DE2456509C3

DE2456509C3 - Elektrische Steuereinrichtung für die Kupplungsbetätigung einer durch Federkraft eingerückt gehaltenen Kupplung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE2456509C3
Application number: DE2456509A
Authority: DE
Inventors: Adam 8552 Hoechstadt Dittner; Karl 8500 Nuernberg Prenzel
Original assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Current assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1974-11-29
Publication date: 1978-11-02
Also published as: FR2292895A1; FR2292895B1; SE414743B; NL169160B; US4019614A; DE2456509B2; ATA741975A; GB1512980A; AT344515B; NL7512657A; NL169160C; IT1052275B; SE7513243L; DE2456509A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steuereinrichtung für die Kupplungsbetätigung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Es ist eine elektrische Steuereinrichtung für die Betätigung einer Kraftfahrzeug-Kupplung bekannt (DE-OS 23 07 702), welche neben drei Drehzahlgebern für die Antriebsmaschinendrehzahl bzw. Getriebeeingangsdrehzahl bzw. Getriebeausgangsdrehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit einen an den Drehzahlgeber ω für die Antriebsmasehinendrehzahl angeschlossenen Differentiator zur Ableitung dieser Drehzahl nach der Zeit, eine ebenfalls an den Drehzahlgeber für die Antriebsmasehinendrehzahl und zusätzlich an den Drehzahlgeber für die Getriebeeingangsdrehzahl ange- (,5 schlossene Schaltung zur Ermittlung des Absolutwertes und des Vorzeichens der Differenz dieser beiden Drehzahlen sowie eine an den Drehzahlgeber für die Getriebeausgangsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit angeschlossene Schaltung zur Korrektur dieser Drehzahl entsprechend einer vorgegebenen Funktion aufweist. Weiterhin sind eine Summierschaltung, weiche eingangsseitig mit dem Differentiator, dem Antriebsmaschinendrehzahlgeber und der Korrekturschaltung verbunden ist sowie einen vierten Eingang zur Eingabe eines Signals No aufweist, eine eingangsseitig mit dem Getriebeausgangsdrehzahlgeber und der Absolutwertsowie Vorzeichenermittlungsschaltung verbundene, vierte Schaltung und eine fünfte Schaltung vorgesehen, welche über eine sechste Schaltung die Kupplungsbetätigung steuert und mit dem Ausgang der vierten Schaltung in Verbindung steht, ebenso wie die Summierschaltung.

Der Differentiator, die Korrekturschaltung und die Summierschaltung sind nur beim Anfahren des jeweiligen Kraftfahrzeuges wirksam, wobei die Summierschaltung mit vier Signalen entsprechend der jeweiligen Antriebsmasehinendrehzahl N, der beim Kupplungsschließen zulässigen, niedrigsten Antriebsmaschinendrehzahl No-. der korrigierten Getriebeausgangsdrehzahl V, und der zeitlichen Antriebsmaschinendrehzahländerung tfMOTbeaufschlagt wird, um ein der Summe E= (N + dN/dT+ Vy - No) entsprechendes Signal abzugeben, welches über die fünfte und sechste Schaltung der Kupph:ngsbetätigungseinrichtung zugeführt wird, um die Kupplung dementsprechend zu schließen. Beim Kuppeln während der Fahrt wird die Kupplungsbetätigung über einen zweiten Kanal gesteuert, welcher statt der Korrekturschaltung, des Differentiators und der Summierschaltung die Absolutwert- sowie Vorzeichenermittlungsschaltung und die vierte Schaltung aufweist Der von der erstgenannten Schaltung ermittelte Absolutwert der Differenz zwischen Getriebeeingangsdrehzahl und Antriebsmaschinendrehzahl wird der vierten Schaltung zugeführt, während zwei Ausgänge der erstgenannten Schaltung für die Ausgabe eines dem Vorzeichen »Plus« bzw. »Minus« der besagten Drehzahldifferenz entsprechenden Signals an eine Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr bzw. der Einspritzpumpe der Kraftfahrzeug-Antriebsmaschine und zur Unterbrechung der Verbindung zwischen Kraftstoffzufuhr bzw. Einspritzpumpe und Gaspedal angeschlossen sind. Die vierte Schaltung weist einen als Kondensator ausgebildeten Speicher für den Absolutwert der Differenz aus Getriebeeingangsdrehzahl und Antriebsmasehinendrehzahl auf, ferner einen Entladestromkreis für den Speicher und zwei Schalter zum Anschluß einer Spannungsquelle an die Ausgangsleitung der vierten Schaltung bzw. zur Verbindung des Speichers mit dem Eitigang für den Absolutwert der Differenz aus Getriebeeingangsdrehzahl und Antriebsmaschinendrehzahl. Der Entladestromkreis ist mit dem Drehzahlgeber für die Getriebeausgangsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden und wird entsprechend derselben gesteuert.

Bei einem Kuppelvorgang während der Fahrt erhält die vierte Schaltung zunächst den Befehl »Kupplung öffnen«, woraufhin ihre beiden Schalter umschalten, und die Spannungsquelle mit der Ausgangsleitung dieser Schaltung in Verbindung setzen bzw. den Speicher mit dem Eingang für den Absolutwert der Differenz aus Getriebeeingangsdrehzahl und Antriebsmasehinendrehzahl verbinden, so daß die Kupplung ausgerückt und der besagte Absolutwert laufend im Speicher gespeichert wird. Soll die Kupplung eingerückt werden,

dann erhalt die vierte Schaltung einen zweiten Befehl, so daß deren Schalter wiederum umschalten und die Ausgangsleitung dieser Schaltung von der Spannungsquelle abgeschaltet und statt dessen mit dem Speicher verbunden wird, während der Speicher von dem Eingang für den Absolutwert der Differenz aus Getriebeeingangsdrehzahl und Antriebsmaschinendrehzahl getrennt wird. Die fünfte Schaltung erhält also von der vierten Schaltung ein Signal aus dem Speicher, welches von dem zuletzt gespeicherten Absolutwert der besagten Drehzahldifferenz und der entsprechend der Getriebeausgangsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgenden Entladung des Speichers über den Entladestromkreis abhängt, und steuert über die sechste Schaltung die Kupplungsbetätigungseinrichlung dem- is entsprechend beim Schließen der Kupplung.

Zum Umschalten zwischen den beiden Kanälen für die Kupplungsbetätigungssteuerung beim Anfahren einerseits und beim Schalten während der Fahrt andererseits dient ein Vergleicher, welcher an den Drehzahlgeber für die Getriebeausgangsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit angeschlossen ist u^d einen Schalter in der fünften Schaltung derart betätigt, daß diese bei Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit, bei welcher kein Anfahren mehr angenommen werden kann, mit der vierten Schaltung verbunden ist, bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten jedoch mit der Summierschaltung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steuereinrichtung für die Kupplungstätigung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung zu schaffen, welche hinsichtlich des Aufbaus vereinfacht und in bezug auf die Funktionsweise verbessert ist

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung sind insbesondere keine zwei gesonderten Kanäle für das Kuppeln beim Anfahren bzw. während der Fahrt vorgesehen und fehlen somit auch Organe zum Wechsel zwischen solchen Kanälen. Auch wird die Getriebeausgangsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit nicht zu Steuerungszwecken herangezogen, so daß entsprechende Schaltungen und Einrichtungen ebenfalls überflüssig sind, ebenso wie solche für eine Ei; wirkung auf die jeweilige Kraftfahrzeug-Antriebsmaschine, die im übrigen auch schon aus Trägheitsgründen unbefriedigend sein muß.

Zum Stande der Technik gehört auch eine elektrische Schaltung zum selbsttätigen Auslösen des Einrückens einer Kraft^fahrzeug-Kupplung beim Vorliegen bestimmter Parameter, wenn nämlich die Differenz der Drehzahlen von Antriebsmaschine und Getriebe des jeweiligen Kraftfahrzeuges unterhalb einer zulässigen Höchstgrenze liegt oder aber die Antriebsmaschine hoch läuft, also die Antriebsmaschinendrehzahl zunimmt Eine Steuerung des Kupplungseinrückvorganges während seines gesamten Ablaufes ist nicht in Betracht gezogen (DE-OS 22 07 571). bo

Weiterhin ist eine Einrichtung zur Kupplungsbetätigung bei Kraftfahrzeugen bekannt (DE-OS 15 05 452), bei welcher ein elektronisches Steuergerät ein elektromagnetisches Regelventil steuert, welches über einen pneumatischen Verstärker einen Servomotor zur <>"> Kupplungsbetätigung mit einem demjenigen Strom entsprechenden Unterdrurk beaufschlagt, welcher das Regelventil durchfließt und vom elektronischen Steuergerät gesteuert wird. Letzteres wird mit Signalen beaufschlagt, welche die Getriebeausgangsdrehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit bzw, die Antriebsmaschinendrehzahl bzw. die Gaspedalstellung darstellen und von entsprechenden Gebern herrühren. Ferner wird das Steuergerät über einen Schalter mit einem den Beginn und die Dauer eines Gangwechsels angebenden Signal beaufschlagt. Das Kupplungseinrücken geschieht wiederum über zwei verschiedene Kanäle, nämlich einen Kanal für das Schalten beim Anfahren und einen Kanal für das Schalten während der Fahrt, zwischen denen mit Hilfe eines mit dem die Getriebeausgangsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Signal beaufschlagten Geschwindigkeitsschalters und zweier nachgeschalteter, elektronischer Schalter umgeschaltet wird. Während das Kupplungseinrükken beim Anfahren (Fahrzeuggeschwindigkeit bis etwa 15 km/h) ausschließlich in Abhängigkeit von der Antriebsmaschinendrehzahl erfolgt, geschieht das Kupplungseinrücken während der Fahrt (Fahrzeuggeschwindigkeit größer als etwa 15 km/ή < ausschließlich in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung, und zwar schrittweise in zwei Stufen. Im ersten Fall wird das Regelventil über einen monostabilen Multivibratcr mit einem mit wachsender Antriebsmaschinendrehzahl abfallenden Steuerstrom beaufschlagt, so daß der dem Servomotor zugeführte Unterdruck entsprechend abfällt und das Kupplungsmoment dementsprechend steigt. Auch im zweiten Fall geht das die Gaspedalstellung repräsentierende Signal einem monostabilen Multivibrator zu, dessen Ausgang dem Regelventil zugeführt wird, und zwar über einen elektronischen Schalter, der von einem Zeitglied gesteuert ist, welches seinerseits von dem den Beginn und die Dauer eines Gangwechsels darstellenden Signal beaufschlagt wird. Die Wirkungsweise ist derart, daß beim Kupplungseinrücken während einer bestimmten Zeitspanne der Steuerstrom für das Regelventil zunächst auf einen von der jeweiligen Gaspedalstellung abhängigen Zwischenwert abfallen gelassen wird, bevor er endgültig verschwindet, so daß also das zum Steuerstrom umgekehrt proportionale Kupplungsmoment im ersten Schritt zunächst nur auf einen entsprechenden Zwischenwert anwächst, um dann den endgültige·. Höchstwert anzunehmen, wenn der Steuerstrom verschwunden ist. Eine eigentliche Regelung findet also bei diesem bekannten Vorschlag nicht statt.

In der Zeichnung ist ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel der elektrischen Steuereinrichtung für die Kupplungsbetätigung nach der Erfindung in Blockschaltbildern dargestellt.

Die Antriebsmaschinendrehzahl wird mit einem Drehzahlgeber I₁ einem Tachogenerator, erfaßt und üb sr eine Leitung 2 einem ersten Eingang eines Differenzbilders 3 zugeführt.

Die Getriebeabtriebsdrehzahl wird durch einen weiteren Drehzahlgeber 4 erfaßt und über eine Leitung 5 einem zweiten Eingang des genannten Differenzbilders zugeführt. Bei der Geiriebeabtriebsdrehzahl handelt es sich um die Abtriebsdrehzahl der Kupplung, deren Betätigung gesteuert wird, zum nachgeordneten Wechselgetriebe hin, also um die Drehzahl der Wechelgetriebe-Eingangswelle.

Gleichzeitig werden die elektrischen Abbilder von Antriebsmaschinendrshzahl und Getriebeabtriebsdrehzahl über Leitungen 6 und 7 einem Minimumauswähler 8 zugeführt.

An dem Auseans des Differenzbilders 3 ist ein aktiver

Gleichrichter 9 angeschlossen. Dieser bewirkt, daß die mit unterschiedlichem Vorzeichen auftretende Ausgangsinformation des Differenzbilders 3 stets positives Vorzeichen erhält.

Von einem Kommandogeber 10 wird eine Schalteinrichtung H gesteuert. Diese steht einerseits in Verbindung mit einem Sollwertspeicher 12 und, über eine Leitung 13, mit dem elektrischen Betätigungsteil eines hydraulisch beaufschlagbaren Stellmotors 14. Letzterer steht in Antriebsverbindung mit dem Ausrückhebel der Kupplung des Fahrzeuges.

Der Ausgang des aktiven Gleichrichters 9 ist über eine Leitung 15 mit dem einen Eingang eines Kegelverstärkers 16 verbunden. Dessen anderer Fun gang isl einerseits über eine Leitung 17 an dem Sollwertspeicher 12 angeschlossen, andererseits über eine Leitung 18 an einem steuerbaren Entladestrom-Lc!7icrcr

Ausgang des Drehzahlgebers 1 der Antriebsmaschinendrehzahl und über eine Leitung 21 mit dem Minimumauswähler 8 verbunden.

Weiterhin umfaßt die Steuereinrichtung einen Differentiator 22. Dieser ist über eine Leitung 23 mit dem Ausgang des aktiven Gleichrichters 9 und über eine Leitung 24 mit einem weiteren Eingang des Regelverstärkers 16 verbunden. Letzterer steht über eine Leitung 25 mit dem elektrischen betätigungsteil des hydraulisch beaufschlagbaren Stellmotors 14 in Verbindung.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung arbeitet wie folgt:

Wie weiter oben bereits angegeben, steht am Ausgang des aktiven Gleichrichters 9 und damit an der Schalteinrichtung H eine Ausgangsinformation zur Verfugung, welche der Differenz aus Antriebsmaschinendrehzahl und Getriebeabtriebsdrehzahl entspricht, aber in ihrem Vorzeichen gleichgerichtet ist.

Zum Auskuppeln wird vom Kommandogeber 10 die Schalteinrichtung 11 betätigt, so daß deren Kontakte s, und S2 geschlossen werden. Dadurch erhält der elektrische Betätigungsteil des hydraulisch beaufschlagbaren Stellmotors 14 über den Kontakt S: Öffnungsstrom und löst die Kupplung. Gleichzeitig wird der Sollwertspeicher 12 über den Kontakt si an den Ausgang des aktiven Gleichrichters 9 angeschlossen. Hierdurch wird im Sollwertspeicher 12 ein Abbild der momentanen Drehzahl-Differenz zwischen der Antriebsmaschine und dem Wechselgetriebe gespeichert. Die Speicherung erfolgt so lange, wie die Kupplung gelöst ist, um den Gangwechsel im Wechselgetriebe zu ermöglichen.

Nachdem das Wechselgetriebe umgeschaltet ist. wird vom Kommandogeber 10 die Schalteinrichtung im entgegengesetzten Sinne betätigt. Damit werden die Kontakte Si und S2 wieder geöffnet. Der Sollwertspeicher 12 hat nun ein Abbild der letzten Differenz zwischen der Antriebsmaschinendrehzahl und der Getriebeabtriebsdrehzahl gespeichert. Dieser Wert wird über die Leitung 17 dem einen Eingang des Regelverstärkers 16 zugeführt. Gleichzeitig wird über die Leitung 15 dem anderen Eingang des Regelverstärkers 16 die momentane Drehzahldifferenz zwischen der Antriebsmaschine und dem Wechselgetriebe als Istwert zugeführt. Der Regelverstärker 16 hat jetzt in Verbindung mit den anderen Funktionsstufen die Aufgabe, den elektrischen Betätigungsteil des hydraulisch beaufschlagbaren Stellmotors 14 so zu steuern, daß die Kupplung wieder optimal in Eingriff gebracht wird, wobei ein möglichst geringer Kupplungsverschleiß und eine möglichst geringe, drehzahlmäßige Rückwirkung auf die Antriebsmaschine gewährleistet sind, ferner durch die Vermeidung ruckartiger Beschleunigungsvorgänge die Antriebsmaschine und das Wechselgetriebe geschont werden und der Fahrer des jeweiligen Kraftfahrzeuges möglichst geringen physiologischen Belastungen ausgesetzt ist. Dazu muß der Sollwertspeicher 12, in der Praxis ein Kondensator, in spezifischer Weise entladen werden. Dies erfolgt über den

ίο steuerbaren Entladestromkreis 19 mit seinen Leitungen 18 und 17 zum Sollwcrtspcicher 12.

Der Lntladcstromkrcis 19 wird von zwei Größen beeinflußt. Einmal über die Leitung 20 vom elektrischen Abbild der Antriebsmasehinendrehzahl selbst, zum

ti anderen über die Leitung 21 von dem jeweils kleineren der Abbilder von der Antriebsmaschinendrehzahl und der Getricbeabtriebsdrehzahl. Dieser Wert wird im M::::::;::::i;:i:s'.vah!er S er:'cu™t. Γ:*-·:::: Anfahrer: is! beispielsweise die Getriebeabtriebsdrehzahl geringer.

2(i In diesem Falle wird durch den Minimumau.;v.aiiler 8 demgemäß da;, elektrische Abbild der Getriebeabtriebsdrehzahl über die Leitung 21 an den steuerbaren Entladestromkreis 19 übertragen.
Außci dem so beeinflußten Sollwert und dem genannten Istwert wird der Regelverstärker noch von der Winkeibeschleunigung der Differenz aus der Aiuriebsmg chinendrehzahl und der Getriebeabtriebsdrehzahl gesteuert. Das Abbild dieser Winkelbeschleunigung wird im Differentiator 22 gewonnen, welcher seinerseits über die Leitung 23 vom Istwert, mithin also der momentanen Differenz aus de.' Antriebsmasehinendrehzahl und der Getriebeabtriebsdrehzahl, beeinflußt wird.
Zeitlich optimales Einkuppeln bedeutet im vorliegen-

v, den Zusammenhang folgendes.

Es soll eine optimal mögliche Beschleunigung und eine minimale Kupplungszeit in Abhängigkeit von den durch die Gaspedalstellung, wie Drehmoment und Drehmoment, einerseits und die Last andererseits vorgegebenen Parametern erfolgen. Dies geschieht über die zwei genannten Leitungen 20 und 21 für den steuerbaren Entladestromkreis 19.

Über die Leitung 20 wird eine von der Antriebsmasehinendrehzahl abhängige Steuergröße in den steuerbaren Entladestromkreis 19 eingegeben. Durch den so bestimmten Entladestrom wird eine bestimmte maximale Entladezeit des Sollwertspeichers von beispielsweise 4 Sekunden vorgegeben. Dadurch ist auch eine maximale Einkuppelzeit bedingt, welche ihrerseits eine

so thermische Überlastung der Kupplung verhindert, w.c zum Beispiel an Steigungen oder bei falscher Gangwahl. Damit bei alledem die Kupplungszeit ein Minimum wird, wird der steuerbare Entladestrom zusätzlich über die Leitung 21 von dem Minimumauswähler 8 so angesteuert, daß er mit steigender Getriebeabtriebsdrehzahl größer wird. Dadurch wird die tatsächliche Kupplungszeit um so kleiner, je schneller sich das Fahrzeug auf den neuen Fahrzustand einstellt. Beide Entladestromsteuerungen zusammen ergeben einen optimalen Einkupp-

W) lungsvorgang. Letzterer bewirkt dabei selbsttätig auch den erwünschten, minimalen Kupplungsverschleiß.

Gleichzeitig wird eine minimale Rückwirkung auf die Antriebsmaschine beim Einkuppeln erreicht Denn infolge der von der Antriebsmasehinendrehzahl abhängigen Entladestromsteuerung über die Leitung 20 wird selbsttätig der Entladestrom dann verringert, wenn beispielsweise die Drehzahl der Antriebsmaschine aus irgendeinem Grund stark absinkt.

Beim Zusammentreffen der beiden Kupplungshälften könnten aufgrund unterschiedlicher Reibungsverhältnisse etc. Schwingungen auftreten, welche zu Beschleu· nigungsstöOen führen würden Dies wiederum würde einen erhöhten Verschleiß der Antriebsteile und auch eine Belästigung der Fahrzeuginsassen mit sich bringen.

Um dies zu vermeiden, ist der Differentiator 22 vorgesehen. Weil sich die genannten Schwingungen als schnelle Änderungen des Istwertes auf die Leitung 15 übertragen, wird ihre Auswirkung durch den Differentiator 22 und den Regelverstärker 16 durch gegensinniges Einwirken auf die Kupplung kompensiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Elektrische Steuereinrichtung für die Kupplungsbetätigung einer durch Federkraft eingerückt gehaltenen Kuppjung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Lastkraftfahrzeuges, bestehend aus Drehzahlgebern für die Antriebsmaschinendrehzahl bzw. Getriebeabtriebsdrehzahl, einem Differenzbilder für diese Drehzahlen, einem mit einer dieser Differenz entsprechenden Größe angesteuerten Sollwertspeicher, einem steuerbaren Entladestromkreis für den Sollwertspeicher, der entsprechend einer drehzahlabhängigen Führungsgröße gesteuert ist, einem Differentiator, und aus Schaltern, die auf jeweils eines von zwei Kupplungsbetätigungssignalen eine Spannungsquelle an den elektrischen Betätigungsteil des zum Ausrücken der Kupplung durch Druckmittel beaufschlagbaren Stellmotors der Kupplung anlegen und den Differenzbilder mit dem Sollwerispeicher verbinden bzw. zum Einrükken der Kupplung die Spannungsquelle abschalten und die Verbindung zwischen dem Differenzbilder und dem Sollwertspeicher unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang des Steuerbaren Entladestromkreises (19) an den Drehzahlgeber (1) für die AntriebsmaschiKendrehzahl und an einen mit dem Drehzahlgeber (1) für die Antriebsmaschinendrehzahl und dem Drehzahlgeber (4) für die Getriebeabtriebsdrehzahl verbundenen Minimumauswähler (8) angeschlossen ist, wobei der Minimumauswuhier (8) jeweils nur das der niedrigeren Antriebsmaschinencvrehzal·" bzw. Getriebeabtriebsdrehzahl entsprechende Signal zum steuerbaren Entladestromkreis (19) do ;;hläßt, daß der Eingang des Differentiators (22) zur Differentiation der Differenz der Antriebsmaschinendrehzahl der Getriebeabtriebsdrehzahl nach der Zeit mit dem Ausgang eines dem Differenzbilder (3) nachgeschalteten, aktiven Gleichrichters (9) verbunden ist und daß der Sollwertspeicher (12), der aktive Gleichrichter (9) und der Differentiator (22) jeweils ausgangsseitig mit einem Eingang eines Regelverstärkers (16) zum Steuern des elektrischen Betätigungsteils des durch Druckmittel beaufschlagbaren bzw. entlastbaren Stellmotors (14) der Kupplung in Verbindung stehen.