ELECTRONIC CONTROL DEVICE FOR THE CLUTCH OF A MOTOR VEHICLE

Abstract: 1. Electronic device for controlling a motor vehicle clutch, which is operated by a clutch servo drive (27), - with a shift lever for the gear adjustment, having shift-lever contacts (11, 12, 13), by which a clutch operation time sequence is controlled, - with a pickup (14) of the gear adjustment, - with an accelerator setpoint generator (5), - with an accelerator servo drive (9) which, when the engine speed (n1) is shifted up, is reduced to a value (n2) correspondingly corrected to the gear change, - with a sample-and-hold circuit (16) for storing an engine speed generated before the clutch disengagement, - with an engine speed pickup (3) for a speed-dependent clutch control, - with a clutch-closing control device (24), by which the clutch engagement when there is a gear change is effected dependently on at least one vehicle engine operating parameter after release of the shift lever, characterized in that the adjustment of the corrected engine speed (n2) takes place directly by intervention of a gear-change speed controller (15) in the electronic transmission, for example at the subtraction point (22), of the accelerator setpoint generator (5).

Description: Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung Die Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraftfahrzeugschaltkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraftfahrzeugschaltkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3. Eine bekannte Einrichtung zur automatischen Kupplungsbetätigung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 ist mit einer Elektronik aufgebaut, die über eine Leistungsendstufe einen Elektromotor als Kupplungs-Servoantrieb zur Betätigung einer herkömmlichen mechanischen Kupplung aufweist (VDI-Berichte Nr. 515, 1984 Seiten 75 bis 78). Mit der Einrichtung zur automatischen Kupplungsbetätigung soll der Elektromotor die Kupplung nach Möglichkeit genauso feinfühlig wie ein Fahrer bedienen. Hierzu werden als Signalgeber ein Motordrehzahlgeber, ein Fahrgeschwindigkeitsgeber, Schalthebelkontakte, ein Geber der Gangstellung des Schaltgetriebes und ein Gasstellungsgeber bzw. ein Gas-Sollwertgeber verwendet. Ein Teil dieser Geber kann auch zu einer bekannten Motorsteuerung oder Fahrgeschwindigkeitsregelung mitverwendet werden. Der Stellmotor kann die Kupplung von einem Auskuppelpunkt bis zu einem Einkuppelpunkt bei vollständig geschlossener Kupplung betätigen. Beim Anfahren erfolgt das Einkuppeln nach Art einer Fliehkraftkupplung über die Drehzahl. Nach einer maximalen Schleifzeit wird zeitgesteuert zwangseingekuppelt. Die Regelung des Einkuppelns beim Anfahren erfolgt in einem Bereich zwischen einem Grenzwert, bei dem das Fahrzeug in der Ebene noch nicht durch den Motor fortbewegt wird, bis zu einem Punkt, bei dem das maximale Motormoment übertragen werden kann. Das Anfahren ist insbesondere beim PKW im ersten Gang und im Rückwärtsgang möglich, bei stärkeren Fahrzeugen und LKW's auch im zweiten Gang. In jedem Fall kuppelt der Elektromotor bei Betätigung des Gaspedals und des zugehörigen Gas-Sollwertgebers drehzahlabhängig ein. Damit soll das Anfahren zwar sehr feinfühlig erfolgen können, dies geschieht tatsächlich wegen der schwankenden Leerlaufdrehzahl aber nur bedingt, weil der Regelbereich zwischen den genannten Punkten festliegt, indem der Kupplungsstellweg proportional zur Drehzahl verändert wird. Dabei kann das Anfahren ruckartig erfolgen, wenn beispielsweise die Leerlaufdrehzahl sehr niedrig liegt und erst bei einer grösseren Drehzahldifferenz zu der Leerlaufdrehzahl ab dem vorgegebenen unteren Grenzwert eingekuppelt wird. - Beim Schalten zum Gangwechsel wird das Kuppeln von einem Schalthebelkontakt ausgelöst. Das Einkuppeln erfolgt dann nach Loslassen des Schalthebels über die Zeit in Abhängigkeit von den eingeschalteten Gängen und von der Stellung des Gaspedals. Hierzu wird in der Elektronik ein programmierbares Zeitglied in Abhängigkeit von der Gangstellung und dem Geber der Gaspedalstellung über eine Logik angesteuert. Bei dieser Schaltungsanordnung ist zwischen einem ruckfreien Einkuppeln und der Dauer des Kupplungsvorgangs ein Kompromiss zu finden. Grundsätzlich muss durch das Einkuppeln eine je nach Gaspedalstellung Belastung des Fahrzeugs und Fahrzeuggeschwindigkeit gegebene Drehzahldifferenz zwischen dem antriebsseitigen Ende und dem abtriebsseitigen Ende der Kupplung als Kupplungsarbeit vernichtet, d.h. in Wärme umgesetzt werden. Dadurch ergeben sich erhebliche Beschränkungen der Einkuppelzeit und ein sanftes Einkuppeln kann nicht zuverlässig erreicht werden. Um die Verlustleistung in den Reibelementen des automatischen Getriebes zu verringern, gehört es auch zum Stand der Technik, das Motormoment während der Getriebeschaltvorgänge zu steuern. Damit kann auch der Schaltkomfort verbessert werden. Unter dem Motoreingriff werden in diesem Zusammenhang Massnahmen verstanden, während eines Schaltvorgangs im Getriebe das Motormoment gezielt zu beeinflussen, insbesondere zu reduzieren (Bosch Technische Berichte 7 (1983) Seiten 166 bis 174). Die bei einer Hochschaltung des Getriebes vorgesehene Verringerung des Motormoments geht u.a. davon aus, dass die Hochschaltung bei dem automatischen Getriebe ohne Zugkraftunterbrechung verläuft und der Motor mit dem Getriebe über ein Reibelement im schleifenden Eingriff synchronisiert wird. Durch die Reduktion des Motormoments kann die Schleifzeit verlängert werden, ohne die Gesamtverlustenergie in der Kupplung zu vergrössern. Die Ablaufsteuerung für den Motoreingriff erfolgt nicht als reine Zeitsteuerung, sondern als Drehzahlfolgesteuerung, um Schwankungen der den Ablauf bestimmenden Grössen zu berücksichtigen. - Der Motoreingriff für den gesteuerten Verlauf des Motormoments während der Schaltvorgänge eines automatischen Getriebes lässt sich nicht ohne weiteres auf die Steuerung einer Kraftfahrzeug-Schaltkupplung übertragen, bei der auch beim Hochschalten eine Zugkraftunterbrechung auftritt, da die Kupplung ganz geöffnet wird. Wegen der bekannten Nachteile der automatischen Getriebe, insbesondere einem schlechteren Wirkungsgrad zumindest in einem Teil des Arbeitsbereichs und des Herstellaufwands für automatische Getriebe besteht nach wie vor ein Bedarf, Schaltkupplungen in Verbindung mit einem üblichen Schaltgetriebe zu verwenden. Weiterhin ist zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs ein mikroprozessorgesteuertes Getriebe bekannt, welches in verhältnismässig aufwendiger Weise aus einem Standardgetriebe mit einem ringförmig ausgelegten Ravigneaux-Getriebe, zwei Freilaufkupplungen und einer im Ölbad laufenden Startkupplung vorgesehen. Die hydraulisch betätigte Startkupplung wird über ein Magnetventil gesteuert. Die Steuerungseinrichtung des Getriebes mit den Kupplungen dient vor allem dazu, den Motor im bestmöglichen Drehzahl- und Leistungsbereich arbeiten zu lassen. Hierzu werden Sollwertsignale von dem Gaspedal und einem Automatik-Schalthebel in einem Mikroprozessor zusammen mit weiteren Signalen,wie der Motordrehzahl,der Fahrgeschwindigkeit ausgewertet. Der Mikroprozessor entscheidet dann über den zu benutzenden Gang und über die öffnung der Drosselklappe. Der Mikroprozessor ist ausserdem dazu eingerichtet, unter anderem das Anfahren aus dem Stand, das Vorwählen der gewünschten Gangstufen und den eigentlichen Schalt vorgang zu steuern. Näheres ist hierzu nicht angegeben (Elektronik-Applikation 15. Jahrgang 1983 Nr. 7, Seiten 19 - 24). Zum Stand der Technik gehört weiterhin eine Einrichtung zur Steuerung einer Kraftfahrzeugschaltkupplung, die ein weiches Anfahren im ersten oder aber auch im zweiten Gang ermöglichen soll (EP A2 0038113). Hierzu weist die Steuereinrichtung im einzelnen einen Bezugssignalerzeuger, beispielsweise ein Potentiometer, auf, sowie einen Vergleicher, der das Bezugssignal mit einem Motordrehzahlsignal vergleicht. Durch die Differenz der beiden genannten Signale wird ein Kupplungs Servoantrieb so gesteuert, dass durch das Einkuppeln der Motor für eine Annäherung des Drehzahlsignals an das Bezugssignal belastet wird. Die Motordrehzahl wird so bis zum vollständigen Einkuppeln annähernd konstant gehalten. Das Bezugssignal kann in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung variiert werden. Damit soll insbesondere einem erhöhten Drehmomentbedarf bei einem Anfahren an Steigungen Rechnung getragen werden. Ein verhälnismässig ruckweises Einkuppeln kann damit aber nicht sicher vermieden werden. Grundsätzlich ist es bekannt, dass die Reibungsarbeit in einer Reibungs-Schaltkupplung abnimmt, wenn die Anfahrdrehzahl und demgemäss die Differenzdrehzahlen in der Kupplung geringer werden (Automobiltechnische Zeitschrift 83 (1981) 355, 357). Diese Erkenntnis ist aber zur selbsttätigen Steuerung einer Kraftfahrzeugschaltkupplung, soweit ersichtlich, im Hinblick auf schwankende Leerlaufdrehzahlen noch nicht genutzt worden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraftfahrzeugschaltkupplung, die also zum Kuppeln eines koventionellen Schaltgetriebes dient, so weiterzuentwickeln, dass der Kupplungskomfort weiter erhöht wird, d.h. die Kupplungsvorgänge ruckfrei verlaufen und dass dabei kupplungsschonend, d.h. ohne grosse Kupplungsverlustarbeit,und verhältnismässig schnell gekuppelt wird. Diese Aufgabe wird für den Kupplungsvorgang bei dem besonders kritischen Hochschalten eines Kraftfahrzeugs in einen höheren Gang durch die Ausbildung der Einrichtung mit den in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Das Hochschalten ist deswegen kritisch, weil in diesem Fall üblicherweise mit Motorlast und damit mit Kupplungsbelastung gefahren wird. Das erfindungsgemässe Prinzip beim Anfahren besteht darin, dass die aktuelle Motordrehzahl vor dem Hochschalten erfasst und gespeichert wird, und dass im lastfreien Zustand der Kupplung, also bei geöffneter Kupplung, der Gas-Servoantrieb zur Einstellung der Füllung des Motors mit Gas-Luftgemisch so eingestellt wird, dass die Motordrehzahl um einen dem Gangsprung proportionalen Faktor herabgesetzt wird. Dabei lässt der Fahrer den Fuss bequemerweise auf dem Gaspedal, d.h. die Stellung des Gas-Sollwertgebers wird nicht verändert Der Faktor, um den die Motordrehzahl herabgesetzt wird, ist beispielsweise bei einem Wechsel von dem ersten zum zweiten Gang typischerweise 63% und beim Hochschalten in die höheren Gänge als Mittelwert 83%. Um diesen Faktor kann der Gangwechseldrehzahlregler vorteilhaft durch den Geber der Gangeinstellung umgeschaltet werden. Wenn die Motordrehzahl im lastfreien Zustand den reduzierten Drehzahlwert erreicht hat, beginnt das Einkuppeln durch die Kupplungsschliesssteuereinrichtung normalerweise mit einer fest vorgegebenen Schliessgeschwindigkeit. Wenn die elektronische Einrichtung erkennt, dass die Kupplung zu einem bestimmten Grad, beispielsweise 60%, geschlossen ist, erfolgt eine Umschaltung in der Weise, dass der Gas Servoantrieb statt von dem Gangwechseldrehzahlregler wieder weiter von dem Gas-Sollwertgeber bzw. der Gaspedalstellung gesteuert wird. Dabei wird ausgenutzt, dass die Kupplung bei dem genannten Schluss bereits das volle Motordrehmoment übertragen kann. Da bei dem Einkuppeln praktisch keine Drehmomentdifferenz zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Kupplung überwunden werden muss, kann der Kupplungsvorgang rasch, komfortabel und kupplungsschonend erfolgen. Durch den Gang wechseldrehzahlregler wird nur die Motordrehzahl verringernd in den Motor eingegriffen, so dass die Fahrsicherheit hoch ist. Der zusätzliche Aufwand für diese Steuerung der Kraftfahrzeugschaltkupplung beim Hochschalten ist verhältnismässig gering, da die meisten Geber - abgesehen von den Schalthebelkontakten und dem Geber der Gangeinstellung oft bereits zur elektronischen Übertragung der Gaspedalstellung und/oder Fahrgeschwindigkeitsregelung vorhanden sind. Dies gilt auch für den Gas-Servoantrieb. In einer vorteilhaften Variante des voranstehenden Prinzips der Reduktion der Motordrehzahl auf eine gangsprungabhängig herabgesetzte Grösse wird durch eine Ablaufsteuerung der Gas Servoantrieb nach Öffnen der Kupplung zunächst in eine die Leerlaufdrehzahl einstellende Position gestellt und anschlie ssend erst nach Massgabe des Gangwechseldrehzahlreglers auf die gangsprungabhängige Grösse der Motordrehzahl hochgestellt. Damit wird die gangsprungabhängige Grösse der Motordrehzahl in kürzester Zeit erreicht und der Kupplungsvorgang entsprechend abgekürzt. Durch die vorteilhafte Weiterbildung der Einrichtung nach Anspruch 2 wird gewährleistet, dass die Kupplung insbesondere beim Hochschalten, wobei der Drehzahlgradient sehr gering ist mit einer normalen vorgegebenen Verstellgeschwindigkeit verstellt, in anderen Fällen, insbesondere beim Abwärtsschalten aber, wenn grosse Motordrehzahlgradienten beim Einkuppeln durch das schiebende Fahrzeug auftreten können, den Einkuppelvorgang in Abhängigkeit von dem Motordrehzahlgradienten führt. Damit soll eine übermässige Belastung des Motors und der Kraftübertragung vermieden werden. Die Verstellgeschwindigkeit beim Einkuppeln wird in dem letztgenannten Fall hoher Motordrehzahlgradienten verringert. Um untermöglichst allen Bedingungen ein ruckfreies Anfahren in kupplungsschonender Weise zu erreichen, ist nach einem weiteren Aspekt der Erfindung die elektronische Einrichtung zur Steuerung der Kraftfahrzeugschaltkupplung mit den Merkmalen gemäss Anspruch 3 ausgebildet. Damit erfolgt das Einkuppeln beim Anfahren nicht mehr nach dem bekannten Fliehkraftprinzip in einem fest vorgegebenen Bereich zwischen einem bestimmten unteren Grenzwert oberhalb der Leerlaufdrehzahl und einem oberen Grenzwert, bei dem das maximale Motorenmoment übertragen wird. Vielmehr wird der Bereich in Abhängigkeit von der aktuellen kurz vor dem Anfahren ermittel ten und gespeicherten Leerlaufdrehzahl so verschoben, dass der untere Grenzwert der Regelung unmittelbar über der Leerlaufdrehzahlgrösse liegt. Damit wird ein Anfahrruck vermieden, aber auch gewährleistet, dass der Motor beim Anfahren nicht absterben kann. Die Kupplung wird praktisch unabhängig von der Leerlaufdrehzahl beim Anfahren soweit geschlossen, dass bei einer Drehzahlerhöhung bzw. Leistungsvorgabe der Motor belastet wird. Der Schliessvorgang der Kupplung beginnt also unmittelbar über der Leerlaufdrehzahl, auch wenn diese beispielsweise wegen unterschiedlicher Belastung des Motors durch Hilfsaggregate schwankt. Die von der Führungsgrösse - Motordrehzahl - abhängige Verstellung der Kupplung durch den Kupplungs-Servoantrieb wird dabei durch den Anfahrregler gesteuert. Der Anfahrregler wird gemäss Anspruch 4 bei eingelegtem Gang insbesondere dem ersten Fahrgang oder Rückwärtsgang und durch einen Schalthebelkontakt beim Loslassen des Schalthebels aktiviert. Nach Anspruch 5 wird nicht nur der untere Grenzwert des Bereichs der Motordrehzahl-abhängigen Regelung der Verstellung der Kupplung beim Einkuppeln verändert, sondern der gesamte Bereich mit seinem oberen Grenzwert verschoben. Damit steht der Gesamtbereich für die Regelung des Einkuppelvorgangs unabhängig von der Leerlaufdrehzahl zur Verfügung. In einer Weiterbildung wird jedoch die elektronische Einrichtung zur Steuerung der Kraftfahrzeugschaltkupplung, insoweit sie für das Anfahren entwickelt ist, auch beim Fahren im zweiten Gang bei niedriger Geschwindigkeit verwendet. In diesem Fall kann beispielsweise im Stadtverkehr bei niedriger Geschwindigkeit mit schleifender Kupplung um enge Kurven im zweiten Gang gefahren werden. Bei dem Fahren, insbesondere Anfahren, in einem anderen als dem ersten Fahrgang oder dem Rückwärtsgang, wird gemäss den Ansprüchen 6 und 7 vorteilhaft die Grösse des Bereichs der Motordrehzahl verstellt, indem die Verstellbewegung beim Einkuppeln drehzahlabhängig geregelt wird. Insbesondere wird bei eingelegtem zweiten Gang nach Massgabe des Gebers der Gangeinstellung der Bereich der Motordrehzahl herabgesetzt, indem die gesamte Verstellbewegung durchlaufen wird. Damit soll vor allem die Kupplung geschont werden. Eine typische Drehzahldifferenz, in der die Regelung des Einkuppelvorgangs im zweiten Gang durchgeführt wird, ist 400 U/min. Die Veränderung des Bereichs der Drehzahldifferenz erfolgt im einzelnen nach Anspruch 8 durch Eingriff in den Proportionalbereich des Anfahrreglers. Um die geschilderten vorteilhaften Einkuppelvorgänge sowohl beim Anfahren als auch beim Hochschalten mit geringem Aufwand zu realisieren, sind nach Anspruch 10 die Ausgänge des Anfahrreglers und des Gangwechseldrehzahlreglers über eine Kleinstwertablöseschaltung mit dem Kupplungs-Servoantrieb verbunden. Das Einkuppeln erfolgt dabei also in Abhängigkeit von dem kleinsten analogen Ausgangssignal entweder des Anfahrreglers oder des Gangwechseldrehzahlreglers. Die Ablöseschaltung kann beispielsweise als "offene Kollektor schaltung" realisiert werden, bei der zwei mit den Emittern und Kollektoren parallel geschaltete Transistoren auf einem gemeinsamen Kollektorwiderstand arbeiten, an dem die Ausgangsgrösse für die Ansteurung des Kupplungs-Servoantriebs abgegriffen wird. Die Basis des einen Transistors wird von dem Anfahrregler gesteuert und die Basis des anderen Transistors von der Kupplungsschliesssteuereinrichtung. Weiterhin ist zweckmässig jeder Regel zweig mit dem Gangwechseldrehzahlregler - mit nachgeschalteter Kupplungsschliesssteuereinrichtung - sowie mit dem Anfahrregler bis zu dem Kupplungs-Servoantrieb mit einem solchen Zeitverhalten ausgebildet, dass der Anfangsstrom beim Einschalten des Kupplungs-Servoantriebs überschwingt. Damit wird ausgenutzt, dass die Kupplung mit geringerem Strom offengehalten werden kann, als die vollständige Öffnung selbst zunächst erfordert. Dies ist auf die mechanische Hysterese insbesondere in den Übertragungsorganen zwischen dem Kupplungs-Servoantrieb und der Kupplung (Bowdenzug) zurückzuführen. Durch das angegebene Zeitverhalten kann die Leistungse#ndstufe des Kupplungs Servoantriebs schwächer dimensioniert werden und die thermische Belastung des Kupplungs-Servoantriebs herabgesetzt werden. Das genannte Zeitverhalten kann besonders vorteilhaft in der Leistungsendstufe des Kupplungs-Servoantriebs massgeblich realisiert werden, beispielsweise durch ein PT2-Verhalten. Weiterhin ist, um mit einem verhältnismässig schwach dimensionierten Kupplungs-Servoantrieb arbeiten zu können, der keine Verlustleistung verarbeitet, die Massnahme nach Anspruch 12 vorgesehen. Damit wird insbesondere erreicht, dass die Kupplung nicht unnötig offengehalten wird, insbesondere wenn nach dem Einschalten der Zündung eines Kraftfahrzeugs das Getriebe auf Leerlauf geschaltet ist. Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit zwei Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektronischen Einrichtung zur Steuerung einer Kraftfahrzeugschaltkupplung, und Fig. 2 Zeitdiagramme a, b, c, welche den Verlauf des Kupplungsverstellwegs, der Motordrehzahl n sowie der Drosselklappenstellung Cc darstellen. In Fig. 1 ist mit 1 ein Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber bezeichnet, der zusammen mit einem Frequenz/Spannungsumsetzer 2 zu einem nichtdargestellten elektronischen Tachometer gehören kann. Als zweiter Geber ist ein Motordrehzahlgeber 3 ebenfalls mit einem Frequenz/Spannungsumsetzer 4 vorgesehen, der sonst zur Ansteuerung eines nichtdargestellten elektronischen Drehzahlanzeigegeräts und/oder zu einer Motorsteuerung herangezogen werden kann. Weiterhin ist ein Gas-Sollwertgeber, der durch ein Gaspedal betätigbar ist, dargestellt. Der Sollwertgeber steht über eine dynamische Hystereseeinrichtung 6, welche ein Aufschaukeln der Motordrehzahl, insbesondere beim Anfahren und einer weichen Motoraufhängung und/oder elastischem Antriebsstrang verhindern soll. In Signalflussrichtung hinter der Hystereseeinrichtung folgt eine Progressionsschaltung 7, welche die gewünschte Abhängigkeit des Gas-Sollwerts von der Gaspedalstellung erzeugen soll, sowie eine Leistungsendstufe 8, die einen Gas-Servoantrieb (Motor) 9 beaufschlagt Der Gas-Servoantrieb steht mit einem Positionsgeber-Widerstand 10 sowie mit einer nichtdargestellten Drosselklappe zur Beeinflussung des Gas-Luftgemisches des Verbrennungsmotors in mechanischer Verbindung. Die beschriebenen Elemente 5 bis 10 gehören normalerweise zu einer Einrichtung zur elektronischen Betätigung der Drosselklappe durch das Gaspedal. Zur Signalisierung, ob ein nichtdargestellter Schalthebel durch den Fahrer betätigt wird, dient ein Schalthebelkontakt ll. Zur Signalisierung der Neutralstellung des Schalthebels ist ein weiterer Schalthebelkontakt 12 vorgesehen. Ein nichtdargestellter Geber der Gangeinstellung ist an eine Klemme 13 zur Signalsierung des eingelegten ersten Ganges oder Rückwärtsganges angeschlossen, sowie an eine Klemme 14, gegebenenfalls auch zur Signalisierung höherer eingeschalteter Fahrgänge. Zur Steuerung der Kraftfahrzeugschaltkupplung beim Hochschalten ist ein Gangwechseldrehzahlregler mit eingangsseitiger Abtast- und Speicherschaltung 15 vorgesehen. Ein Eingang des Gangwechseldrehzahlreglers und der Abtastund Speicherschaltung 16 steht mit dem Motordrehzahlgeber 3 in Verbindung. Zur Zeitablaufsteuerung des Gangwechseldrehzahlreglers mit Abtast- und Speicherschaltung dienen ein Steuereingang 17, der mit dem Schalthebelkontakt 11 verbunden ist, ein Steuereingang 18, der ein Signal von einem Geber 19 oberhalb einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit von beispielsweise 5 km/h erhält, sowie ein Steuereingang 20, in den ein Signal einläuft, wenn die Kupplung soweit geschlossen ist, dass das volle Motordrehmoment übertragen werden kann. Die Elemente 17 bis 20 dienen zu einer internen Zeitablaufsteuerung. Über die Klemme 14 für den Geber der Gangeinstellung wird der Faktor eingestellt, um den durch eine Ausgangsgrösse an einem Ausgang 21 die Ist-Drehzahl des Motors gegenüber einer in der Abtast- und Halteschaltung gespeicherten Drehzahl herabgesetzt wird. Insbesondere beträgt in einem Beispiel die Reduktion beim Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Gang 63% der gespeicherten Motordrehzahl und bei einem Wechsel in die höheren Gänge 83%. Die Regelung der Motordrehzahl durch den Gangwechseldrehzahlregler greift an einer Subtraktionsstelle 22 vor der Progressionsschaltung 7 in die elektronische Übertragung des Gas-Sollwertgebers ein. Durch einen zweiten Ausgang 23 wird das Einkuppeln beim Hochschalten in Verbindung mit einer Kupplungsschliesssteuerein- richtung 24 gesteuert. Mit der Kupplungsschliesssteuereinrichtung wird der Einkuppelvorgang, d.h. der Verstellweg der Kupplung mit konstanter vorgegebener Geschwindigkeit gesteuert, wenn der Drehzahlgradient der Motordrehzahl vorgebene Grenzwerte nicht überschreitet. Die Kupplungsschliesssteuereinrichtung ist ebenfalls in die Zeitablaufsteuerung durch den Schalthebelkontakt 11 sowie den Signalgeber der Fahrgeschwindigkeit 19 einbezogen. Ein Ausgang der Kupplungsschliesssteuereinrichtung steht über eine bereits allgemein erläuterte Ablöseschaltung bzw. Kleinstwertschaltung 25, eine Leistungsendstufe 26 mit dem Kupplungs-Servoantrieb 27 in Verbindung. Zu dem Kupplungs-Servoantrieb gehört wiederum ein Positionsgeberwiderstand 28. Die Leistungsendstufe 26 hat in Verbindung mit den vorgeschalteten Elementen der Kupplungsregelung, insbesondere dem Gangwechseldrehzahlregler eine solche Charakteristik, dass der Anfangs strom zum Öffnen der Kupplung überschwingt und zum Offenhalten in einen niedrigeren stationären Wert übergeht. Um die Kupplung nicht zu rasch durch die Kupplungsschliesssteuereinrichtung 24 zu schliessen, wenn insbesondere beim Herabschalten der Gradient der Motordrehzahl vorgegebene Grenzwerte in der einen oder anderen Richtung überschreitet, greift ein Drehzahldifferenzierer 29 über ein Substraktionsglied 30 in die Kupplungsschliesssteuereinrichtung die Verstellgeschwindigkeit der Kupplung vermindernd ein. Zu der Steuerung des Einkuppelns beim Anfahren dienen ein Leerlaufdrehzahlspeicher 31 sowie ein Anfahrregler 32, der als PT-Regler ausgebildet ist. Sowohl der Leerlaufdrehzahlspeicher als auch der Anfahrregler sind in eine Ablaufsteuerung einbezogen, die Signale von dem Schalthebelkontakt 11 und - für den Leerlaufdrehzahlspeicher - von dem Signalgeber 19 für die Fahrgeschwindigkeit unter 5 km/h erhält. Ein Ausgang 33 des Leerlaufdrehzahlspeichers ist zu einer Additionsstelle 34 geführt, die ausserdem mit dem Frequenz/ Spannungsumsetzer 4 des Motordrehzahlgebers 3 in Verbindung steht und den Eingang des Anfahrreglers 32 bildet. Der Ausgang des Anfahrreglers 32 ist an den zweiten Eingang der Kleinstwertschaltung 25 angeschlossen. Aus Fig.l ist noch ersichtlich, dass der Schalthebelkontakt 12 für die Neutralstellung über ein Zeitglied 35, welches eine Verzögerungszeit von 2 Sek. ergibt, über eine Substraktionsstelle 36 in die Zuleitung zu der Leistungsendstufe 26 des Kupplungs-Servoantriebs eingeschaltet ist. Durch den Schalthebelkontakt 12 wird ein die Kupplung schliessendes Signal nach 2 Sek. an den Kupplungs-Servoantrieb abgegeben, wenn sich der Schalthebel in seiner Neutralstellung befindet. In Signalflussrichtung hinter der Substraktionsstelle 36 ist eine Rückführung 37 zu dem Steuereingang 20 des Gangwechseldrehzahlreglers 15 vorgesehen, durch die über den ersten Ausgang 21 des Gangwechseldrehzahlreglers und die Subtraktionsstelle 22 der Gas-Sollwertgeber 5 zu dem Gas-Servoantrieb 9 anstelle der Ausgangsgrösse des Gangwechseldrehzahlreglers wirksam wird, wenn der Schliessvorgang der Kupplung einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Nachzutragen ist noch, dass zur Steuerung des Leerlaufdrehzahl speichers 31 ein Diskriminator 38 gehört, der den Leerlaufdrehzahlspeicher nur dann zur Speicherung einer Leerlaufdrehzahlgrösse bereitmacht, wenn der Gas-Sollwertgeber in seiner Ruhestellung ist. Es wird zunächst die Funktion der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung beim Kuppeln im Zusammenhang mit einem Hochschalten des Schaltgetriebes besprochen, wozu auch auf Fig. 2 Bezug genommen wird. Es sei zunächst angenommen, dass bis zu dem Zeitpunkt tl das Fahrzeug mit geschlossener Kupplung - Kurve a - und der Motordrehzahl nl fährt, wobei die Drosselklappe auf den Wert xl eingestellt ist. Durch Betätigen des Schalthebels wird bei unveränderter Gaspedalstellung folgende Ablaufsteuerung eingeleitet: Es wird die Kupplung zwangsweise durch den Schalthebelkontakt zum Zeitpunkt tl geöffnet, siehe Kurve a in Fig. 2. P5 wird über eine nichtdargestellt Kippstufe die Kupplungssteuerung durch den Gangwechseldrehzahlregler 15 freigegeben. Die im Augenblick der Betätigung des Schalthebelkontakts gemessene Motordrehzahl wird durch die Abtast- und Speicherschaltung in dem Gangwechseldrehzahlregler 15 gespeichert. Der Gas-Servoantrieb 9 wird durch den Ausgang 21 des Gangwechseldrehzahlreglers 15 in die Leerlaufposition gefahren und zum Zeitpunkt t2 erreicht. Dadurch wird die Drehzahl bis zu dem Wert n2 zum Zeitpunkt t3 heruntergefahren. Die dann erreichte Drehzahl n2 ergibt sich durch Reduktion der gespeicherten Leerlaufdrehzahl um einen Faktor, der entsprechend dem Gangsprung, hier von dem ersten zu dem zweiten Gang, voreingestellt ist und über die Klemme 14 aktiviert wird. Wenn die neue Motordrehzahl n2 bei geöffneter Kupplung zum Zeitpunkt t3 erreicht ist, wird diese Drehzahl stabilisiert, indem die Drosselklappe durch den Gas-Servoantrieb durch den Ausgang 21 gesteuert insoweit ansteigt. Wenn diese neue Drehzahl n2 stabil ist, wird durch ein Signal an dem Ausgang 23 des Gangwechseldrehzahlreglers 15 der Schliessvorgang der Kupplung mittels der Kupplungsschliesssteuereinrichtung 24 mit vorgegebener Verstellgeschwindigkeit ab dem Zeitpunkt t4 eingeschaltet. Wenn die Kupplung zum Zeitpunkt t5 soweit geschlossen ist, dass sie das maximale Motormoment übertragen kann, wird statt des Ausgangs 21 wieder der Gas Sollwertgeber zu dem Gas-Servoantrieb durchgeschaltet, die Drosselklappe wird ab t5 geöffnet und die Motordrehzahl steigt wieder an, soweit dies die Belastung erlaubt. Die Ablaufsteuerung wird auf den Ausgangszustand zurückgestellt. Beim Anfahren erfolgt das selbsttätige Einkuppeln unter den Bedingungen, dass das Fahrzeug praktisch steht - Signalgeber 19 -, dass kein Gas gegeben wird - Diskriminator 38 -, dass der Schalthebel betätigt wird - Schalthebelkontakt 11 - und dass die Drehzahl in einem vorgegebenen Bereich liegt. Unter diesen Umständen wird zunächst die momentane Leerlaufdrehzahl in dem Leerlaufdrehzahlspeicher 31 gespeichert und von der festen Führung des Anfahrreglers 32 durch die Motordrehzahl an der Stelle 34 abgezogen. Der Anfahrregler 32 beginnt nun sofort eine Ausgangsgrösse zum Schliessen des Kupplungs-Servoantriebs über die Kleinstwertschaltung 25 abzugeben, sobald durch Erhöhen der Motordrehzahl mit dem Gaspedal die gespeicherte Leerlaufdrehzahl überschritten wird Der Anfahrregler schliesst weiter die Kupplung nach dem Prinzip der Fliehkraftkupplung. Diese Funktion der Fliehkraftkupplung wird unter bestimmten Bedingungen auch im zweiten Gang insbesondere für langsame Fahrten genutzt. Hierzu wird durch die Klemme 13 der Proportionalbereich des Anfahrreglers auf einen kleineren Wert von beispielsweise 400 U/min reduziert. Der Anfahrregler wird im zweiten Gang weggeschaltet, wenn durch einen nichtdargestellten Diskriminator eine höhere Fahrgeschwindigkeit beispielsweise als 18 km/h erkannt wird. Zum Schliessen der Kupplung können weitere Zeitfunktionen unterlagert sein, um richtige Kupplungsreaktionen bei bestimmten Bedingungen hervorzurufen, jedoch sind diese zusätzlichen Zeitglieder in der Zeichnung nicht dargestellt. Durch die beschriebene Einrichtung übernehmen zwei teilweise miteinander vermaschte Regelkreise für den Kupplungs Servoantrieb und den Gas-Servoantrieb wesentliche Funktionen der Fahrzeugantriebssteuerung und entlasten den Fahrer wirkungsvoll. Es werden die Voraussetzungen geschaffen, einen wirtschaftlichen Fahrbetrieb zu ermöglichen und weitere Automatisierungen, insbesondere einen selbsttätigen Gangwechsel, zu ermöglichen.

Claims: Patentansprüche 1. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung, die durch einen Kupplungs Servoantrieb betätigt wird, mit einem Schalthebel für die Gangeinstellung mit Schalthebelkontakten, durch die ein Kuppel-Zeitablauf gesteuert wird, mit einem Geber der Gangeinstellung, mit einem Gas-Sollwertgeber, mit einem Gas-Servoantrieb, mit einem Motordrehzahlgeber für eine drehzahlabhängige Kupplungssimerung, mit einer Kupplungsschliesssteuereinrichtung, durch die das Ein kuppeln beim Gangwechsel abhängig von mindestens einer Fahrzeugmotor-Betriebsgrösse gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Hochschalten eine zuletzt vor dem Auskuppeln erzeugte Motordrehzahlgrösse mit einer Abtast- und Speicherschaltung (in 15) gespeichert wird und beginnend mit dem Auskuppeln die Motordrehzahl durch einen an die Abtast- und Speicherschaltung angeschlossenen Gangwechsel drehzahlregler (15) auf eine Gangsprung-abhängige herab gesetzte Grösse geregelt wird, dass die Kupplungsschliess steuerungseinrichtung (24) nach Loslassen des Schalt hebels durch den Gangwechsel-Drehzahlregler (25) aktiviert wird, wenn die Gangsprung-abhängige herabgesetzte Grösse der Motordrehzahl eingeregelt ist. 2. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehzahldifferenzierer (29) an die Kupplungs steuerungseinrichtung (24) derart angeschlossen ist, dass die Kupplung mit einer normalen vorgegebenen Verstell geschwindigkeit geschlossen wird, wenn der Drehzahl gradient des Fahrzeugmotors innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt und im anderen Fall die Verstellgeschwin digkeit drehzahlgradientenabhängig führt. 3. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung, die durch einen Kupplungs Servoantrieb betätigt wird, mit einem Schalthebel für die Gangeinstellung mit Schalthebelkontakten, durch die ein Kuppel-Zeitablauf gesteuert wird, mit einem Geber der Gangeinstellung, mit einem Gas-Sollwertgeber, mit einem Gas-Servoantrieb für eine drehzahlabhängige Kupp lungssteuerung, mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber sowie mit einem Anfahrregler, der das Einkuppeln beim Anfahren in einem vorgegebenen Bereich der Motordrehzahl drehzahlabhängig steuert, dadurch gekennzeichnet, dass in einen von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber (1) bei annähernd stehendem Fahrzeug von dem Gas-Sollwertgeber (#) in Ruhestellung und in einer Lage eines Schalthebel kontakts (11) für betätigten Schalthebel aktivierten Leerlaufdrehzahlspeicher (31) die Leerlaufdrehzahlgrösse eingespeichert wird, dass ein Ausgang (33) des Leerlauf drehzahlspeichers und der Motordrehzahlgeber (3) mit dem Eingang des Anfahrreglers (32) zur Störgrössenaufschaltung der Leerlaufdrehzahl derart in Verbindung stehen, dass der Anfahrregler das Einkuppeln beim Anfahren über den Kupplungs-Servoantrieb (27) drehzahlabhängig steuert, sobald die Motordrehzahl die gespeicherte Leerlaufdreh zahlgrösse überschreitet. 4. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anoanrregl2r (32) bei eingelegtem Gang durch einen Schalthebelkontakt (11) aktiviert wird. 5. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (Differenz) der Motordrehzahl, in dem der Einkuppelvorgang drehzahlabhängig gesteuert wird, in Abhängigkeit von der jeweiligen Leerlaufdrehzahl vor Beginn des Einkuppelns (in 31) selbsttätig verschiebbar ist. 6. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Geber der Gangstellungen (Anklemme 13) die Grösse des Bereichs (Differenz) der Motordrehzahl steuerbar ist, indem der Einkuppelvorgang drehzahlabhängig geregelt wird. 7. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren im zweiten Gang der Anfahrregler (32) unterhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit aktiviert ist und dass der Bereich (Differenz) der Motordrehzahl durch den Geber der Gangstellung reduziert wird. 8. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Proportionalbereich des Anfahrreglers (32) in Abhängigkeit von dem Geber der Gangstellung (Anklemme 13) umschaltbar ist. 9. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Ausgang der Kupplungsschliesssteuereinrich tung ein Schliesssignal abgegeben wird, wenn der Schliess vorgang einen vorgegebenen Wert (z.B. 60% des Kupplungs wegs) erreicht hat, durch welches der Gas-Servoantrieb (9) in Abhängigkeit von dem Gas-Sollwertgeber (5) ver stellbar wird. 10. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung, die durch einen bestromten Kupplungs-Servoantrieb geöffnet wird, nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang einer an den Gangwechseldrehzahlregler (15) angeschlossene Kupplungsschliesssteuereinrichtung (24) und ein Ausgang des Anfahrreglers (32) über eine Kleinst wert-Ablöseschaltung (25) mit dem Kupplungs-Servoantrieb (27) in Verbindung stehen. 11. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Regel zweig mit dem Gangwechsel-Drehzahlregler (15) bzw. dem Anfahrregler (32) zu der Leistungsend stufe des Kupplungs-Servoantriebs (27) mit einem solchen Zeitverhalten ausgebildet ist, dass der Anfangs strom beim Einschalten des Kupplungs-Servoantriebs überschwingt. 12. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalthebelkontakt (12), der eine Neutralstellung des Schalthebels signalisiert, über ein Verzögerungsglied (35) die Kupplung nach einer vorgegebenen Verzögerungs zeit schliesst. 13. Elektronische Einrichtung zur Steuerung einer Kraft fahrzeugschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Ablaufsteuerung der Gas-Servoantrieb (9) nach Öffnen der Kupplung zunächst in eine die Leerlauf drehzahl einstellende Position gestellt wird und an schliessend nach Massgabe des Gangwechseldrehzahlreglers auf die Gangsprung-abhängige Grösse der Motordrehzahl hochgestellt wird.

Inventors: LEVIGION, MANFRED
Applicants: VDO ADOLF SCHINDLING AG
Application year: 1986
Main classification: B60K41
IPC codes: F16D48, F16H61, B60W10, B60W30