DE69624396T2

DE69624396T2 - Wahlweise Erweiterung der Kriechbetriebsart einer automatischen Kupplung und damit ausgestattetes Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE69624396T2
Application number: DE69624396T
Authority: DE
Inventors: Ian Joseph Richard Bates
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: DE69624396D1; GB9504681D0; ES2182944T3; CN1080210C; EP0731294B1; CN1143580A; EP0731294A3; US5681242A; KR100300300B1; EP0731294A2; KR960034811A; JPH08291829A

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG

Verwandte Anmeldungen

Diese Anmeldung ist mit der am 8. März 1995 eingereichten Britischen Patentanmeldung 9504681.9 verwandt und beansprucht deren Priorität, wobei diese Patentanmeldung der Eaton Corpotation gehört, die Inhaberin der vorliegenden Patentanmeldung ist.

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Regelungen/Steuerungen für Fahrzeugantriebssträngen zugeordnete automatische Kupplun¬ gen und insbesondere Regelungen/Steuerungen für einen verbesserten Fahrbetrieb bei niedriger Geschwindigkeit für Fahrzeuge, die mit automatischen Kupplungen und/oder automatisierten mechanischen Getriebesystemen ausgestattet sind, die in Verbindung mit automatischen Kupplungen betrieben werden.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen manuell auswählbaren verfeinerten Kriechmodus für die Kupplungssteuerung, der als eine Pseudogangstufe auswählbar ist, bei dem die niedrigste Gangstufe eingelegt ist und die Kupplung geregelt/gesteuert wird sowie über einen verhältnismäßig großen Bereich der Gaspedalverstellung hinweg (d. h. für eine Drossel-/Gaspedalstellung von beispielsweise 0% bis ca. 75% oder mehr) proportional abhängig von der Gaspedal-/ Drosselstellung dem Fahrzeugmotor nur für einen relativ geringen Bruchteil seines vollen Betriebsbereichs Treibstoff zugeführt wird (d. h. eine Motortreibstoffzufuhr von 0% bis maximal 25% und ein Kupplungsschlupf von 100% bis 0% erzielt werden).

Beschreibung des Standes der Technik

Automatisierte Reibungshauptkupplungen für Kraftfahrzeuge, einschließlich automatisierter Kupplungen, die den Betrieb eines Anfahrens aus dem Stand ermöglichen, und automatisierte mechanische Getriebesysteme, die in Verbindung mit diesen verwendet werden, sind aus dem Stand der Technik gut bekannt, wie aus den US-Patenten 4 081 065; 4 361 060; 4 595 986; 4 646 891; 4 638 898; 4 648 290; 4 711 141; 4 714 144; 4 898 858 und 5 409 432 zu entnehmen. Solche Systeme enthalten bei einer Verwendung in Schwerlastfahrzeugen, beispielsweise Lastkraftwagen, Sattelschleppern und Bussen, gewöhnlich 9, 10, 12, 13, 16, 18 oder mehr Vorwärtsgangstufen aufweisende mechanische Verbundgetriebe von den Bauarten, wie sie in den US-Patenten 5 390 561; 4 735 109 und 4 754 665 veranschaulicht sind.
Um während eines Anfahrens des Fahrzeugs aus dem Stand für ein gewisses Maß an Manövrierfähigkeit bei niedriger Geschwindigkeit zu sorgen, werden automatisierte Steuer-/ Regelsysteme für Kupplungen bisher typischerweise entweder in einem Anfahrmodus (falls die Drossel-/Gaspedalstellung oberhalb eines verhältnismäßig niedrigen Referenzwerts von üblicherweise 20% bis 30% der maximalen Drossel-/Gaspedalverstellung liegt) oder in einem Kriechmodus eingesetzt (falls die Gaspedalverstellung unterhalb des Referenzwerts liegt). Systeme dieser Bauart sind aus den US-Patenten 5 097 724; 5 275 267; 5 293 316; 5 314 050; 5 316 116 und 5 378 211 ersichtlich.
In gewissen Situationen ist der in dem Kriechmodus der Steuerung verfügbare Gaspedalweg (0% bis 25% des gesamten Weges für die Gaspedalbetätigung) für das gewünschte Maß an Steuerung nicht ausreichend. Um eine noch feinere Steuerung für das Manövrieren bei niedrigen Geschwindigkeiten von mit automatischen Kupplungen ausgerüsteten Fahrzeugen und sogar für Fahrzeuge zu ermöglichen, deren Kupplungssteuerung einen Kriechmodus aufweist, wie es beispielsweise erwünscht ist, um in einem eingeschränkten Verkehrsraum zu manövrieren, an Laderampen heranzufahren, rückwärts unter Auflieger einzurangieren oder dergleichen, war es häufig erforderlich, das Getriebe mit einer oder mehreren "stark untersetzten" oder "Kriech"-Gangstufen mit einem verhältnismäßig hohen Untersetzungsverhältnis (d. h. von beispielsweise ungefähr 12 : 1 bis 15 : 1) auszustatten.
DE 33 34 723 A offenbart ein Verfahren zum Regeln/- Steuern eines Motors und eines automatisierten Kupplungssystems. Das System weist einen verfeinerten Kriechmodus auf, der ein verbessertes Steuern/Regeln einer Kriechfahrt bei niedrigen Geschwindigkeiten ermöglicht. Der Kriechmodus muss hierfür manuell ausgewählt werden. Zu weiteren Voraussetzungen gehört, dass das Getriebe in einer niedrigen Gangstufe betrieben ist und die Drosselstellung weniger als ein vorgegebener Wert von 50% der Gesamtverstellung beträgt.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden, in den Ansprüchen 1 und 12 definierten Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik minimiert oder überwunden, indem eine automatisierte Kupplungssteuerung geschaffen ist, die dem Fahrer eine ausgezeichnete Kontrolle über ein Manövrieren des Fahrzeugs bei niedrigen Geschwindigkeiten zur Verfügung stellt, ohne dass hierfür eine stark untersetzte Gangstufe oder Kriech-Gangstufe erforderlich ist.
Dies wird erreicht, indem die manuelle Wahl einer Pseudokriechgangstufe vorgesehen ist, die einen Betrieb in der niedrigsten der verfügbaren Getriebegangstufen bewirkt und veranlasst, dass ein erweiterter oder verfeinerter Kriechsteuerungsmodus für die Kupplungssteuerung wirksam wird. In dem verfeinerten Kriechmodus treten über einen erweiterten Bereich der Gaspedal-/Drosselstellungen hinweg, z. B. von ca. 0% bis ca. 75% der Gesamtverstellung, Kriechsteuerungen in Kraft, um eine verbesserte Beherrschbarkeit des Fahrzeugs bei einem Fahrbetrieb mit niedriger Geschwindigkeit zu ermöglichen. In dem verfeinerten Kriechbetriebsmodus liegt die Treibstoffzufuhr des Motors in dem Bereich von 0% (Leerlauf) bis ungefähr 25% der maximalen Treibstoffzufuhr und ein Kupplungsschlupf variiert zwischen ca. 100% bis ca. 0%, wobei beides in dem erweiterten Bereich im Wesentlichen proportional zu der Steigerung der Drossel-/ Gaspedalverstellung verläuft.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuerung/Regelung für automatische Kupplungen und für automatisierte mechanische Fahrzeuggetriebesysteme vorzusehen, die diese verwenden.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Figuren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein automatisiertes mechanisches Fahrzeuggetriebesystem, das den erfindungsgemäßen auswählbaren verfeinerten Kriechsteuerungsmodus für automatisierte Kupplungssteuerung verwendet.
Fig. 2 zeigt in einem Graphen die Abhängigkeit des Kupplungsdrehmoments von der Kupplungsstellung.
Fig. 3 stellt in einem Diagramm den Kupplungssteuerungslogikblock mit seinen Eingängen und Ausgängen dar.
Fig. 4 zeigt in Form eines Blasendiagramms den Funktionsplan für die Kupplungssteuerungslogik nach Fig. 3.
Fig. 5A zeigt in einem Diagramm den Drosselfilterlogikblock mit seinen Eingängen und Ausgängen.
Fig. 5B zeigt verschiedene Zustände der Treibstoffzufuhrsteuerung in einem Schaubild.
Fig. 6 zeigt in Form eines Blasendiagramms den Funktionsplan für die Drosselfilterlogik nach Fig. 5A.
Fig. 7 zeigt in einer graphischen Darstellung den Kupplungsschlupf in dem Kriechsteuerungsmodus und in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus.
Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung der Treibstoffzufuhr des Motors, die mittels des Kraftstofffilters in dem Kriechsteuerungsmodus und in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus zur Verfügung steht.
Fig. 9A-9D veranschaulichen Gangschaltauswahlvorrichtungen, die eine manuelle Wahl des verfeinerten Kriechbetriebsmodus ermöglichen.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Eine schematische Darstellung eines automatisierten mechanischen Kraftfahrzeuggetriebesystems 10, das den erfindungsgemäßen Kupplungssteuerungsmodus für das Manövrieren eines Fahrzeugs bei niedrigen Geschwindigkeiten verwendet, ist gemäß Fig. 1 veranschaulicht. Automatisierte Getriebesysteme dieser allgemeinen Bauart lassen sich in größerem Detail aus den oben erwähnten US-Patenten 3 361 060; 4 595 986; 4 648 290 und 5 409 432 ersehen.
Das automatisierte mechanische Kraftfahrzeugwechselgetriebesystem 10 enthält einen durch Treibstoff geregelten/gesteuerten Verbrennungsmotor 12 (beispielsweise einen allgemein bekannten Dieselmotor), eine normalerweise eingerückte, wahlweise ausgerückte Reibungshauptkupplung 14, ein mehrgängiges Wechselgetriebe 16 und eine Antriebsachsenanordnung 18 von der Bauart, wie sie in den US-Patenten 4 862 025; 4 818 035 und 4 050 534 veranschaulicht ist.
Eine auf einem Mikroprozessor basierende elektronische Steuereinheit (ECU) 20 empfängt Eingangssignale 22 und verarbeitet diese gemäß programmierten logischen Regeln, um Ausgangsbefehlssignale 24 auszugeben. Zu den Eingangssignalen 22 gehören gewöhnlich Signale von einem Sensor 26, die für die Motordrehzahl (Es) kennzeichnend sind, Signale von einem Sensor 28, die für die Eingangswellendrehzahl (IS) des Getriebes kennzeichnend sind, Signale von einem Sensor 30, die für die Ausgangswellendrehzahl (OS) des Getriebes kennzeichnend sind, und Signale von einem Sensor 32, die für die Gaspedal-/Drosselstellung (THL) kennzeichnend sind. Die Ausgangsbefehlssignale dienen gewöhnlich dazu, einen Aktuator 34 einer Treibstoffzufuhrsteuerung des Motors, einen Kupplungsaktuator 36 und einen Getriebeaktuator 38 zu steuern/regeln. Der Getriebeaktuator 38 kann von der Bauart sein, wie sie in den US-Patenten 4 873 881 und/oder 4 899 607 veranschaulicht sind, deren Beschreibungen hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind. Vorzugsweise geben die Aktuatoren ferner an die ECU 20 rückgeführte Eingangssignale aus, die für den Betriebszustand der hierdurch geregelten/gesteuerten Vorrichtungen kennzeichnend sind. Die eingelegte Getriebegangstufe (GR) kann anhand eines Rückführsignals des Aktuators 38 und/oder durch Berechnung aus den Drehzahlen der Eingangs- und der Ausgangswelle (d. h. GR = IS/OS) ermittelt werden. Alternativ und/oder zusätzlich zu den veranschaulichten Sensoren kann das Fahrzeug mit einem elektronischen Datenlink (DL) von der Bauart ausgestattet sein, wie sie in einem Industriestandardprotokoll, beispielsweise SAE J1922, SAE J1939 und/oder ISO 11898, definiert ist.
Die ECU 20 dient ferner dazu, von einer durch den Fahrer zu betätigenden Gangschaltauswahlvorrichtung 40 Signale entgegen zu nehmen, die für den gewünschten Modus des Getriebebetriebs und/oder die spezielle gewünschte Gangstufe (GRS) kennzeichnend sind. Wie im Einzelnen nachstehend näher erläutert, ermöglicht die Auswahlvorrichtung 40 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dem Fahrer ferner die Auswahl eines Betriebes in einem verfeinerten Kriechsteuerungsbetriebsmodus, der sich vorzugsweise in Form einer "Pseudokriechgangstufe" (ECCM) auswählen lässt, während der die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs bei niedrigen Geschwindigkeiten erheblich verbessert ist.
Die Reibungskupplung 14 enthält gewöhnlich eine oder mehrere durch die Kurbelwelle 42 des Motors angetriebene Antriebsscheiben 14A und ein oder mehrere an die Getriebeeingangswelle 44 antriebsmäßig angekuppelte Abtriebsscheiben 14B. Die Kupplungsscheiben 14A und 14B lassen sich vollständig ausrücken, vollständig einrücken oder teilweise einrücken, wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Die Reibungskupplung 14 überträgt das von der Motorkurbelwelle 42 bereitgestellte Drehmoment in Abhängigkeit von dem Grad des zwischen den Scheiben 14A und 14B bestehenden Eingriffs auf die Getriebeeingangswelle 44. Eine typische Funktionskurve des Drehmoments in Abhängigkeit von der Kupplungsstellung ist in Fig. 2 veranschaulicht. Die das Kupplungsdrehmoment in Abhängigkeit von der Gaspedal-/Drosselstellung wiedergebende Kurve 46 hat in dem Bereich des Einrückens vor Erreichen des anfänglichen Berührpunkts 48 den Wert Null. Mit zunehmendem Einrücken der Kupplung steigt dann das Kupplungsdrehmoment monoton an. In dem in Fig. 2 veranschaulichten Beispiel steigt das Kupplungsdrehmoment zunächst langsam und anschließend immer steiler an, bis das maximale Kupplungsdrehmoment erreicht ist, wenn die Kupplung bei Punkt 50 vollständig eingerückt ist. In einer typischen Fahrzeuganwendung ist die Kupplung geeignet konstruiert, um nach einem vollständigen Einrücken ein maximales Kupplungsdrehmoment von ca. dem 1,5fachen des maximalen Motordrehmoments zu übertragen. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Kupplung 14 in der Lage ist, das durch den Motor 12 erzeugte maximale Drehmoment zu übertragen, ohne zu rutschen.
Ein Kupplungsaktuator 36 kann mit einer verschiebbaren Kupplungsscheibe von den Kupplungsscheiben betriebsmäßig verbunden sein, um die Kupplung 14 von einem vollständig ausgerückten Zustand aus über einen teilweise eingerückten Zustand bis hin zu einem vollständig eingerückten Zustand zu steuern. In einer typischen Fahrzeuganwendung kann der Kupplungsaktuator 36 elektrisch, hydraulisch, mechanisch, pneumatisch sein oder eine beliebige Kombination der genannten Bauarten bilden und wird gewöhnlich über die Stellung oder den Druck geregelt/gesteuert. Der Kupplungsaktuator 36 regelt/steuert entsprechend einem Kupplungseinrücksignal der ECU 20 den Grad des Einrückens der Kupplung und ist vorzugsweise eine Vorrichtung nach Art eines Regelkreises, die der ECU 20 Rückführsignale zur Verfügung stellt.
Fig. 3 gibt in einem Diagramm die Signaleingänge und Signalausgänge der Kupplungsmodussteuerlogik der ECU 20 wieder, die entsprechend den Betriebszuständen von Motor und Getriebe Kupplungssteuerungsmodi aktiviert, die zum Regeln/Steuern der Betätigung der Kupplung verwendet werden, und die außerdem für die Ausführung der Drosselfilterlogik eingesetzt wird. Zu den Eingangssignalen der Kupplungsmodussteuerlogik gehören Signale von dem Sensor 26 oder von dem Datenlink (DL), die für die Motordrehzahl (Es) kennzeichnend sind, von dem Sensor 28 Signale, die für die Eingangswellendrehzahl (IS) des Getriebes kennzeichnend sind, von dem Sensor 32 Signale, die für die Gaspedal-/ Drosselstellung (THL) kennzeichnend sind, ein Berührpunktsignal (TP), das erzeugt wird, wenn die Kupplungsstellung die vorgegebene Lage des Berührpunkts oder des beginnenden Ansprechens erreicht, und ein Signal der ausgewählten Gangstufe, das für eine durch den Fahrer getätigte Wahl des verfeinerten Kriechmodus kennzeichnend ist. Das Ausgangssignal der Kupplungsmodussteuerlogik ist durch einen der sechs nachstehend erläuterten Modi definiert.
Berührpunktannäherungsmodus. In diesem Modus wird die Kupplung 14 veranlasst, bis zu dem Berührpunkt oder dem Punkt des beginnenden Ansprechens einzurücken.
Kriechmodus. Dieser Modus wird aktiviert, wenn der Verfeinerte Kriechmodus nicht ausgewählt ist, der Berührpunkt erreicht ist und die Gaspedal-/Drosselstellung oberhalb des Minimalwerts (von ca. 3%) jedoch unterhalb eines Schwellenwerts (von ca. 25%) liegt. Während des Kriechmodus wird das Einrücken der Kupplung in der Weise geregelt/gesteuert, dass sich die Drehzahl der Eingangswelle (IS) sanft einem Prozentsatz der Motordrehzahl (Es) annähert, wodurch es zu einem Kupplungsschlupf kommt, der ein Manövrieren des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit ermöglicht. Gewöhnlich wird die Drehzahl der Eingangswelle auf ein Referenzsignal (RCRP) für die Kriechgeschwindigkeit hin geregelt, das gleich Es(T/TREF) ist, wobei Es gleich der gemessenen Motordrehzahl ist, T das die Gaspedal-/Drosselstellung kennzeichnende Signal ist und TREF die Referenzkonstante ist, die gleich dem Drosselstellungssignal bei dem Schwellenwert ist. In diesem Modus ist das an den Motorcontroller 34 abgegebene Motorsteuerungssignal, das die Menge des dem Motor 12 zugeführten Treibstoffs regelt/steuert, gleich dem Gaspedalsignal.
Anfahrmodus. Dieser Modus wird aktiviert, wenn der Verfeinerte Modus nicht ausgewählt wurde und das Gaspedalsignal den Schwellenwert für den Kriechmodus (25%) erreicht oder überschreitet oder falls der Verfeinerte Kriechmodus ausgewählt ist und das Gaspedalsignal den Schwellenwert des Verfeinerten Kriechmodus (75%) erreicht oder überschreitet, und wird aufrecht erhalten, solange das Gaspedalsignal oder die Motordrehzahl einen hohen Wert aufweist, wird jedoch beendet, wenn der Kupplungsschlupf nur noch gering ist. In diesem (üblicherweise als "Anfahrmodus" oder "Anfahrstadium" bezeichneten) Modus wird der Grad des Einrückens der Kupplung abhängig von der Motordrehzahl geeignet geregelt, um die Drehzahl der Eingangswelle allmählich auf die Drehzahl des Motors zu beschleunigen.
Überbrückungsmodus. Zu diesem Modus wird normalerweise aus dem "Start"- oder Anfahrmodus heraus übergegangen, wenn der Kupplungsschlupf nur noch gering ist. In diesem Modus wird die Kupplungssteuerung mittels eines Signals veranlasst, die Kupplung vollständig einzurücken. Dieser Modus beendet gewöhnlich die Drosselfilterfunktion, und das Treibstoffzufuhrsteuerungssignal ist dann gleich dem Gaspedalsignal.
Automatik-Aus-Modus. Der Automatik-Aus-Modus ist aktiv, wenn kein automatischer Betrieb der Kupplung stattfindet. Typischerweise ist dann das Gaspedalsignal gleich oder annähernd gleich Null oder die Motordrehzahl liegt in der Nähe der Leerlaufdrehzahl. Während dieses Zustands wird kein Steuersignal ausgegeben, und die Kupplung wird veranlasst, vollständig auszurücken.
Die vorausgehend beschriebenen fünf Kupplungssteuerungsmodi sind aus dem Stand der Technik bekannt und sind im Einzelnen in den oben erwähnten US-Patenten 5 314 050 und 5 293 316 näher erläutert.
Verfeinerter Kriechmodus. Erfindungsgemäß ist ein durch den Fahrer auswählbarer Verfeinerter Kriechmodus vorgesehen, um bei einem mit automatisierten Kupplungssteuerungen für das Anfahren aus dem Stand ausgerüsteten Fahrzeug eine verbesserte Manövrierfähigkeit für niedrige Geschwindigkeiten zu ermöglichen. Wie im Einzelnen nachstehend näher erläutert, lässt sich der Verfeinerte Kriechmodus vorzugsweise mittels der Gangschaltauswahlvorrichtung 40 als Pseudogangstufe auswählen. Der Verfeinerte Kriechmodus stellt einen Modus der Kupplungssteuerung bereit, der im Wesentlichen identisch ist zu jenem, der in dem Kriechmodus erzielt wird, mit der Ausnahme, dass hier der Grad des Einrückens der Kupplung und der Treibstoffzufuhr des Motors über einen erheblich größeren Bereich einer Bewegung des Gaspedals hinweg geregelt/gesteuert wird. Wie dies anhand der Fig. 7 und 8 zu ersehen ist, variiert in dem Verfeinerten Kriechmodus der Kupplungsschlupf ((Es - IS) ÷ Es) abhängig von einer Verstellung des Gaspedals von 0% bis 75% umgekehrt proportional von 100% bis 0%, während im Vergleich dazu im Falle des Kriechmodus die Verstellung des Gaspedals 0% bis 25% beträgt. Ferner variiert die Treibstoffzufuhr des Motors in dem Verfeinerten Modus von 0% Treibstoffzufuhr (d. h. der für die Aufrechterhaltung des Leerlaufs des Motors erforderlichen Treibstoffzufuhr) bis zu einer für den Kriechmodus maximalen Treibstoffzufuhr (ca. 25% der Treibstoffzufuhr bei weit geöffneter Drossel) direkt proportional abhängig von einer Gaspedal-/Drosselstellung von 0% bis 75%, im Vergleich zu einer direkt proportionalen Abhängigkeit von 0% bis 25% der Gaspedal-/Drosselstellung im Falle des Standardkriechmodus. Dementsprechend verfügt der Fahrer durch die Wahl des Fahrbetriebes des Verfeinerten Kriechmodus über ein höheres Maß an Beherrschbarkeit für das Manövrieren des Fahrzeugs bei niedriger Geschwindigkeit. Beispielsweise wird die Kupplung in dem Verfeinerten Kriechmodus, ähnlich wie im Falle des Betriebs in dem Standardkriechmodus, dazu veranlasst, zu rutschen, so dass die Drehzahl der Eingangswelle einen Wert erreicht, der gleich der Motordrehzahl multipliziert mit der Gaspedal-/Drosselstellung (T) geteilt durch den Gaspedal-/Drosselstellungsreferenzwert (TREF) ist, der die Gaspedal/ Drosselstellung bei dem Schwellenwert repräsentiert (in diesem Beispiel 75%). In ähnlicher Weise wird dem Motor in einem ERWEITERTEN DIREKT-ZUSTAND Treibstoff entsprechend einem Wert zugeführt, der gleich dem Gaspedalsignal geteilt durch das Gaspedalsignal bei dem Referenzwert ist.
Das Blasendiagramm in Fig. 4 veranschaulicht die Steuerlogik für den Kupplungsmodus. Die speziellen Zahlen sind in dem Diagramm lediglich als Beispiel angegeben, wie sie sich für eine spezielle Kombination von Motor und Getriebe eignen, und es ist klar, dass für andere Anwendungen davon abweichende Zahlen geeignet sind. Jede der Zahlen stellt einen Dezimalbruch des Gesamtbereichs bzw. des Maximalwerts des angezeigten Parameters dar. Beispielsweise ist 0,25 oder 25% der vollständigen Gaspedalverstellung als obere Grenze für den Kriechmodus und als Beginn für den Anfahrmodus gewählt. Die Leerlaufdrehzahl des Motors entspricht 0,25 (daher ist ein Wert von 0,27 gewählt, um eine etwas oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegende Drehzahl zu repräsentieren, und eine Motordrehzahl von weniger als 0,188 bedeutet, dass sich der Motor dem Zustand des Abwürgens nähert). Um sicher zu gehen, dass ein niedriges Drosselsignal beabsichtigt ist, ist es ferner erforderlich, dass das System jeden Wert der Gaspedalstellung, der eine Stellung von 3% oder 0,03 unterschreitet, als ein Drosselnullsignal gewertet wird. Ferner ist verständlich, dass ein an dem Treibstoffzufuhr-Controller 34 anliegendes Steuernullsignal bewirkt, dass dem Motor die Treibstoffmenge zugeführt wird, die für die Aufrechterhaltung seiner Leerlaufdrehzahl erforderlich ist.
Der Eintritt in das Blasendiagramm nach Fig. 4 erfolgt unter der Bedingung des Automatik-Aus-Modus, und wenn das Gaspedalsignal den Wert von 0,03 überschreitet, wird der Berührpunktannäherungsmodus aktiviert. Wenn das Gaspedalsignal in dem Berührpunktannäherungsmodus den Wert von 0,03 unterschreitet und die Bremse betätigt wird, kehrt der Modus in den Automatik-Aus-Modus zurück. Aus dem Modus der Berührpunktannäherung heraus, findet solange keine Aktion statt, bis der Berührpunkt erreicht ist und das Drosselsignal größer als 3% ist, und es wird in diesem Fall, unter der Voraussetzung, dass der Verfeinerte Kriechmodus nicht ausgewählt wurde, der Kriechmodus aktiviert. Falls sich die Motordrehzahl einem Zustand des Abwürgens nähert, kehrt die Logik in den Automatik-Aus-Modus zurück oder falls das Gaspedalsignal den Wert von 3% unterschreitet, kehrt die Logik in den Berührpunktannäherungsmodus zurück. Normalerweise verbleibt der Controller im Falle von niedrigen Gaspedalsignalen in dem Kriechmodus, falls jedoch das Gaspedalsignal (THL) 25% überschreitet, erfolgt der Eintritt in den Anfahrmodus. Falls die Motordrehzahl den Wert von 0,3 unterschreitet und das Gaspedalsignal kleiner als 0,1 ist, wird wieder in den Kriechmodus eingetreten. Falls sich die Motordrehzahl dem Abwürgen nähert, kehrt die Logik in den Automatik-Aus-Modus zurück. Allerdings sinkt im Falle eines erfolgreichen Einrückens der Kupplung der Kupplungsschlupf auf einen niedrigen Wert (Es - IS ist dann kleiner als 0,03), und falls die Motordrehzahl oberhalb der Leerlaufdrehzahl bleibt, erfolgt ein Eintritt in den Überbrückungsmodus. Der Controller hält den Überbrückungsmodus aufrecht, solange das Gaspedal nicht losgelassen und die Motordrehzahl nicht unter den Wert der Leerlaufdrehzahl fällt, andernfalls wird zu dem Berührpunktannäherungsmodus übergegangen. Falls zusätzlich zu dem Loslassen des Pedals und dem Fallen der Motordrehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl das Bremssignal vorhanden ist, fährt der Controller mit dem Automatik-Aus-Modus fort. Falls der Verfeinerte Kriechmodus (ECM) manuell durch den Fahrer ausgewählt ist, wird der Verfeinerte Kriechmodus aktiviert, wenn der Berührpunkt erreicht ist und das Drosselsignal oberhalb eines Wertes von 0,03 verbleibt. Ausgehend von dem Verfeinerten Kriechmodus kehrt die Logik in den Berührpunktannäherungsmodus zurück, falls das Drosselsignal unterhalb von 0,03 fällt, oder tritt in den Anfahrmodus ein, falls die Gaspedal-/ Drosselstellung den Drosselreferenzwert (75% der Gesamtverstellung von Gaspedal/Drossel) überschreitet. Falls die Auswahl des Verfeinerten Kriechmodus während des Anfahrmodus noch besteht, die Motordrehzahl den Wert von 0,3 unterschreitet und das Drosselsignal den Wert von 0,25 unterschreitet, wird der verfeinerte Kriechmodus reaktiviert.
In Fig. 5A ist die Drosselfilterlogik in Form eines Blockdiagramms dargestellt. Es versteht sich, dass diese Logik geeignet abgewandelt werden kann, um mit vielfältigen elektronischen Motorsteuerungen und elektronischen Datenlinks für Fahrzeuge, wie z. B. den durch die Protokolle SAE J1922, SAE J1939 und/oder ISO 11898 definierten Datenlinks, kompatibel zu sein. In der veranschaulichten Logik stellen fünf der Kupplungssteuerungsmodi (nämlich der Berührpunktannäherungsmodus, der Anfahrmodus, der Kriechmodus, der Verfeinerte Kriechmodus und der Automatik-Aus-Modus) sowie die Gaspedal-/Drosselstellung und die Motordrehzahlbeschleunigung die Eingangssignale für die Steuerlogik der Treibstoffzufuhr zur Verfügung. Die Ausgangssignale entsprechen fünf Logikzuständen der Drossel bzw. des Gaspedals (Direkt, Berührpunkt, Anfahren, Rampe und Erweiterter Direktzustand). In der in Fig. 5B gezeigten Tabelle ist die Funktion des Motorsteuerungssignals für jeden Zustand definiert. Das Logikdiagramm mit Zustandsblasen nach Fig. 6 veranschaulicht die Drosselfilterlogik, deren Eintritt über den Direkten Zustand erfolgt und deren Rückkehr in den Direkten Zustand erfolgt, wenn das Steuerungssignal seinen Maximalwert erreicht oder den Wert des Gaspedalsignals überschreitet oder wenn der Anfahrmodus ausschaltet.
Die Fig. 9A-9D veranschaulichen verschiedene Auswahlvorrichtungsmuster für die manuell zu betätigende Gangschaltauswahlvorrichtung 40, die dem Fahrer eine manuelle Wahl des Fahrbetriebs in dem Erweiterten Kriechsteuerungsmodus, vorzugsweise die Wahl als eine Pseudogangstufe, ermöglichen. Fig. 9A veranschaulicht ein Getriebe von der Bauart mit einem manuell zu betätigenden Wählhebel 60, der sich aus seiner normalerweise mittigen Stellung in die Richtungen des Hoch- oder Herunterschaltens bewegen lässt, um aus der gegenwärtig eingelegten Gangstufe heraus einzelne oder überspringende Hochschaltvorgänge bzw. Herunterschaltvorgänge auszuwählen. Getriebe dieser allgemeinen Bauart sind aus dem Stand der Technik bekannt und lassen sich anhand des oben erwähnten US-Patents 4 648 290 ersehen. Wie zu sehen, lässt sich das Getriebe in einem derartigen System aus dem ersten Gang heraus herunterschalten und aus dem Leerlauf heraus hochschalten, um die Kriechgangstufe (CF) für die Vorwärtsfahrt auszuwählen, oder aus dem Leerlauf heraus herunterschalten und aus dem Rückwärtsgang hochschalten, um die Kriechgangstufe (CR) für ein Zurücksetzen als eine Pseudogangstufe auszuwählen. Fig. 9B veranschaulicht ein Automatikgetriebe-Gangschaltauswahlmuster von dem allgemeinen Typ "P-R-N-D-L", das zusätzliche Stellungen für die Wahl der verfeinerten Kriechmodi für den Vorwärts- und den Rückwärtsfahrbetrieb aufweist. Fig. 9C veranschaulicht ein Schaltmuster, das ähnlich demjenigen in Fig. 9B ist, mit dem Unterschied, dass die Drive-Stellung eine Bewegung der Gangschaltauswahlvorrichtung nach rechts, um Hochschaltvorgänge auszuwählen, und nach links erlaubt, um Herunterschaltvorgänge auszuwählen. In diesem Fall stellt die Kriechgangstufe für den Vorwärtsbetrieb ein Herunterschalten aus dem ersten Gang dar, während die Kriechgangstufe für den Rückwärtsfahrbetrieb eine Gangstufe ist, die zwischen dem regulären Rückwärtsgang und dem Leerlauf liegt. Fig. 9D veranschaulicht eine alternative Steuerung, bei der die verfeinerte Kriechgangstufe durch eine unabhängige Auswahlvorrichtung ausgewählt wird, z. B. einen beleuchtbaren Druckknopf 62 oder dergleichen. Vorzugsweise lässt sich in Systemen dieser Bauart der "Kriechgang" lediglich in Verbindung mit dem Betrieb in der niedrigsten verfügbaren Vorwärts- oder Rückwärtsgangstufe auswählen.
Damit ist ersichtlich, dass die Erfindung für mit einer automatisierten Kupplungssteuerung ausgerüstete Fahrzeuge einen durch den Fahrer auswählbaren Betrieb in dem Verfeinerten Kriechsteuerungsmodus schafft, der dem Fahrzeugführer eine verbesserte Kontrolle in einem Betrieb bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und für das Manövrieren eines Fahrzeugs bei niedrigen Geschwindigkeiten ermöglicht. Die Steuerung/Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise in Verbindung mit vielen Bauarten von Steuer-/Regelsystemen für automatisierte Kupplungen verwendet werden, einschließlich des in dem oben erwähnten US-Patent 5 314 050 veranschaulichten Systemtyps.

Claims

1. Verfahren zur Kupplungssteuerung in einem Fahrzeug zu dem gehören: ein mittels Treibstoffzufuhr gesteuerter/geregelter Verbrennungsmotor (12), ein Treibstoffzufuhr-Controller (34), der dazu dient, die Treibstoffzufuhr für den Motor zu regeln/steuern, eine manuell gesteuerte Drossel (32), die zwischen 0% und 100% Verstellung verstellbar ist ein mehrgängiges Getriebe (16) mit einer Eingangswelle, eine antriebsmäßig zwischen dem Motor und der Getriebeeingangswelle angeordnete Reibungshauptkupplung (14), ein Kupplungsaktuator (36), der dazu dient, die Kupplung in eine vollständig eingerückte, eine vollständig ausgerückte oder eine teilweise eingerückte Stellung zu bringen, eine manuelle Auswahlvorrichtung (40), die es ermöglicht, einen Betrieb in einem Kriechmodus auszuwählen, und ein Controller (20), der dazu dient, Eingangssignale entgegen zu nehmen, zu denen Signale gehören, die für das eingelegte Getriebeübersetzungsverhältnis (GR), die Motordrehzahl (ES), die Eingangswellendrehzahl (IS), die Drosselstellung -(THL) und die Betätigung der Auswahlvorrichtung (ECCM = 0 oder 1) kennzeichnend sind, und die Signale gemäß programmierter logischer Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale an Systemaktuatoren auszugeben, zu denen der Treibstoffzufuhr-Controller und der Kupplungsaktuator zählen, wobei zu dem Verfahren der Schritt gehört:

zu veranlassen, dass der Fahrbetrieb in einem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus ausgeführt wird, wenn erfasst wird, dass (i) ein Betrieb in einem Kriechmodus (ECCM = 1) manuell ausgewählt ist, (ii) der Fahrbetrieb in einer niedrigen Getriebegangstufe stattfindet, (iii) die Drosselverstellung geringer ist als ein einer Verstellung von mindestens 50% der Gesamtverstellung entsprechender Drosselstellungsreferenzwert (TECCM) für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus, und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass für den Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus zusätzlich erforderlich ist, dass erfasst wird, dass (iv) die Drosselverstellung wenigstens einem minimalen Drosselstellungswert von ungefähr 3% Verstellung entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Drosselstellungsreferenzwert (TECCM) für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus einer Verstellung von ungefähr 75% entspricht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei dem für den Betrieb des verfeinerten Kriechsteuerungsmodus zusätzlich erforderlich ist, dass erfasst wird, dass (v) die Kupplung mindestens bis zu dem Berührpunkt eingerückt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Drossel ein Gaspedal ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zu dem Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus gehört zu veranlassen, dass während eines Ansteigens der Drosselverstellung von ca. 0% Verstellung bis zu dem Referenzwert (TECCM) für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus die Treibstoffzufuhr für den Motor von einem Wert für den Leerlaufbetrieb (0%) bis zu einem für die Steuerung des Kriechbetriebs maximalen Wert wächst, der ca. 20% bis 30% der maximalen Treibstoffzufuhr des Motors entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Treibstoffzufuhr für den Motor zwischen einer Drosselverstellung von ca. 0% und dem Referenzwert für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus im Wesentlichen proportional zu dem Anstieg der Verstellung erhöht wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei dem zu dem Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus gehört zu veranlassen, dass während einer Steigerung der Drosselverstellung von einer Verstellung von ca. 0% bis zu dem Referenzwert für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus die Kupplung in der Weise eingerückt wird, dass ein Schlupf ((Es - IS) ÷ ES) von ungefähr 100% bis zu einem Minimalwert von weniger als 10% abnimmt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem veranlasst wird, dass der Schlupf mit Steigerungen der Drosselverstellung in dem Bereich zwischen einer Verstellung von ungefähr 0% und dem Referenzwert für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus im Wesentlichen proportional abnimmt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Getriebe für eine der Richtungen des Vorwärts- und Rückwärtsfahrbetriebes eine niedrigste Gangstufe aufweist, die Ausgangsbefehlssignale einen Getriebeaktuator regeln/steuern und zu einem Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus ferner gehört zu veranlassen, dass das Getriebe in der niedrigsten Gangstufe betrieben wird.

10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Auswahlvorrichtung eine Auswahlvorrichtung für einen Getriebemodus ist und die Wahl des Betriebes in einem Kriechmodus die Wahl einer Kriechgangstufe oder -stellung umfasst.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei dem der Controller den Betrieb in einem nicht verfeinerten Kriechmodus veranlasst, wenn erfasst wird, dass eine manuelle Auswahl des Kriechmodus nicht erfolgt ist, die Drosselverstellung weniger als ein einer Drosselstellung von ungefähr 25% entsprechender Drosselstellungsreferenzwert (TCCM) für den nicht verfeinerten Kriechmodus beträgt und dass der Fahrbetrieb mit einer niedrigen Getriebegangstufe stattfindet.

12. Automatisiertes mechanisches Getriebesystem (10) zu dem gehören: ein mittels Treibstoffzufuhr gesteuerter/geregelter Verbrennungsmotor (12), ein Treibstoffzufuhr-Controller (34), der dazu dient, die Treibstoffzufuhr für den Motor zu regeln/steuern, eine manuell gesteuerte Drossel (32), die zwischen 0% und 100% Verstellung verstellbar ist, ein mehrgängiges mechanisches Getriebe (16) mit einer Eingangswelle, wobei das Getriebe in der Drehrichtung für den Vorwärtsbetrieb eine niedrigste Gangstufe aufweist, ein Getriebeaktuator (38) zur Steuerung des Schaltens des Getriebes, eine antriebsmäßig zwischen dem Motor und der Getriebeeingangswelle angeordnete Reibungshauptkupplung (14), ein Kupplungsaktuator (36), der dazu dient, die Kupplung in eine vollständig eingerückte, eine vollständig ausgerückte oder eine teilweise eingerückte Stellung zu bringen, eine manuelle Auswahlvorrichtung (40), die es ermöglicht, einen Betrieb in einem Kriechmodus auszuwählen, und ein Controller (20), der dazu dient, Eingangssignale entgegen zu nehmen, zu denen Signale gehören, die für die eingelegte Gangstufe (GR), die Motordrehzahl (Es), die Eingangswellendrehzahl (IS), die Drosselstellung (THL) und die Betätigung der Auswahlvorrichtung (ECCM = 0 oder 1) kennzeichnend sind, und die Signale gemäß programmierter logischer Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale an Systemaktuatoren auszugeben, zu denen der Treibstoffzufuhr-Controller, der Getriebeaktuator und der Kupplungsaktuator zählen, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass zu den logischen Regeln Regeln gehören, die:

veranlassen, dass der Fahrbetrieb in einem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus ausgeführt wird, wenn erfasst wird, dass (i) ein Kriechmodusbetrieb (ECCM = 1) manuell ausgewählt ist, (ii) der Fahrbetrieb in einer niedrigen Getriebegangstufe stattfindet und (iii) die Drosselverstellung geringer ist als ein einer Verstellung von mindestens 50% der Gesamtverstellung entsprechender Drosselstellungsreferenzwert (TECCM) für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus, und dadurch gekennzeichnet ist, dass für den Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus zusätzlich erforderlich ist, dass erfasst ist, dass (iv) die Drosselstellung wenigstens einem minimalen Drosselstellungswert von ungefähr 3% der Gesamtverstellung entspricht.

13. System nach Anspruch 12, bei dem der Drosselstellungsreferenzwert für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus ungefähr 75% Verstellung beträgt.

14. System nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem für den Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus zusätzlich erforderlich ist, dass erfasst wird, dass (v) die Kupplung mindestens bis zu dem Berührpunkt eingerückt ist.

15. System nach den Ansprüchen 12 oder 13, bei dem die Drossel ein Gaspedal ist.

16. System nach den Ansprüchen 12 oder 13, bei dem zu dem Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus gehört zu veranlassen, dass die Treibstoffzufuhr für den Motor während eines Ansteigens der Drosselverstellung von ca. 0% Verstellung bis zu dem Referenzwert (TECCM) für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus von einem Wert für den Leerlaufbetrieb (0%) bis zu einem für die Steuerung im Kriechbetrieb maximalen Wert wächst, der ungefähr 20% bis 30% der maximalen Treibstoffzufuhr des Motors beträgt.

17. System nach Anspruch 16, bei dem die Treibstoffzufuhr für den Motor zwischen einer Drosselverstellung von ca. 0% und dem Referenzwert für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus im Wesentlichen proportional zu dem Anstieg der Drosselverstellung erhöht wird.

18. System nach den Ansprüchen 12 oder 13, bei dem zu dem Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus gehört zu veranlassen, dass während einer Steigerung der Drosselverstellung von einer Verstellung von ungefähr 0% bis zu dem Referenzwert für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus die Kupplung geeignet eingerückt wird, so dass ein Schlupf ((Es - IS) ÷ ES) von ungefähr 100% bis zu einem Minimalwert von weniger als 10% abnimmt.

19. System nach Anspruch 18, bei dem veranlasst wird, dass der Schlupf mit Steigerungen der Drosselverstellung in dem Bereich zwischen einer Verstellung von ca. 0% und dem Referenzwert für den verfeinerten Kriechsteuerungsmodus im Wesentlichen proportional abnimmt.

20. System nach Anspruch 16, bei dem der Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus ferner umfasst zu veranlassen, dass das Getriebe in der niedrigsten Gangstufe betrieben wird.

21. System nach Anspruch 18, bei dem das Getriebe für eine der Richtungen des Vorwärts- und Rückwärtsfahrbetriebes eine niedrigste Gangstufe aufweist, die Ausgangsbefehlssignale einen Getriebeaktuator regeln/steuern und zu einem Betrieb in dem verfeinerten Kriechsteuerungsmodus ferner gehört zu veranlassen, dass das Getriebe in der niedrigsten Gangstufe betrieben wird.

22. System nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei dem die Auswahlvorrichtung eine Auswahlvorrichtung für einen Getriebemodus ist und die Wahl des Betriebes in einem Kriechmodus die Wahl einer Kriechgangstufe oder -stellung umfasst.

23. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem der Controller den Betrieb in einem nicht verfeinerten Kriechmodus veranlasst, wenn erfasst wird, dass eine manuelle Auswahl des Kriechmodus nicht erfolgt ist, dass die Drosselverstellung weniger als ein einer Drosselstellung von ungefähr 25% entsprechender Drosselstellungsreferenzwert (TCCM) für den nicht verfeinerten Kriechmodus beträgt und dass der Fahrbetrieb mit einer niedrigen Getriebegangstufe stattfindet.