DE3937976A1

DE3937976A1 - Verfahren zur regelung einer kupplung

Info

Publication number: DE3937976A1
Application number: DE3937976A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr Thomas; Gerald Rowe; Wolf-Dieter Dr Gruhle; Wolfgang Maier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1990-05-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer Kupplung, die innerhalb eines Antriebsstranges zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle angeordnet ist, wobei im Antriebsstrang eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω vorgesehen ist, mit einer Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit von der durch die Sensoreinrichtung ermittelten Regelgröße eine der Kupplung zuzuführende, die Drehzahldifferenz Δ n beeinflussende Stellgröße steuert.

Ein Verfahren der vorgenannten Gattung ist aus der DE-PS 31 21 749 bekannt. Mittels eines geregelten Schlupfzustandes der Kupplung soll verhindert werden, daß Drehschwingungen, die von der Drehungleichförmigkeit einer die Antriebswelle antreibenden Antriebseinheit herrühren, auf die Abtriebswelle übertragen werden. In Abhängigkeit von der Drehzahl- bzw. Drehgeschwindigkeitsdifferenz der Antriebswelle, die ein Maß der Drehschwingung ist, wird an der Kupplung eine Drehzahldifferenz zwischen An- und Abtriebswelle, also ein bestimmter Schlupfzustand, eingestellt. Dabei soll die Drehzahldifferenz zwischen An- und Abtriebswelle stets einen höheren Wert annehmen als die Drehzahl- bzw. Drehgeschwindigkeitsdifferenz in der Antriebswelle. Die Realisierung eines derartigen Regelverfahrens ist relativ aufwendig, da die Beziehung Drehzahl- bzw. Drehgeschwindigkeitsdifferenz in der Antriebswelle zur Drehzahldifferenz zwischen An- und Abtriebswelle als Kennlinie im Sollwertgeber abzulegen ist. Dabei wird die Drehgeschwindigkeitsdifferenz der Antriebswelle gemessen. Weiterhin wird das Verfahren durchgeführt mittels einer Einrichtung, die eine den Betätigungsdruck in der Kupplung einstellende Ventileinheit aufweist. Bestandteile der Ventileinheit sind ein Wegeventil und ein das Wegeventil vorsteuerndes Magnetventil, welches pulsbreitenmoduliert betrieben wird. Magnetventile dieser Bauart weisen den Nachteil einer Temperaturabhängigkeit ihres Steuerdrucks auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und somit ein einfaches Verfahren zur Regelung einer Kupplung zu schaffen, zu dessen Durchführung es eines geringen regelungstechnischen und baulichen Aufwandes bedarf.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der vorgenannten Gattung nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung eine Vergleichereinheit aufweist, in welcher ein im Antriebsstrang hinter der Kupplung ermittelter Istwert der Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω mit einem vorgegebenen festen Grenzwert verglichen wird, wobei bei Erreichen bzw. Überschreitung dieses Grenzwertes die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω durch Veränderung der Stellgröße der Kupplung auf den Grenzwert begrenzt wird. Dieser Grenzwert kann in Versuchsreihen für unterschiedlich ausgebildete Antriebsstränge und Kraftfahrzeuge ermittelt werden als das Maß der Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω, bei welchem im Antriebsstrang und in mit diesem verbundenen Bauteilen eine Schwingungsanregung eine Größe annimmt, bei der innerhalb des Antriebsstranges und der Bauteile Dröhn und Rasselgeräusche gerade noch nicht auftreten. Eine Regelung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei der nurmehr das Drehgeschwindigkeitsdifferenzsignal mit dem Grenzwert verglichen wird, setzt einen geringen regelungstechnischen Aufwand voraus.

Dem Nebenanspruch 2 zufolge bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Regelung einer Kupplung, die innerhalb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges zwischen einer mit einer Brennkraftmaschine verbundenen Antriebswelle und einer mit einer Getriebeeinheit verbundenen Abtriebswelle angeordnet ist, mit einem Meßwertgeber zur Erfassung einer Differenzdrehzahl Δ n von An- und Abtriebswelle, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω und mit einer Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit von der durch den Meßgeber ermittelten Regelgröße die der Kupplung zuzuführende, die Drehzahldifferenz Δ n beeinflussende Stellgröße y steuert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei dem Verfahren des Nebenanspruches 2 nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Nebenanspruches 2 dadurch gelöst, daß einem der Regeleinrichtung zugeordneten Sollwertgeber Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, die ursächlich sind für Drehgeschwindigkeitsdifferenzen Δ ω im Antriebsstrang, zugeführt werden, aufgrund welcher der Sollwertgeber einen Sollwert der Drehzahldifferenz ermittelt, wobei der Sollwert und die Regelgröße einem Summierer (Vergleicher) der Regeleinrichtung zugeführt werden, daß die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω einem zweiten Sollwertgeber zugeführt wird, der bei Erreichen bzw. Überschreiten eines Grenzwertes der Drehgeschwindigkeitsdifferenz einen zweiten Sollwert unmittelbar dem Summierer (Vergleicher) oder dem ersten Sollwertgeber, dessen ersten Sollwert adaptiv beeinflussend, zuführt. Es ist demnach ein erster Regelkreis vorhanden, der aus dem die Differenzdrehzahl Δ n als Regelgröße ermittelnden Meßwertgeber und aus dem aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine einen ersten Sollwert bildenden ersten Sollwertgeber besteht. Diesem ersten Regelkreis ist ein zweiter Regelkreis überlagert, zu dem die die Drehgeschwindigkeitsdifferenzen Δ ω ermittelnde Sensoreinrichtung und der zweite Sollwertgeber gehören. Der zweite Sollwertgeber kann den Sollwert des ersten Sollwertgebers adaptiv beeinflussen oder unmittelbar auf den Summierer (Vergleicher) im Sinne einer Erhöhung des Sollwertes wirken. Der erste Sollwertgeber gibt in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine eine Differenzdrehzahl Δ n _Soll vor, aufgrund welcher in der Regeleinrichtung nach Vergleich mit der Regelgröße Δ n _Ist eine bestimmte Stellgröße an der Kupplung eingestellt wird. Der erste Sollwertgeber ist so ausgelegt, daß unter normalen Bedingungen die Differenzdrehzahl Δ n an der Kupplung ausreicht, um ein Karosseriedröhnen am Kraftfahrzeug zu verhindern.

Tritt dieses Problem und damit eine Überschreitung eines bestimmten Wertes der Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω dennoch auf, so wird durch den zweiten Sollwertgeber der zweite Sollwert an den Summierer (Vergleicher) ausgegeben, oder der erste Sollwertgeber wird so adaptiert, daß dieser einen höheren Sollwert ausgibt. Wird vom zweiten Sollwertgeber ein zweiter Sollwert an den Summierer (Vergleicher ausgegeben), so wird dieser zweite Sollwert dem ersten Sollwert additiv überlagert.

Im anderen alternativen Fall kann der zweite Sollwertgeber den ersten Sollwertgeber so adaptieren, daß dieser einen erhöhten Sollwert ausgibt. Der erhöhte Sollwert für einen bestimmten Betriebsparameter wird vom Sollwertgeber derart erfaßt, daß dieser beim Auftreten der gleichen Betriebsparameter automatisch einen erhöhten Sollwert ausgibt. Auf diese Weise ist es möglich, zunächst einen geringeren Kupplungsschlupf einzustellen und diesen mittels des zweiten Sollwertgebers von Fall zu Fall so anzuheben, daß die Übertragung von Drehgeschwindigkeitsdifferenzen auf die Abtriebswelle auf einen Wert verringert wird, bei dem kein Karosseriedröhnen auftritt. Ebenso kann der zweite Sollwertgeber den ersten Sollwertgeber so beeinflussen oder der zweite Sollwert den ersten Sollwert so additiv überlagern, daß der Kupplungsschlupf nicht unnötig hohe Werte annimmt, wenn bei vom ersten Sollwertgeber vorgegebener Differenzdrehzahl sehr geringe Drehgeschwindigkeitsdifferenzen Δ ω auftreten. Damit wird ein Nachteil der auf einen Grenzwert festgelegten Regelung behoben, der in der eingeschränkten Dynamik des Regelsystems begründet ist. Wird nämlich bei dieser auf einen Grenzwert festgelegten Regelung ein erhöhter Wert der Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω erfaßt, so muß zunächst an der Kupplung die notwendige Drehzahldifferenz Δ n aufgebaut werden, um die Schwingungen dämpfen zu können. Während dieser Phase ist unter Umständen kurzzeitig ein Karosseriedröhnen am Kraftfahrzeug nicht zu vermeiden. Andererseits soll aber der Schlupfzustand nicht bereits bei einem unterhalb des Grenzwerts liegenden Wert eintreten. Aus diesem Grund weist das Regelsystem den ersten Regelkreis auf, der aufgrund von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine nach einer Kennlinie die Differenzdrehzahl Δ n an der Kupplung verstellt. Die Dynamik des Systems kann somit erheblich verbessert werden. Der zweite Regelkreis, der dem ersten Regelkreis überlagert ist, weist dabei die auf einen Grenzwert der Drehgeschwindigkeitsdifferenz ausgelegte Regelung auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung des Anspruches 1 sind in den Unteransprüchen 3 und 4 beschrieben. Gemäß Anspruch 3 soll der Schlupf zwischen An- und Abtriebswelle auf einen Maximalwert Δ n _max und/oder eine maximale Schlupfdauer in Abhängigkeit von der Motorlast begrenzt sein. Auf diese Weise wird verhindert, daß aufgrund eines längeren Schlupfzustandes der Kupplung oder der Größenordnung des Schlupfes Schäden an der Kupplung auftreten. Werden derartige Bedingungen registriert, so kann gemäß Anspruch 3 bei Erreichen bzw. Überschreiten der maximalen Drehzahldifferenz und/oder der maximalen Schlupfdauer der Grenzwert um einen Korrekturwert K erhöht oder reduziert werden. Eine Reduzierung des Grenzwertes um den Korrekturwert K führt zum Öffnen der Kupplung und somit zur Unterbrechung des Schlupfzustandes, weil der Regelkreis dann nur minimalstes Δ ω zuläßt. Dieser Zustand der Erhöhung des Grenzwertes wird erst dann wieder zurückgenommen, wenn kein die Drehzahldifferenz Δ n auslösendes Drehgeschwindigkeitssignal Δ ω mehr vorhanden ist. Damit läßt sich auf einfache Weise die nach Anspruch 3 vorgeschlagene Schlupfdauer- und Schlupfwertbegrenzung realisieren.

Für das erfindungsgemäße Verfahren nach Nebenanspruch 2 sind vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen 5 bis 20 beschrieben. Dabei kann, wie in Anspruch 5 vorgeschlagen wird, als Betriebsparameter der Brennkraftmaschine die Last ermittelt werden und unterhalb einer bestimmten Last im Zug- sowie Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges die Stellgröße der Kupplung auf eine erhöhte Drehzahldifferenz Δ n verändert werden. Vorteilhaft ist dabei auch gemäß Anspruch 6 die Laständerungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine zu ermitteln und bei Überschreiten eines Maximalwertes der Laständerungsgeschwindigkeit den Sollwert der Drehzahldifferenz Δ n von An- und Abtriebswelle bei Lastrücknahme zu erhöhen und bei Lastzunahme zu verringern oder konstant zu halten. Ziel der Regelung ist es, auch bei schnellen Motormomentänderungen den Istwert der Differenzdrehzahl an der Kupplung konstant zu halten. Bei Registrierung einer hohen Laständerungsgeschwindigkeit wird durch plötzliche Änderung des Sollwertes mittels der Vergleichereinheit die Regelabweichung x _w vergrößert, so daß der Reglereingriff stärker wird und ein zu starkes Ansteigen der Differenzdrehzahl bei schneller Lastzunahme bzw. ein Schließen der Kupplung bei schneller Lastrücknahme verhindert werden kann.

Nach den Ansprüchen 7 bis 9 soll in einer Vergleichereinheit fortlaufend der Istwert der Drehzahldifferenz Δ n mit einem Sollwert verglichen werden, der einer sehr geringen Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω entspricht. Die daraus entstehende Abweichung wird einer Regeleinrichtung zugeführt, die einen Proportionalteil und einen Integralteil aufweist, wobei der Proportionalteil in Abhängigkeit von der Motorlast veränderbar ist. Mit steigender Motorlast kann der Proportionalanteil vergrößert werden und der Integralteil bei größeren Regelabweichungen x _w und/oder schneller Änderung der Motorlast dahingehend verändert werden, daß sein Eingriff verstärkt wird. Dem Anspruch 10 zufolge kann der Proportionalanteil in Abhängigkeit der Laständerungsgeschwindigkeit derart verändert werden, daß mit steigender Laständerungsgeschwindigkeit der Proportionalanteil vergrößert wird. Schließlich kann gemäß Anspruch 11 der Proportionalanteil in Abhängigkeit der Regelabweichung x _w am Summierer (Vergleicher) so gebildet werden, daß mit größeren Regelabweichungen ein Faktor des Proportionalanteils vergrößert wird. Damit werden die Reglerparameter an verschiedene Betriebszustände der Regelstrecke angepaßt mit dem Ziel, bei verschiedenen Betriebszuständen die Regelabweichungen möglichst klein zu halten. Außerdem wird bei Verkleinerung der Regelabweichung x _w der Gefahr des Schließens der dem hydrodynamischen Drehmomentwandler zugeordneten Kupplung dadurch vorgebeugt, daß dann der (öffnende) Reglereingriff stärker erfolgt.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens zur Regelung soll nach Anspruch 12 jedem Wert der Last der Brennkraftmaschine in der Regeleinrichtung eine bestimmte Stellgröße zugeordnet sein. Dadurch soll erreicht werden, daß der dem Motormoment zugeordnete Druck lastabhängig eingestellt wird, ohne daß es zuvor zu einer größeren Regelabweichung kommen muß. Diese Maßnahme unterstützt das in Anspruch 8 beschriebene Regelverfahren.

In Ausgestaltung des Regelverfahrens nach Anspruch 12 soll dem Anspruch 13 zufolge die Schließkraft der Kupplung dem Wert der Last fortlaufend angepaßt werden, wobei aus gespeicherten Betriebsparametern die Tendenz einer Verschiebung der bei dem jeweiligen stationären Betriebszustand notwendigen Stellgröße für eine bestimmte Schließkraft erkannt wird, woraus die für die Adaption notwendigen Veränderungen der Zuordnung abgeleitet werden. Dadurch wird erreicht, daß der in Anspruch 9 beschriebene Vorteil stets in gleichem Maße erhalten bleibt und sich nicht durch Änderung der Zuordnungen (z. B. Reibwertänderungen) verringert.

Im Anspruch 14 wird vorgeschlagen, daß die Regelung einen zusätzlichen ersten Signalpfad aufweist, über welchen mittels eines Anpaßwertes und eines Zeitgliedes die verzögerte Steuergrößenänderung und verzögert wirksame Kupplungsschließkraftänderung bei schnellen Motorlaständerungen kompensiert werden können, wobei das Zeitglied als verzögertes Differentialglied wirkt, welches das dynamisch verzögerte Verhalten der Steuergröße (Kupplungsdruck) und der wirksamen Schließkraft simuliert. Mit dieser Maßnahme kann die regelstreckenbedingte verzögerte Umsetzung in eine Steuergröße (Kupplungsdruck) und eine entsprechende Schließkraft kompensiert werden, indem der Ausgangswert des Steuergerätes (Steuerstrom) angepaßt größere bzw. kleinere Werte annimmt als für stationäre Betriebszustände notwendig.

Bei einer weiteren Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens nach Anspruch 15 soll die Stellgröße über einen zweiten Signalpfad mit einem vorgegebenen zeitlichen Gradienten schnell abgesenkt werden, wenn die Drehzahldifferenz ihren Sollwert und eine zusätzliche, unterhalb des Sollwertes liegende Schwelle unterschreitet. Diese Funktion verhindert das Schließen der Kupplung, wenn die Drehzahldifferenz zu stark absinkt, durch schnelleres gesteuertes Druckabsenken, besonders wenn dieses schnellere Druckabsenken durch den Regler allein aus Stabilitätsgründen nicht möglich ist.

Gemäß Anspruch 16 soll ein Geberelement vorgesehen sein, das den im Zug- und Schubbetrieb über die Kupplung erfolgenden Momentenfluß erfaßt und dann, wenn kein Momentenfluß stattfindet, die Stellgröße auf Null setzt, von wo aus die Regelung wieder startet, wenn ein erneuter Momentenaufbau erfolgt. Stellt sich ein Betriebszustand ohne Momentenfluß ein, so muß der Kupplungsdruck möglichst schnell und vollständig auf Null abgesenkt werden, damit ein ungewolltes und den Komfort beeinträchtigendes Schließen der Kupplung verhindert wird. Dies kann mit der beschriebenen Maßnahme erreicht werden, ohne Rücksicht darauf, ob einzelne Signalpfade der Reglereinrichtung einen noch kurzzeitig größeren Wert der Stellgröße einstellen.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung einer Kupplung, die innerhalb eines Antriebsstranges einer zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordneten hydrodynamischen Kupplung parallelgeschaltet ist, soll gemäß Anspruch 17 bei Unterschreitung eines ersten Temperaturgrenzwertes des Kühlwassers der Brennkraftmaschine oder des Schmieröls des Getriebes die Kupplung selbsttätig in ihren ausgerückten Zustand gesteuert werden. Dabei kann dem Anspruch 18 zufolge oberhalb des ersten Temperaturgrenzwertes ein zweiter Temperaturgrenzwert vorgesehen sein. Zwischen dem ersten unteren und dem zweiten oberen Temperaturgrenzwert wird die Drehzahldifferenz erhöht. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit gemäß Anspruch 19, daß oberhalb des ersten Temperaturgrenzwertes ein zweiter Temperaturgrenzwert vorgesehen ist, wobei bei Überschreitung des ersten Temperaturgrenzwertes mit zunehmender Temperatur bis zum zweiten Temperaturgrenzwert nach einer definierten Kennlinie die vorgegebene Drehzahldifferenz zurückgenommen wird. Weiterhin soll gemäß Anspruch 20 von einer Steuerelektronik der Brennkraftmaschine nach dem Start für eine kurze Zeit der Regeleinrichtung eine Temperaturinformation über die Motoröltemperatur oder die Motorkühlwassertemperatur zur Verfügung stehen, wobei mit dem Temperaturwert eine zeitabhängige Kennlinie gesetzt wird, nach der eine erhöhte Drehzahldifferenz zurückgenommen wird. Unterhalb des ersten unteren Temperaturgrenzwertes ist aufgrund der hohen Motorungleichförmigkeit bei kaltem Motor und der hohen Ölviskosität eine Kupplungsregelung nicht zufriedenstellend durchzuführen. Bei höheren Betriebstemperaturen, die aber noch nicht der üblichen Betriebstemperatur entsprechen (Grenzwert 2) sind die Motorungleichförmigkeit und die Ölviskosität noch erhöht, so daß mit einem erhöhten Kupplungsschlupf komfortable Betriebszustände eingestellt werden können. Die Gefahr des Verbrennens der Kupplung besteht bei den geringen Öltemperaturen nicht.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der die Kupplung als Reibkupplung ausgebildet ist, soll nach Anspruch 21 ein die Kupplung ein- und ausrückendes Stellglied beidseitig über Betätigungsräume mit einem von der Regeleinrichtung geregelten hydraulischen Betätigungsdruck als Stellgröße beaufschlagbar sein. Über eine derartige doppelt wirkende Betätigung der Kupplung lassen sich geregelte Schlupfzustände oder ein völliges Ausrücken problemlos einstellen. Gemäß Anspruch 22 soll jedem Betätigungsraum ein den Betätigungsdruck einstellendes Regelventil zugeordnet sein, wobei beide Regelventile über einen von der Regeleinrichtung eingestellten Vorsteuerdruck beaufschlagbar sind.

Dabei kann nach Anspruch 23 ein erstes Regelventil, das den Betätigungsdruck in einem ersten Betätigungsraum der Reibungskupplung einstellt, hydraulisch vorgesteuert sein und mittels seines Kolbenschiebers in einer ersten Endstellung bei geringem Vorsteuerdruck bzw. Vorsteuerdruck gleich Null den ersten Betätigungsraum druckbeaufschlagen und in einer zweiten Endstellung bei erhöhtem Vorsteuerdruck den ersten Betätigungsraum entleeren sowie das zweite Regelventil derart mit Vorsteuerdruck beaufschlagen und dessen Kolbenschieber verstellen, daß der zweite Betätigungsraum mit einem hydraulischen Betätigungsdruck beaufschlagt wird. Diese Reihenschaltung der beiden Regelventile innerhalb der Vorsteuerdruck führenden Leitung führt zu Verzögerungen in der Schaltung der beiden Ventile und damit zu einer Dämpfung der Schaltvorgänge der Kupplung.

Weiterhin soll gemäß Anspruch 24 ein als 3/2-Wege ventil ausgebildetes Schmierventil an das Hauptdrucksystem und an einen Entleerungsanschluß des zweiten Regelventils, der in dessen erster Stellung Druckmittel aus dem zweiten Betätigungsraum abführt, angeschlossen sein, wobei das Schmierventil in seinen beiden Schaltstellungen dem Getriebe jeweils Druckmittel aus dem Hauptdrucksystem oder dem Entleerungsanschluß zur Schmierung zuleitet. Bei gesicherter Schmiermittelversorgung des Kraftfahrzeuggetriebes kann folglich auf eine separate Schmiermittelpumpe verzichtet werden. Nach Anspruch 25 kann das Schmierventil mit dem Druck der Vorsteuerleitung vorgesteuert sein, während alternativ dazu nach Anspruch 26 das Schmierventil mit dem Druck des Entleerungsanschlusses des zweiten Wegeventils vorgesteuert ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 27 in der Vorsteuerleitung ein stromproportional wirkendes, elektromagnetisches Drucksteuerventil angeordnet. Dieses Drucksteuerventil stellt den auf die beiden Wegeventile und gegebenenfalls das Schmierventil wirkenden Vorsteuerdruck proportional zu einem elektrischen Steuerstrom ein, wobei der Steuerdruck weitgehend unabhängig von der Temperatur des Druckmittels ist. Zur Dämpfung der während der Regelvorgänge durch das Drucksteuerventil in der Vorsteuerleitung verursachten Druckschwingungen kann gemäß Anspruch 28 in der Vorsteuerleitung ein hydraulisches Dämpfungsglied angeordnet sein.

Schließlich soll gemäß Anspruch 29 die elektronische Regelung des Drucksteuerventils derart aufgebaut sein, daß zur Erfassung von Drehzahlen bzw. Drehzahldifferenzen eine mehrpolige Schlitzscheibe bzw. ein Zahnrad, das mit einem Drehzahlsensor zusammenwirkt, vorgesehen sind, wobei in einer nachgeschalteten Impulsflächenaufbereitung exakt gleiche Impulsflächen erzeugt werden, von welchen in einem nachfolgenden Bandpaßfilter Restwelligkeit und selektive Eckdaten des Drehschwingungssignals bestimmt werden und schließlich in einer nachgeschalteten Stufe eine einen direkten Bezug zur Istgröße aufweisende Ausgangsspannung erzeugt wird.

Diese Schaltung ermöglicht mit vergleichsweise geringem Aufwand Drehschwingungen, welche in frequenzmodulierter Form im Signalverlauf des Drehzahlaufnehmers enthalten sind, selektiv zu entnehmen.

Entscheidend für die Funktion der Schaltung sind die Eckdaten des Bandpaßfilters. Es werden damit Effekte erzielt, welche die Qualität des Ausgangssignales maßgeblich beeinflussen. Durch geschickte Wahl der Eckfrequenzen des Bandpaßfilters kann ein diskreter Drehschwingungsanteil im Betriebsdrehzahlbereich unterdrückt oder hervorgehoben werden. Damit wird erreicht, daß auch kleinste Schwingungsamplituden, welche zu Drehschwingungserregungen und damit zu Brummen führen, als "Istwertsignal" für den Regelkreis zur Verfügung stehen. Diese Maßnahme führt auch zur Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses und erlaubt insgesamt eine Schaltungsauslegung, welche den Anforderungen entsprechend temperatur- und langzeitstabil ist.

Gleichzeitig wird die Signalauflösung so gesteigert, daß kleinste Drehgeschwindigkeitsdifferenzen (Δ ω <0,1 rad/sec) ausgeregelt werden können.

In der Ausgangsstufe wird nicht nur eine der Drehschwingungs-Wechselamplitude proportionale Gleichspannung erzeugt. Ein nachgeschalteter Tiefpaß bewirkt, daß z. B. Störgrößen, welche über Fahrweise und Fahrbahneinflüsse als Drehschwingung in Erscheinung treten, unterdrückt werden. Das heißt, mit beliebig schmalbandigem Bandpaßverhalten und entsprechend angepaßter Grenzfrequenz von Tiefpaß 2 kann eine diskrete Brummresonanzfrequenz frei von übrigen Störgrößen in Form einer "Istwert- Gleichspannung" dem Regelkreis zugeführt werden. Der Arbeitspunkt des Reglers kann hierbei so gelegt werden, daß mehr als 50% der verfügbaren Signalamplitude zur Brummausregelung zur Verfügung steht.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Regelung einer Kupplung mit hydraulisch vorgesteuerten Regelventilen;

Fig. 2 eine alternative Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Regelung einer Kupplung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten Ausgestaltung eines Regelkreises für eine geregelte Kupplung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausgestaltung eines Regelkreises für eine geregelte Kupplung;

Fig. 5 ein erweitertes Blockschaltbild für eine Regelung einer Kupplung nach Fig. 3;

Fig. 6 ein erweitertes Blockschaltbild für eine Regelung einer Kupplung nach Fig. 4 und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer elektronischen Einrichtung zur Ermittlung von Drehzahlen und Drehgeschwindigkeitsdifferenzen.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine Hydraulikpumpe bezeichnet, die Druckmittel in eine Hauptdruckleitung 2 fördert. Die Hauptdruckleitung 2 ist angeschlossen an ein Druckreduzierventil 3, ein erstes Regelventil 4, ein zweites Regelventil 5 und ein Schmierventil 6. Dem Druckreduzierventil 3 ist ein Drucksteuerventil 7 nachgeordnet, das eine Ablaufleitung 8 zum Tank stromproportional auf- oder zusteuert. Dieses Drucksteuerventil 7 ist betätigt von einem Steuergerät 44 und beherrscht den Druck in seiner ausgangsseitigen Vorsteuerleitung 9. Diese Vorsteuerleitung 9 ist an ein Dämpfungsglied 10 sowie einen stirnseitigen Vorsteuerraum 11 und einen Steuerraum 12 des ersten Regelventils 4 angeschlossen. Darüber hinaus weist das erste Regelventil 4 fünf Ringräume 13 a bis e auf, deren Zu- und Abfluß des Druckmittels von einem gegen die Kraft einer Feder 14 verlagerbaren Kolbenschieber 15 beherrscht wird, welcher Steuerkolben 16 bis 18 aufweist. Der erste Ringraum 13 a ist zum Druckmittelablauf hin geöffnet, während der zweite Ringraum 13 b über eine erste Betätigungsleitung 19 an einen ersten Betätigungsraum 20 einer Reibungskupplung 21 angeschlossen ist. Diese Reibungskupplung 21, dient als Wandlerüberbrückungskupplung, d. h., von einer Antriebswelle 22 aus wird über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 23 bei ausgerückter Reibungskupplung 21 Drehmoment auf eine Abtriebswelle 24 übertragen. Die Reibungskupplung 21 ist diesem hydrodynamischen Drehmomentwandler 23 parallel geschaltet, so daß bei völlig eingerückter Reibungskupplung 21 das gesamte Drehmoment über die Reibungskupplung 21 schlupffrei von der Antriebswelle 22 zur Abtriebswelle 24 übertragen wird.

Der Ringraum 13 c des ersten Regelventils 4 ist angeschlossen an die Hauptdruckleitung 2, während eine Verbindungsleitung 25 zum Anschluß des Ringraums 13 d an einen stirnseitigen Vorsteuerraum 26 des zweiten Regelventils 5 dient. Schließlich ist der Ringraum 13 e zum Druckmittelablauf hin geöffnet. Das zweite Regelventil 5 weist einen Steuerschieber 27 mit Steuerkolben 28 bis 30 auf. Im Inneren des zweiten Regelventils 5 sind, abgesehen vom stirnseitigen Vorsteuerraum 26, Ringräume 31 a bis 31 d angeordnet. Der Ringraum 31 a ist dabei angeschlossen an die Hauptdruckleitung 2, während der Ringraum 31 b über eine zweite Betätigungsleitung 32, innerhalb welcher ein Kühler 33 angeordnet ist, an einen zweiten Betätigungsraum 34 der Reibungskupplung 21 angeschlossen ist. Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schmierventil 6 weist einen Ventilschieber 35 auf, der stirnseitig eine Feder 36 und dieser gegenüberliegend einen Steuerraum 37 hat. Der Ventilschieber 35 ist mit Steuerkolben 38 und 39 versehen, die Ringräume 40 a bis 40 c beherrschen. An den Ringraum 40 b ist eine Schmierölleitung 41 angeschlossen, die zu Schmierstellen des nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuggetriebes führt.

Bei dem Ausgestaltungsbeispiel nach Fig. 1 führt von dem Ringraum 31 c des zweiten Regelventils 5 eine Leitung 42 verzweigt zu dem Ringraum 40 a und zum Steuerraum 37 des Schmierventils 6. Der Ringraum 40 c ist unter Zwischenschaltung einer Drossel 43 an die Hauptdruckleitung 2 angeschlossen.

Die Funktion der hydraulischen Steuereinrichtung nach Fig. 1 ist folgende: Über das Druckreduzierventil 3 wird in der Vorsteuerleitung 9 ein konstanter, gegenüber dem Hauptdruck reduzierter Steuerdruck eingestellt, der nur durch die Stellung des von dem Steuergerät 44 verstellten Drucksteuerventils 7 veränderlich ist, wobei dieses stromproportional die Ablaufleitung 8 öffnet oder schließt. Ist diese Ablaufleitung 8 durch das Drucksteuerventil 7 geöffnet - wie in der Fig. 1 dargestellt -, so wirkt im stirnseitigen Vorsteuerraum 11 des Kolbenschiebers 15 ein geringer Vorsteuerdruck, und der Kolbenschieber 15 ist durch die Kraft der Feder 14 in seine unterste Stellung verschoben, in welcher die Hauptdruckleitung 2 über die Ringräume 13 b und c mit der ersten Betätigungsleitung 19 verbunden ist, so daß sich im ersten Betätigungsraum 20 der Reibungskupplung 21 ein Betätigungsdruck aufbaut, der in der Richtung eines Ausrückvorgangs der Reibungskupplung 21 wirkt. Da der stirnseitige Vorsteuerraum 26 des zweiten Regelventils über die Verbindungsleitung 25 sowie Ringräume 13 d und e zum Ablauf hin geöffnet ist, befindet sich dieses Ventil 5 ebenfalls in seiner unteren Stellung, in der es die zweite Betätigungsleitung 32 über Ringräume 31 b und c und die Leitung 42 mit dem Steuerraum 37 des Schmierventils 6 verbindet. Der Ventilschieber 35 des Schmierventils 6 ist gegen die Kraft der Feder 36 in seine obere Position verschoben, in der das in der Leitung 42 anstehende Druckmittel über die Ringräume 40 a und b dieses Ventils in die Schmierölleitung 41 gelangen kann.

Wird das Drucksteuerventil 7 über das Steuergerät 44 in eine Stellung verschoben, in welcher die Ablaufleitung 8 mehr oder weniger abgesperrt ist, so steigt der Vorsteuerdruck in der Vorsteuerleitung 9 und folglich auch im stirnseitigen Vorsteuerraum 11 des Regelventils 4 an, so daß sich dessen Kolbenschieber 15 in eine Position bewegt, in der Druckmittel aus dem ersten Betätigungsraum 20 der Reibungskupplung 21 über die Ringräume 13 b und a abgeführt wird und in der vom Steuerraum 12 aus über den Ringraum 13 d der Vorsteuerdruck über die Verbindungsleitung 25 ebenfalls zum stirnseitigen Vorsteuerraum 26 des zweiten Regelventils 5 gelangt. Dadurch wird mit einer Verzögerung der Steuerschieber 27 gegen Federkraft verschoben und verbindet die Hauptdruckleitung 2 unter Einbeziehung des Kühlers 33 mit dem zweiten Betätigungsraum 34, wodurch die Reibungskupplung 21 in ihre eingerückte Stellung bewegt wird. In dieser Position des zweiten Regelventils 5 wird über die Ringräume 31 c und d Druckmittel aus der Leitung 42 abgeführt, so daß der Ventilschieber 35 des Schmierventils 6 durch die Feder 36 in seine untere Stellung verschoben wird. Nunmehr gelangt Druckmittel zu den Schmierstellen aus der Hauptdruckleitung 2 über die Ringräume 40 b und c des Schmierventils 6. Während des erfindungsgemäßen Regelvorganges der Reibungskupplung werden Schlupfzustände mit dieser elektro-hydraulischen Steuereinrichtung eingestellt, bei welchen ein geregeltes Druckniveau in den Betätigungsräumen 20 und 34 der Reibungskupplung 21 herrscht.

Im Unterschied zur Fig. 1 wird nach Fig. 2 dem Schmierventil 6 in seinem Steuerraum 37 unmittelbar aus der Vorsteuerleitung 9 Vorsteuerdruck zugeführt. Von dem Ringraum 31 c des zweiten Regelventils 5 führt eine Leitung 45 zum Ringraum 40 c des Schmierventils 6. An den Ringraum 40 a ist die Hauptdruckleitung 2 unmittelbar angeschlossen, wobei in diesem Zweig der Hauptdruckleitung 2 eine Drossel 46 angeordnet ist. Dabei ist die Funktion der Einrichtung nach Fig. 2 folgendermaßen: Übereinstimmend mit der Ausführung nach Fig. 1 baut sich in Abhängigkeit von den Stellungen der über den Steuerdruck in der Vorsteuerleitung 9 beherrschten Wegeventile 4 und 5 in den Betätigungsräumen 20 und 34 ein bestimmter Betätigungsdruck auf. Ist der Druck in der Vorsteuerleitung 9 relativ gering, so befindet sich der Ventilschieber 35 des Schmierventils 6 in seiner unteren Stellung, wobei den Schmierstellen Druckmittel aus dem zweiten mit dem Wandlerinnenraum verbundenen Betätigungsraum 32 zugeführt wird. Steigt der Druck in dem Steuerraum 37 des Schmierventils 6 an, so stellt der Ventilschieber 35 über die Ringräume 40 a und b eine Verbindung zwischen der Hauptdruckleitung 2 und der Schmierölleitung 41 her.

Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Regelung der Kupplung. Dabei ist in der schematischen Darstellung mit 47 ein Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs bezeichnet, der über die bereits in den Fig. 1 und 2 gezeigte Antriebswelle 22 die regelbare Kupplung 21 antreibt. Abtriebsseitig führt von der Kupplung 21 die Abtriebswelle 24 zu einer Übertragungseinheit 48, die beispielsweise als Kraftfahrzeuggetriebe ausgebildet sein kann. Schließlich ist aus der Übertragungseinheit 48 eine Ausgangswelle 49 herausgeführt. Eine Regelgrößenberechnungseinheit 50 ermittelt im vorliegenden Fall laufend die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω der Ausgangswelle 49 als Maß der Drehungleichförmigkeit. Die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω kann abtriebsseitig der Kupplung auch an der Abtriebswelle 24 oder Wellen bzw. Zahnrädern der Übertragungseinheit 48 erfaßt werden und wird einer Vergleichereinheit 51 als Istwert x zugeführt, wobei die Vergleichereinheit 51 aus einem vorgegebenen festen Sollwert w eine Regelabweichung x _w bestimmt. Der Sollwert w repräsentiert dabei eine Größe der Drehungleichförmigkeit Δ ω _max der Ausgangswelle 49 oder der Abtriebswelle 24 bzw. der Elemente der Übertragungseinheit 48, bei der diese als oberer Grenzwert noch nicht zu Geräuschen im Antriebsstrang und an Karosserieteilen führt. Mit der Regelabweichung x _w bestimmt ein Regler 52 nach einem bestimmten Algorithmus eine Stellgröße y (Kupplungsdruck oder Kupplungsweg), die die Kupplung 21 so schlupfen läßt, daß die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω mit ihrem Istwert x den vorgegebenen Sollwert (Grenzwert) nicht oder nur unwesentlich übersteigt. Zur Dämpfung der Schwingungen des Antriebsstranges genügt normalerweise ein geringer Kupplungsschlupf. Dieser wird in einer Maximalschlupf- Überwachungseinheit 53 erfaßt. Nur bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Schlupfes über eine längere Zeit gibt die Maximalschlupf- Überwachungseinheit 53 einen vorgegebenen Korrekturwert K aus, der den Sollwert w über eine weitere Vergleichereinheit 54 so beeinflußt, daß der Schlupf der Kupplung 21 schnell verringert wird oder die Kupplung 21 ganz öffnet. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, den Kupplungsschlupf Δ n auch zwischen der Antriebswelle 22 und der Abtriebswelle 24 zu ermitteln, und die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω kann durch Meßwertaufnehmer an der Abtriebswelle 24 oder innerhalb der Übertragungseinheit 48 erfaßt werden.

Die Fig. 4 zeigt als Blockschaltbild ein Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens zur Regelung einer Kupplung nach Nebenanspruch 2. In der schematischen Darstellung ist wiederum mit 47 der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs bezeichnet, der über die Antriebswelle 22 die regelbare Kupplung 21 antreibt. Abtriebsseitig führt von der Kupplung 21 die Abtriebswelle 24 zu der Übertragungseinheit 48, die als Kraftfahrzeuggetriebe ausgebildet ist. Aus der Übertragungseinheit 48 ist eine Ausgangswelle 49 herausgeführt. Eine Regelgrößenberechnungseinheit 61 ermittelt laufend aus den Drehzahlen der Antriebswelle 22 und der Abtriebswelle 24 eine Differenzdrehzahl Δ n und führt diese einer Vergleicher- oder Summiereinheit 62 als Istwert x zu. Einem ersten Sollwertgeber 63 werden Betriebsparameter des Antriebsmotors 47, wie z. B. die Motordrehzahl n _M und die Drosselklappenstellung α _DK zugeleitet, aufgrund welcher der Sollwertgeber 63 eine bestimmte Differenzdrehzahl Δ n als Sollwert w an die Vergleicher- oder Summiereinheit 62 vorgibt. Ein Regler 64 gibt aufgrund des Vergleiches von Soll- und Istwert der Differenzdrehzahl Δ n eine bestimmte Stellgröße y an die Kupplung 21 aus. Diesem Regelkreis ist ein zweiter Regelkreis überlagert, der eine Regelgrößenberechnungseinheit 65 aufweist, die zur Bestimmung der jeweiligen Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω der Ausgangswelle 49 dient. Diese Regelgrößenberechnungseinheit 65 kann an jede beliebige Welle oder Übertragungseinrichtung abtriebsseitig der Kupplung 21 angeschlossen sein und liefert ein Maß für die Drehungleichförmigkeit. Die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω wird einem zweiten Sollwertgeber 66 zugeführt, der wahlweise über einen Pfad 67 auf den ersten Sollwertgeber adaptiv einwirken kann oder alternativ über einen Pfad 67 a den von dem ersten Sollwertgeber 63 gelieferten ersten Sollwert an der Vergleicher- oder Summiereinheit 62 additiv überlagert.

Die Funktionsweise der Einrichtung ist wie folgt: Die Regelgrößenberechnungseinheit 61 erfaßt laufend aufgrund der An- und Abtriebsdrehzahl der Kupplung 21 die Differenzdrehzahl Δ n und führt diesen Wert x der Vergleicher- oder Summiereinheit 62 zu, die außerdem aus dem ersten Sollwertgeber 63 einen aufgrund der Betriebsparameter des Antriebsmotors 47 gebildeten Sollwert w erhält. Aufgrund dieser Betriebsparameter wird der Sollwert derart verändert, daß unter normalen Bedingungen ein Karosseriedröhnen am Kraftfahrzeug nicht auftritt. Nimmt jedoch die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω einen Wert an, bei dem erfahrungsgemäß Karosseriedröhnen auftritt, so gibt der zweite Sollwertgeber 66 einen zweiten Sollwert aus, wobei dieser zweite Sollwert den Sollwert w des ersten Sollwertgebers 63 so adaptiert, daß dieser einen erhöhten Sollwert ausgibt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß der zweite Sollwert unmittelbar additiv auf die Vergleicher- oder Summiereinheit 62 wirkt. Der erste Sollwertgeber 63 erfaßt die Betriebsparameter, bei denen er vom zweiten Sollwertgeber 66 adaptiert wurde, so daß bei Wiederauftreten der gleichen Betriebsparameter α _DK, n _M ein erhöhter Sollwert w ausgegeben wird. Somit kann zunächst ein geringer Kupplungsschlupf Δ n eingestellt werden und dieser durch den zweiten Sollwertgeber 66 derart korrigiert werden, daß komfortable Zustände realisiert werden.

In der Fig. 5 ist ein erweitertes Blockschaltbild dargestellt, das einen Grundregelkreis gemäß Fig. 3 enthält. Die Funktionen Antriebsmotor 47, Antriebswelle 22, Kupplung 21, Abtriebswelle 24, Übertragungseinheit 48 und Ausgangswelle 49 sind in einem gemeinsamen Block zusammengefaßt. In Übereinstimmung mit Fig. 3 wird über die Regelgrößenberechnungseinheit 50 aus der Drehzahl n _ab, also einer Drehzahl abtriebsseitig zur Kupplung 21, die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω bestimmt und der Vergleichereinheit 51 zugeführt. In die Summiereinheit 54 gehen Führungsgrößen folgender Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs ein: Laständerungsgeschwindigkeit α _DK, w _Wechsel als Wechsel von Zug- auf Schubbetrieb, w _Schalt für einen Schaltvorgang des Kraftfahrzeuggetriebes und w _Temp als Wert für die Temperatur des Kühlwassers des Antriebsmotors. Der Regler weist einen P-Anteil auf, der durch Blöcke 68 und 69 gekennzeichnet ist. Weiterhin weist er einen I-Anteil auf, gekennzeichnet durch Blöcke 70 und 71. Schließlich hat der Regler noch einen D-Anteil, der anhand von Blöcken 72 und 80 dargestellt ist. Auf den P-Anteil wirkt ein Steuerwert K 1, auf den I-Anteil unmittelbar die Last in Abhängigkeit der Drosselklappenstellung α _DK und/oder a _DK und/oder x _w und auf den D-Anteil ein Korrekturwert K ₂.

Die Fig. 6 stellt ein erweitertes Blockschaltbild der Fig. 4 dar. Dabei ist wiederum als Regelstrecke ein Block dargestellt, der die Funktionen Antriebsmotor 47, Antriebswelle 22, Kupplung 21, Abtriebswelle 24, Übertragungseinheit 48 und Ausgangswelle 49 enthält.

Die Drehzahlen n _an und n _ab der Antriebswelle 22 und der Abtriebswelle 24 werden der Regelgrößenberechnungseinheit 61 zugeleitet, die den Wert der Drehzahldifferenz Δ n bildet und diesen der Vergleicher- oder Summiereinheit 62 als Istwert x zuführt. Eine zweite Regelgrößenberechnungseinheit 65 ermittelt aufgrund der Drehzahl n _ab Drehgeschwindigkeitsdifferenzen Δ ω _ab und führt diesen Wert dem zweiten Sollwertgeber 66 zu. Der erste Sollwertgeber 63 bildet aufgrund der Betriebsparameter Motorlast aus Drosselklappenstellung α _DK und Motordrehzahl n _M einen ersten Sollwert w. Je nach Ausbildung der Einrichtung kann der zweite Sollwertgeber 66 adaptiv auf den ersten Sollwertgeber 63 wirken oder der zweite Sollwert wird der Vergleicher- oder Summiereinheit 62 direkt zugeleitet und zum ersten Sollwert addiert (dargestellt als gestrichelter Pfad).

Es sind wiederum Sonderfunktionen vorhanden, die den Sollwert erhöhen und damit über den Regler wirken. So wird zum einen die Laständerungsgeschwindigkeit a _DK ermittelt und als Führungsgröße W _dyn der Vergleicher- oder Summiereinheit 62 zugeführt. Dargestellt als Führungsgröße w _Wechsel ist eine Sensoreinrichtung, die die Motorlast ermittelt und derart auf den Sollwert einwirkt, daß unterhalb einer bestimmten Motorlast im Zug- wie Schubbetrieb eine erhöhte Differenzdrehzahl Δ n eingestellt wird. Die Einrichtung, bezeichnet als Führungsgröße w _Schalt überwacht Schaltvorgänge des Fahrzeuggetriebes 48. Die Einrichtung, angegeben im Block Führungsgröße w _Temp sorgt dafür, daß in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlwassers des Antriebsmotors oder der Öltemperatur des Kraftfahrzeuggetriebes die Kupplung mehr oder weniger eingerückt oder geöffnet ist. Ein Block 72 öffnet die Kupplung bei niedriger Drehzahl n _ab, ein Block 73 stellt in Abhängigkeit von der Motorlast eine bestimmte Schließkraft der Kupplung ein. Ein Block 74 mit nachgeordnetem Zeitglied 74 a und dem D-Glied 80 bewirkt ein dynamisches Verhalten der Steuergröße y und der Schließkraft der Kupplung, so daß verzögerte Steuergrößenänderungen und verzögert wirksame Kupplungsschließkraftänderungen bei schnellen Motorlaständerungen kompensiert werden können. Ein Block 75 bewirkt eine Schnellöffnung der Kupplung nach einem vorgegebenen zeitlichen Gradienten, wenn die Differenzdrehzahl Δ n ihren Sollwert unterschreitet und zusätzlich eine weitere Schwelle unterhalb des Sollwertes unterschreitet mit dem Ziel, daß die Tendenz der Kupplung, sich zu schließen, verhindert wird.

Die Regeleinrichtung weist einen Proportionalanteil auf, der in Abhängigkeit von der Motorlast a _DK verändert wird, so daß mit steigendem Wert α _DK der Proportionalanteil vergrößert wird (Pfad 76). Über einen Pfad 77 wird der Proportionalanteil in Abhängigkeit von der Regelabweichung x _w so verändert, daß mit größeren Regelabweichungen der Proportionalanteil vergrößert wird. Über einen Signalpfad 78 wird bei schneller Änderung der Motorlast der Integralanteil der Regeleinrichtung dahingehend verändert, daß sein Eingriff stärker wird, als bei konstanter oder sich nur langsam ändernder Motorlast, so daß die Tendenz der Differenzdrehzahl Δ n, bei schneller Änderung der Motorlast weit von ihrem Sollwert abzuweichen, verringert wird. Schließlich ist noch ein Signalpfad 79 vorgesehen, der den Momentenfluß über die Kupplung überwacht und dann, wenn kein Momentenfluß stattfindet, die Steuergröße y auf Null setzt, von wo aus die Regelung wieder startet, wenn ein erneuter Momentenaufbau erfolgt.

In der Fig. 7 ist eine elektronische Einrichtung zur Ermittlung von Drehzahlen und Drehgeschwindigkeitsdifferenzen schematisch dargestellt.

Eine Schlitzscheibe 55 wirkt mit einem Drehzahlsensor 56 zusammen, wobei die ermittelten Drehzahlwerte einer aus einem Impulsformer 57 und einem Mono-Flop 58 bestehenden Impulsflächenaufbereitung zugeführt werden. Diese Impulsflächenaufbereitung erzeugt für die jeweilige Eingangsdrehzahl exakt gleiche Impulsflächen. Die Impulsfolgen durchlaufen einen Bandpaßfilter 59, welcher Restwelligkeit und gleichzeitig die selektiven Eckdaten des Drehschwingungssignals bestimmt. Dieses Signal durchläuft eine Stufe 60, deren Ausgangsspannung einen direkten Bezug zur Istgröße x der Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω oder der Wellendrehzahl aufweist.

Bezugszeichen:

1 Hydraulikpumpe
2 Hauptdruckleitung
3 Druckreduzierventil
4 Erstes Regelventil
5 Zweites Regelventil
6 Schmierventil
7 Drucksteuerventil
8 Ablaufleitung
9 Vorsteuerleitung
10 Dämpfungsglied
11 Stirnseitiger Vorsteuerraum von 4
12 Steuerraum von 4
13 a Ringraum von 4
13 b Ringraum von 4
13 c Ringraum von 4
13 d Ringraum von 4
13 e Ringraum von 4
14 Feder
15 Kolbenschieber von 4
16-18 Steuerkolben von 15
19 Erste Betätigungsleitung
20 Erster Betätigungsraum
21 Reibungskupplung
22 Antriebswelle
23 Hydrodynamischer Drehmomentwandler
24 Abtriebswelle
25 Verbindungsleitung
26 Stirnseitiger Vorsteuerraum von 5
27 Steuerschieber von 5
28-30 Steuerkolben von 27
31 a Ringraum von 5
31 b Ringraum von 5
31 c Ringraum von 5
31 d Ringraum von 5
32 Zweite Betätigungsleitung
33 Kühler
34 Zweiter Betätigungsraum
35 Ventilschieber von 6
36 Feder von 6
37 Steuerraum von 6
38+39 Steuerkolben von 6
40 a Ringraum von 6
40 b Ringraum von 6
40 c Ringraum von 6
41 Schmierölleitung
42 Leitung
43 Drossel
44 Steuergerät
45 Leitung
46 Drossel
47 Antriebsmotor
48 Übertragungseinheit
49 Ausgangswelle
50 Regelgrößenberechnungseinheit
51 Vergleichereinheit
52 Regler
53 Maximalschlupf-Überwachungseinheit
54 Vergleichereinheit
55 Schlitzscheibe
56 Drehzahlsensor
57 Impulsformer
58 Mono-Flop
59 Bandpaßfilter
60 Signalanpaßstufe
61 Regelgrößenberechnungseinheit
62 Vergleicher- oder Summiereinheit
63 Erster Sollwertgeber
64 Regler
65 Regelgrößenberechnungseinheit
66 Zweiter Sollwertgeber
67 Pfad
67 a Pfad
68 Block für P-Anteil
69 Block für P-Anteil
70 Block für I-Anteil
71 Block für I-Anteil
72 Block für Öffnen der Kupplung bei niedriger Drehzahl n _an
73 Block für Schließkraft der Kupplung
74 Block für Kompensation von Steuergrößen- und Kupplungsschließkraftänderungen
74 a Zeitglied
75 Block für Schnellöffnung der Kupplung
76 Pfad
77 Pfad
78 Signalpfad
79 Block für Öffnung für T _M = 0
80 Block für D-Glied
81 Signalpfad
82 Signalpfad

Claims

1. Verfahren zur Regelung einer Kupplung, die innerhalb eines Antriebsstranges zwischen einer An- und einer Abtriebswelle angeordnet ist, wobei im Antriebsstrang eine Sensoreinrichtung (55, 56) zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω vorgesehen ist, mit einer Regeleinrichtung (52), die in Abhängigkeit von der durch die Sensoreinrichtung ermittelten Regelgröße die der Kupplung zuzuführende, die Drehzahldifferenz Δ n beeinflussende Stellgröße y steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (52) eine Vergleichereinheit (51) aufweist, in welcher ein im Antriebsstrang hinter der Kupplung ermittelter Istwert x der Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω mit einem vorgegebenen festen Grenzwert W _konst verglichen wird, wobei bei Erreichen bzw. Überschreiten des Grenzwertes W _konst die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω durch Verändern der Stellgröße y der Kupplung (21) auf den Grenzwert W _konst begrenzt wird.

2. Verfahren zur Regelung einer Kupplung, die innerhalb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges zwischen einer mit einer Brennkraftmaschine (47) verbundenen Antriebswelle (22) und einer mit einer Getriebeeinheit (48) verbundenen Abtriebswelle (24) angeordnet ist, mit einem Meßwertgeber zur Erfassung einer Differenzdrehzahl Δ n von An- und Abtriebswelle (22 bzw. 24), mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω und mit einer Regeleinrichtung (64), die in Abhängigkeit von der durch den Meßwertgeber ermittelten Regelgröße x die der Kupplung (21) zuzuführende, die Drehzahldifferenz Δ n beeinflussende Stellgröße y steuert, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Regeleinrichtung (64) zugeordneten ersten Sollwertgeber (63) Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (47), die ursächlich sind für Drehgeschwindigkeitsdifferenzen Δ ω im Antriebsstrang, zugeführt werden, aufgrund welcher der erste Sollwertgeber (63) einen Sollwert w der Drehzahldifferenz Δ n ermittelt, wobei der Sollwert w und die Regelgröße x einem Summierer (Vergleicher) (62) der Regeleinrichtung (64) zugeführt werden, daß die Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω einem zweiten Sollwertgeber (66) zugeführt wird, der bei definiertem Unterschreiten, Erreichen bzw. Überschreiten eines Grenzwertes der Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω einen zweiten Sollwert unmittelbar dem Summierer (Vergleicher) (62) oder dem ersten Sollwertgeber (63) , dessen ersten Sollwert w adaptiv beeinflussend, zuführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahldifferenz Δ n zwischen An- und Abtriebswelle (22 und 24 bzw. 49) auf einen Maximalwert Δ n _max und/oder eine maximale Schlupfdauer begrenzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen bzw. Überschreiten der maximalen Drehzahldifferenz Δ n _max und/oder der maximalen Schlupfdauer in Abhängigkeit von der Motorlast der Grenzwert um einen Korrekturwert K erhöht oder reduziert wird.

5. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (47) die Last ermittelt wird und unterhalb einer bestimmten Last im Zug- sowie Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges die Stellgröße y der Kupplung (21) auf eine erhöhte Drehzahldifferenz Δ n verändert wird.

6. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laständerungsgeschwindigkeit α _DK der Brennkraftmaschine (47) ermittelt wird und bei Überschreiten eines Maximalwertes a _{DK max} der Laständerungsgeschwindigkeit der Sollwert der Drehzahldifferenz Δ n von An- und Abtriebswelle (22 bzw. 24) bei Lastrücknahme erhöht und bei Lastzunahme verringert oder konstant gehalten wird.

7. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Vergleichereinheit (62) fortlaufend der Istwert x der Drehzahldifferenz Δ n mit einem Sollwert w verglichen wird, der einer sehr geringen Drehgeschwindigkeitsdifferenz Δ ω entspricht, und daß die daraus entstehende Abweichung x _w einer Regeleinrichtung (64) zugeführt wird, die einen Proportionalanteil und einen Integralanteil aufweist.

8. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalanteil in Abhängigkeit von der Motorlast α _DK verändert wird, so daß mit steigender Motorlast der Proportionalanteil vergrößert wird.

9. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Integralanteil der Regeleinrichtung bei größeren Regelabweichungen x _w und/oder in Abhängigkeit der Motorlast α _DK und/oder bei schneller Änderung der Motorlast α _DK dahingehend verändert wird, daß sein Eingriff verstärkt wird.

10. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalanteil in Abhängigkeit der Laständerungsgeschwindigkeit α _DK derart verändert wird, daß mit steigender Laständerungsgeschwindigkeit α _DK der Proportionalanteil vergrößert wird.

11. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalanteil in Abhängigkeit der Regelabweichung x _w am Summierer (Vergleicher) (62) so gebildet werden, daß mit größeren Regelabweichungen x _w ein Faktor des Proportionalanteils vergrößert wird.

12. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Wert der Last α _DK der Brennkraftmaschine (47) in der Regeleinrichtung (64) eine bestimmte Stellgröße y zugeordnet ist.

13. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Zuordnung zwischen dem Wert der Motorlast α _DK und der der Schließkraft der Kupplung (21) entsprechenden Steuergröße y fortlaufend adaptiv angepaßt wird, derart, daß in einem stationären Betriebspunkt die Drehzahldifferenz Δ n für eine vorgegebene Zeit ihren Sollwert erreicht, wobei diese Einregelung der Regelgröße x auf ihren Sollwert durch die Regeleinrichtung ausgeführt wird, auch wenn die statische Zuordnung zwischen dem Wert der Motorlast a _DK und der Steuergröße y sich verschoben hat, woraus die für die adaptive Zuordnung zwischen Motorlast α _DK und Steuergröße y notwendigen Veränderungen abgeleitet werden.

14. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung einen zusätzlichen ersten Signalpfad aufweist, über welchen mittels eines Anpaßwertes (74), eines Zeitgliedes (74 a) und eines Differentialgliedes (80) die verzögerte Steuergrößenänderung (Kupplungsdruck) und verzögert wirksame Kupplungsschließkraftänderungen bei schnellen Motorlaständerungen kompensiert werden können, wobei der Anpaßwert (74) und das Zeitglied (74 a) als verzögertes Proportionalglied wirken, und diese das dynamisch verzögerte Verhalten der Steuergröße und der wirksamen Schließkraft simulieren.

15. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße y über einen zweiten Signalpfad mit einem vorgegebenen zeitlichen Gradienten schnell abgesenkt wird, wenn die Drehzahldifferenz ihren Sollwert und eine zusätzliche, unterhalb des Sollwertes liegende Schwelle unterschreitet.

16. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Geberelement vorgesehen ist, daß den im Zug- und Schubbetrieb über die Kupplung erfolgenden Momentenfluß T _M erfaßt und dann, wenn kein Momentenfluß T _M stattfindet, die Stellgröße y auf Null setzt, von wo aus die Regelung wieder startet, wenn ein erneuter Momentenaufbau erfolgt.

17. Verfahren zur Regelung einer Kupplung, die innerhalb eines Antriebsstranges einem zwischen Brennkraftmaschine (47) und Getriebe (48) angeordneten, hydrodynamischen Drehmomentwandler (23) parallel geschaltet ist, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreitung eines ersten Temperaturgrenzwertes des Kühlwassers der Brennkraftmaschine (47) oder des Schmieröls des Getriebes (48) die Kupplung (21) selbsttätig in ihren ausgerückten Zustand gesteuert ist.

18. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des ersten Temperaturgrenzwertes ein zweiter Temperaturgrenzwert vorgesehen ist, und daß bei Betrieb zwischen dem ersten und dem zweiten Temperaturgrenzwert die Drehzahldifferenz Δ n an der Kupplung (21) erhöht wird.

19. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des ersten Temperaturgrenzwertes ein zweiter Temperaturgrenzwert vorgesehen ist, wobei bei Überschreitung des ersten Temperaturgrenzwertes mit zunehmender Temperatur bis zum zweiten Temperaturgrenzwert nach einer definierten Kennlinie die vorgegebene Drehzahldifferenz Δ n zurückgenommen wird.

20. Verfahren zur Regelung einer Kupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Steuerelektronik der Brennkraftmaschine (47) nach dem Start für eine kurze Zeit der Regeleinrichtung (64) eine Temperaturinformation über die Motoröltemperatur oder die Motorkühlwassertemperatur zur Verfügung steht, und daß mit dem Temperaturwert eine zeitabhängige Kennlinie gesetzt wird, nach der eine erhöhte Drehzahldifferenz Δ n zurückgenommen wird.

21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Reibungskupplung (21) ausgebildete Kupplung über ein doppelt wirkendes Stellelement in ihre ein- und ausgerückte Stellung bewegbar ist, wobei das Stellelement beidseitig über Betätigungsräume (20 und 34) mit einem von der Regeleinrichtung geregelten hydraulischen Betätigungsdruck als Stellgröße beaufschlagbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Betätigungsraum (20, 34) ein den Betätigungsdruck einstellendes Regelventil (4 und 5) zugeordnet ist, wobei beide Regelventile (4 und 5) über einen von der Regeleinrichtung eingestellten Vorsteuerdruck beaufschlagbar sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Regelventil (4), das den Betätigungsdruck in einem ersten Betätigungsraum (20) der Reibungskupplung (21) einstellt, als hydraulisch vorgesteuertes Regelventil ausgebildet ist, das in einer ersten Schaltstellung bei geringem Vorsteuerdruck bzw. Vorsteuerdruck gleich Null den ersten Betätigungsraum (20) druckbeaufschlagt und in einer zweiten Schaltstellung bei erhöhtem Vorsteuerdruck den ersten Betätigungsraum (20) entleert sowie das zweite Regelventil (5) derart mit Vorsteuerdruck beaufschlagt und verstellt, daß der zweite Betätigungsraum (34) mit einem hydraulischen Betätigungsdruck beaufschlagt wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Schmierventil (6) an das Hauptdrucksystem (Hauptdruckleitung 2) und an einen Entleerungsanschluß (Ringraum 31 c) des zweiten Regelventils (5), der in dessen erster Stellung Druckmittel aus dem zweiten Betätigungsraum (34) abführt, angeschlossen ist, wobei das Schmierventil (6) dem Getriebe jeweils Druckmittel aus dem Hauptdrucksystem oder dem Entleerungsanschluß (Ringraum 31 c) zur Schmierung zuleitet.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmierventil (6) mit dem Druck der Vorsteuerleitung (9) vorgesteuert ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmierventil (6) mit dem Druck des Entleerungsanschlusses (Ringraum 31 c) des zweiten Wegeventils (5) vorgesteuert ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorsteuerleitung (9) ein elektromagnetisches Drucksteuerventil (7) angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorsteuerleitung (9) ein hydraulisches Dämpfungsglied (10) angeordnet ist.

29. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Drehzahldifferenzen Δ n bzw. Drehgeschwindigkeitsdifferenzen Δ ω eine mehrpolige Schlitzscheibe (55) bzw. ein Zahnrad, das mit einem Drehzahlsensor (56) zusammenwirkt, vorgesehen sind, wobei in einer nachgeschalteten Impulsflächenaufbereitung (Impulsformer 57 und Mono-Flop 58) exakt gleiche Impulsflächen erzeugt werden, von welchen in einem nachfolgenden Bandpaßfilter (59) Restwelligkeit und selektive Eckdaten des Drehgeschwindigkeitssignals bestimmt werden und schließlich in einer nachgeschalteten Stufe (60) eine einen direkten Bezug zur Istgröße aufweisende Ausgangsspannung erzeugt wird.