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Dokumentenidentifikation DE19937052A1 24.02.2000
Titel Verfahren zur Erkennung der Rollrichtung eines Kraftfahrzeuges
Anmelder LuK Getriebe-Systeme GmbH, 77815 Bühl, DE
Erfinder Kremmling, Burkhard, 76593 Gernsbach, DE;
Fischer, Robert, Dr., 77815 Bühl, DE;
Salecker, Michael, Dr., 70597 Stuttgart, DE;
Zimmermann, Martin, 77880 Sasbach, DE;
Vornehm, Martin, 77815 Bühl, DE;
Maciejewski, Boguslaw, 57482 Wenden, DE
DE-Anmeldedatum 05.08.1999
DE-Aktenzeichen 19937052
Offenlegungstag 24.02.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2000
IPC-Hauptklasse B60K 23/00
Zusammenfassung Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung einer Rollrichtung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Rollrichtung insbesondere eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 14.

Zur Realisierung von Sicherheitsstrategien, wie einem Abwürgeschutz des Antriebsmotors des Fahrzeuges, ist es bei automatisierten Kupplungs- und Schaltsystemen erforderlich, die Rollrichtung eines Fahrzeuges zu erkennen.

Die zur Ermittlung von Drehzahlen üblicherweise verwendeten Drehzahlsensoren sind jedoch nicht in der Lage, Drehrichtungen zu erkennen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem aus dem Verhalten der Drehzahlsignale des Motors und des Getriebes die Rollrichtung eines Kraftfahrzeuges ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erkennung der Rollrichtung eines Kraftfahrzeuges gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Diese Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zur Erkennung der Rollrichtung eines Kraftfahrzeuges gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 14 aufweist.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Rollrichtung eines Kraftfahrzeuges durch einfache Auswertung der Drehzahlen des Motors und des Getriebes nach bestimmten Kriterien erkannt werden kann, ohne daß aufwendige Hardware-Lösungen erforderlich sind, die beispielsweise gegeneinander versetzte Sensoren erfordern. Erkennungsfehler werden vorteilhafterweise vermieden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erreicht wird, daß dann, wenn das Getriebe tatsächlich gegensinnig zum Motor dreht, ein Flag gesetzt und solange gehalten wird, bis mit dem Fahrzeug stehen geblieben wird oder das gegenseitige Drehen von Motor und Getriebe nach der Fehlererkennung beseitigt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Anordnung, bestehend aus einem Motor, einer Reibungskupplung, einem Getriebe und den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeuges;

Fig. 2 bis 6 Diagramme, die zur Erläuterung der Erfindung die Abhängigkeiten zwischen den Drehzahlen des Motors und des Getriebes sowie des Kupplungsmomentes von der Zeit beim Anfahren bzw. beim Anrollen zeigen.

In der Fig. 1 ist der Motor eines Kraftfahrzeuges mit 1 bezeichnet. Zwischen diesem Motor 1 und einem Getriebe 2 ist eine Reibungskupplung 3 angeordnet. Das Getriebe 2 ist mit den Antriebsrädern 4 verbunden. Der Ausgangswelle 11 des Motors 1 ist ein Drehzahlsensor 5 zugeordnet. Der Eingangswelle 21 des Getriebes 2 ist ein Drehzahlsensor 6 zugeordnet. Die Ausgangssignale der Drehzahlsensoren 5 und 6 werden einer Auswerteeinheit 7 zugeführt.

Zunächst wird im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 erläutert, wie beim Ankriechen bzw. Anfahren eines Kraftfahrzeuges ermittelt wird, ob die durch die Drehzahlsensoren 5 und 6 ermittelten Drehzahlen gleich oder gegensinnig sind.

In jedem Falle gilt, daß zum Zeitpunkt t = t0 (Ausgangszustand) die Drehzahl nG des Getriebes > 0, die Drehzahl nM des Motors > 0 und die Drehzahl nG des Getriebes kleiner als die Drehzahl nM des Motors sind.

Wenn nun im Zeitraum t0 bis t1 das Kupplungsmoment MK erhöht wird, wird im Falle gleicher Drehrichtungen des Motors 1 und des Getriebes 2 gemäß Fig. 2 die Drehzahl des Motors sinken und die Drehzahl des Getriebes ansteigen.

Dies bedeutet, daß aus den Bedingungen



|nG| > 0, |nM| > 0 und |nG| < |nM| ≙



und der Tatsache, daß bei einer Vergrößerung des Kupplungsmomentes MK die Drehzahl nG des Getriebes steigt (Zustand: ≙), geschlossen werden kann, daß sich der Motor 1 und das Getriebe 2 gleichsinnig drehen.

Wenn sich bei denselben Bedingungen der Motor 1 und das Getriebe 2 gegensinnig drehen (siehe nG tatsächlich in Fig. 3), sinken gemäß Fig. 3 bei einer Erhöhung des Kupplungsmomentes MK im Zeitraum t0 bis t1 die Drehzahlen nG des Getriebes und nM des Motors.

Dies bedeutet, daß aus den Bedingungen



|nG| > 0, |nM| > 0 und |nG| < |nM| ≙



und der Tatsache, daß bei einer Vergrößerung des Kupplungsmoments MK die vom Sensor 6 ermittelte Drehzahl nG des Getriebes sinkt (Zustand: ≙) geschlossen werden kann, daß sich der Motor 1 und das Getriebe 2 gegenseitig drehen.

Im folgenden wird nun im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 die Rollrichtungserkennung beim Anrollen, beispielsweise bergab, mit nachfolgendem Einkuppeln erläutert.

Dabei wird davon ausgegangen, daß zum Zeitpunkt t = t0 die Drehzahl nG des Getriebes > 0 und die Drehzahl nM des Motors 1 > 0 sind und daß außerdem wegen des Rollens die Drehzahl nG des Getriebes 2 größer als die Drehzahl nM des Motors 1 ist.

Wenn nun im Zeitraum zwischen t0 und t1 das Kupplungsmoment MK erhöht wird, kann gemäß Fig. 4 der Fall eintreten, daß die Drehzahl des Motors 1 ansteigt und dabei die Drehzahl des Getriebes 2 absinkt, wenn sich der Motor 1 und das Getriebe 2 gleichsinnig drehen.

Dies bedeutet, daß aus den Bedingungen



|nG| > 0, |nM| > 0 und |nG| > |nM| ≙



und der Tatsache, daß bei einer Vergrößerung des Kupplungsmoments MK die Drehzahl nM des Motors steigt (Zustand: ≙), geschlossen werden kann, daß sich der Motor 1 und das Getriebe 2 gleichsinnig drehen.

Wenn dagegen bei gleichen Ausgangsbedingungen gemäß Fig. 5 bei einer Erhöhung des Kupplungsmomentes MK im Zeitraum zwischen t0 bis t1 die Drehzahl nM des Motors 1 absinkt und gleichzeitig auch die Drehzahl nG des Getriebes stark absinkt (Zustand: ≙, bedeutet dies, daß sich der Motor 1 und das Getriebe 2 gegensinnig drehen (siehe nG tatsächlich in Fig. 5).

Dies bedeutet, daß aus den Bedingungen



|nG| > 0, |nM| > 0 und |nG| > |nM| ≙



und der Tatsache, daß bei einer Vergrößerung des Kupplungsmoments MK die Drehzahl nM des Motors abfällt, geschlossen werden kann, daß sich der Motor 1 und das Getriebe 2 gegensinnig drehen. Dies ist zusätzlich dadurch erläutert, wenn gleichzeitig ein Anstieg des Motormomentes erfolgt. Dies ist bei gegensinnigen Drehrichtungen von Motor und Getriebe oder Kupplungseingang und Kupplungsausgang regelmäßig der Fall, da der Leerlaufregler des Fahrzeuges versucht einem Absinken der Motordrehzahl entgegenzuwirken.

Aus den bei der Erhöhung des Kupplungsmomentes MK an den Drehzahlsensoren 5 und 6 erhaltenen Drehzahlwerten kann die Auswerteeinheit 7 also ohne zusätzlichen Aufwand an Sensorik, Hardware etc. ohne weiteres erkennen, ob sich beim Ankriechen bzw. Anfahren und beim Rollen, beispielsweise am Berg, das Getriebe 2 und der Motor 1 gleich oder gegensinnig drehen. Hierzu muß die Auswerteeinheit 7 in der oben beschriebenen Weise nur erkennen, wie sich bei den genannten Bedingungen die Getriebedrehzahl nG bzw. die Motordrehzahl nM bei Vergrößerung des Kuppplungsmoment MK ändern.

Wenn aufgrund der an den Sensoren 5 und 6 vorliegenden Drehzahlsignale erkannt wird, daß sich das Getriebe 2 und der Motor 1 gegensinnig drehen, wird durch die Auswerteeinheit 7 ein bistabiles Flag gesetzt, das der Steuerelektronik das gegensinnige Drehen des Motors 1 und des Getriebes 2 anzeigt, so daß diese entsprechende Maßnahmen ergreifen kann. Das Flag wird gehalten, solange der Motor 1 und das Getriebe 2 sich gegensinnig drehen. Es wird erst dann zurückgesetzt, wenn sich der Motor 1 und das Getriebe 2 nicht mehr gegensinnig drehen und die Situation vorliegt, in der dies auch erkannt werden kann, beispielsweise bei Fahrzeugstillstand.

Dabei ist besonders bevorzugt zu beachten, daß Fehlererkennungen ausgeschlossen werden, die darauf zurückzuführen sind, daß normale Fahrbedingungen kurzfristig auftreten können, die den oben geschilderten Zustand ≙ vortäuschen. Dies kann beispielsweise beim Gangeinlegen der Fall sein und soll anhand Fig. 6 erläutert werden.

Beispielsweise kann beim Schalten vom 2. Gang zum 1. Gang nach dem Einlegen des 1. Ganges beim Aufbau des Kupplungsmomentes kurzzeitig der Zustand ≙ eintreten. Aus diesem Grunde wird das genannte Flag, das das gegensinnige Drehen des Motors 1 und des Getriebes 2 anzeigt, erst dann gesetzt, wenn das Einlegen des Ganges wenigstens eine vorbestimmte Zeitdauer zurückliegt ≙.

Als Variation hiervon ist auch eine Zeitdauer seit dem Auslegen des letzten Ganges eine vorteilhafte weitere Zeitbedingung zum Setzen des Flags.

Um Fehlererkennungen weiter auszuschließen, wird bei den Bedingungen ≙ gefordert, daß die Getriebedrehzahl um einen vorgegebenen Betrag, z. B. 100 U/min, größer ist als die Motordrehzahl (nG > nM + 100) und daß zudem das Kupplungsmoment einen vorgegebenen Wert überschreitet, z. B. > 10 Nm ist.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme ist es; das Flag erst dann zu setzen, wenn das Motordrehmoment positiv ist, was beim beschriebenen Gangwechsel nicht unbedingt der Fall sein muß, ≙.

Zusammengefaßt lauten die zuvor beschriebenen Bedingungen für eine fehlerfreie Erkennung der Gegensinnigkeit von Getriebe und Motor also:



(nG > nM + 100) und (Mk > 10 Nm) und (nM sinkt)

und (Gangeinlegen liegt mehr als eine vorgebbare Zeitdauer zurück)

Das Sinken der Motordrehzahl nM bei diesen Bedingungen ist unter normalen Bedingungen unplausibel und zeigt eindeutig an, daß das Getriebe 2 tatsächlich gegensinnig zum Motor 1 dreht.

Das Zurücksetzen des Flags erfolgt vorzugsweise, wenn die folgenden Bedingungen gelten:



(nM > nG + 100 oder nG < 100).

Dies bedeutet, daß ein nach einmaliger Erkennung gesetztes Flag gesetzt bleibt, bis das Fahrzeug zum Stillstand gebracht wird oder bis der Motor doch noch höher dreht als das Getriebe, was nur im Falle einer vorhergehenden Fehlererkennung vorkommen kann.

Da die genannten Bedingungen der Flagsetzung nur kurzzeitig vorliegen können, ist ein Halten des Flags bis zum Rücksetzen erforderlich.

Insbesondere bei Dieselmotoren muß ein versehentliches Anschleppen in Rückwärtsrichtung verhindert werden. Diese Situation kann auftreten, wenn mit stehendem oder abgewürgtem Motor und eingelegtem Vorwärtsgang rückwärts bergab gerollt wird. Es wird daher bei gesetztem Flag das Anschleppen verhindert oder nur mit einem so kleinen Moment, von z. B. 20 Nm ausgeführt, daß der Motor nicht rückwärts dreht.

Beim Rückwärtsrollen im Vorwärtsgang kann durch zu schnelles Einkuppeln der Motor abgewürgt werden. Bei gesetztem Flag wird daher mit einem geringen begrenzten Kupplungsmoment von beispielsweise maximal 30 Nm eingekuppelt.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß die Kupplung zwischen Motor und Getriebe angeordnet ist. Sie kann beispielsweise auch abtriebsseitig dem Getriebe nachgeordneten sein. Allgemein kann die Motordrehzahl mit der Kupplungseingangsdrehzahl und die Getriebedrehzahl mit der Kupplungsausgangsdrehzahl vertauscht werden. Die Kupplungseingangsdrehzahl ist entsprechend eine Drehzahl, die die Drehzahl des Eingangselementes der Kupplung zumindest repräsentiert. Die Kupplungsausgangsdrehzahl ist entsprechend eine Drehzahl, die die Drehzahl des Ausgangselementes der Kupplung zumindest repräsentiert.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Erkennung der Rollrichtung eines Kraftfahrzeuges mit einer im Antriebsstrang mit einem Motor und einem Getriebe angeordneten Kupplung, wobei dem Getriebe Antriebsräder nachfolgend verbunden sind, wobei Drehzahlsensoren vorgesehen sind, welche die Drehzahlen des Motors und des Getriebes repräsentierende Drehzahlsignale generieren, und die die jeweiligen Drehzahlen (nM, nG) zumindest repräsentierende Drehzahlsignale einer Auswerteeinheit zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Verhalten der Drehzahlen des Motors und des Getriebes bei einer Vergrößerung des Kupplungsmomentes (Mk) auf eine Gleich- oder Gegensinnigkeit der Drehzahlen des Motors und des Getriebes geschlossen wird, wenn sich die Drehzahl (nG) des Getriebes und die Drehzahl (nM) des Motors in vorbestimmten Weisen verändern.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Gegensinnigkeit der Drehzahlen des Getriebes und des Motors geschlossen wird, wenn bei einer Vergrößerung des Kupplungsmomentes (Mk) ausgehend vom Zustand |nG| > 0, |nM| > 0 und |nG| < |nM| sowohl der Betrag der Drehzahl (nM) des Motors als auch der Betrag der Drehzahl (nG) des Getriebes absinken.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Gleichsinnigkeit der Drehzahlen des Getriebes und des Motors geschlossen wird, wenn bei einer Vergrößerung des Kupplungselementes (Mk) ausgehend vom Zustand |nG| > 0, |nM| > 0 und |nG| < |nM| der Betrag der Drehzahl (nG) des Getriebes ansteigt und der Betrag der Drehzahl (nM) des Motors abfällt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Gegensinnigkeit der Drehzahlen des Getriebes und des Motors geschlossen wird, wenn bei einer Vergrößerung des Kupplungsmomentes (Mk) ausgehend von |nG| > 0 |nM| > 0 und |nG| > |nM| der Betrag der Drehzahl (nG)des Getriebes und der Betrag der Drehzahl (nM) des Motors absinken.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Gleichsinnigkeit der Drehzahlen des Motors und des Getriebes geschlossen wird, wenn bei einer Vergrößerung des Kupplungselementes (Mk) ausgehend vom Zustand |nG| > 0, |nM| > 0 und |nG| > |nM| der Betrag der Drehzahl (nG) des Getriebes abfällt und der Betrag der Drehzahl des Motors ansteigt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung der Gegensinnigkeit der Drehzahlen des Getriebes und des Motors in der Auswerteelektronik ein die Gegensinnigkeit anzeigendes Flag gesetzt wird, wenn nach dem letzten Gangwechsel wenigstens eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitdauer wenigstens 1 Sekunde beträgt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitdauer höchstens 1 Sekunde beträgt.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die Gegensinnigkeit anzeigende Flag gesetzt wird, wenn: (nG > nM + 100) und (Mk > 10 Nm) und (Gangeinlegen liegt mehr als die vorbestimmte Zeitdauer zurück) und (Motordrehzahl sinkt) gilt.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Gegensinnigkeit Flag gesetzt wird, wenn das noch vom Motor abgegebene Motordrehmoment einen vorbestimmten positiven Grenzwert übersteigt.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Grenzwert für das Motordrehmoment in einem Bereich zwischen 0 und 30 Nm liegt.
  12. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erkanntes Flag gesetzt bleibt, bis das Fahrzeug zum Stillstand gebracht wird oder der Motor höher dreht als das Getriebe.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücksetzen des Flags erfolgt, wenn (nM > nG + 100) oder (nG < 100) gilt.
  14. 14. Vorrichtung zur Erkennung der Rollrichtung eines Kraftfahrzeuges mit einer im Antriebsstrang mit einem Motor und einem Getriebe angeordneten Kupplung, wobei dem Getriebe Antriebsräder nachfolgend verbunden sind, wobei Drehzahlsensoren vorgesehen sind, welche die Drehzahlen des Motors und des Getriebes repräsentierende Drehzahlsignale generieren, und die die jeweiligen Drehzahlen (nM, nG) zumindest repräsentierende Drehzahlsignale einer Auswerteeinheit zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Verhalten der Drehzahlen des Motors und des Getriebes bei einer Vergrößerung des Kupplungsmomentes (Mk) auf eine Gleich- oder Gegensinnigkeit der Drehzahlen des Motors und des Getriebes geschlossen wird, wenn sich die Drehzahl (nG) des Getriebes und die Drehzahl (nM) des Motors in vorbestimmten Weisen verändern.
  15. 15. Vorrichtung zur Erkennung der Rollrichtung eines Kraftfahrzeuges mit einer im Antriebsstrang mit einem Motor und einem Getriebe angeordneten Kupplung, wobei dem Getriebe Antriebsräder nachfolgend verbunden sind, wobei Drehzahlsensoren vorgesehen sind, welche die Drehzahlen des Motors und des Getriebes repräsentierende Drehzahlsignale generieren, gekennzeichnet durch seine besondere Wirkungsweise und Ausgestaltung der vorliegenden Anmeldungsunterlagen.






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