DE3443015A1

DE3443015A1 - Automatisches kupplungssteuersystem

Info

Publication number: DE3443015A1
Application number: DE19843443015
Authority: DE
Inventors: Yasuyoshi Kawasaki Kanagawa Asagi; Toshihiro Ayase Kanagawa Hattori; Shigeki Yokosuka Kanagawa Moride; Noriaki Tokio/Tokyo Ogawa; Katsuya Fujisawa Kanagawa Shishido
Original assignee: Fujitsu Ltd; Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1986-06-05
Also published as: US4671397A; DE3443015C2

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Kupplungssteuersystem zur Verwendung in Automobilen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, die einen Mikrocomputer verwenden, welcher die automatische Kupplungssteuerung ermöglicht, wenn der Kupplungssteuersensor ausfällt.

Gemäß der Erfindung wird der Kupplungshubsensor automatisch diagnostiziert und im Falle eines Zusammenbruchs oder eines Ausfalls kann automatisch ein Sicherungsverfahren zur automatischen Kupplungssteuerung durchgeführt werden.

Ein automatisches Kupplungssteuersystem, welches Mikrocomputer verwendet, ist bereits in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 50-12648 und in der ungeprüften japanischen Patentpublikation (Kokai) Nr. 52-5117 vorgeschlagen worden. Bei diesen Systemen wird ein Mikrocomputer zur Steuerung des Betriebs von elektromagnetischen Ventilen unter einem vorbestimmten, in dem Mikrocomputer gespeicherten Programm durchgeführt; der Betrieb des Stellantriebs wird in Übereinstimmung mit dem Betrieb der elektromagnetischen oder Solenoidventile gesteuert, und die Bewegung der Kupplungen (z. B. trockene Einscheibenkupplungen), d. h. der Kupplungseingriff, der Kupplungsschlupf und die Kupplungsfreigäbe werden durch den Stellan- trieb über einen Gestängemechanismus gesteuert. Die geprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 50-12648 offenbart ferner ein Verfahren zum graduierlichen Ändern des Kupplungseingriffszustands in Proportion zu der Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit des Motors, während die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 52-5117 ein Verfahren zur Änderung der Geschwindigkeit des Kupplungseingriffes in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Motors

offenbart.

Bei diesem Verfahren wird der Kupplungsbetriebsbereich durch den Betrieb des Betätigers oder Stellgliedes bestimmt. Der Stellgliedhub wird andererseits aufgrund eines Hubsignals bestimmt, welches von einem Kupplungshubsensor gefühlt wird, der ein Potentiometer verwendet. Aus diesem Grund kann dann, wenn der Kupplungshubsensor ausfällt, der Kupplungsbetrieb nicht mehr gesteuert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein automatisches Kupplungssteuersystem, insbesondere für Automobile, zu schaffen, welches einen Mikrocomputer verwendet und die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein automatisches Kupplungssteuersystem mit einem automatischen Sicherungsverfahren für den Fall zu schaffen, daß der Kupplungshubsensor ausfällt.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Kupplungssteuersystem zu schaffen, welches die Verwendung von herkömmlichen trockenen Einseheibenkupplungen und Gleitschieberäder- oder Wechselgetrieben ermöglicht.

Gemäß der Erfindung ist ein automatisches Kupplungssteuersystem vorgesehen, mit wenigstens einem Kupplungsstellantrieb zur Steuerung eines Kupplungshubes, einer Anzahl von 2Q Solenoidventilen zur Steuerung des Kupplungsstellantriebs, einem Kupplungshubsensor zur Messung des Kupplungshubes, einer Steuereinheit zur Rückkopplung eines Hubsignals,

welches von dem Kupplungshubsensor gefühlt wird, wenn Anforderungen für den Kupplungseingriff oder die Kupplungsfreigabe empfangen werden, und zur Steuerung der Solenoidventile, um so eine Kupplungsbewegungsgeschwindigkeit zu erhalten, welche von einer Motorrotationsgeschwindigkeit und anderen Fahrbedingungen bestimmt wird. Die Steuereinheit umfaßt einen Kupplungseingriffssteuerabschnitt für die Steuerung der Solenoidventile, damit sie mit einer vorbestimmten Kupplungseingriffsgeschwindigkeit in Richtung auf einen Eingriff arbeiten, und einen Kupplungsfreigabeabschnitt zur Steuerung der Solenoidventile, damit sie mit einer vorbestimmten Kupplungsfreigabegeschwindigkeit in Richtung auf eine Kupplungsfreigabe arbeiten, wobei sowohl der Kupplungseingriffssteuerabschnitt, als auch der Kupplungsfreigabesteuerabschnitt unabhängig von dem Hubsignal betätigt werden. Die Steuereinheit definiert einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert für das Hubsignal und, wenn das Hubsignal den oberen Grenzwert überschreitet oder niedriger als der untere Grenzwert ist, steuert die Steuereinheit, bei einer Anforderung für einen Kupplungseingriff, die Solenoidventile, unter Verwendung des Kupplungseingriffssteuerabschnittes , und bei einer Anforderung für die Kupplungsfreigabe die Solenoidventile, unter Verwendung des Kupplungsfreigabesteuerabschnitts. Die Steuereinheit steuert die Solenoidventile, um den Kupplungsbetrieb nur bei einer Anforderung für den Kupplungseingriff oder die Kupplungsfreigabe zu unterbrechen.

Die Erfindung weist insbesondere den Vorteil auf, daß sie es ermöglicht, mit dem Auto weiterzufahren, wenn der Kupplungshubsensor ausfällt, und dadurch wird ein sicheres

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Fahren gewährleistet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines

herkömmlichen automatischen Kupplungssteuersystems,
^Q Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm eines

automatischen Kupplungssteuersystems zur Erklärung der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm eines

hydraulischen Steuerkreises, welcher elek-

¹^ tromagnetische Ventile umfaßt, die von der

in Fig. 2 gezeigten Steuereinheit gesteuert we rden,
Fig. 4 eine Kurve zur Erklärung der Relation

zwischen einem Kupplungshubsignal und einem

Stellantriebs(Kupplungs)-Hub,

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erklärung eines

Sicherungsverfahrens in der Steuereinheit und

Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm zur

Erklärung des automatischen Kupplungssteuersystems und des Kupplungshubsensors.

Vor der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird zunächst ein herkömmliches automatisches Kupplungssteuersystem für ein halbautomatisches Getriebe beschrieben, welches eine trockene Einscheibenkupplung und einen hydraulischen Stellantrieb verwendet.

.3·

In Fig. 1 bezeichnen 1 ein Gaspedal, IA einen Gaspedalsensor, 2 einen Motor, 2A einen Motorgeschwindigkeitssensor, 3 ein Drosselstellglied, 4 eine Kupplung, 5 ein Getriebe, 6 einen Kupplungsstellantrieb, 6A einen Kupplungshubsensor, 7 eine Gruppe von Solenoidventilen, 8 eine Ölpumpe, 9 einen Öltank, 10 eine Steuereinheit und 11 einen Autogeschwindigkeitssensor.

Die Steuereinheit 10, die von einem Mikrocomputer gebildet wird, steuert das Drosselstellglied 3 und die Gruppe von Solenoidventilen, basierend auf einem Signal von dem Gaspedalfühler IA, einem Signal von dem Motorgeschwindigkeitsfühler 2A, einem Signal von dem Kupplungshubsensor 6A und einem Signal von dem Autogeschwindigkeitssensor 11. Die Steuereinheit 10 führt außerdem das von dem Kupplungshubsensor 6A übertragene Hubsignal zurück, um die Öffnung der Gruppe von Solenoidventilen für Eingriff, Schlupf oder die Freigabe der Kupplung zu steuern, basierend auf der Kupplungseingriffsgeschwindigkeit, wie sie durch die Näherung des Kupplungseingriffsstartpunktes, den Kupplungs-

²^ eingriff, den Kupplungsschlupf, die Kupplungslösung, Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors, Autogeschwindigkeit und andere Fahrbedingungen definiert werden. Wenn die Gruppe von Solenoidventilen gesteuert wird, wird der Kupplungsstellantrieb 6 durch deren Ausgang aktiviert. Die Kupplung wird so, entsprechend der Bewegung der Gruppe 7 von Solenoidventilen zum Eingriff, zum Schleifen oder zur Freigabe gebracht. Wie oben erwähnt wurde, wird bei einem automatischen Kupplungssteuersystem das Hubsignal, welches von dem Kupplungshubsensor 6A übertragen wird, zu der Steuereinheit 10 zurückgeführt, wodurch die Geschwindigkeit des Kupplungseingriffs und der Kupp-

lungsbetriebsbereich durch die Steuereinheit 10 gesteuert werden.

Wenn jedoch bei diesem System der Kupplungshubsensor außer Ordnung gerät oder ausfällt, z. B. aufgrund eines Bruches oder eines Kurzschlusses einer Leitung oder aufgrund eines schlechten Kontaktes, kann der Kupplungsbetrieb nicht mehr gesteuert werden.

Es wird jetzt ein automatisches Kupplungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Wie oben erwähnt wurde, kann das erfindungsgemäße automatische Kupplungssteuersystem in Verbindung mit herkömmlichen trockenen Einscheibenkupplungen und Schieberäder- oder Wechselgetrieben verwendet werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist der sonst bei halbautomatischen Getrieben verwendete Wechselhebel eliminiert und ein Getriebestellantrieb an dessen Stelle hinzugefugt. Die Kupplung und der Getriebestellantrieb werden von einem Mikrocomputer-Con-

²^ troller gesteuert. Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Kupplungssteuersystem ein vollautomatisches Getriebe, welches eine herkömmliche Kupplung und ein herkömmliches Getriebe verwendet.

Das automatische Kupplungssteuersystem, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, besteht im wesentlichen aus denselben Komponenten, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, mit Ausnahme einer Steuereinheit 100, einer Gruppe 70 von Solenoidventilen und einem Stellantrieb 5A. Die Komponenten, welche

auch in Fig. 1 enthalten sind, sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.

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- A.

In Fig. 3 ist eine Kupplung dargestellt, die von einer Kupplungsdruckplatte 4A, einer Kupplungsscheibe 4B, einer Plattenfeder 4C, einem Kupplungslöselager 4D, einem Kupplungslosehebel 4E, einer Kupplungswelle 4F und einem Hebel 4G gebildet wird. Das Bezugszeichen 2B zeigt ein Motorschwungrad; 701, 701A, 702 und 703 sind elektromagnetische Ventile in der Gruppe 70 von Solenoidventilen; B ist die Batterie; SW ist ein mit dem Zündschalter verbundener Leistungsschalter.

Die Kupplung 4 wird durch den steuernden Betrieb der Solenoidventile 701, 701A, 702 und 703 unter Verwendung der Steuereinheit 100 gesteuert. Die Steuereinheit 100 besteht aus einem Mikrocomputer, welcher ein Programm betreffend die Fahrbedingungen speichert. Wenn z. B. die Solenoidventile 701 und 701A von der Steuereinheit 100 betätigt werden, wird unter Druck stehendes Fluidum von der Ölpumpe 8 zu dem Ölzylinder 6 geliefert. Der Kolben 6B des Ölzylinders 6 wird so nach rechts bewegt, wie es durch den Pfeil dargestellt ist, um die Kupplungsscheibe 4B zu lösen. Wenn die Solenoidventile 702 und 703 von der Steuereinheit 100 betätigt werden, wird die unter Druck stehende Flüssigkeit aus dem Ölzylinder 6 herausgelassen. Der Kolben 6B bewegt sich aufgrund der Wirkung einer Rückholfeder (nicht dargestellt) in umgekehrter Richtung, um die Kupplungsscheibe 4B zu lösen oder freizugeben.

Die resultierenden Bewegungsdaten werden von dem Kupplungshubsensor 6A gefühlt, der aus einem Potentiometer besteht, und die detektierte Spannung des Potentiometers wird als Hubsignal S_{g 2U} ^ Steuereinheit 100 rückgekoppelt.

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In Fig. 4 zeigt die Ordinate das Hubsignal Sg^y^ _{an und auf} der Abszisse ist der Stellantriebs(Kupplungs)-Hub (mm) angegeben. Ein oberer Grenzwert UL und ein unterer Grenzwert LL werden für das Hubsignal Sg welches von dem Kupplungshubsensor 6A detektiert wird, gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt. Auf der Abszisse zeigt der Pfeil in die rechte Richtung den Kupplungseingriff und der Pfeil in die linke Richtung die Kupplungsfreigabe durch die Bewegung des Stellantriebs an. Der Bereich zwischen dem Punkt Pl und dem Punkt P2 zeigt den effektiven Potentiometerbereich an, mit anderen Worten, den effektiven

Kupplungsbetriebsbereich. Wie man aus der Figur sieht, ist die Hubsignalspannung proportional zu dem Stellantriebs(Kupplungs)-Hub, d. h. dem Kupplungshub.

Wenn das Kupplungshubsignal den oberen Grenzwert (UL) oder den unteren Grenzwert (LL) überschreitet, stellt gemäß der vorliegenden Erfindung die Steuereinheit fest, daß der Kupplungshubsensor 6A außer Ordnung geraten ist. Wenn die Diagnose gestellt worden ist, daß der Kupplungshubsensor 6A nicht richtig funktioniert, steuert die Steuereinheit 100 das Stellglied 6 aufgrund des vorbestimmten Programms. Deshalb wird die Kupplung mit einer vorbestimmten Kupplungsbewegungsgeschwindigkeit zum direkten Kupplungseingriff oder zur Kupplungsfreigabe gesteuert, basierend auf Anforderungen des Kupplungseingriffs oder der Kupplungsfreigabe, welche von dem Gaspedalsensor IA, dem Motorgeschwindigkeitssensor 2A und dem Autogeschwindigkeitssensor 11 zu der Steuereinheit 100 übertragen werden.

Die Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, welches das

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Sicherungsverfahren in der Steuereinheit erklärt, wenn der Kupplungssensor 6A außer Kontrolle geraten ist.

Beim Schritt 1 prüft die Steuereinheit 100, ob der Wert des Hubsignals den oberen Grenzwert (UL) überschreitet. Falls das nicht der Fall ist, prüft die Steuereinheit 100 beim Schritt 2, ob der Wert des Hubsignals kleiner als der untere Grenzwert (LL) ist. Falls das nicht der Fall ist, führt die Steuereinheit 100 eine normale automatische Kupplungssteuerung durch, unter Verwendung eines oben beschriebenen Rückkopplungsverfahrens. Die Schritte 1 bis 3 dienen somit dazu, zu prüfen, ob Sensoren ausgefallen sind.

Wenn der Wert des Hubsignals den oberen Grenzwert (UL) überschreitet, also im Falle der Antwort "JA" beim Schritt 1, oder wenn der Wert des Hubsignals niedriger als der untere Grenzwert (LL) ist, d. h. falls die Antwort beim Schritt 2 "JA" ist, prüft die Steuereinheit 100 beim Schritt 4, ob von verschiedenen Sensoren IA, 2A und 11 eine Anforderung für einen Kupplungseingriff vorliegt. Falls ja, steuert die Steuereinheit 100 beim Schritt 5 den Kupplungsbetrieb zum direkten Kupplungseingriff mit der vorbestimmten Kupplungsbewegungsgeschwindigkeit, über die Gruppe (70) von Solenoidventilen, gesteuert durch ein vorbestimmtes Sicherungsverfahrensprogramm. Diese Steuerung ist offensichtlich unabhängig von dem Kupplungshubsignal, weil der Kupplungshubsensor 6A außer Betrieb ist. Im Falle eines "NEIN" beim Schritt 4 prüft die Steuereinheit 100 beim Schritt 6, ob eine Anforderung für die Kupplungsfreigabe oder die Kupplungslösung von verschiedenen Sensoren IA, 2A und 11 vorliegt. Im Falle eines "JA" steuert die Steuereinheit 100 beim Schritt 7 den Kupplungsbetrieb mit einer

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vorbestimmten Kupplungsbewegungsgeschwindigkeit zur direkten Kupplungsfreigabe, über die Gruppe 70 von Solenoidventilen, gesteuert durch das vorbestimmte Programm für ein Sicherungsverfahren. Diese Steuerung ist, wie bei dem Schritt 6, unabhängig vom Kupplungshubsignal. Im Falle eines "NEIN" wird der Kupplungsbetrieb beim Schritt 8 unterbrochen, und die Solenoidventile werden gesteuert.

Die Fig. 6 zeigt den detaillierten Aufbau des Kupplungshubsensors 6A der Figuren 2 und 3. Wie aus der Zeichnung offensichtlich hervorgeht, ist der Kupplungshubsensor ein Potentiometer. Abhängig von der Bewegung der Kolbenstange des Stellantriebs werden verschiedene Spannungen von dem Ausgang quer über den Widerstand R als Hubsignal Sg erhalten.

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Claims

Anwaltsakte: 84 Pat 185-DE Anme1de r: und FUJITSU LIMITED 1015, Kamikodanaka, Nakahra-ku Kawasaki-shi, Kanagawa 211, Japan ISUZU MOTORS LIMITED 6-22-10, Minamiooi, Shinagawa-ku Tokyo 140, Japan ANSPRÜCHE: Automatisches Kupplungssteuersystem

1. Automatisches Kupplungssteuersystem mit wenigstens einem Kupplungsstellantrieb zur Steuerung eines Kupplungshubes, einer Anzahl von Solenoidventilen zur Steuerung des Kupplungsstellantriebs, einem Kupplungshubsensor zur Messung des Kupplungshubes, einer Steuereinheit zur Rückkopplung eines Hubsignals, welches von dem Kupplungshubsensor gefühlt wird, wenn Anforderungen für den Kupplungseingriff oder die Kupplungsfreigabe empfangen werden, und zur Steuerung der Solenoidventile, um so eine Kupplungsbewegungsgeschwindigkeit zu erhalten, welche von einer Motorrotationsgeschwindigkeit und anderen Fahrbedingungen bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Steuereinheit einen Kupplungseingriffssteuer-

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abschnitt für die Steuerung der Solenoidventile umfaßt, damit sie mit einer vorbestimmten Kupplungseingriffsgeschwindigkeit in Richtung auf einen Eingriff arbeiten, und einem Kupplungsfreigabeabschnitt zur Steuerung der Solenoidventile, damit sie mit einer vorbestimmten Kupplungsfreigabegeschwindigkeit in Richtung auf eine Kupplungsfreigabe arbeiten, wobei sowohl der Kupplungseingriff ssteuerabschnitt, als auch der Kupplungsfreigabesteuerabschnitt unabhängig von dem Hubsignal betätigt werden;

die Steuereinheit einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert für das Hubsignal definiert und, wenn das Hubsignal den oberen Grenzwert überschreitet oder niedriger als der untere Grenzwert ist, die Steuereinheit die Solenoidventile, bei einer Anforderung für einen Kupplungs-

* eingriff, unter Verwendung des Kupplungseingriffssteuerabschnittes steuert, und, bei einer Anforderung für die Kupplungsfreigabe, die Solenoidventile unter Verwendung des Kupplungsfreigabesteuerabschnitts steuert; und die Steuereinheit die Solenoidventile steuert, um

²^ den Kupplungsbetrieb nur bei einer Anforderung für den Kupplungseingriff oder die Kupplungsfreigabe zu unterbrechen.

2. Verfahren, unter Verwendung eines Mikrocomputers, zur ²^ Steuerung eines Kupplungshubes mit Hilfe eines Kupplungsstellantriebs in einem automatischen Getriebe für Automobile, mit den folgenden Schritten:

Fühlen einer Gaspedal- oder Beschleunigerposition durch einen Gaspedalpositionsfühler, einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors durch einen Motorgeschwindigkeitsfühler, eines Kupplungshubes durch einen Kupplungshub

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sensor, der an dem Kupplungsstellantrieb vorgesehen ist, einer Wechselhebelposition durch einen Hebelpositionsfühler, einer Rotationsgeschwindigkeit einer Eingabewelle mittels eines Eingabewellen-Rotationsgeschwindigkeitssensors, und einer Getriebezahnradposition mit Hilfe eines Getriebezahnradpositionssensors; Vergleichen aller Sensordaten mit vorbestimmten,

gespeicherten Daten und Ermittlung eines oberen Grenzwertes und eines unteren Grenzwertes eines Hubsignals; Diagnose eines Zustands des Kupplungshubsensors durch das Hubsignal, basierend darauf, ob das Hubsignal den oberen Grenzwert überschreitet oder kleiner als der untere Grenzwert ist; und

Steuerung des Kupplungshubes durch ein vorbestimmtes Steuerprogramm, wenn das Hubsignal irgendwelche Grenzwerte überschreitet, unter Verwendung des Mikrocomputers.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Steuerung durch das vorbestimmte Steuerprogramm unabhängig von dem Kupplungshubsignal durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Steuerung mit Hilfe des vorbestimmten Programmes so durchgeführt wird, daß die Kupplung aufgrund einer Anforderung nach Kupplungseingriff mit einer vorbestimmten Kupplungseingriffsgeschwindigkeit zum Eingriff gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Steuerung durch das vorbestimmte Programm so durchgeführt wird, daß auf eine Anforderung nach Kupplungsfreigabe die Kupplung mit einer vorbestimmten Freigabegeschwindigkeit freigegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das vorbestimmte Steuerprogramm lediglich dann zur Steuerung des Kupplungshubes dient, wenn der Kupplungshubsensor ausgefallen ist.

7. Vorrichtung, die einen Mikrocomputer zur Steuerung eines Kupplungshubes durch einen Kupplungsstellantrieb in einem automatischen Getriebe für Automobile verwendet, gekennzeichnet durch:

eine erste Einrichtung, welche die Position des Gaspedals, die Rotationsgeschwindigkeit des Motors, einen Kupplungshub, eine Schalthebelposition, eine Eingangswellen-Rotationsgeschwindigkeit und eine Getriebezahnradposition feststellt;

eine zweite Einrichtung, welche alle festgestellten oder gefühlten Daten mit vorbestimmten, gespeicherten Daten vergleicht und einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert für ein Hubsignal ermittelt;

eine dritte Einrichtung, zur Diagnose eines Zustandes eines Kupplungshubsensors durch das Hubsignal, basierend darauf, ob das Hubsignal den oberen Grenzwert überschreitet oder niedriger als der untere Grenzwert ist; und

eine vierte Einrichtung zur Steuerung des Kupplungshubes durch ein vorbestimmtes Steuerprogramm, wenn das

Hubsignal irgendwelche vorbestimmten Werte überschreitet. 25

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die zweite Einrichtung, die dritte Einrichtung und die vierte Einrichtung von dem Mikrocomputer gebildet werden.

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