Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungssteuerung. Insbesondere betrifft die

Erfindung eine Kupplungssteuerung an Bord eines Kraftfahrzeugs zur Ermöglichung eines Segelbetriebs.

Ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, kann mit gesteigerter Wirtschaftlichkeit betrieben werden, wenn der Antriebsmotor vom Antriebsstrang getrennt wird, wenn beispielsweise eine Gefällestärke befahren wird oder ein Ausrollen des Kraftfahrzeugs erwünscht ist. Dazu kann eine Kupplung, die im Antriebsstrang vorgesehen ist, getrennt werden. Zusätzlich kann der Antriebsmotor abgeschaltet werden.

WO 201 1/015430 A2 zeigt ein Verfahren zur Steuerung eines Segelbetriebs eines

Kraftfahrzeugs.

DE 102 21 701 A1 zeigt ein Steuerverfahren für Kraftfahrzeuge mit automatisierter

Kupplungsvorrichtung, um einen Segelbetrieb zu ermöglichen.

Bekannte Verfahren und Steuervorrichtungen für den Segelbetrieb eines Kraftfahrzeugs sind darauf beschränkt, in Verbindung mit einem automatischen Getriebe oder einem automatisierten Getriebe eingesetzt zu werden. Ein automatisiertes Getriebe wird in Verbindung mit einer Kupplung eingesetzt, die nicht mehr unmittelbar durch den Fahrer gesteuert wird. Soll ein Gangwechsel durchgeführt werden, so erfolgen ein Trennen der Kupplung, bevor der Gang gewechselt wird, und ein anschließendes Schließen der Kupplung automatisch. Dabei kann der Gangwechselvorgang ebenfalls automatisch oder auf einen Fahrerwunsch hin ausgelöst werden. Der Fahrer beeinflusst das Getriebe auch nicht unmittelbar, sondern gibt mit einem Wählhebel oder Wähltastern lediglich eine einzulegende Gangstufe vor, während die mechanischen Vorgänge zum Einlegen der Gangstufe von einem Aktuator ausgeführt werden. Ein Kupplungspedal für den Fahrer ist bei dem automatisierten Getriebe nicht vorgesehen.

In einem Kraftfahrzeug mit einem manuell schaltbaren Getriebe kann eine bekannte

Steuerung des Segelbetriebs nicht verwendet werden, weil die Gefahr besteht, dass der Fah- rer während des Segelbetriebs den Gang wechselt oder den Leerlauf einlegt. Soll der Segelbetrieb beendet werden, so kann aufgrund des Gangwechsels die Drehzahl des Antriebsmotors zu hoch oder zu niedrig sein, so dass der Antriebsmotor überdreht oder abgewürgt werden kann. Wurde im Getriebe der Leerlauf eingelegt, so kann die Kraftübertragung vom Antriebsmotor an die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs nicht erfolgen, wodurch ein schlecht definierter Fahrzustand entstehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs mit einem manuell schaltbaren Getriebe anzugeben, um die Vorteile des Segelbetriebs nutzbar zu machen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens und eines Antriebsstrangs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wider.

Ein Kraftfahrzeug umfasst eine Kupplung, die mittels einer fahrergesteuerten Bedienungseinheit betätigt werden kann. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung der Kupplung umfasst Schritte des Erfassens, dass eine Bedingung zur Einleitung eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs erfüllt ist, und des Trennens der Kupplung, um den Segelbetrieb einzuleiten. Dabei erfolgt das Trennen unabhängig von einer stattfindenden oder ausbleibenden Betätigung der Betätigungseinheit.

Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass der Fahrer während des Segelbetriebs eine in einem Getriebe eingelegte Gangstufe beeinflusst. Bei Beendigung des Segelbetriebs wird die Kupplung wieder geschlossen, wobei sichergestellt ist, dass der ursprünglich eingelegte Gang immer noch eingelegt ist. Die Kupplung übermittelt, wenn sie geschlossen ist, ein Drehmoment zwischen einem Antriebsmotor und dem Getriebe. Durch das Verfahren kann verhindert werden, dass beim Schließen der Kupplung die Drehzahl des Antriebsmotors zu gering ist, so dass der Antriebsmotor abgewürgt, oder zu hoch, so dass der Antriebsmotor überdreht wird. Außerdem kann verhindert werden, dass im Getriebe ein Leerlauf eingelegt ist, so dass der Kraftschluss zwischen dem Antriebsmotor und Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs bei nach dem Segelbetrieb wieder geschlossener Kupplung sicher hergestellt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kupplung mittels eines Aktuators auf der Basis einer Stellung der fahrergesteuerten Betätigungseinheit betätigt und der Aktuator wird gesteuert, die Kupplung unabhängig von der Stellung der Betätigungseinheit zu trennen. Durch die Einflussnahme durch den Aktuator können die unter Umständen miteinander in Konflikt stehenden Anforderungen des Verfahrens und des Fahrers in verbesserter Weise aufgelöst werden. Die fahrergesteuerte Betätigungseinheit umfasst üblicherweise ein Kupplungspedal zur Fußbetätigung oder einen Schalter zur Handbetätigung.

Zusätzlich kann während des Segelbetriebs ein manueller Wechsel der Gangstufe des Getriebes verhindert werden. Dazu kann beispielsweise eine Verriegelungseinrichtung am Getriebe aktiviert werden. Alternativ kann eine Übermittlung eines Signals zwischen einer Wähleinrichtung für eine eingelegte Getriebestufe und dem Getriebe unterbrochen bzw. manipuliert werden. Dadurch kann ein zusätzlicher Schutz gegen den Wechsel der Getriebestufe erzielt werden. Außerdem kann so eine verbesserte Rückmeldung an den Fahrer erfolgen, so dass dieser nicht versucht ist, die Getriebestufe während des Segelbetriebs manuell zu wechseln. Es kann auch verhindert werden, dass am Getriebe der Leerlauf eingelegt wird.

In einer Ausführungsform kann die Getriebestufe des Getriebes mittels eines Aktuators gewechselt werden und der Aktuator wird angesteuert, ein fahrergesteuertes Gangwechselsignal zu missachten. Alternativ dazu kann eine mechanische Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der eingelegten Gangstufe des Getriebes angesteuert werden.

Während des Segelbetriebs kann ein Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs abgeschaltet werden. Dadurch kann eine Kraftstoffersparnis während des Segelbetriebs erhöht werden. Das Kraftfahrzeug kann ein Nebenaggregat umfassen, welches dazu eingerichtet ist, durch den Antriebsmotor angetrieben zu werden. Um ein Stillstehen des Nebenaggregats während des Segelbetriebs zu vermeiden kann eine Antriebseinrichtung aktiviert werden, um das Nebenaggregat im Segelbetrieb bei abgeschaltetem Antriebsmotor anzutreiben. Das Nebenaggregat kann insbesondere eine Komponente umfassen, die zwar nicht für den Betrieb des Antriebsmotors, aber für den Betrieb des Kraftfahrzeugs von Bedeutung ist. Eine solche Komponente kann beispielsweise eine Hydraulikpumpe für eine Lenkkraftverstärkung oder einen Klimakompressor umfassen.

Eine erfindungsgemäße Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Aktuator zur Betätigung der Kupplung und eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, zu Erfassen, dass eine Bedingung zur Einleitung eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs erfüllt ist und ferner die Kupplung unabhängig von einer stattfindenden oder ausbleibenden Betätigung einer fahrergesteuerten Betätigungseinheit zu trennen, um den Segelbetrieb einzuleiten.

Durch die entsprechende Steuereinrichtung kann eine an sich bekannte Kupplung dazu verwendet werden, einen automatisierten Segelbetrieb für ein Kraftfahrzeug mit handbeschal- tetem Getriebe zu ermöglichen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator elektrisch ansteuerbar. Dabei kann beispielsweise ein Elektromotor die Kupplung unmittelbar trennen oder schließen öder es kann ein elektrohydraulischer Aktuator vorgesehen sein, bei dem ein Elektromotor mittels einer hydraulischen Übertragungsstrecke das Trennen bzw. Schließen der Kupplung bewirkt.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs und

Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung der Kupplung aus Figur 1 darstellen.

Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100. Das Kraftfahrzeug 100 umfasst einen Antriebsmotor 102, der mittels eines Antriebsstrangs 104 mit Antriebsrädern 106 gekoppelt werden kann. Dabei umfasst der Antriebsmotor 102 in bevorzugter Weise eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einen Hubkolbenmotor. Der Antriebsstrang 104 umfasst eine Kupplung 108, ein Getriebe 1 10, eine optionale Kardanwelle 1 12 und ein optionales Differenzialgetriebe 1 14.

Zur Betätigung der Kupplung 108 steht einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 eine

Betätigungseinheit 1 16 zur Verfügung. Die Betätigungseinheit 1 16 umfasst üblicherweise ein Fußpedal oder einen Handschalter. Die Betätigungseinheit 1 16 kann mechanisch unmittelbar auf die Kupplung 108 wirken. In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Betätigungseinheit 1 16 jedoch ein elektrisches Signal bereit, auf dessen Basis ein Aktuator 1 16 gesteuert wird, der das Trennen oder Schließen der Kupplung 108 bewirkt. Dabei ist der Aktuator 1 18 vorzugsweise elektrisch steuerbar. In einer Ausführungsform umfasst der Aktuator 1 18 einen Elektromotor mit einer optionalen Getriebeanordnung, die auf die Kupplung 108 wirkt, um diese zu trennen oder zu schließen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aktuator 1 18 eine hydraulische Übertragungsstrecke, bei der der Elektromotor auf einen Geberkolben wirkt, dessen Bewegung hydraulisch an einen Nehmerkolben übertragen wird, der dann das Trennen oder Schließen der Kupplung 108 bewirkt.

In ähnlicher Weise kann das Getriebe 1 10 durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 10 gesteuert werden. Eine Wähleinrichtung 120 erlaubt es dem Fahrer, das Einlegen einer Gangstufe am Getriebe 1 10 zu steuern bzw. anzufordern. Dabei umfasst die Wähleinrichtung 120 in einer Ausführungsform eine mechanische Einrichtung, deren Bewegung unmittelbar an das Getriebe 1 10 übertragen wird, um dort den Gangwechselvorgang zu steuern. In einer anderen Ausführungsform besteht keine unmittelbare mechanische Kopplung zwischen der Wähleinrichtung 120 und dem Getriebe 1 10, sondern die Stellung, bzw. Bewegung der Wähleinrichtung 120 wird abgetastet und es wird ein elektrisches Signal bestimmt, auf dessen Basis ein weiterer Aktuator 122 die eingelegte Getriebestufe des Getriebes 1 10 steuert. Der Aktuator 122 kann einen oder mehrere Elektromotoren umfassen. Es kann auch eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die die im Getriebe 1 10 eingelegte Gangstufe automatisch oder automatisiert einlegt. Dabei kann ein Gangwechselvorgang durch den Fahrer ausgelöst werden, indem dieser beispielsweise die Betätigungseinheit 1 16 für die Kupplung 108 betätigt. Ein Gangwechsel kann in einer Ausführungsform auch vollständig automatisch gesteuert werden.

Für den Betrieb des Kraftfahrzeugs 102 können eines oder mehrere Nebenaggregate 124 vorgesehen sein. Die Nebenaggregate 124 umfassen üblicherweise Aggregate, die zum Betrieb des Kraftfahrzeugs 100 von Bedeutung sind, beispielsweise eine Hydraulikpumpe für eine Lenkkraftunterstützung oder einen Klimakompressor für eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs 100. In einer weiteren Ausführungsform können auch Aggregate umfasst sein, die primär zum Betrieb des Antriebsmotors 102 erforderlich sind, beispielsweise eine Kühlmittelpumpe, oder eine Schmiermittelpumpe. Üblicherweise sind die Nebenaggregate 120 dazu eingerichtet, unmittelbar durch den Antriebsmotor 102 angetrieben zu werden. Um zu verhindern, dass ein Nebenaggregat 124 antriebslos ist, während der Antriebsmotor 102 abgeschaltet ist und sich das Kraftfahrzeug 100 in Bewegung befindet, kann eine Antriebseinrichtung 126 vorgesehen sein. Die Antriebseinrichtung 126 umfasst vorzugsweise einen Elektromotor und kann dazu eingerichtet sein, eines oder mehrere der Nebenaggregate 124 anzutreiben. Eines oder mehrere der Nebenaggregate 124 können auch so am Antriebsstrang 104 angebracht sein, dass sie angetrieben werden, so lange sich das Kraftfahrzeug 100 in Bewegung befindet, also im Bereich zwischen der Kupplung 108 und den Antriebsrädern 106. In noch einer weiteren Ausführungsform können eines oder mehrere Nebenaggregate 124 mit einem nicht angetriebenen Rad 128 des Kraftfahrzeugs 100 gekoppelt sein.

Zur Steuerung der Kupplung 108 ist eine Steuereinrichtung 130 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 130 umfasst eine erste Schnittstelle 132 zur Erfassung eines Signals, mit dem ein Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 angefordert werden kann. Das Signal kann beispielsweise von einer weiteren Steuereinrichtung bereitgestellt sein. Alternativ kann das Signal einen oder mehrere Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs 100 umfassen, beispielsweise eine Geschwindigkeit und Informationen über eine bevorstehende Strecke, und die Steuereinrichtung 130 kann dazu eingerichtet sein, die Anforderung für den Segelbetrieb auf der Basis der empfangenen Werte selbst zu bestimmen.

Ein Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs 100 ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das

Kraftfahrzeug 100 in Bewegung befindet, während der Antriebsmotor 102 vom Antriebsstrang 104 getrennt ist, um Kraftstoff einzusparen. Dadurch können beispielsweise eine Gefällestrecke oder eine Ausrollphase im Rahmen eines Haltevorgangs oder einer Geschwindigkeitsverminderung dazu genutzt werden, Kraftstoff des Antriebsmotors 102 einzusparen. Der Segelbetrieb wird üblicherweise nur bei Vorwärtsfahrt und erst ab einer vorbestimmten Geschwindigkeit verwendet, um signifikante Einsparpotentiale auszuschöpfen.

In einer Ausführungsform wird während des Segelbetriebs der Antriebsmotor 102 abgeschaltet. Dazu kann die Steuereinrichtung 130 mittels einer zweiten Schnittstelle 134 auf den Antriebsmotor 102 bzw. eine entsprechende Steuereinrichtung wirken. Über die zweite Schnittstelle 134 kann auch ein Anlassen des Antriebsmotors 102 beim Beenden des Segelbetriebs gesteuert werden.

Über eine dritte Schnittstelle 136 kann die Steuereinrichtung 130 ein Öffnen der Kupplung 108 bewirken. Dabei hat das Öffnen der Kupplung 108 durch die Steuereinrichtung 130 Vorrang gegenüber einer Betätigung oder einer ausbleibenden Betätigung der Betätigungseinheit 1 16 durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 100. Eine solche Vorrangschaltung kann durch eine logische ODER-Verknüpfung zwischen Signalen der Betätigungseinrichtung 1 16 und der Steu- ereinrichtung 130 erfolgen. Die ODER -Bedingung kann mechanisch, elektrisch oder hydraulisch umgesetzt werden. In einer anderen Ausführungsform wird ein elektrisches Signal der Betätigungseinheit 1 16 nicht unmittelbar an dem Aktuator 1 18 geleitet, sondern an die Steuereinrichtung 130, die das Signal gegebenenfalls verwirft und die Kupplung 108 im Segelbetrieb unabhängig von der Stellung oder Betätigung der Betätigungseinheit 1 16 trennt.

Über eine optionale vierte Schnittstelle 138 kann die Steuereinrichtung 130 ferner einen Gangwechsel oder das Einlegen des Leerlaufs im Getriebe 1 10 durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 unterbinden. Dazu kann wieder eine logische Verknüpfung zwischen Signalen der Wähleinrichtung 120 und der Steuereinrichtung 130 erfolgen, die ebenfalls beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder mechanisch umgesetzt werden kann. Ein elektrisches Signal der Wähleinrichtung 120 kann auch der Steuereinrichtung 130 bereitgestellt werden, die in Abhängigkeit eines Normalbetriebs oder eines Segelbetriebs das Signal an den Aktuator 122 weiterleitet oder verwirft, um ein eigenes Signal bereitzustellen. In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine Verriegelungseinrichtung 140 vorgesehen, die auf mechanische Weise eine im Getriebe 1 10 eingelegte Gangstufe verriegelt und so deren Veränderung unterbindet. Die Verriegelungseinrichtung 140 kann wahlweise am Getriebe 1 10 oder an der Wähleinrichtung 120 angebracht sein.

Schließlich kann die Steuereinrichtung 130 noch über eine fünfte Schnittstelle 142 verfügen, über die sie die Antriebseinrichtung 126 in Gang setzen kann, wenn während des Segelbetriebs der Antriebsmotor 102 abgeschaltet ist.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung der Kupplung 108 des Kraftfahrzeugs 100 aus Figur 1 . Das Verfahren 200 ist insbesondere zur Ausführung auf der Steuerungseinrichtung 130 eingerichtet.

In einem ersten Schritt 205 wird eine Bedingung für das Einleiten des Segelbetriebs erfasst. In einem nachfolgenden Schritt 210 wird überprüft, ob die Bedingung erfüllt ist. Ist dies nicht der Fall, so befindet sich das Kraftfahrzeug 100 im Normalbetrieb und das Verfahren 200 kehrt zum Schritt 205 zurück.

Ist die Bedingung erfüllt, so wird in einem optionalen Schritt 215 ein Wechsel der Gangstufe des Getriebes 1 10 oder ein Einlegen des Leerlaufs verhindert. Außerdem wird die Kupplung 108 dazu angesteuert, zu trennen, um den Antriebsmotor 102 vom Antriebsstrang 104 zu trennen. In einem Schritt 220 kann außerdem eine Betätigung der Kupplung 108 mittels der Betätigungseinheit 1 16 verhindert werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens 200 wird ferner die Antriebseinrichtung 126 angesteuert, eines oder mehrere der Nebenaggregate 124 anzutreiben, bevor in einem Schritt 235 der Antriebsmotor 102 abgestellt wird. Es ist ersichtlich, dass die Reihenfolge der Schritte 215 bis 235 praktisch beliebig variiert werden kann. Einige der genannten Schritte können auch gleichzeitig ausgeführt werden.

An dieser Stelle des Verfahrens 200 befindet sich das Kraftfahrzeug 100 im Segelbetrieb. Um von dort zurückzukehren zum Normalbetrieb, können die folgenden Schritte 240 bis 270 durchlaufen werden.

Im Schritt 240 wird erfasst, ob eine Bedingung zum Beenden des Segelbetriebs erfüllt ist. Diese Bedingung kann beispielsweise das Erreichen einer vorbestimmten Streckenposition, eine Betätigung eines Gaspedals oder eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs 100 durch den Fahrer oder ein anderes Ereignis an Bord des Kraftfahrzeugs 100 umfassen. In einem nachfolgenden Schritt 245 wird überprüft, ob die Bedingung des Schritts 240 erfüllt ist. Ist dies nicht der Fall, so kehrt das Verfahren 200 zum Schritt 240 zurück und das Kraftfahrzeug 100 verbleibt im Segelbetrieb.

Andernfalls wird in einem Schritt 250 der Antriebsmotor 102 wieder angelassen, falls er zuvor im Schritt 235 abgestellt wurde. Falls erforderlich wird in einem Schritt 255 die Antriebseinrichtung 126 abgeschaltet, falls sie im Schritt 230 eingeschaltet wurde.

Im Schritt 260 wird die Kupplungsbetätigung entriegelt, falls sie im Schritt 225 verriegelt wurde. Außerdem wird im Schritt 265 die Kupplung 108 wieder geschlossen. In einer optionalen Ausführungsform kann auf das Schließen der Kupplung 108 verzichtet werden, falls zu diesem Zeitpunkt die Betätigungseinrichtung 1 16 durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 100 betätigt ist. Im jeden Fall wird die Kontrolle über die Kupplung 108 an dieser Stellte wieder dem Fahrer übergeben, so dass dieser mittels der Betätigungseinrichtung 1 16 das Trennen und Schließen der Kupplung 108 selbst steuern kann wie vor dem Einleiten des Segelbetriebs. Schließlich wird in einem Schritt 270 die Verriegelung des Getriebes 1 10 wieder aufgehoben, falls sie im Schritt 215 erfolgt ist. Auch die Schritte 250 bis 270 können in offensichtlicher Weise in ihrer Reihenfolge praktisch beliebig vertauscht werden und einige der Schritte können auch parallel ausgeführt werden.

Bezuqszeichenliste

100 Kraftfahrzeug

102 Antriebsmotor

104 Antriebsstrang

106 Antriebsräder

108 Kupplung

1 10 Getriebe

112 Kardanwelle

1 14 Differentialgetriebe

1 16 Betätigungseinheit

1 18 Aktuator

120 Wähleinrichtung

122 Aktuator

124 Nebenaggregat

126 Antriebseinrichtung

128 nicht angetriebenes Rad

130 Steuereinrichtung

132 erste Schnittstelle

134 zweite Schnittstelle

136 dritte Schnittstelle

138 vierte Schnittstelle

140 Verriegelungseinrichtung

142 fünfte Schnittstele

200 Verfahren

205 Erfassen Bedingung für Einleiten des Segelbetriebs

210 Bedingung erfüllt?

215 Getriebebetätigung verriegeln 220 Kupplung trennen

225 Kupplungsbetätigung verriegeln

230 Nebenaggregat antreiben

235 Antriebsmotor aus

240 Erfassen Bedingung für Beenden des Segelbetriebs

245 Bedingung erfüllt?

250 Antriebsmotor an

255 Nebenaggregat antreiben beenden

260 Kupplungsbetätigung entriegeln

265 Kupplung schließen

270 Getriebebetätigung entriegeln