulicht. In einem Zylinder 44 ist ein Kupplungsbetätigungskolben 42 aufgenommen, der in der Ausrückrichtung durch Federn 46 vorgespannt ist. Unter Druck stehendes Fluid, wie beispielsweise Hydraulikfluid oder Druckluft, wirkt, wenn es in eine Kammer 48 eingelassen wird, auf eine Kolbenfläche 50 ein, um den Kolben 42 gegen die Vorspannung der Federn in der Einrückrichtung zu bewegen. Ein Dreiwege-Magnetventil 52 mit zwei Stellungen ist dazu vorgesehen, die Kammer 48 wahlweise mit Druck zu beaufschlagen oder von Druck zu entlasten. Eine Ventilsteuerung 54, die auf Steuersignale von dem Systemcontroller 34 anspricht, steuert die Erregung des Solenoids 52A des Ventils 52 vorzugsweise über Pulsweitenmodulation (PWM).
Obwohl eine Aktuatoranordnung 30 der Druckfluidbauart veranschaulicht ist, ist die vorliegende Erfindung auf Kupplungssteuerungen anwendbar, die andere Arten von Kupplungsaktuatoren, wie beispielsweise Kugelrampenaktuatoren oder dergleichen (siehe US-Patentschriften Nr. 5 441 137 und 5 485 903 ), nutzen.
Der Aufbau einer typischen Trockenreibungshauptkupplung 14 ist durch Verweis auf die vorerwähnten US-Patentschriften Nr. 4 081 065 , 5 393 247 und 5 964 330 sowie die US-Patentschriften Nr. 5 803 223 , 5 803 224 und 6 045 484 ersichtlich. Kurz gesagt, ist der Motorausgang 18, gewöhnlich ein gedämpftes Schwungrad, mit der Getriebeeingangswelle 20 über die einrückbaren und ausrückbaren Reibscheiben 14A und 14B verbunden. Die Kupplung 14 ist in einem Gehäuse 14 untergebracht, das an dem vorderen Ende des Getriebegehäuses angebracht ist.
Wie allgemein bekannt ist, sind die Scheiben durch Federn in eine reibschlüssige Eingriffsverbindung vorgespannt und durch ein Ausrückelement, das durch den Kolben 42 betätigt wird, in vollständig oder teilweise ausgerückte Stellungen bewegbar.
Das System kann ferner eine Trägheitsbremse enthalten, die auch als Eingangswellenbremse oder Hochschaltbremse 60 bekannt ist, um die Eingangswelle 20 für schnelleres Hochschalten zu verlangsamen oder anzuhalten. Trägheitsbremsen sind bekannt, wie durch Verweis auf die US-Patentschriften Nr. 5 086 659 und 5 713 445 ersichtlich ist.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass es bei einer Motorleerlaufdrehzahl (von ungefähr 850 bis 900 U/Min), wenn in dem Getriebe ein niedriger Gang, wie beispielsweise der ersten Gang, eingelegt ist, erwünscht ist, das ein kleines Drehmoment von dem Motor an dem Schwungrad erzeugt und die Hauptkupplung leicht eingerückt wird, um eine kleine Drehmomentstärke zu übertragen, die ausreicht, um eine langsame Bewegung oder Kriechbewegung des Fahrzeugs zu bewirken, wenn die Fahrzeugbremsen nicht betätigt sind. Das ergibt einen Betriebsmodus, der ähnlich demjenigen ist, den Fahrer von Personenkraftwagen wahrnehmen, die mit Getrieben von der Drehmomentwandlerbauart ausgerüstet sind.
Die Vorzüge, eine derartige „Kriechdrang"-Eigenschaft in einem Antriebsstrang und einer automatisierten Reibungshauptkupplungssteuerung vorzusehen, liegen darin, dass sich das Fahrzeug wie ein vertrautes Personenkraftfahrzeug, das mit einem Automatikgetriebe versehen ist, anfühlt und reagiert, das Fahrzeug lediglich durch Nutzung des Bremspedals mit niedrigen Geschwindigkeiten manövriert werden kann und Anfahrvorgänge des Fahrzeugs mit geringerem Ruck erfolgen, weil in dem System vorhandene Spiele bereits aufgezerrt worden sind.
Die Größe des von dem Motor bei Leerlaufdrehzahl erzeugten Schwungrad- oder Ausgangsdrehmomentes, das von der Kupplung in dem „Kriechdrang"-Einrückzustand übertragbar ist (d.h. das Leerlaufantriebsdrehmoment), sollte ausreichend sein, um ein Kriechen zu gestatten, wenn die Bremsen nicht betätigt sind.
Um eine auf Schlupf zurückzuführende Beschädigung der Trockenkupplung 14 zu verhindern, wenn die Bremsen angewandt sind, wird die Kupplung vollständig oder im Wesentlichen ausgerückt, wenn eine Betätigung des Fahrzeugbremssystems erfasst wird. Es versteht sich, dass eine sehr leichte Betätigung der Haupt- oder Parkbremsen als keine Betätigung des Fahrzeugbremssystems angesehen werden kann.
Alternativ (siehe 4A), wenn die Fahrzeugbremsen unter Leerlaufbedingungen angewandt werden, kann die Kupplung zur Erzielung einer Drehmomentübertragungskapazität zwischen einer vollständigen Ausrückung und einem Leerlaufantriebsdrehmoment (z.B. 40% bis 60% des Leerlaufantriebsdrehmomentes) für eine kurze Zeitdauer (von z.B. 0,2 bis 0,8 Sekunden) bewegt werden, bevor sie vollständig ausgerückt wird. Der Controller 84 kann für diesen Zweck mit einem Timer 34A ausgestattet sein.
Um ein Beispiel anzugeben, ergibt bei einem mittelschweren Nutzfahrzeug (der MVMA-Klasse 6 mit einem Fahrzeugbruttogewicht von 86,75 bis 112,2 kN (19501 bis 25000 Pfund)) ein Schwungraddrehmoment von ungefähr 27,1 bis 54,2 Nm (20 bis 30 Pfundfuß) ungefähr 2,2 kW (3 PS), was ausreichend ist, um das Fahrzeug auf ebenem Grund langsam zu bewegen, wenn die Bremsen nicht betätigt sind. Selbstverständlich muss die Größe des „Kriechdrang"-Drehmomentes, das von der Kupplung übertragen werden kann, außerdem so ausgewählt werden, dass durch den Schlupf, wenn das Fahrzeug am Anfang durch Betätigung der Bremsen zurückgehalten wird, lediglich ein noch hinnehmbarer Verschleiß verursacht wird.
Zum Zwecke der Erläuterung eines Beispiels der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass das System eine Datenverbindung des Typs SAE J1939 enthält, dass die Motordrehzahl (ES) und das Motorbruttodrehmoment (T_EG) über die Datenverbindung gelesen und/oder angewiesen werden kann und dass das Motorschwungraddrehmoment (T_FW) gleich dem Motorbruttodrehmoment (T_EG) abzüglich gewisser Reib- und Zubehörmomente (T_P) ist. Unter Nutzung dieser Beziehung (T_FW = T_EG – T_P) ist bei einem bekannten oder berechneten Wert für das parasitäre Drehmoment (T_P) der Wert des Motorbruttodrehmomentes bekannt, der für ein gewünschtes Ausgangs- oder Schwungraddrehmoment anzufordern ist.
3 veranschaulicht das gesamte Steuerungssystem für das Leerlaufantriebsdrehmoment, das sowohl Hardware als auch Software (schattierte Blöcke) enthält. Die Funktion der Motorregelschleife liegt darin, die Motordrehzahl bei einer gewünschten Drehzahl zu halten (oder zu regeln). Um die Kupplung einzurücken, sendet der Druckcontroller ein PWM-Befehlssignal an das Magnetspulen betätigte Hydrauliksystem, das wiederum den Kupplungskolben 42 mit Druck beaufschlagt, um die Kupplung 14 einzurücken. Das Drehmoment der eingerückten Kupplung ist (insbesondere bei relativ niedrigen Werten, beispielsweise 0 bis 67,8 Nm (0 bis 50 Pfundfuß)) im Wesentlichen direktproportional zu dem PWM-Befehl.
Um die Kupplung mit dem Leerlaufantriebsdrehmoment einzurücken, hält der Motorcontroller zunächst die Motordrehzahl bei einer gewünschten Leerlaufdrehzahl, indem er die geeignete Motordrehmomentanforderung über die SAE J1939-Kommunikationsverbindung DL an den Motor sendet. Wenn die Motorregelschleife ihren Gleichgewichtszustand erreicht, ist die Größe der Drehmomentanforderung gleich dem Motorreibmoment (bei der gewünschten Leerlaufdrehzahl) zuzüglich dem Kupplungsdrehmoment (Null, falls nicht eingerückt). Das System versucht dann, die Kupplung graduell bis zu dem Niveau des gewünschten Leerlaufantriebsmomentes von 35,2 Nm (26 Pfundfuß) einzurücken. Um dies zu bewerkstelligen, verwendet das System den Wert der Drehmomentanforderung als Rückmeldereferenz. Wenn die Kupplung graduell eingerückt wird, erhöht sich die Last des Motors, und diese verlangsamt somit die Motordrehzahl. In Abhängigkeit von der Drehzahländerung erhöht der Motorcontroller die Drehmomentanforderung für den Motor, um die Motordrehzahl bei der gewünschten Leerlaufdrehzahl zu halten. Wenn die Drehmomentanforderung den Wert von 35,2 Nm (26 Pfundfuß) über dem parasitären Motordrehmoment (T_EG = T_P + 26) erreicht und sich die Motordrehzahl bei der Leerlaufdrehzahl stabilisiert, ist das von der greifenden Kupplung übertragene Drehmoment gleich 35,2 Nm (26 Pfundfuß). Das System versucht von diesem Punkt an, den Kupplungseinrückzustand auf diesem Niveau aufrechtzuerhalten. Falls sich aus irgendeinem Grund der Wert der Drehmomentanforderung verändert (infolge von Temperaturänderungen oder anderweitig) stellt das System den Befehl für das Motordrehmoment (PWM-Befehl) entsprechend nach, um den Drehmomentanforderungswert bei 35,2 Nm (26 Pfundfuß) oberhalb des parasitären Motordrehmomentes zu halten und somit das Schwungraddrehmoment konstant bei 35,2 Nm (26 Pfundfuß) aufrechtzuerhalten.
Unter Verwendung von Befehlen und Rückmeldungen über die SAE J1939-Datenverbindung DL veranlasst das System bei getrennter Kupplung 14 (so dass folglich die Last Null ist), dass sich die Motordrehzahl bei der Leerlaufdrehzahl (von ungefähr 850 bis 900 U/Min) stabilisiert. Das an diesem Punkt erfasste Motorbruttodrehmoment ist gleich dem parasitären Drehmoment (T_P). Die Kupplung wird anschließend graduell eingerückt und der Motor wiederum bei der Leerlaufdrehzahl stabilisiert, bis das Motorbruttodrehmoment gleich dem parasitären Drehmoment plus dem gewählten Leerlaufantriebsdrehmoment (T_EG = T_P + T_ID) ist, wobei bei diesem Punkt das Schwungraddrehmoment (T_FW) und die Drehmomentübertragungskapazität der Kupplung 14 beide gleich dem gewünschten Leerlaufantriebsdrehmoment sind.
Eine Betätigung der Fahrzeugbremsen ruft ein großes negatives Signal hervor, das bewirkt, dass die Kupplung ausgerückt wird.
Wenn das Fahrzeug angehalten ist oder sich in einem Zustand mit niedriger Geschwindigkeit befindet (OS < REF), wobei die Fahrpedalposition Null entspricht, wird dem Motor die Motorleerlaufdrehzahl mit einem Motorbruttodrehmoment befohlen, das gleich dem Leerlaufantriebsdrehmoment plus dem parasitären Drehmoment (T_P + T_ID) ist, und wenn die Fahrzeugbremsen nicht betätigt oder nur sehr leicht betätigt sind, wird die Kupplung angewiesen, in den Zustand mit der Kapazität zur Übertragung des Leerlaufantriebsdrehmomentes überzugehen. Die „Kriechdrang"-Eigenschaft kann außerdem erfordern, dass das Getriebe in einem niedrigen Gang, einem annehmbaren Anfahrgang, oder in einem Rückwärtsgang steht. Akzeptable Anfahrgänge hängen von der Anzahl der Vorwärtsgänge ab, wie dies bekannt ist.
Demgemäß ist ersichtlich, dass eine neue und verbesserte Antriebsstrang- und Trockenhauptkupplungssteuerung geschaffen ist, die ein Leerlaufantriebsdrehmoment liefert.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit einem bestimmten Ausführlichkeits- und Genauigkeitsgrad beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform lediglich Beispielszwecken dient und dass zahlreiche Änderungen hinsichtlich der Form und im Detail möglich sind, ohne dass von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er nachfolgend beansprucht ist, abgewichen wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangsystems, zu dem gehören: ein Fahrzeugbremssystem (35A, 35D), ein durch Kraftstoffbelieferung gesteuerter Motor (12), der ein Ausgangselement (18) aufweist, ein mehrgängiges Geschwindigkeitswechselgetriebe (16), das eine über eine Trockenreibungshauptkupplung (14) mit dem Ausgangselement antriebsmäßig gekuppelte Eingangswelle (20) aufweist, eine Kupplungsbetätigungseinrichtung (30) zur wahlweisen Einrückung und Ausrückung der Kupplung, um eine gewählte Drehmomentübertragungskapazität von dem Ausgangselement zu der Eingangswelle zu schaffen, eine vom Fahrzeugführer einstellbare Fahrstelleinrichtung (33, 33A) zur vom Fahrzeugführer vorgebbaren Anforderung einer Kraftstoffbelieferung des Motors, ein Motorcontroller (28) zur Steuerung der Kraftstoffbelieferung des Motors, wobei der Motorcontroller dazu dient, den Motor mit Kraftstoff zu beliefern, um den Motor zu veranlassen, mit einer ausgewählten Motordrehzahl zu drehen und ein ausgewähltes Drehmoment zu entwickeln, ein Systemcontroller (34), der dazu eingerichtet ist, Eingangssignale (36), einschließlich Signale, die (i) eine Auslenkung der Fahrstelleinrichtung, (ii) eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und (iii) eine Betätigung des Bremssystems kennzeichnen, zu empfangen und dieselben gemäß logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlsignale (38) an Systemaktuatoren, einschließlich der Kupplungsbetätigungseinrichtung und des Motorcontrollers, auszugeben, wobei das Verfahren die Schritte enthält: (1) Auswählen eines Leerlaufantriebsdrehmomentwertes; (2) Vergleichen der Auslenkung der Fahrstelleinrichtung mit einem ersten Referenzwert und der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem zweiten Referenzwert; (3) Feststellen, ob das Fahrzeugbremssystem betätigt ist; (4) wenn das Fahrzeugbremssystem betätigt ist, Bestimmen der Zeitdauer, während der die Bremsen betätigt werden; (5) falls die Auslenkung der Fahrstelleinrichtung nicht größer als der erste Referenzwert ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der zweite Referenzwert ist und das Bremssystem für weniger als eine Referenzzeitdauer betätigt ist, (i) Veranlassen des Motors, mit einer ausgewählten Drehzahl zu drehen und das Leerlaufantriebsdrehmoment an seinem Ausgangselement zu entwickeln, und (ii) Veranlassen, dass die Kupplung so eingerückt wird, dass sie eine Drehmomentübertragungskapazität aufweist, die größer als ein Nullmoment, jedoch kleiner als das Leerlaufantriebsdrehmoment ist; (6) falls die Auslenkung der Fahrstelleinrichtung nicht größer als der erste Referenzwert ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der zweite Referenzwert ist und das Bremssystem für wenigstens die Referenzzeitdauer betätigt ist, (i) Veranlassen des Motors, mit einer ausgewählten Drehzahl zu drehen und das Leerlaufantriebsdrehmoment an seinem Ausgangselement zu entwickeln, und (ii) Veranlassen, dass die Kupplung vollständig ausgerückt wird, und (7) falls die Auslenkung der Fahrstelleinrichtung nicht größer als der erste Referenzwert ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der zweite Referenzwert ist und das Bremssystem nicht betätigt ist, (i) Veranlassen des Motors, mit einer ausgewählten Drehzahl zu drehen und das Leerlaufantriebsdrehmoment an seinem Ausgangselement zu entwickeln, und (ii) Veranlassen, dass die Kupplung eingerückt wird, um eine Drehmomentübertragungskapazität zu haben, die gleich dem Leerlaufantriebsdrehmoment ist;
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Leerlaufantriebsdrehmomentwert so gewählt ist, dass er ausreichend ist, um das Fahrzeug auf ebenem Grund zu bewegen, falls das Fahrzeugbremssystem (35A, 35D) nicht betätigt ist, jedoch nicht groß genug ist, um das Fahrzeug auf ebenem Grund zu bewegen, falls das Fahrzeugbremssystem betätigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe (10) eine Nenneingangsdrehmomentübertragungskapazität aufweist und das Leerlaufantriebsdrehmoment kleiner als zehn Prozent (10%) der Nenneingangsdrehmomentübertragungskapazität des Getriebes ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe eine Nenneingangsdrehmomentübertragungskapazität in dem Bereich von 542 Nm bis 813 Nm (400 bis 600 Pfundfuß) aufweist und das Leerlaufantriebsdrehmoment in dem Bereich von 27,1 Nm bis 54,2 Nm (20 bis 40 Pfundfuß) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe ein mechanisches Getriebe (10) ist, das formschlüssige Klauenkupplungen verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (4) es zusätzlich erfordert, dass in dem Getriebe (10) entweder eine Gangstufe für niedrige Geschwindigkeiten oder eine Rückwärtsgangstufe eingelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Systemcontroller (34) Mikroprozessor basierend arbeitet und der Motorcontroller mit einem elektronischen Datenlink kommuniziert, der einem der Protokolle SAE J1922, SAE J1939 und/oder ISO 11898 entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Referenzwert ungefähr dem Wert von null für die Auslenkung der Fahrstelleinrichtung gleicht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Referenzwert ungefähr gleich 5 km/h (ungefähr 3 Meilen pro Stunde) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die ausgewählte Motordrehzahl die im Voraus gewählte Leerlaufdrehzahl des Motors (12) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Motorcontroller (34) angewiesen werden kann, den Motor zu veranlassen, ein Motordrehmoment (T_EG) zu erzeugen, wobei das Drehmoment an dem Motorausgang (T_FW) gleich dem Motorbruttodrehmoment abzüglich einem parasitären Motordrehmoment (T_FW = T_EG – T_P) ist und das parasitäre Motordrehmoment bei einer gegebenen Motordrehzahl mittels einer Nachschlagetabelle bestimmt wird, die die Information über das Motorreibdrehmoment (über SAE J1939) als eine Eingabe für die Tabelle verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, bei dem der Schritt (3) zusätzlich erfordert, dass in dem Getriebe ein Anfahrgang eingelegt ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrangsystem, zu dem gehören: ein Fahrzeugbremssystem (35A, 35D), ein durch Kraftstoffbelieferung gesteuerter Motor (12), der ein Ausgangselement (18) aufweist, ein mehrgängiges Geschwindigkeitswechselgetriebe (16), das eine Eingangswelle (20) aufweist, die mit dem Ausgangselement über eine Trockenreibungshauptkupplung (14) antriebsmäßig gekuppelt ist, eine Kupplungsbetätigungseinrichtung (30) zur wahlweisen Einrückung und Ausrückung der Kupplung, um eine ausgewählte Drehmomentübertragungskapazität von dem Ausgangselement zu der Eingangswelle zu schaffen, eine vom Fahrzeugführer einstellbare Fahrstelleinrichtung (33, 33A) zur vom Fahrzeugführer vorgebbaren Anforderung einer Kraftstoffbelieferung des Motors (12), ein Motorcontroller (28) zur Steuerung der Kraftstoffbelieferung des Motors, wobei der Controller dazu dient, den Motor mit Kraftstoff zu beliefern, um den Motor zu veranlassen, mit einer ausgewählten Motordrehzahl zu drehen und ein ausgewähltes Drehmoment zu entwickeln, ein Systemcontroller (34), der dazu dient, Eingangssignale, einschließlich Signale, die (i) eine Auslenkung der Fahrstelleinrichtung, (ii) eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und (iii) eine Betätigung des Bremssystems kennzeichnen, zu empfangen und dieselben gemäß logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlsignale an Systemaktuatoren, einschließlich der Kupplungsbetätigungseinrichtung und des Motorcontrollers, auszugeben, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die logischen Regeln Regeln enthalten, um: (1) einen im Voraus gewählten Leerlaufantriebsdrehmomentwert abzuspeichern; (2) eine Auslenkung der Fahrstelleinrichtung mit einem ersten Referenzwert und eine Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem zweiten Referenzwert zu vergleichen; (3) festzustellen, ob das Fahrzeugbremssystem betätigt ist; und (4) falls das Fahrzeugbremssystem betätigt ist, die Zeitdauer zu bestimmen, in der die Bremsen betätigt werden; (5) falls die Auslenkung der Fahrstelleinrichtung nicht größer als der erste Referenzwert ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der zweite Referenzwert ist und das Bremssystem für weniger als eine Referenzzeitdauer betätigt ist, (i) den Motor zu veranlassen, mit einer ausgewählten Drehzahl zu drehen und ein ausgewähltes Antriebsdrehmoment an seinem Ausgangselement zu entwickeln, und (ii) zu veranlassen, dass die Kupplung eingerückt wird, um eine Drehmomentübertragungskapazität zu haben, die größer als ein Nullmoment, jedoch kleiner als das Leerlaufantriebsdrehmoment ist; (6) falls die Auslenkung der Fahrstelleinrichtung nicht größer als der erste Referenzwert ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der zweite Referenzwert ist und das Bremssystem für wenigstens die Referenzzeitdauer betätigt ist, die Kupplung zu veranlassen, vollständig ausgerückt zu werden; und (7) falls die Auslenkung der Fahrstelleinrichtung nicht größer als der erste Referenzwert ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der zweite Referenzwert ist und das Fahrzeugbremssystem nicht betätigt ist, (i) den Motor zu veranlassen, mit einer ausgewählten Drehzahl zu drehen und das Leerlaufantriebsdrehmoment an seinem Ausgangselement zu entwickeln, und (ii) veranlassen, dass die Kupplung eingerückt wird, um eine Drehmomentübertragungskapazität zu haben, die gleich dem Leerlaufantriebsdrehmoment ist.
System nach Anspruch 13, bei dem der Leerlaufantriebsdrehmomentwert so gewählt ist, dass er ausreichend ist, um das Fahrzeug auf ebenem Grund zu bewegen, falls das Fahrzeugbremssystem nicht betätigt ist, wobei es jedoch nicht groß genug ist, um das Fahrzeug auf ebenem Grund zu bewegen, falls das Fahrzeugbremssystem betätigt ist.
System nach Anspruch 13, bei dem das Getriebe (10) eine Nenneingangsdrehmomentübertragungskapazität aufweist und das Leerlaufantriebsdrehmoment kleiner als zehn Prozent (10%) der Nenneingangsdrehmomentübertragungskapazität des Getriebes ist.
System nach Anspruch 13, bei dem das Getriebe (10) eine Nenneingangsdrehmomentübertragungskapazität in dem Bereich von 542 Nm bis 813 Nm (400 bis 600 Pfundfuß) aufweist und das Leerlaufantriebsdrehmoment in dem Bereich von 27,1 Nm bis 54,2 Nm (20 bis 40 Pfundfuß) liegt.
System nach Anspruch 14, bei dem die logische Regel (3) zusätzlich erfordert, dass das Getriebe in einem Anfahrgang eingerückt ist.
System nach Anspruch 13, bei dem das Getriebe (10) ein mechanisches Getriebe ist, das formschlüssige Klauenkupplungen verwendet.
System nach Anspruch 13, bei dem der Systemcontroller (34) Mikroprozessor basierend arbeitet und der Motorcontroller mit einem elektronischen Datenlink kommuniziert, der einem der Protokolle SAE J1922, SAE J1939 oder ISO 11898 entspricht.
System nach Anspruch 13, bei dem der erste Referenzwert einer Auslenkung der Fahrstelleinrichtung von ungefähr null gleicht.
System nach Anspruch 13, bei dem der zweite Referenzwert ungefähr gleich 3 Meilen pro Stunde ist.
System nach Anspruch 13, bei dem die gewählte Motordrehzahl die im Voraus gewählte Leerlaufdrehzahl des Motors ist.