DE10053110A1 - Verfahren zum Betreiben einer Kupplung und Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplung (10), deren Kupplungsschlupf (s) anhand eines Stellwertes auf einen Sollwert (s0) eingestellt wird, soll eine besonders zuverlässige und stabile Kupplungsregelung ermöglichen. Dazu wird erfindungsgemäß ein Schlupfwert nur dann als Sollwert (s0) zugelassen, wenn bei diesem Schlupfwert die Ableitung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Insbesondere wird der Sollwert (s0) in Abhängigkeit von einer Anzahl von Betriebsparametern innerhalb eines Bereichs zulässiger Sollwerte (s0) ausgewählt, wobei als obere Grenze (G) des Bereichs zulässiger Sollwerte (s0) derjenige Schlupfwert vorgegeben wird, bei dem die Ableitung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplung, deren Kupplungsschlupf anhand eines Stellwertes auf einen Sollwert eingestellt wird. Sie bezieht sich weiter auf eine Regeleinrichtung für eine schlupfgeregelte Kupplung zur Durchführung des Verfahrens.

Im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs kann eine schlupfgeregelte Kupplung eingesetzt werden. Eine derartige Kupplung überträgt üblicherweise ein einer Eingangswelle zugeführtes Drehmoment über eine Anzahl von reibschlüssig miteinander verbundenen Kupplungselementen auf eine Abtriebswelle. Infolge von zwischen den Kupplungselementen auftretendem Schlupf kann die Abtriebswelle dabei eine im Vergleich zur Eingangswelle niedrigere Drehzahl aufweisen, wobei der Schlupf gerade als die Drehzahldifferenz zwischen Eingangs- und Abtriebswelle definiert ist.

Das Übertragungsverhalten und die allgemeine Charakteristik einer derartigen Kupplung können vom aktuellen Schlupfzustand abhängig sein. Dies kann zur Einstellung eines gewünschten Kupplungsverhaltens in einer Kupplungsregelung genutzt werden. Dazu wird bei einer schlupfgeregelten Kupplung der Kupplungsschlupf mittels Vorgabe eines Stellparameters auf einen vorgegebenen, beispielsweise betriebspunktabhängigen, Sollwert eingestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplung der oben genannten Art anzugeben, mit dem eine besonders zuverlässige und stabile Regelung ermöglicht ist. Zudem soll eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Regeleinrichtung angegeben werden.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem ein Schlupfwert nur dann als zulässiger Sollwert ausgewählt wird, wenn bei diesem Schlupfwert die Ableitung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht, von der Überlegung aus, daß die schlupfgeregelte Kupplung für einen besonders zuverlässigen und stabilen Betrieb mit einem Sollwert für den Schlupf betrieben werden sollte, an dem sie selbststabilisierende Eigenschaften aufweist. Eine Selbststabilisierung der Kupplung ist dabei durch einen Betriebspunkt erreichbar, an dem bei zunehmendem Kupplungsschlupf der Reibwert oder Reibungskoeffizient der Kupplungselemente zunimmt. Durch die Zunahme des Reibwerts erlaubt die Kupplung nämlich infolge zunehmenden Schlupfs die Übertragung eines vergleichsweise größeren Drehmoments. Bleibt hingegen das übertragene Drehmoment bei Zunahme des Schlupfs konstant, so verringert sich infolge der Zunahme des Reibwerts der Schlupf selbsttätig wieder. Zur Erreichung der selbststabilisierenden Eigenschaften der Kupplung sollte der Betriebspunkt oder Sollwert für den Schlupf daher in einem Bereich gewählt werden, in dem der Reibwert als Funktion des Schlupfes ein stetig steigendes Verhalten zeigt.

Insbesondere kann, beispielsweise infolge von Materialeigenschaften der Kupplungselemente, der Verlauf des Reibwerts als Funktion des Schlupfs ein Maximum aufweisen. In diesem Fall ist vorgesehen, daß der Sollwert für den Schlupf zweckmäßigerweise immer kleiner gewählt wird als die Maximumstelle im Reibwert-Schlupf-Verlauf. Mit anderen Worten: vorteilhafterweise wird der Sollwert in Abhängigkeit von einer Anzahl von Betriebsparametern innerhalb eines Bereichs zulässiger Sollwerte ausgewählt, wobei als obere Grenze des Bereichs zulässiger Sollwerte derjenige Schlupfwert vorgegeben wird, bei dem die Ableitung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.

Zur Erkennung eines möglichen Maximums im Reibwert-Schlupf- Verlauf ist vorgesehen, den Zusammenhang zwischen einem Stellwert, über den direkt der Reibwert und somit indirekt der Schlupf beeinflußt wird, mit dem Schlupf zu überwachen. Dabei wird auf ein stetig steigendes Verhalten des Reibwerts als Funktion des Schlupfes und somit auf die gewünschte selbststabilisierende Eigenschaft der Kupplung dann geschlossen, wenn der Betrag der Ableitung der Stellwert- Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren weiteren Grenzwert noch nicht unterschreitet. Mit anderen Worten: Zur Auswertung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie wird die Stellwert-Schlupf- Kennlinie ermittelt. Als zulässige Sollwerte für den Schlupf im Sinne eines selbststabilisierenden Verhaltens werden dann alle diejenigen Schlupfwerte angesehen, für die der Betrag der Ableitung der Stellwert-Schlupf-Kennlinie größer ist als der weitere Grenzwert.

Vorteilhafterweise wird die Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, wobei in weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung die Kupplung abtriebsseitig von einem stufenlosen Umschlingungsgetriebe eingesetzt wird. Gerade ein derartiges stufenloses Umschlingungsgetriebe ist nämlich vergleichsweise empfindlich gegenüber Drehmomentstößen, die beispielsweise aufgrund von wechselnden Fahrbahneigenschaften oder Fahrsituationen über die Abtriebswelle in das Getriebe eingeleitet werden können. Daher ist das Umschlingungsgetriebe günstigerweise gegen derartige Drehmomentstöße abgesichert, was durch die Einschaltung der Kupplung in die Abtriebswelle erfolgen kann. Für ein besonders stabiles und zuverlässiges Fahrzeugverhalten ist dabei der Betrieb der Kupplung im selbststabilisierenden Bereich besonders vorteilhaft.

Das Verfahren ist auf besonders günstige und einfache Weise innerhalb eines Regelverfahrens für die Kupplung einsetzbar, indem als Stellwert ein meßtechnisch und physikalisch leicht zugänglicher Parameter verwendet wird. Dazu wird vorteilhafterweise als Stellwert ein Kupplungsdruck oder eine Anpreßkraft verwendet. Der Kupplungsdruck eignet sich dabei besonders für ein Verfahren zum Betreiben einer Naßlamellenkupplung oder einer Wandlerüberbrückungskupplung, bei denen jeweils über den Kupplungsdruck der Schlupf eingestellt wird, wobei der Reibwert als Funktion des Kupplungsdrucks vorliegt. Der Kupplungsdruck liegt in diesem Fall somit bereits als zugänglicher Parameter vor und kann in besonders einfacher Weise als Eingangsgröße für die Kupplungsregelung herangezogen werden. Die Anpreßkraft eignet sich hingegen besonders für ein Verfahren zum Betreiben einer Trockenkupplung. Bei einer derartigen Kupplung werden die Kupplungselemente über eine von außen auferlegte Anpreßkraft in reibschlüssigen Kontakt gebracht, wobei der Reibwert zwischen den Kupplungselementen als Funktion der Anpreßkraft vorliegt. In diesem Fall liegt somit die Anpreßkraft bereits als zugänglicher Parameter vor.

Für eine Naßlamellenkupplung ist das übertragbare Drehmoment M als Funktion des Reibwerts oder Reibungskoeffizienten µ und des Kupplungsdrucks P folgendermaßen gegeben:

M = µ.r.z.(A.P - F),

wobei r der effektive Reibradius, z die Anzahl der Reibflächen, A die Kolbenfläche der Betätigungseinrichtung der Reibkupplung und F eine Minimalkraft zur Kraftübertragung sind. Aus dieser Funktion ergibt sich bei konstantem übertragenen Drehmoment M für den Zusammenhang zwischen Kupplungsdruck P und Reibungskoeffizient µ:

P = 1/A.(M/(µ.r.z) + F).

Somit nimmt der Kupplungsdruck P mit zunehmendem Reibungskoeffizienten µ ab; ein Maximum im funktionalen Zusammenhang zwischen dem Reibwert oder Reibungskoeffizienten µ und dem Schlupf korrespondiert also zu einem Minimum im Zusammenhang zwischen Kupplungsdruck und Schlupf. Bei der Verwendung des Kupplungsdrucks als Stellwert wird also für den Schlupf ein Sollwert gewählt, der kleiner ist als die Minimalstelle im Kupplungsdruck- Schlupf-Verlauf. Auch wenn in diesem Bereich die Ableitung der Kupplungsdruck-Schlupf-Kennlinie einen negativen Wert aufweist, so wird auf einen in diesem Sinne zulässigen Sollwert für den Schlupf geschlossen, wenn die Ableitung der Kupplungsdruck-Schlupf-Kennlinie den vorgebbaren Grenzwert noch nicht überschreitet.

Für eine Trockenkupplung, bei der als Stellwert die Anpreßkraft verwendet wird, ergibt sich in qualitativer Hinsicht der gleiche Zusammenhang in Bezug auf die funktionale Abhängigkeit vom Schlupf: auch die Anpreßkraft nimmt mit zunehmendem Reibungskoeffizienten µ ab.

Um auch nach vergleichsweise langer Gesamtbetriebszeit der Kupplung noch ein zuverlässiges und besonders gut kontrollierbares Betriebsverhalten sicherzustellen, wird der Sollwert der schlupfgeregelten Kupplung vorteilhafterweise in der Art einer adaptiven Nachführung während des Betriebs, nach dem Ablauf von vorgegebenen Wartungsintervallen oder auch in periodischen Zeitabschnitten überprüft und gegebenenfalls aktualisiert. Dadurch können beispielsweise Alterungserscheinungen oder Veränderungen des Betriebsverhaltens infolge von Materialermüdung kompensiert werden.

Zur Aktualisierung des Sollwerts wird zweckmäßigerweise in einer Phase zeitlich konstanten zu übertragenden Kupplungsmoments der Stellwert gezielt variiert und der resultierende Schlupf, also die Drehzahldifferenz zwischen Eingangs- und Abtriebswelle, gemessen. Anhand der dadurch gemessenen Stellwert-Schlupf-Kennlinie wird sodann überprüft, ob der Betrag ihrer Ableitung den vorgegebenen Grenzwert innerhalb des bislang als zulässigen Sollwertbereich angesehenen Parameterbereichs für den Schlupf überschreitet. Ist dies der Fall, so wird vorteilhafterweise die obere Grenze des Bereichs zulässiger Sollwerte anhand der vorangegangenen Messung aktualisiert.

Abhängig von den Einsatzbedingungen kann es wünschenswert sein, die schlupfgeregelte Kupplung mit einem möglichst großen Schlupf zu betreiben, beispielsweise um einen besonders großen zugänglichen Regelbereich sicherzustellen. Um auch in diesem Fall ein selbststabilisierendes Verhalten der Kupplung sicher zu gewährleisten, wird der Sollwert zweckmäßigerweise annähernd gleich der oberen Grenze des Bereichs zulässiger Sollwerte ausgewählt.

Bezüglich der Regeleinrichtung wird die genannte Aufgabe gelöst mit einer Auswahleinheit, die den Sollwert in Abhängigkeit von einer Anzahl von Betriebsparametern innerhalb eines Bereichs zulässiger Sollwerte auswählt, und mit einer Diagnoseeinheit, die einen Sollwert nur dann als zulässigen Sollwert zuläßt, wenn die Ableitung der Reibwert- Schlupf-Kennlinie an dieser Stelle einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.

Für einen besonders einfachen und somit zuverlässigen Auswahlprozeß ist die Regeleinrichtung in vorteilhafter Ausgestaltung derart ausgebildet, daß die Auswahleinheit den Sollwert innerhalb eines Bereichs zulässiger Sollwerte auswählt. Dabei gibt die Diagnoseeinheit vorteilhafterweise als obere Grenze des Bereichs zulässiger Sollwerte denjenigen Schlupfwert vor, bei dem die Ableitung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.

Zweckmäßigerweise gibt die Regeleinrichtung als Stellwert einen Kupplungsdruck oder eine Anpreßkraft vor. Bei der Auslegung zur Vorgabe des Kupplungsdrucks als Stellwert ist die Regelseinrichtung somit besonders zum Einsatz für eine Naßlamellen- oder eine Wandlerüberbrückungskupplung geeignet. Bei der Auslegung zur Vorgabe der Anpreßkraft als Stellwert ist die Regeleinrichtung hingegen besonders zum Einsatz mit einer Trockenkupplung geeignet.

Um eine Aktualisierung des zulässigen Bereichs für den Sollwert und somit eine Kompensierung möglicher Alterungserscheinungen zu ermöglichen, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung die Diagnoseeinheit eingangsseitig mit einer Meßeinrichtung zur Ermittlung des Kupplungsschlupfes verbunden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Begrenzung des Bereichs zulässiger Sollwerte für den Schlupf auf einen Bereich, in dem die Reibungskoeffizient-Schlupf-Kennlinie einen stetig steigenden Verlauf aufweist, ein selbststabilisierendes Verhalten der Kupplung und somit ein besonders stabiles Betriebsverhalten gewährleistet ist. Durch die Vorgabe eines oberen Grenzwertes für den Schlupf in einem Bereich, in dem die Reibungskoeffizient-Schlupf-Kennlinie zumindest noch eine Mindeststeigung aufweist, wird der Betriebspunkt der Kupplung zudem derart gewählt, daß auch bei geringfügigen Regelabweichungen das selbststabilisierende Verhalten der Kupplung erhalten bleibt. Somit sind auch für den Betrieb der Kupplung unerwünschte Reibschwingungen, die insbesondere bei einem Betriebspunkt auftreten können, bei dem der Reibungskoeffizient mit zunehmendem Schlupf abfällt, weitgehend ausgeschlossen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 ein Diagramm für die Abhängigkeit eines Reibungskoeffizienten vom Kupplungsschlupf, und

Fig. 3 ein Diagramm für die Abhängigkeit eines Stellwerts vom Kupplungsschlupf.

Der Antriebsstrang 1 nach Fig. 1 weist einen Fahrzeugmotor 2 auf, der über eine Eingangswelle 4 mit einem stufenlosen Umschlingungsgetriebe 6 verbunden ist. Das Umschlingungsgetriebe 6 ist ausgangsseitig über eine Welle 8 mit einer Kupplung 10 verbunden, die ihrerseits ausgangsseitig oder abtriebsseitig über eine Antriebswelle 12 mit einer Antriebseinheit 14 eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise mit einem Antriebsradsatz, verbunden ist.

Das stufenlose Umschlingungsgetriebe 6 umfaßt ein erstes, an der Eingangswelle 4 angeordnetes Kegelscheibenpaar 16 und ein zweites, an der Welle 8 angeordnetes Kegelscheibenpaar 18, die über ein Zugorgan 20 miteinander verbunden sind. Das Zugorgan 20 besteht dabei im Ausführungsbeispiel aus flexiblem metallischem Material, kann aber alternativ auch aus Kunststoff oder Elastomer gefertigt sein. Jedes Kegelscheibenpaar 16, 18 umfaßt jeweils eine erste, im Hinblick auf die jeweils zugeordnete Eingangswelle 4 bzw. Welle 8 ortsfeste Kegelscheibe 22 bzw. 24 und eine zweite, im Hinblick auf die jeweils zugeordnete Eingangswelle 4 bzw. Welle 8 in axialer Richtung verschiebbar angeordnete Kegelscheibe 26 bzw. 28.

Dem ersten Kegelscheibenpaar 16 ist eine erste Flüssigkeitskammer 30 zugeordnet, und dem zweiten Kegelscheibenpaar ist eine zweite Flüssigkeitskammer 32 zugeordnet. Ein in der ersten Flüssigkeitskammer 30 eingestellter Druck einer Arbeitsflüssigkeit dient z. B. zur Positionierung der Kegelscheibe 26 in axialer Richtung der Eingangswelle 4, und ein in der zweiten Flüssigkeitskammer 32 eingestellter Druck der Arbeitsflüssigkeit dient z. B. zur Positionierung der Kegelscheibe 28 in axialer Richtung der Welle 8. Durch die kontrollierte Einstellung der Druckverhältnisse in den Flüssigkeitskammern 30, 32 sind die effektiven Radien einstellbar, mit denen das Zugorgan 20 die Kegelscheibenpaare 16, 18 umgreift. Demzufolge ist auch das Übersetzungsverhältnis des durch die Kegelscheibenpaare 16, 18 gebildeten Getriebes durch eine geeignete Wahl der Druckverhältnisse in den Flüssigkeitskammern 30, 32 stufenlos einstellbar. Des weiteren ist über die Druckverhältnisse in den Flüssigkeitskammern 30, 32 auch die Gesamtkraft einstellbar, mit der das Zugorgan 20 die Kegelscheibenpaare 16, 18 umgreift. Durch eine geeignete Wahl der Druckverhältnisse in den Flüssigkeitskammern 30, 32 ist somit auch ein Durchrutschen des Zugorgans 20 verhinderbar.

Zur Einstellung eines vom Betriebszustand abhängigen geeigneten Drucks der Arbeitsflüssigkeit in der Flüssigkeitskammer 30 ist diese über eine Hydraulikleitung 34, in die ein Drosselventil 35 geschaltet ist, mit einem Hydrauliktank 36 verbunden. In gleicher Weise ist die Flüssigkeitskammer 32 über eine mit einem Drosselventil 37 versehene Hydraulikleitung 38 an den Hydrauliktank 36 angeschlossen.

Die Kupplung 10 umfaßt als Kupplungselemente ein an der Antriebswelle 12 angeordnetes Kupplungsgehäuse 40 sowie eine an der Welle 8 angeordnete Kupplungsplatte 42, die reibschlüssig miteinander verbunden sind. Aufgrund der reibschlüssigen Verbindung können die genannten Kupplungselemente einen Kupplungsschlupf s zueinander aufweisen, der durch die Differenz der Drehzahlen der mit der Kupplungsplatte 42 verbundenen Welle 8 einerseits und der mit dem Kupplungsgehäuse 40 verbundenen Antriebswelle 12 andererseits definiert ist. Charakteristisch für das über die Kupplung übertragbare Kupplungsmoment M ist der Reibwert oder Reibungskoeffizient µ zwischen Kupplungsgehäuse 40 und Kupplungsplatte 42, der seinerseits über einen in einer der Kupplung 10 zugeordneten Druckkammer 44 herrschenden Kupplungsdruck P der Arbeitsflüssigkeit einstellbar ist. Zur Einstellung eines gewünschten Kupplungsdrucks P ist die Druckkammer 44 über eine Hydraulikleitung 46, in die ein Drosselventil 45 geschaltet ist, an die Druckversorgung 36 angeschlossen.

Der Kupplung 10 ist eine Regeleinrichtung 50 zugeordnet, die eingangsseitig über eine Signalleitung 52 mit einem an der Welle 8 angeordneten ersten Drehzahlsensor 54 und über eine Signalleitung 56 mit einem an der Antriebswelle 12 angeordneten zweiten Drehzahlsensor 58 verbunden ist. Die Drehzahlsensoren 54, 58 bilden somit eine Meßeinrichtung, durch die durch Differenzbildung der Meßwerte der Kupplungsschlupf s ermittelbar ist. Weiterhin ist die Regeleinrichtung 50 eingangsseitig über eine Signalleitung 60 mit dem Hydrauliktank 36 verbunden. Ausgangsseitig ist die Regeleinrichtung 50 über Signalleitungen 62, 64, 66 mit den in die Hydraulikleitungen 34, 38 und 46 geschalteten Drosselventilen 35, 37, 45 verbunden.

Die Kupplung 10 ist als schlupfgeregelte Kupplung ausgebildet. Dazu umfaßt die Regeleinrichtung 50 ein nicht näher dargestelltes Subtrahierglied, das aus der Differenz der von den Drehzahlsensoren 54, 58 übermittelten Meßwerte für die Drehzahlen der Welle 8 und der Antriebswelle 12 einen Istwert für den Kupplungsschlupf s ermittelt. Der Istwert für den Kupplungsschlupf s wird sodann mit einem Sollwert s0 für den Kupplungsschlupf verglichen. Bei Abweichungen des Istwerts vom Sollwert, die einen vorgebbaren Toleranzbereich überschreiten, gibt die Regeleinrichtung 50 ein Stellsignal für das Drosselventil 45 aus. In Abhängigkeit von diesem Stellsignal stellt sich der in der Regeleinrichtung 50 als Stellwert zugrundegelegte Druck der Arbeitsflüssigkeit in der Druckkammer 44 ein. Der Reibungskoeffizient µ kann dabei als Funktion dieses Stellwerts ermittelt werden.

Alternativ kann es sich bei der Kupplung 10 aber auch um eine Trockenkupplung handeln, deren Kupplungsschlupf s anhand einer Anpreßkraft zwischen Kupplungselementen einstellbar ist.

Beim Betrieb der Kupplung 10 wird von einer Auswahleinheit 68, die in die Regeleinrichtung 50 integriert ist, der Sollwert s0 für den Kupplungsschlupf in Abhängigkeit von einer Anzahl von für die Fahrsituation charakteristischen Betriebsparametern sowie von Eingabeparametern, beispielsweise für den Fahrerwunsch, gewählt. Bei der Auswahl des Sollwertes s0 wird zudem von einer ebenfalls in die Regeleinrichtung 50 integrierten Diagnoseeinheit 70 geprüft, ob ein möglicher Sollwert s0 ein zulässiger Sollwert für den Kupplungsschlupf ist. Als zulässig wird ein Sollwert s0 dabei angesehen, wenn die Kupplung 10 für diesen Sollwert s0 selbststabilisierende Eigenschaften aufweist. Dazu wird sichergestellt, daß bei jedem zulässigen Sollwert s0 als Betriebspunkt der Kupplung 10 bei zunehmendem Kupplungsschlupf s der Reibwert oder Reibungskoeffizient µ der Kupplungselemente zunimmt. Bei konstantem übertragenen Drehmoment verringert sich nämlich infolge einer Zunahme des Reibwerts der Kupplungsschlupf s selbsttätig wieder.

Der Betriebspunkt oder Sollwert für den Kupplungsschlupf s wird daher in jedem Fall in einem Bereich gewählt, in dem der Reibwert als Funktion des Kupplungsschlupfes ein stetig steigendes Verhalten zeigt. Ein Beispiel für die Reibwert- Schlupf-Kennlinie der Kupplung 10 zeigt Fig. 2. Darin ist die Abhängigkeit des Reibwerts oder Reibungskoeffizienten µ vom Kupplungsschlupf s aufgetragen. Die Kennlinie weist infolge von Materialeigenschaften der für die Kupplung 10 verwendeten Bauteile an einer Maximalstelle smax ein Maximum auf. Für Werte des Kupplungsschlupfes s < smax weist die Kennlinie eine positive Steigung und die Kupplung 10 somit ein selbststabilisierendes Verhalten auf. Für Werte des Kupplungsschlupfes s < smax liegt hingegen eine negative Steigung der Kennlinie und somit kein selbststabilisierendes Verhalten der Kupplung 10 vor.

Während des Betriebs der Kupplung 10 ist für die Regeleinrichtung 50 der als Stellwert zugrundegelegte Druck der Arbeitsflüssigkeit in der Druckkammer 44 oder Kupplungsdruck P direkt zugänglich. Für die als Naßlamellenkupplung ausgebildete Kupplung 10 ist das übertragbare Drehmoment M als Funktion des Reibwerts oder Reibungskoeffizienten µ und des Kupplungsdrucks P folgendermaßen gegeben:

M = µ.r.z.(A.P - F),

wobei r der effektive Reibradius, z die Anzahl der Reibflächen, A die Kolbenfläche der Betätigungseinrichtung der Reibkupplung und F eine Minimalkraft zur Kraftübertragung sind. Aus dieser Funktion ergibt sich bei konstantem übertragenen Drehmoment M für den Zusammenhang zwischen Kupplungsdruck P und Reibungskoeffizient µ:

P = 1/A.(M/(µ.r.z) + F).

Somit nimmt der Kupplungsdruck P mit zunehmendem Reibungskoeffizienten µ ab; das Maximum an der Stelle smax im funktionalen Zusammenhang zwischen dem Reibwert oder Reibungskoeffizienten µ und dem Kupplungsschlupf korrespondiert somit zu einem Minimum im Zusammenhang zwischen Kupplungsdruck P und Kupplungsschlupf s an der Stelle smin. Dieser Zusammenhang ist für die Kupplung 10 in der Form einer Stellwert-Schlupf-Kennlinie in Fig. 3 wiedergegeben.

Die gewünschten selbststabilisierenden Eigenschaften weist die Kupplung 10 dabei auf, wenn der als Stellwert zugrundegelegte Kupplungsdruck P als Funktion des Kupplungsschlupfes s eine ausreichend stark ausgeprägte negative Steigung aufweist. Demzufolge erkennt die Diagnoseeinheit 70 einen Sollwert s0 für den Kupplungsschlupf s nur dann als zulässig an, wenn an dieser Stelle die Ableitung der Stellwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert nicht überschreitet. Für die Kupplung 10, deren Stellwert-Schlupf-Kennlinie in Fig. 3 dargestellt ist, bedeutet dies, daß sämtliche Sollwerte s0 für den Kupplungsschlupf s als zulässig anzusehen sind, die links des Grenzwerts G liegen. Mit anderen Worten: der Bereich zulässiger Sollwerte s0 für den Kupplungsschlupf s wird nach oben hin durch eine obere Grenze G begrenzt. Die obere Grenze G wird dabei derart vorgegeben, daß sichergestellt ist, daß im gesamten Bereich zulässiger Sollwerte s0 die Stellwert-Schlupf-Kennlinie eine negative Steigung aufweist, deren Betrag größer ist als ein vorgebbarer Grenzwert.

Dementsprechend wird die obere Grenze G für den Bereich zulässiger Sollwerte s0 für den Kupplungsschlupf s unterhalb der Minimalstelle smin in der Stellwert-Kupplungsschlupf- Kennlinie gewählt. In bestimmten Betriebssituationen wird der Sollwert s0 für den Kupplungsschlupf s dann zwar innerhalb des Bereichs zulässiger Sollwerte, aber auch möglichst nahe bei der oberen Grenze G gewählt.

Um unabhängig von möglicherweise auftretenden Alterungs- oder Lebensdauereffekten eine günstige Betriebsweise der Kupplung 10 sicherzustellen, wird die obere Grenze G des Bereichs der zulässigen Sollwerte s0 gelegentlich aktualisiert. Eine derartige Aktualisierung kann in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen, beispielsweise in der Art von regelmäßigen Wartungsintervallen. Sie kann aber auch ereignisgesteuert erfolgen, beispielsweise ausgelöst durch registrierte unvorhergesehene Regelabweichungen in der Schlupfregelung. Zur Aktualisierung der oberen Grenze G des Bereichs zulässiger Sollwerte s0 wird während einer Phase zeitlich konstanten zu übertragenden Kupplungsmoments die Stellwert-Schlupf-Kennlinie gemessen. Anhand dieser Messung wird die Stellwert-Schlupf-Kennlinie auf das Vorkommen und die Lage eines Minimums hin überprüft. Falls ein Minimum festgestellt wird, so wird derjenige Wert des Kupplungsschlupfes s ermittelt, an dem die Kennlinie den vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Dieser Wert wird sodann als neue obere Grenze G für den Bereich zulässiger Sollwerte in der Diagnoseeinheit 70 hinterlegt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Betreiben einer Kupplung (10), deren Kupplungsschlupf (s) anhand eines Stellwertes auf einen Sollwert (s0) eingestellt wird, wobei ein Schlupfwert nur dann als Sollwert (s0) zugelassen wird, wenn bei diesem Schlupfwert die Ableitung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Sollwert (s0) in Abhängigkeit von einer Anzahl von Betriebsparametern innerhalb eines Bereichs zulässiger Sollwerte (s0) ausgewählt wird, wobei als obere Grenze (G) des Bereichs zulässiger Sollwerte (s0) derjenige Schlupfwert vorgegeben wird, bei dem die Ableitung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein Sollwert (s0) annähernd gleich der oberen Grenze (G) des Bereichs zulässiger Sollwerte ausgewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zur Auswertung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie die Stellwert- Schlupf-Kennlinie ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem zur Auswertung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie die Stellwert-Schlupf- Kennlinie ermittelt wird, wobei die obere Grenze (G) des Bereichs zulässiger Sollwerte (s0) anhand einer vorangegangenen Messung der Stellwert-Schlupf-Kennlinie aktualisiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kupplung (10) im Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Kupplung (10) abtriebsseitig von einem stufenlosen Umschlingungsgetriebe (6) eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem als Stellwert ein Kupplungsdruck (P) verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem als Stellwert eine Anpreßkraft verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem in einer Phase zeitlich konstanten zu übertragenden Kupplungsmoments (M) die Stellwert-Schlupf-Kennlinie gemessen wird.

11. Regeleinrichtung (50) für eine schlupfgeregelte Kupplung (10), deren Kupplungsschlupf (s) anhand eines Stellwertes auf einen Sollwert (s0) einstellbar ist, mit einer Auswahleinheit (68), die den Sollwert (s0) in Abhängigkeit von einer Anzahl von Betriebsparametern auswählt, und mit einer Diagnoseeinheit (70), die einen Sollwert (s0) nur dann als zulässigen Sollwert (s0) zuläßt, wenn die Ableitung der Reibwert-Schlupf-Kennlinie an dieser Stelle einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.

12. Regeleinrichtung (50) nach Anspruch 11, deren Diagnoseeinheit (70) als obere Grenze (G) eines Bereichs zulässiger Sollwerte (s0) denjenigen Schlupfwert vorgibt, bei dem die Ableitung der Stellwert-Schlupf-Kennlinie einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.

13. Regeleinrichtung (50) nach Anspruch 11 oder 12, die als Stellwert einen Kupplungsdruck (P) vorgibt.

14. Regeleinrichtung (50) nach Anspruch 11 oder 12, die als Stellwert eine Anpreßkraft vorgibt.

15. Regeleinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, deren Diagnoseeinheit (70) eingangsseitig mit einer Meßeinrichtung zur Ermittlung des Kupplungsschlupfes (s) verbunden ist.