WO1998003367A1 - Automatisch steuerbare kupplung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to an automatically controllable clutch between the engine and drive wheels in the drive train of a motor vehicle with an arbitrarily or manually switchable between idle and at least one gear, and with an accelerator pedal or the like for power control of the engine, with a control device which the clutch depending on predetermined controls with assigned sensors.
  • the clutch transmits a small torque, just sufficient for the vehicle to crawl on a level road, when the drive pedal is engaged, even when the accelerator pedal is not actuated, that the clutch, after reaching approximate synchronism of clutch input and clutch output, at least when the Day of the accelerator pedal closes, and that the clutch is increasingly engaged when the accelerator pedal is actuated before synchronism is reached only at a slightly increased engine speed.
  • the invention is based on the general idea of transmitting a very low torque to the drive wheels even when the accelerator pedal is not actuated when the gear is engaged, so that the vehicle has a weak tendency to creep. D-. It is easily possible because modern engines have a good stability bilized idle speed and the torque of the engine is automatically controlled largely without delay to maintain the idle speed.
  • the constant transmission of torque to the drive wheels has the advantage that the tendency of the vehicle to creep, if necessary, is slightly reduced with the service brake and can easily be increased by actuating the accelerator pedal. Since the clutch constantly works with a weak force connection, ie at its gripping point, the driver does not need to “feel” this gripping point by actuating the accelerator pedal. As a result, the vehicle behaves similarly to a vehicle with conventional automatic transmission.
  • an internal combustion engine 1 is connected via an automatically controlled clutch 2, a manually shifted transmission 3 and a drive shaft 4, e.g. a propeller shaft, drivingly coupled to drive wheels 5 of the vehicle.
  • the clutch is actuated by means of a motorized actuator 6, which is actuated by a computer-aided control device 7 in a parameter-dependent manner.
  • the control device 7 is connected on the output side to a corresponding sensor system.
  • the control device 7 can also communicate with a motor controller 14 or be combined.
  • a special feature of the invention is that the clutch 2 is set to its gripping point, ie to a very low frictional connection, in which only a very low torque can be transmitted, when the sensor 11 is on Not actuated accelerator pedal signals and the sensor 10 reports that e ne gear of the transmission 3 is engaged.
  • the gripping point When the gripping point is set, signals from the engine control 14 can be used which, on the one hand, stabilize the speed of the engine close to its idling speed when the accelerator pedal is not actuated and, on the other hand, can generate signals which represent the torque of the engine. This is based on the fact that the control measures of the engine control 14 necessary for speed stabilization change the engine torque and the corresponding control commands accordingly also contain information about the torque of the engine 1.
  • the respective torque of motor 1 corresponds to the torque transmitted by clutch 2.
  • the gripping point of clutch 2 can be determined by actuating actuator 6 and thus clutch 2 in such a way that the torque of motor 1 and thus the torque transmitted by clutch 2 have a predetermined low value.
  • this low transmitted torque of the clutch 2 causes the vehicle to try to crawl, the creep speed being able to be reduced by actuating the vehicle brake (not shown).
  • the sensor 13 can be dispensed with.
  • the speed of the clutch output can also be determined from the speed of the drive wheels 5 registered by the sensors 12 and the inserted gear stage reported by the sensor 10, i.e. the gear ratio 3 of the transmission 3 thus determined.
  • clutch 2 is kept closed when the accelerator pedal is actuated in order to minimize wear on the clutch and fuel consumption of engine 1 . In modern internal combustion engines, it is regularly possible to accelerate the engine 1 even under very low speeds under load. This is used in the control of clutch 2 according to the invention.
  • the transmissible torque of the clutch 2 can be slightly reduced compared to the torque generated by the engine during the initial acceleration phase, for example when the speed of the engine 1 does not change or only slightly when the accelerator pedal is actuated more strongly. gig increased. In this way it is achieved that the speed of the motor can increase rapidly in areas in which the torque that can be generated by the motor 1 has a particularly high value.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine automatisch steuerbare Kupplung (2) im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit manuell bzw. willkürlich schaltbarem Getriebe (3). Die Kupplung (2) wird auf ein sehr schwaches übertragbares Drehmoment eingestellt, wenn ein zur Leistungssteuerung des Motors (1) dienendes Fahrpedal unbetätigt und eine Fahrstufe des Getriebes (3) eingelegt ist. Dadurch wird eine für Rangiermanöver erwünschte Kriechneigung des Fahrzeuges bewirkt.

Description

Automatisch steuerbare Kupplung
Die Erfindung betrifft eine automatisch steuerbare Kupplung zwischen Motor und Antriebsrädern im Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges mit willkürlich bzw. manuell zwischen Leerlauf und zumindest einer Fahrstufe schaltbarem Getriebe sowie mit einem Fahrpedal oder dergleichen zur Leistungssteuerung des Motors, mit einer Steuereinrichtung, welche die Kupplung in Abhängigkeit von vorgegebenen, mit zugeordneter Sensorik erfaßten Parametern steuert.
Kraftfahrzeuge mit manuell geschalteten Getrieben und automatisch gesteuerter Kupplung sind bekannt und werden serienmäßig hergestellt. Da sowohl die Kupplung als auch das Getriebe bei Normalbetrieb mechanisch, ohne Schlupf arbeiten, kann ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden, d.h. entsprechende Systeme sind auch für vergleichsweise leistungsschwache Motoren geeignet. Gleichzeitg wird durch die automatische Kupplung eine deutliche Komfort-Steigerung möglich, insbesondere wenn im Stadtverkehr häufig angehalten und angefahren werden muß. Auch Rangiermanöwer werden prinzipiell erleichtert, weil der Fahrer im Gegensatz zu einem Fahrzeug mit willkürlich, bei- spielsweise durch Pedal, betätigbarer Kupplung nicht ständig mit der Kupplung „spielen" muß.
Gleichwohl bereiten Rangiermanöver gelegentlich gewisse Schwierigkeiten, weil der Fahrer erst nach einer E ngewόh- nungszeit ein Gefühl dafür hat, wann bzw. in welcher Weise die Kupplung zu greifen beginnt.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, bei Fahrzeugen mit Kupplungen der eingangs angegebenen Art Rangiermanöver noch weiter zu erleichtern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung bei eingelegter Fahrstufe bereits bei unbetätigtem Fahrpedal ein geringes, für ein Kriechen des Fahrzeuges auf ebener Fahrbahn gerade ausreichendes Moment überträgt, daß die Kupplung nach Erreichen eines angenäherten Gleichlaufes von Kupplungseingang und Kupplungsausgang, zumindest bei Be- tägigung des Fahrpedals, schließt, und daß die Kupplung bei Betätigung des Fahrpedals vor Erreichen des Gleichlaufes erst bei leicht erhöhter Drehzahl des Motors zunehmend eingerückt wird.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, auch bei nicht betätigtem Fahrpedal bei eingelegter Fahrstufe ein sehr geringes Drehmoment auf die Antriebsräder zu übertragen, so daß das Fahrzeug eine schwache Neigung zum Kriechen hat . D-.es ist ohne weiteres möglich, weil moderne Motoren eine gut sta- bilisierte Leerlaufdrehzahl aufweisen und das Drehmoment des Motors zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl weitestge- hend verzögerungsfrei automatisch gesteuert wird. Für dem Fahrer bietet die ständige Drehmomentübertragung auf die Antriebsräder den Vorteil, daß die Kriechneigung des Fahrzeuges bei Bedarf mit der Betriebsbremse leicht vermindert und durch Betätigung des Fahrpedals ohne weiteres erhöht werden kann. Da die Kupplung ständig mit schwachem Kraftschluß, d.h. an ihrem Greifpunkt arbeitet, braucht der Fahrer diesen Greif- punkt nicht durch Betätigung des Fahrpedals zu „ertasten". Im Ergebnis verhält sich das Fahrzeug ähnlich einem Fahrzeug mit üblicher Getriebeautomatik.
Neben der Komfort-Erhöhung ist vorteilhaft, daß bei der Erfindung nur mit geringem Kupplungsverschleiß gerechnet werden muß. Im Ergebnis kann sogar mit einer Verschleißvermmderung gerechnet werden, weil bei vielen Kriechmanövern in kurzer Zeit ein Gleichlauf zwischen Kupplungseingang und Kupplungs- ausgang auftreten wird und bei einer nunmehr erfolgenden Betätigung des Fahrpedals zur Beschleunigung des Fahrzeuges die Kupplung regelmäßig im geschlossenem Zustand und damit in einem Zustand mit Gleichlauf zwischen Kupplungseingang und Kupplungsausgang gehalten werden kann.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wird. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematisierte Darstellung des Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges mit erfmdungsge- mäßer Kupplung.
Bei einem nicht näher dargestellten Kraftfahrzeug ist ein Verbrennungsmotor 1 über eine automatisch gesteuerte Kupplung 2, ein manuell geschaltetes Getriebe 3 sowie eine Antriebswelle 4, z.B. eine Kardanwelle, mit Antriebsrädern 5 des Fahrzeuges antriebsmäßig gekoppelt. Die Betätigung der Kupplung erfolgt mittels eines motorischen Stellaggregates 6, welches von einer rechnergestützten Steuereinrichtung 7 parameterabhängig betätigt wird. Zur Erfassung der Parameter st die Steuereinrichtung 7 emgangsseitig mit einer entsprechenden Sensorik verbunden. Diese umfaßt einen Sensor 8 für die Drehzahl des Motors, einen Sensor 9 für den Stellweg des Stellaggregates, einen Sensor 10 zur Erfassung der jeweils eingelegten Fahrstufe des Getriebes 3, einen Sensor 11, welcher die Betätigung eines die Leistung des Motors 1 steuernden Fahrpedals wiedergibt, Sensoren 12 für die Drehzahl der Antriebsräder und - gegebenenfalls - einen Sensor 13 für die Drehzahl des Ausgangs der Kupplung 2. Im übrigen kann die Steuereinrichtung 7 auch mit einer Motorsteuerung 14 kommunizieren oder zusammengefaßt sein.
Eine Besonderheit der Erfindung liegt nun darin, daß d e Kupplung 2 auf ihren Greifpunkt, d.h. auf einen sehr geringen Kraftschluß, bei dem nur ein sehr geringes Drehmoment übertragen werden kann, eingestellt wird, wenn der Sensor 11 ein nicht betätigtes Fahrpedal signalisiert und der Sensor 10 meldet, daß e ne Fahrstufe des Getriebes 3 eingelegt ist. Bei der Einstellung des Greifpunktes können Signale der Motor- Steuerung 14 ausgenutzt werden, welche einerseits bei nicht betätigtem Fahrpedal die Drehzahl des Motors nahe bei dessen Leerlaufdrehzahl stabilisiert und andererseits Signale zu erzeugen vermag, welche das Drehmoment des Motors wiedergeben. Dies beruht darauf, daß die zur Drehzahlstabilisierung notwendigen Steuermaßnahmen der Motorsteuerung 14 das Motordrehmoment verändern und die entsprechenden Steuerbefehle dementsprechend auch eine Information über das Drehmoment des Motors 1 enthalten. Bei konstanter Drehzahl des Motors 1 entspricht das jeweiligen Drehmoment des Motors 1 dem von der Kupplung 2 übertragenen Moment. Im Ergebnis kann also der Greifpunkt der Kupplung 2 ermittelt werden, indem das Stellaggregat 6 und damit die Kupplung 2 so betätigt werden, daß das Drehmoment des Motors 1 und damit das von der Kupplung 2 übertragene Moment einen vorgegebenen geringen Wert haben.
Auf ebener Fahrbahn bzw. bei geringem Fahrwiderstand führt dieses geringe übertragene Drehmoment der Kupplung 2 dazu, daß das Fahrzeug zu kriechen sucht, wobei die Kriechgeschwindigkeit durch Betätigung der Fahrzeugbremse (nicht dargestellt) vermindert werden kann.
Falls das Fahrzeug bei der Kriechbewegung auf ebener, fester Fahrbahn einen hinreichenden Weg ohne Betätigung der Fahrzeugbremse zurücklegt, werden sich die Drehzahlen von Eingang und Ausgang der Kupplung 2 aneinander annähern. Diese Annäherung kann durch Auswertung der Signale der Sensoren 8 und 13 ermittelt werden, die einerseits die Motordrehzahl und damit auch die Drehzahl des mit dem Motor drehfest verbundenen Kupplungseinganges und andererseits die Drehzahl des Kup;o- lungsausganges registrieren.
Gegebenenfalls kann der Sensor 13 erübrigt werden. Beispielsweise kann die Drehzahl des Kupplungsausganges auch aus der von den Sensoren 12 registrierten Drehzahl der Antriebsräder 5 und der vom Sensor 10 gemeldeten eingelegten Getriebestufs, d.h. dem damit vorgegebenen Übersetzungsverhältnis des Getriebes 3, ermittelt werden. Sobald nun bei einer Kriechbewegung des Fahrzeuges ein zumindest angenäherter Gleichlauf von Eingang und Ausgang der Kupplung 2 festgestellt wird, wird die Kupplung 2 bei einer nunmehr erfolgenden Betätigung des Fahrpedals geschlossen gehalten, um einerseits den Verschleiß der Kupplung und andererseits den Kraftstoffverbrauch des Motors 1 zu minimieren. Bei modernen Verbrennungsmotoren ist es regelmäßig möglich, den Motor 1 auch aus sehr niedrigen Drehzahlen unter Last zu beschleunigen. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Steuerung der Kupplung 2 ausgenutzt.
Gegebenenfalls kann während der anfänglichen Beschleunigungs- phase das übertragbare Drehmoment der Kupplung 2 gegenüber dem vom Motor erzeugten Drehmoment geringfügig abgesenkt werden, etwa dann, wenn sich die Drehzahl des Motors 1 trctz stärkerer Betätigung des Fahrpedals nicht oder nur geringfü- gig erhöht. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Drehzahl des Motors schnell in Bereiche ansteigen kann, in denen das erzeugbare Drehmoment des Motors 1 einen besonders hohen Wert hat.
Falls das Fahrpedal betätigt wird, bevor sich ein angenäherter Gleichlauf des Einganges und Ausganges der Kupplung 2 eingestellt hat, wird die Kupplung erst nach einer vorgegebenen Erhöhung der Drehzahl des Motors 1 zunehmend eingerückt bzw. geschlossen.

Claims

Patentansprüche
1. Automatisch steuerbare Kupplung zwischen Motor und Antriebsrädern im Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges mit willkürlich bzw. manuell zwischen Leerlauf und zumindest eirer Fahrstufe schaltbarem Getriebe und einem Fahrpedal oder dergleichen zur Leistungssteuerung des Motors, mit einer Steuereinrichtung, welche die Kupplung in Abhängigkeit von vorgegebenen, mit zugeordneter Sensorik erfaßten Parametern steuert . dadurch gekennzeichnet, daß
- die Kupplung (2) bei eingelegter Fahrstufe und unbetätigtem Fahrpedal ein geringes, für ein Kriechen des Fahrzeuges auf ebener Fahrbahn bzw. bei sehr geringem Fahrwiderstand ausreichendes Moment überträgt,
- die Kupplung (2) nach Erreichen eines angenäherten Gleichlaufes von Kupplungseingang und Kupplungsausgang zumindest bei Betätigung des Fahrpedales schließt bzw.
- die Kupplung (2) bei Betätigung des Fahrpedales vor Erreichen des Gleichlaufes zwischen Kupplungseingang und Kupplungsausgang erst bei leicht erhöhter Drehzahl des Motors (1) zunehmend eingerückt wird.
2. Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (2) bei unbetätigtem Fahrpedal und eingelegter Fahrstufe zumindest vor Erreichen des Gleichlaufes von Kupplungseingang und Kupplungsausgang auf ein übertragbares Drehmoment eingestellt wird, welches etwas geringer ist als ein vom Motor (1) bei unbetätigtem Fahrpedal und entsprechend geringer Motordrehzahl erreichbares Motormoment.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (2) zunehmend öffnet, sobald die Motordrehzahl einen geringen Schwellwert unterschreitet.
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