DE102010042528B4

DE102010042528B4 - Einrichtung und Verfahren zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand

Info

Publication number: DE102010042528B4
Application number: DE102010042528.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Philipp; Julian Rothfuss
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2030-10-16
Also published as: DE102010042528A1

Abstract

Einrichtung zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung (11) eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand, dessen Motor (1) vor einer Drehmomentbelastung mit einer vorgegebenen Drehzahl läuft, wobei ein Schaltautomat (12) nach einem vorgegebenen Programm mehrfach die Kupplung (11) auskuppelt, einen vorgegebenen Gang einlegt und die Kupplung einkuppelt, wobei jeweils nach einem Kupplungsvorgang eine Drehmomentbestimmungseinrichtung das beim Kuppeln theoretisch maximal übertragene Drehmoment der Kupplung (11) zumindest in Abhängigkeit von den beim Kuppeln beschleunigten Massenträgheitsmomenten (J, J1, J2) bestimmt und gegenüber einer vorgegebenen Solldrehmomentbelastung eine Drehmomentdifferenz bildet, die ein Maß für eine Veränderung der Drehzahl des Motors (1) vor einer Drehmomentbelastung und/oder einer Änderung der Einkuppelgeschwindigkeit der Kupplung (11) ist, mit der ein nachfolgender Kupplungsvorgang ausgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand.
Auf Rollenprüfständen mit drehbaren Rollen, auf denen die angetriebenen Räder eines im Wesentlichen ortsfest gehaltenen Kraftfahrzeugs stehen, können unterschiedliche Untersuchungen bzw. Erprobungen durchgeführt werden. Dabei kann beispielsweise ein Schaltautomat wiederholt selbsttätig über einen Schalthebel einen Gang einer Gangschaltung eines mit einem Motor des Kraftfahrzeugs verbundenen Getriebes einlegen, wodurch bei laufendem Motor die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs je nach der gewählten Über- oder Untersetzung des Getriebes mit einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl drehen. Bei derartigen Tests kann beispielsweise die mit einer Kupplungshälfte zumindest mittelbar mit der Antriebswelle des Motors und mit der anderen Kupplungshälfte mit einer Abtriebswelle und damit mit den angetriebenen Rädern zumindest mittelbar verbundene Kupplung hinsichtlich belastenden Stoßmomenten beim Einkuppeln untersucht werden.
Bezüglich des Standes der Technik wird auf die Dokumente US 4,790,177 A , DE 10 2006 037 837 A1 , DE 195 27 112 C1 , US 3,713,332 A und US 6,019,009 A hingewiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand anzugeben, womit auf einfache Weise die Kupplung des Kraftfahrzeugs derart realitätsnah mehrfach mit vorgegebenen Drehmomentstößen belastet werden kann, dass weitere Untersuchungen im Fahrbetrieb auf der Straße nicht erforderlich oder wesentlich zu reduzieren sind.
Diese Aufgabe ist jeweils durch die Merkmale in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die dem Patentanspruch 1 entsprechende Einrichtung zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand, dessen Motor vor einer Drehmomentbelastung mit einer vorgegebenen Drehzahl läuft, weist einen Schaltautomat auf, der nach einem vorgegebenen Programm mehrfach die Kupplung im Antriebsstrang auskuppelt, einen vorgegebenen Gang einlegt und die Kupplung einkuppelt. Jeweils nach einem Kupplungsvorgang bestimmt eine Drehmomentbestimmungseinrichtung das beim Kuppeln theoretisch maximal übertragene Drehmoment der Kupplung zumindest in Abhängigkeit von beim Kuppeln beschleunigten Massenträgheitsmomenten und bildet mit dem theoretisch bestimmten, beispielsweise über eine elektrische oder elektronische Schaltung nach fachmännischen Betrachtungen bestimmten bzw. berechneten Drehmoment gegenüber einer vorgegebenen Solldrehmomentbelastung eine Drehmomentdifferenz, die ein Maß für eine Veränderung der Drehzahl des Motors vor einer Drehmomentbelastung und/oder einer Änderung der Einkuppelgeschwindigkeit der Kupplung ist, mit der ein nachfolgender Kupplungsvorgang ausgeführt wird. Um möglichst realistische Untersuchungsbedingungen zu erhalten, können bei der beispielsweise durch eine jeweilige Berechnung bestimmten theoretisch maximalen Drehmomentbelastung der Kupplung sämtliche beim Kuppeln im normalen Fahrbetrieb wirksamen Massenträgheitsmomente berücksichtigt werden. Nachdem das Kraftfahrzeug auf dem Rollenprüfstand in Fahrzeuglängsrichtung im Wesentlichen fixiert ist, kann beispielsweise das Massenträgheitsmoment des Kraftfahrzeugs über das rotatorische Massenträgheitsmoment der von den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs gedrehten Rolle bzw. Rollen des Rollenprüfstands berücksichtigt werden. Nachdem beim Start der Untersuchung auf dem Rollenprüfstand noch kein theoretisch maximales Drehmoment der Kupplung von der Drehmomentbestimmungseinrichtung bestimmt ist, sollte beim Start der Untersuchung das theoretisch maximale Drehmoment der Kupplung wesentlich kleiner als die zu untersuchende Solldrehmomentbelastung angenommen werden. Die vorgeschlagene Vorgehensweise nähert sich dann iterativ zumindest nach einigen Kupplungsvorgängen der Solldrehmomentbelastung an, mit der dann bei den weiteren Kupplungsvorgängen die Kupplung zumindest näherungsweise in einem hinnehmbaren Toleranzbereich belastet wird, wodurch realistische Aussagen beispielsweise über die Haltbarkeit und das Verhalten der Kupplung bzw. eines Teiles des Antriebstranges, beispielsweise des Getriebes oder einer Gelenkwelle oder einer Abgasanlage, oder des gesamten Antriebstranges des Kraftfahrzeugs auch ohne eine Straßenerprobung oder mit wenigen ergänzenden Straßenerprobungen mit dem Kraftfahrzeug möglich sind.
Das im Patentanspruch 11 angegebene Verfahren gibt die wesentlichen Verfahrensschritte an, mit denen iterativ die Drehmomentbelastung der Kupplung auf dem Rollenprüfstand schnell einer vorgegebenen Solldrehmomentbelastung angenähert wird, die dann zumindest näherungsweise bei den weiteren Kupplungsvorgängen beibehalten wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass es möglich ist, den zeitlichen Greifpunkt genau anzugeben, bei dem die Kupplung beginnt, ein Drehmoment zu übertragen. Außerdem kann auch der Kraftschluss angegeben werden, bei dem die beiden Kupplungshälften eine etwa gleiche Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl aufweisen, wodurch der Zeitraum, in dem in der Kupplung ein Drehmomentstoß erfolgt, sehr genau bestimmt ist. Hierzu wird insbesondere auf die Merkmale der Unteransprüche hingewiesen. Bei einer Betrachtung der Winkelgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen der beiden Kupplungshälften, kann auch der Trennpunkt angegeben werden, bei dem sich beim Auskuppeln der Kupplung die Winkelgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen der beiden Kupplungshälften erstmalig unterscheiden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 eine Draufsicht auf ein mit Motor, Getriebe, Antriebsstrang und Rädern vereinfacht dargestelltes Kraftfahrzeug,
2 ein mit einigen Bauteilen vereinfacht dargestellter Schaltautomat, der mehrfach die Kupplung im Antriebsstrang auskuppeln, einen vorgegebenen Gang einlegen und die Kupplung einkuppeln kann,
3 eine graphische Darstellung des Kupplungsweges eines Kupplungspedals in Abhängigkeit von der Zeit beim Auskuppeln der Kupplung, Einlegen eines vorgegebenen Ganges und einem anschließenden Einkuppeln der Kupplung,
4 eine graphische Darstellung der Drehzahlverläufe der beiden Kupplungshälften bei den 3 entsprechenden Kupplungs- und Schaltvorgängen,
5 der den Kupplungs- und Schaltvorgängen in 3 entsprechende Drehmomentverlauf, der an der abtriebseitigen, mit den angetriebenen Rädern zumindest mittelbar verbundenen Kupplungshälfte wirkt,
6 ein Ersatzmodell der bei dem Ausführungsbeispiel berücksichtigten Massenträgheitsmomente,
7 eine vereinfachte Darstellung der motorseitigen und der abtriebseitigen Massenträgheitsmomente und
8 eine vereinfachte Darstellung der an den Kupplungshälften motorseitig an der Antriebswelle und abtriebseitig am Antriebstrang wirkenden Drehmomente.

Bei Dauertests auf Rollenprüfständen werden im Gegensatz zu kurzen Tests keine Prüfstandsfahrer in Form von Personen im Fahrzeug eingesetzt, sondern automatisierte Fahrpiloten mit einem elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Aufbau. Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein elektropneumatisches System verwendet, das neben der Kupplungs- und Bremspedalbetätigung auch ein elektronisches Fahrpedal (e-Gas), die äußere Schaltung eines mechanischen Schaltgetriebes sowie den Wählhebel eines automatisierten Getriebes betätigen kann. Eine Leistungsschaltung der Ventile bewerkstelligt dabei eine speicherprogrammierbare Steuerung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 in einer Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug dargestellt, das einen Motor 1, ein Getriebe 2, einen Antriebstrang 3 und Vorderräder 4, 5 sowie Hinterräder 6, 7 aufweist, die vereinfacht dargestellt sind. Das Kraftfahrzeug steht mit seinen angetriebenen, bei dem Ausführungsbeispiel Hinterrädern 6, 7 auf einer gemeinsamen Rolle 8 oder jeweils auf einer Rolle 9, 10 eines nicht dargestellten Rollenprüfstands. Das Kraftfahrzeug ist in Fahrzeuglängsrichtung so fixiert, dass bei laufendem Motor 1 und angetriebenen Hinterrädern 6, 7 die Hinterräder 6, 7 des Kraftfahrzeugs auf der Rolle 8 bzw. den Rollen 9, 10 des Rollenprüfstands verbleiben.
Das Kraftfahrzeug weist eine Einrichtung zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer in den 1, 7 und 8 vereinfacht dargestellten Kupplung 11 des Kraftfahrzeugs auf, die auf dem Rollenprüfstand hinsichtlich Verhalten und Festigkeit zu untersuchen ist. Mit der Einrichtung können auch realistische Aussagen beispielsweise über die Haltbarkeit und das Verhalten eines Teiles des Antriebstranges, beispielsweise des Getriebes oder einer Gelenkwelle oder einer Abgasanlage, oder des gesamten Antriebstranges des Kraftfahrzeugs getroffen werden. Der Motor 1 des Kraftfahrzeugs läuft vor einer jeweiligen Drehmomentbelastung der Kupplung mit einer vorgegebenen Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit.
In mehrfach wiederholter Weise kuppelt ein Schaltautomat 12 nach einem vorgegebenen Programm die im Antriebsstrang 3 zwischen einem mit der Kurbelwelle 13 des Motors 1 drehfest verbundenen Schwungrad 14 und einer Abtriebswelle 15 angeordnete Kupplung 11 aus, legt einen vorgegebenen Gang ein und kuppelt danach die Kupplung 11 wieder ein. Das Schwungrad 14 ist zumindest mittelbar über wenigstens eine Welle 16 mit der motorseitigen Kupplungshälfte 17 der Kupplung 11 verbunden. Die mit der anderen Kupplungshälfte 18 verbundene Abtriebswelle 15 mündet in das Getriebe 2, das ein Schaltgetriebe ist. Die Ausgangswelle 19 des Getriebes 2 bildet eine Welle des Antriebstranges 3, der mit einer Eingangswelle 20 in ein Hinterachsgetriebe 21 mündet, von dem nach beiden Seiten zu den Hinterrädern 6, 7 verlaufende Radwellen 22, 23 abzweigen.
Jeweils nach einem Kupplungsvorgang bestimmt eine nicht dargestellte Drehmomentbestimmungseinrichtung das beim Kuppeln theoretisch maximal übertragene Drehmoment der Kupplung 11 in Abhängigkeit von den beim Kuppeln beschleunigten Massenträgheitsmomenten nach theoretischen Überlegungen eines Fachmannes bzw. nach einer ermittelten Formel und anzunehmenden Verlusten sowie Widerstandsmomenten, die Verbraucher am Fahrzeug beispielsweise bei oder nach einem Einschaltvorgang bewirken.
Außerdem bestimmt die Drehmomentbestimmungseinrichtung oder eine andere nicht dargestellte Bestimmungseinrichtung die Drehmomentdifferenz zwischen dem theoretisch maximalen Drehmoment und einer vorgegebenen Solldrehmomentbelastung, die von der Kupplung 11 beim Einkuppeln stoßartig übertragen werden soll.
Diese Drehmomentdifferenz ist ein wesentliches Maß für eine nachfolgende Veränderung der Drehzahl des Motors 1 über eine Erhöhung oder Verminderung des Brennstoffgemisches oder bei einem Elektromotor durch eine Veränderung der Energiezufuhr vor einer dann erfolgenden neuen Drehmomentbelastung der Kupplung mit einer zumindest anfangs wieder etwa konstanten, eventuell abgeänderten Motordrehzahl.
Ebenso kann an Stelle oder zusätzlich zu einer derart erfolgenden Veränderung der Drehzahl des Motors 1 auch eine Änderung der Einkuppelgeschwindigkeit der Kupplung 11 vorgenommen werden, mit der dann ein nachfolgender Kupplungsvorgang ausgeführt wird.
Auf diese Weise nähert sich das theoretisch ermittelte maximale Drehmoment nach wenigen Kupplungs- und Schaltvorgängen iterativ rasch der vorgegebenen Solldrehmomentbelastung an, mit der dann eine Vielzahl nachfolgender Kupplungs- und Schaltvorgänge automatisiert auf dem Rollenprüfstand durchgeführt werden, die beispielsweise einen Aufschluss über das Verhalten und die Belastbarkeit der Kupplung 11 geben. Mit der Einrichtung können auch realistische Aussagen beispielsweise über die Haltbarkeit und das Verhalten eines Teiles des Antriebstranges, beispielsweise des Getriebes oder einer Gelenkwelle oder einer Abgasanlage, oder des gesamten Antriebstranges des Kraftfahrzeugs getroffen werden.
Bei diesen nachfolgenden Kupplungs- und Schaltvorgängen kann das theoretisch bestimmte maximale Drehmoment, das von der Kupplung 11 stoßartig übertragen wird, von der vorgegebenen Solldrehmomentbelastung in einem hinnehmbaren Toleranzbereich nach oben bzw. nach unten abweichen.
Die Einrichtung erfasst die Drehzahl des Motors 1 zumindest beim Einkuppeln kontinuierlich oder diskret, wobei daraus kontinuierlich oder diskret die Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte 17 verbundenen Welle 16 beispielsweise durch Differentiation oder Differenzenbildung in vorgegebenen Zeitintervallen nach bekannten mathematischen Verfahren bestimmt wird. Bei der erfindungsgemäßen Bestimmung der theoretischen Drehmomentbelastung der Kupplung 11 wird erfindungsgemäß diejenige Motordrehzahl zu Grunde gelegt, bei der die Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte 17 verbundenen Antriebswelle 13 zumindest näherungsweise maximal ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird bei der Bestimmung des theoretisch maximalen Drehmoments, das von der Kupplung übertragen wird, eine den Gegenstand eines Unteranspruches bildende Formel zu Grunde gelegt, die nachfolgend erläutert wird.
Das von der Drehmomentbestimmungseinrichtung ermittelte theoretisch maximale Drehmoment der Kupplung 11 wird bei dem Ausführungsbeispiel nach der Formel $M = J \cdot d^{2} (φ) / {dt}^{2} - M_{Verbraucher} - M_{Verlust}$
berechnet oder über eine elektrische und/oder elektronische Schaltung bestimmt, wobei J das auf die motorseitig mit einer Kupplungshälfte verbundene Antriebswelle 13 reduzierte Massenträgheitsmoment aller von dem Motor 11 gedrehten und translatorisch in Bewegung gesetzten Massen, und d²(φ)/dt² die bei einem Kupplungsvorgang zumindest näherungsweise maximale Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte 17 verbundenen Antriebswelle 13, und M_Verbraucher das Bremsmoment aller Verbraucher beispielsweise beim Einschalten der Verbraucher, und M_Verlust das durch Reibungswiderstände bewirkte Verlustmoment sind, und φ der Drehwinkel der motorseitigen Kupplungshälfte 17 ist.
Die bei dem Ausführungsbeispiel wirksamen Massenträgheitsmomente sind in 6 in einem Ersatzmodell eines vereinfachten Kraftfahrzeug-Antriebstranges dargestellt. Diese betreffen mit J1 den Motor, mit J2 die Schwungscheibe und die motorseitige Kupplungshälfte, mit J3 die abtriebseitige Kupplungshälfte, mit J4 unter Berücksichtigung der Übersetzung i₃₄ das Wechselgetriebe, mit J5 die Gelenkwelle, mit J6 unter Berücksichtigung der Übersetzung i₆₇ das Achsgetriebe, mit J7 die Abtriebswellen, mit J8 unter Berücksichtigung der Radübersetzung i₈₉ die Antriebsräder und mit J9 die Gesamtfahrzeugmasse. Die Gesamtfahrzeugmasse ist durch ein auf die Drehbewegung der Rolle(n) 8 bzw. 9, 10 des Rollenprüfstandes reduziertes Massenträgheitsmoment zu berücksichtigen, das durch das Massenträgheitsmoment der Rolle(n) 8 bzw. 9, 10 des Rollenprüfstandes berücksichtigt ist.
In 7 sind durch die Summe der Massenträgheitsmomente J1 und J2 die motorseitigen Massenträgheitsmomente ΣJ_Motor einschließlich der motorseitigen Kupplungshälfte berücksichtigt. Die Summe der anderen Massenträgheitsmomente J4 bis J9 einschließlich der mit den Antriebsrädern mittelbar verbundenen anderen Kupplungshälfte sind als ΣJ_{Antriebstrang} der Triebstrangseite zugeordnet.
Sobald die Kupplung 11 zwischen den reduzierten Trägheitsmomenten ΣJ_Motor und ΣJ_{Antriebstrang} ein Moment schaltet, kann mit dem zweiten Newtonschen Axiom (Actio = Reactio) das Gesamtsystem freigeschnitten werden, so dass vorzugsweise nur das motorseitige System vom Motor 1 bis zur motorseitigen Kupplungshälfte 17 oder nur die Seite des Triebstranges von der mit den angetriebenen Rädern 6, 7 mittelbar verbundenen Kupplungshälfte 18 bis zu den angetriebenen Rädern 6, 7 einschließlich der auf die Drehbewegung reduzierten Fahrzeugmasse betrachtet werden kann.
Bei der Herleitung der Formel für die Bestimmung des theoretisch maximalen Drehmoments der Kupplung beim Einkuppeln ist von der Newtonschen Gleichung ΣM=0 ausgegangen worden, nach der bei eingekuppelter Kupplung ab dem Kraftschluss das motorseitige Drehmoment M_Motor gleich dem Drehmoment im Antriebstrang M_Antriebstrang bzw. M_Motor=M_{Antriebstrang} ist.
Für eine beschleunigte Drehbewegung gilt: $M = J \cdot d^{2} (φ) / {dt}^{2}$
Wobei J das Massenträgheitsmoment, d²(φ)/dt² die Winkelbeschleunigung des gedrehten Körpers M das die Winkelbeschleunigung bewirkende Drehmoment sind.
Mit dem bekannten, auf die motorseitige Kupplungsscheibe 17 reduzieren Trägheitsmoment aller rotatorischen Komponenten ΣJ_Motor des Motors 1 sowie der beispielsweise in einem Fahrzeug-CAN (Fahrzeug-Controller Area Network) erfassten Kurbelwellendrehzahl n des Motors 1 und der davon abgeleiteten Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle kann das auf die motorseitige Kupplungshälfte 17 wirkende Drehmoment M ohne Berücksichtigung von Reibungseinflüssen oder Verlusten einfach und ohne besonderen Aufwand berechnet bzw. über eine elektrische und/oder elektronische Schaltung bestimmt werden nach der Formel: $M = Σ J_{Motor} \cdot d^{2} (φ) / {dt}^{2}$
wobei d²(φ)/dt² die bei einem Kupplungsvorgang zumindest näherungsweise maximale Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte 17 verbundenen Antriebswelle 13 ist.
Das berechnete Einkuppelstoßmoment beinhaltet auf Grund der Ersatzgröße Kurbelwellendrehzahl auch das an der Kurbelwelle 13 (d.h. das aus der Verbrennung resultierende Antriebsmoment nach Abzug aller interner Reibungswiederstände und der motorseitig angetriebenen Verbraucher wie Generator, Klimakompressor usw.) vom Motor 1 effektiv abgegebene Drehmoment Mdk_IST. Dieses Moment ist bei vielen Fahrzeugen auf dem Fahrzeug CAN vorhanden oder ist auf andere Weise von einem Fachmann nach üblichen Gesichtspunkten zu bestimmen. Damit sind alle zur Berechnung des theoretisch maximalen Drehmoments M in der Kupplung relevanten Parameter bekannt, so dass das theoretisch maximale Drehmoment M in der Kupplung bei einem mit dem Einkuppeln verbundenen Drehmomentenstoß unter Berücksichtigung von Reibungseinflüssen und Verlusten nach folgender Formel zu berechnen oder über eine entsprechende elektrische und/oder elektronische Schaltung zu bestimmen ist. $M = Σ J_{Motor} \cdot d^{2} (φ_{Motor}) / {dt}^{2} - M_{Verlust} - {Mdk}_{IST}$
Wobei d²(φ_Motor)/dt² die in dem Zeitraum des Drehmomentenstoßes zwischen dem Greifpunkt 24 und dem Kraftschluss maximale Winkelbeschleunigung der motorseitigen Kupplungshälfte 17 ist.
Nach Newton wirkt dieses Moment ab dem Kraftschluss analog auf der triebstrangseitigen Kupplungsscheibe in entgegengesetzter rotatorischer Richtung. Die Schließgeschwindigkeit zwischen sk2 und sk3 kann somit in die direkte Abhängigkeit zur Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle gestellt werden.
Der zeitliche, in den 3 bis 5 angegebene Greifpunkt 24 der nichtlinearen Stoßmomentbelastung der Kupplung 11, der zumindest näherungsweise den Zeitbeginn des Einkuppelns markiert, wird von einer nicht dargestellten Greifpunkterkennungseinrichtung als der Zeitpunkt bestimmt, bei dem von der mit der Abtriebswelle 15 verbundenen Kupplungshälfte 18, die mittelbar mit den Hinterrädern 6, 7 verbunden ist, beim Einkuppeln über die Hinterräder 6, 7 erstmalig ein wahrnehmbares Drehmoment auf die Rolle(n) 8 bzw. 9, 10 des Rollenprüfstands übertragen wird, das ein Drehmomentsensor zumindest mittelbar erfasst.
Der zeitliche, in den 3 bis 5 ebenfalls angegebene Kraftschluss 25 der nichtlinearen Stoßmomentbelastung der Kupplung 11, der zumindest näherungsweise den Endzeitpunkt des Einkuppelns markiert, wird von einer nicht dargestellten Kraftschlusserkennungseinrichtung als der Zeitpunkt bestimmt, bei dem die beiden Kupplungshälften 17, 18 zumindest näherungsweise gleiche Drehzahlen aufweisen, die jeweils ein Drehzahlsensor zumindest mittelbar erfasst.
Eine nicht dargestellte Störfallerkennungseinrichtung signalisiert einen Störfall, wenn der Greifpunkt 24 und/oder der Kraftschluss 25 nicht bestimmt werden können oder wenn in dem Zeitraum der von dem Greifpunkt 24 und dem Kraftschluss 25 zeitlich begrenzten Stoßmomentbelastung die motorseitige Kupplungshälfte 17 mit einem von der Sollmomentbelastung wesentlich abweichenden Drehmoment belastet ist, oder die Drehzahldifferenz einen über eine zulässige Toleranz hinaus gehenden Wert aufweist.
Der in 2 vereinfacht dargestellte Schaltautomat 12 kann nach dem Auskuppeln der Kupplung 11 einen beliebigen, vorzugsweise benachbarten höheren oder niedrigeren Gang einlegen und kann dann die Kupplung 11 einkuppeln.
Es ist auch möglich, in der Formel für die Bestimmung des theoretisch maximalen Drehmoments M in der Kupplung 11 das eventuelle Verbraucher berücksichtigende Drehmoment M_Verbraucher und/oder das eventuelle Verluste berücksichtigende Drehmoment M_Verlust näherungsweise gleich Null zu setzen.
Der in 2 vereinfacht dargestellte Schaltautomat 12 kann beispielsweise elektropneumatisch ein mit der Kupplung 11 verbundenes Kupplungspedal 26 und einen Gangwählhebel 27 oder zusätzlich ein mit einer Radbremse verbundenes Bremspedal 28 jeweils separat automatisch betätigen.
Hierzu weist der Schaltautomat 12 einen elektrischen Stellzylinder 29 auf, in dem ein mit einer Kolbenstange 30 verbundener Kolben 31 axial verstellbar ist. Das aus dem Stellzylinder ragende Ende der Kolbenstange 30 ist mit einem Hebelarm des Kupplungspedals 26 verbunden.
Der Kolben 31 ist in 2 symbolisch in vier axialen Stellungen sk0, sk1, sk2, sk3 dargestellt, in die der Kolben 31 von dem Schaltautomat 12 automatisch verstellbar ist. In der Stellung sk0 befindet sich der Kolben 31 in einer axialen Lage, die dem nicht getretenen Kupplungspedal 26 entspricht. Die axiale Lage sk1 des Kolbens 31 entspricht dem voll durchgetretenen Kupplungspedal 26. Einer Verstellbewegung des Kolbens 31 von sk1 nach sk2 entspricht eine Rückstellbewegung des voll getretenen Kupplungspedals 26 in eine Lage, bei der die beiden Kupplungshälften 17, 18 der Kupplung 11 so angenähert sind, dass die Kupplung 11 beginnt, ein Drehmoment zu übertragen. Dies kann von einem Drehmomentsensor erfasst werden und entspricht dem Greifpunkt 24 der Kupplung 11. Wird dann die Kupplung 11 beim Einkuppeln gleichsinnig weiter verstellt, kommt der Kolben 31 in die axiale Lage sk3, in der die beiden Kupplungshälften 17, 18 eine etwa gleiche Drehzahl aufweisen.
Dies entspricht dem Kraftschluss 25 der Kupplung 11, der durch Drehzahlsensoren aber auch durch Drehmomentsensoren zu erfassen ist, da in dem zuletzt genannten Fall die Drehmomente in den mit den Kupplungshälften 17, 18 verbundenen Wellen 15, 16 erstmalig zumindest näherungsweise gleich sind. Dies liefert auch den genauen Zeitpunkt des Kraftschlusses 25, wenn beachtet wird, wann der Kraftschluss 25 beim Einkuppeln erstmalig auftritt. Im Umkehrschluss kann auch zeitabhängig ein Trennpunkt 32 zeitrichtig angegeben werden, zu dem die Drehzahlen der zuvor gleich drehenden Kupplungshälften 17, 18 beim Auskuppeln erstmalig ungleiche Drehzahlen aufweisen. Eine dann folgende automatische axiale Verstellbewegung des Kolbens 31 im Stellzylinder 29 von sk3 nach sk0 entspricht einer dann vollständigen Rückstellbewegung des Kupplungspedals 26 in die Ausgangsstellung, in der das Kupplungspedal 26 nicht betätigt und die Kupplung 11 vollständig eingekuppelt ist.
Bislang bestand bei derartigen Prüfstandsuntersuchungen nicht die Möglichkeit, den Trennpunkt 32 und/oder den Kraftschlusspunkt 25 zu detektieren. Diese Punkte wurden deshalb bisher bei Kupplungsuntersuchungen nicht beachtet. Bei der Erfindung wird der Greifpunkt 24 der Kupplung 11 durch eine automatisierte Einlernphase erkannt, in der die bis zu sk1 getretene Kupplung 11 bei stehendem Fahrzeug langsam geschlossen wird. Sobald der Greifpunkt 24 bzw. sk2 der Kupplung 11 erreicht ist, baut sich an den angetrieben Fahrzeugrädern 6, 7 ein Antriebsmoment auf, welches über eine Kraftmessdose in der (den) Rolle(n) des Rollenprüfstandes erfasst und als Signal an die Einrichtung ausgegeben wird.
Der die Kupplung 11 wesentlich belastende Drehmomentstoß erfolgt bei einer durch den Schaltautomat 12 bewirkten automatischen axialen Verstellbewegung des Kolbens 31 bei einer axialen Verstellbewegung von sk2 nach sk3, wobei das von der Kupplung 11 übertragene Drehmoment zwischen dem Greifpunkt 24 und dem Kraftschluss 25 einen Maximalwert aufweist. Für insbesondere das übertragene maximale Drehmoment in dieser Kupplungsphase sind die Drehzahl der motorseitigen Kupplungshälfte 17 vor dem Einkuppeln und die der Einkuppelgeschwindigkeit des Kupplungspedals 26 entsprechende axiale Geschwindigkeit des Kolbens 31 im Stellzylinder 29 maßgebend.
Die Anordnung der vier Indikatoren sk0 bis sk3 entlang des Stellzylinders 29 in 2 ermöglicht ein Verstellen des Kolbens 31 im Stellzylinder 29 mit einer frei definierbaren Verstellgeschwindigkeiten über den gesamten Kupplungsweg in 3.
In 2 ist durch einen Bremszylinder 33 angedeutet, dass der Schaltautomat 12 auch ein mit einer nicht dargestellten Radbremse verbundenes Bremspedal 28 jeweils separat betätigen kann. Dies ist für das beschriebene Ausführungsbeispiel jedoch nicht zwingend. Die Bremsbetätigungsfunktion des Fahrpiloten wird durch einen einfachwirkenden Zylinder 33 in 2 in Verbindung mit einer Kolbenrückholfeder betätigt. Der Zylinder 33 fährt mit Hilfe von Druckluft aus und betätigt dabei die Bremse. Die Rückstellkraft wird durch eine im Zylinder 33 integrierte Kolbenrückholfeder umgesetzt. Im aktuellen System dient die Bremse ausschließlich zur ungeregelten Verzögerung des Fahrzeugs.
In 2 ist durch zwei Schaltgassenwählzylinder 34, 35 und zwei Schaltzylinder 36, 37 sowie einen symbolisch dargestellten Schalthebel 27 angedeutet, dass der Schaltautomat 12 einen Schalthebel 27 bei dem Ausführungsbeispiel über jeweils zwei in entgegen gesetzte Richtungen wirkende Schaltgassenwählzylinder 34, 35 in Richtung einer gewünschten Schaltgasse und dann über zwei in entgegen gesetzt wirkende Schaltzylinder 36, 37 in den gewählten Gang und zurück beispielsweise in eine Ausgangslage verstellen kann. Die Aus- und Einfahrgeschwindigkeiten der Zylinder 34, 35 bzw. 36, 37 werden jeweils individuell am Druckluftzylinder eingestellt. Hierzu ist an dem betreffenden Zylinder 34, 35 bzw. 36, 37 in Einströmrichtung eine Drossel positioniert, die den einströmenden Volumenstrom in den jeweiligen Zylinder 34, 35 bzw. 36, 37 begrenzt. Zudem sind einseitig am Zylinder 34, 35 bzw. 36, 37 Schnellentlüftungsventile installiert, durch die beim Einfahren des jeweiligen Zylinders 34, 35 bzw. 36, 37 Abluft ins Freie entweicht. Somit lassen sich beliebig hohe Einfahrgeschwindigkeiten der Zylinder 34, 35 bzw. 36, 37 darstellen und unnötige Luftpolster in den Leitungen sind vermieden.
Der Kupplungsweg der über das Kupplungspedal 26 axial verstellbaren Kupplungshälfte 17 bzw. 18 beim Aus- und dann Einkuppeln ist in 3 dargestellt, wobei der Trennpunkt 32, die axialen Lagen sk0, sk1, sk2, sk3 des Kolbens 31 in dem in 2 dargestellten Stellzylinder 29, der Greifpunkt 24 und der Kraftschluss 25 der Kupplung 11 angegeben sind.
In 4 sind die zeitlich dem Kurvenverlauf in 3 angepassten Drehzahlverläufe der beiden Kupplungshälften 17, 18 dargestellt, wobei der Drehzahlverlauf der motorseitigen Kupplungshälfte 17 mit der Bezugszahl 38 und die Drehzahl 39 der abtriebseitigen, mittelbar mit den angetriebenen Hinterrädern 6, 7 verbundenen Kupplungshälfte 18 mit der Bezugszahl 39 angegeben sind.
Das an der mit den angetriebenen Hinterrädern verbundenen Kupplungshälfte wirkende Drehmoment beim Aus- und dann Einkuppeln ist in 5 in zeitlich richtiger Zuordnung zu den 3 und 4 graphisch dargestellt. Der zwischen den axialen Stellungen sk2 und sk3 des Kolbens im Stellzylinder an der Kupplung wirkende Drehmomentstoß, der beispielsweise für die automatische Untersuchung der Kupplung auf einem Rollenprüfstand maßgeblich ist, entspricht in den 3, 4 und 5 den schraffiert dargestellten Bereichen. Bei dem dargestellten Drehmomentstoß im schraffierten Bereich beispielsweise von 5 würde im realen Fahrbetrieb die motorseitige Kupplungshälfte zunächst drehzahlerhöhend beschleunigt und das Kraftfahrzeug in seiner Fahrgeschwindigkeit verlangsamt bis der Kraftschluss 25 erreicht ist, ab dem dann das rasch etwa auf die Solldrehmomentbelastung ansteigende Drehmoment im realen Fahrbetrieb eine Geschwindigkeitserhöhung des Kraftfahrzeugs bewirken würde.
Die Einkuppelgeschwindigkeit zwischen sk2 und sk3 zusammen mit der beim Einkuppeln herrschenden Differenzdrehzahl zwischen den Kupplungshälften 17, 18 der Kupplung 11 beeinflussen den Drehmomentstoß bzw. das dabei wirkende maximale Drehmoment erheblich, das einen maßgebenden Einfluss auf die mechanische Belastung der Bauteile hat. Daher müsste eigentlich zwischen jeder Schaltungskombination (z. B. 1./2. Gang, 2./3. Gang, usw....) im Gradienten der Kupplungsschließgeschwindigkeit differenziert werden, da die abzubauenden Drehzahldifferenzen in den Anschlussdrehzahlen auf Grund der inhomogenen Übersetzungsverhältnisse von Schaltungskombination zu Schaltungskombination unterschiedlich ist.
Eine Änderung der Kupplungsschließgeschwindigkeit in Abhängigkeit des zurückgelegten Weges am Betätigungssystem birgt das Risiko, dass Fehlfunktionen beim Einkuppeln nicht erkannt werden und es dadurch zu unzulässig hohen Belastungen an den Bauteilen kommt. Eine Getriebe- oder Antriebstrangerprobung eines Fahrzeuges mit mechanischem Schaltgetriebe ist daher nach dem Stand der Technik auf einem Rollenprüfstand nur mit erheblichen Einschränkungen und mit der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise möglich.
Mit der Erfindung dürfte künftig ein großer Anteil der bisherigen Dauertestläufe zur Antriebsstrangerprobung im Gesamtfahrzeug nicht mehr durch Feldversuche auf einer Straße und/oder Teststrecke, sondern auf explizit optimierten Rollenprüfständen durchgeführt werden. Zur Abbildung beispielsweise eines authentischen Einkuppelstoßmoments am Rollenprüfstand müssen die Versuchsfahrzeuge bislang mit messtechnisch applizierten Bauteilen erweitert werden, da das Ansteuern von Fahrpedal und Kupplung am Rollenprüfstand von einem automatisierten Fahrroboter übernommen wird. Dieser benötigt zur authentischen Umsetzung von Einkuppelstößen mit Kupplung und Fahrpedal einen Regelkreis der Aufbau und Absolutwerte des Momentenverlaufes im Antriebsstrang als Information zur Verfügung stellt.
Eine Erfassung des beim Kuppeln theoretisch in der Kupplung maximal übertragenen Drehmoments ist mit dem erfindungsgemäßen, beispielsweise elektropneumatischen Schaltpiloten in einfacher Weise möglich, ohne dass Testfahrzeuge mit einer aufwändigen Messtechnik auszurüsten sind. Eine derartige Messtechnik erfordert hohe Kosten, die mit der Erfindung einzusparen sind. Selbst wenn bei Untersuchungen nach dem Stand der Technik an den Wellen keine Messstreifen angebracht werden, sind dennoch hohe Kosten für eine Untersuchung zu erwarten, die mit der Erfindung einzusparen sind.
Die Erfindung betrifft gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 11 auch ein Verfahren zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung 11 eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand, dessen Motor 1 vor einer Drehmomentbelastung mit einer vorgegebenen Drehzahl läuft, wobei ein Schaltautomat 12 gemäß 2 nach einem vorgegebenen Programm mehrfach die Kupplung 11 im Antriebsstrang auskuppelt, einen vorgegebenen Gang einlegt und die Kupplung 11 einkuppelt. Jeweils nach einem Kupplungsvorgang bestimmt eine Drehmomentbestimmungseinrichtung das beim Kuppeln theoretisch maximal übertragene Drehmoment der Kupplung 11 zumindest in Abhängigkeit von den beim Kuppeln beschleunigten Massenträgheitsmomenten. Dann wird die Drehmomentdifferenz zwischen dem theoretisch bestimmten, in der Kupplung 11 maximal übertragenen Drehmoment und einer vorgegebenen Solldrehmomentbelastung gebildet, die ein Maß für eine Veränderung der Drehzahl des Motors 1 vor einer Drehmomentbelastung und/- oder einer Änderung der Einkuppelgeschwindigkeit der Kupplung 11 ist, mit der ein nachfolgender Kupplungsvorgang ausgeführt wird.
Die Drehmomentbestimmungseinrichtung bestimmt das theoretische maximale Drehmoment der Kupplung 11 nach fachmännischen Gesichtspunkten bzw. bei dem Ausführungsbeispiel nach der Formel M= J · d²(φ)/dt² - M_Verbraucher - M_Verlust über eine elektrische und/oder elektronische Schaltung, wobei J das auf die motorseitig mit einer Kupplungshälfte 17 verbundene Antriebswelle 13 reduzierte Massenträgheitsmoment aller von dem Motor 1 gedrehten und translatorisch in Bewegung gesetzten Massen, und d²(φ)/dt² die bei einem Kupplungsvorgang zumindest näherungsweise maximale Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte 17 verbundenen Antriebswelle 13, und M_Verbraucher das Bremsmoment aller Verbraucher beispielsweise beim Einschalten der Verbraucher, und M_Verlust das durch Reibungswiderstände bewirkte Verlustmoment sind. φ ist der Drehwinkel der motorseitigen Kupplungshälfte 17.
Der zeitliche Greifpunkt 24 der nichtlinearen Stoßmomentbelastung der Kupplung 11, der zumindest näherungsweise den Zeitbeginn des Einkuppelns markiert, wird von einer Greifpunkterkennungseinrichtung als der Zeitpunkt bestimmt, bei dem von den auf der (den) Rolle(n) des Rollenprüfstands stehenden Rädern 6, 7, die mit der angetriebenen Kupplungshälfte 18 abtriebseitig zumindest mittelbar verbunden sind, beim Einkuppeln erstmalig ein wahrnehmbares Drehmoment auf die Rolle(n) 8 bzw. 9, 10 des Rollenprüfstands übertragen wird, das ein Drehmomentsensor zumindest mittelbar erfasst.
Der zeitliche Kraftschluss 25 der nichtlinearen Stoßmomentbelastung der Kupplung 11, der zumindest näherungsweise den Endzeitpunkt des Einkuppelns markiert, wird von einer Kraftschlusserkennungseinrichtung als der Zeitpunkt bestimmt, bei dem die beiden Kupplungshälften 17, 18 zumindest näherungsweise gleiche Drehzahlen aufweisen, die jeweils ein Drehzahlsensor zumindest mittelbar erfasst.
Das Drehmoment M_Verbraucher und/oder das Drehmoment M_Verlust sind in der oben angegebenen Formel M bei einer genaueren und damit schnelleren iterativen Annäherung des theoretisch maximalen Drehmoments in der Kupplung 11 auf die Solldrehmomentbelastung zu berücksichtigen, die vereinfachend näherungsweise einzeln oder gemeinsam gleich Null gesetzt werden können, wenn eine ungenauere Drehmomentbelastung bzw. eine langsamere iterative Annäherung an die Solldrehmomentbelastung hingenommen werden kann.
Die Erfindung kann von dem einzigen Ausführungsbeispiel abweichend ausgeführt werden. Das zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand vorgesehene Programm kann in beliebiger Weise Gänge für Schalt- und Kupplungsvorgänge auswählen und mit vorgegebenen Geschwindigkeiten einlegen sowie beispielsweise in eine Ausgangslage zurück stellen. Die Drehzahl des Motors vor einem Programmablauf kann beliebig vorzugsweise derart vorgegeben werden, dass sich das nach einem Einkupplungsvorgang theoretisch bestimmte maximale Drehmoment in der Kupplung möglichst rasch auf eine vorgegebene Sollmomentbelastung einstellt, mit der die Kupplung in einem wählbaren Zeitraum über das vorgegebene Programm des Schaltautomaten oftmals belastet werden soll, um beispielsweise einen Aufschluss über die Festigkeit und das Verhalten der Kupplung oder eines Teiles des Antriebstranges oder des gesamten Antriebstranges oder der Abgasanlage des Kraftfahrzeugs zu erhalten. Dabei ist bei jedem Durchlauf die Kupplung auszukuppeln, ein gewählter Gang einzulegen und dann in Abhängigkeit von der Drehmomentdifferenz des theoretisch bestimmten maximalen Drehmoments gegenüber dem Solldrehmoment die Kupplung mit einer von der Drehmomentdifferenz abgeleiteten Geschwindigkeit einzukuppeln und/oder der Motor auf eine von der Drehzahldifferenz abgeleiteten Drehzahl zu bringen, indem beispielsweise die Menge eines dem Motor zugeführten Brennstoffgemisches entsprechend geändert wird. Das mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehene Kraftfahrzeug kann an der Vorderradachse und/oder an der Hinterradachse angetriebene Räder aufweisen. Der Motor des Kraftfahrzeugs kann ein beliebiger Motor, beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder Elektromotor oder Hybridmotor oder Wasserstoffmotor oder Brennstoffzellenmotor, sein. Beispielsweise der Greifpunkt könnte auch auf andere Weise bestimmt, beispielsweise berechnet sein.

Claims

Einrichtung zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung (11) eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand, dessen Motor (1) vor einer Drehmomentbelastung mit einer vorgegebenen Drehzahl läuft, wobei ein Schaltautomat (12) nach einem vorgegebenen Programm mehrfach die Kupplung (11) auskuppelt, einen vorgegebenen Gang einlegt und die Kupplung einkuppelt, wobei jeweils nach einem Kupplungsvorgang eine Drehmomentbestimmungseinrichtung das beim Kuppeln theoretisch maximal übertragene Drehmoment der Kupplung (11) zumindest in Abhängigkeit von den beim Kuppeln beschleunigten Massenträgheitsmomenten (J, J1, J2) bestimmt und gegenüber einer vorgegebenen Solldrehmomentbelastung eine Drehmomentdifferenz bildet, die ein Maß für eine Veränderung der Drehzahl des Motors (1) vor einer Drehmomentbelastung und/oder einer Änderung der Einkuppelgeschwindigkeit der Kupplung (11) ist, mit der ein nachfolgender Kupplungsvorgang ausgeführt wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung die Drehzahl des Motors (1) beim Einkuppeln zumindest mittelbar kontinuierlich oder diskret erfasst und daraus kontinuierlich oder diskret die Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte (17) verbundenen Antriebswelle (13) beispielsweise durch Differentiation oder Differenzenermittlung in vorgegebenen Zeitintervallen bestimmt, und bei der Bestimmung der theoretischen Drehmomentbelastung die Motordrehzahl zu Grunde legt, bei der die Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte (17) verbundenen Antriebswelle (13) zumindest näherungsweise maximal ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentbestimmungseinrichtung das theoretische maximale Drehmoment der Kupplung (11) nach der Formel M= J · d²(φ)/dt² - M_Verbraucher - M_Verlust berechnet oder über eine elektrische und/oder elektronische Schaltung bestimmt, wobei J das auf die motorseitig mit einer Kupplungshälfte (17) verbundene Antriebswelle (13) reduzierte Massenträgheitsmoment aller von dem Motor (1) gedrehten und translatorisch in Bewegung gesetzten Massen, und d²(φ)/dt² die bei einem Kupplungsvorgang zumindest näherungsweise maximale Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte (17) verbundenen Antriebswelle (13), und M_Verbraucher das Bremsmoment aller Verbraucher beispielsweise beim Einschalten der Verbraucher, und M_Verlust das durch Reibungswiderstände bewirkte Verlustmoment sind, und φ der Drehwinkel der motorseitigen Kupplungshälfte (17) ist
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die motorseitig mit einer Kupplungshälfte (17) verbundene Antriebswelle (13) reduzierte Massenträgheitsmoment J aller von dem Motor (1) gedrehten und translatorisch in Bewegung gesetzten Massen im Wesentlichen entweder die Massenträgheitsmomente (J1, J2) des Motors (1), eines Schwungrades (14), und der motorseitigen Kupplungshälfte (17) oder die Massenträgheitsmomente (J4 bis J9) der mit den Antriebsrädern mittelbar verbundenen Kupplungshälfte (18), eines Getriebes (2), einer Gelenkwelle (3), eines Achsgetriebes (21), der Abtriebswellen (22, 23), der Antriebsräder (6, 7) und der Gesamtfahrzeugmasse berücksichtigt, wobei das reduzierte Massenträgheitsmoment (J9) der Gesamtfahrzeugmasse durch das rotatorische Massenträgheitsmoment der Rolle(n) (8 bzw. 9, 10) des Rollenprüfstands zu berücksichtigen ist
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Greifpunkt (24) der nichtlinearen Stoßmomentbelastung der Kupplung (11), der zumindest näherungsweise den Zeitbeginn des Einkuppelns markiert, von einer Greifpunkterkennungseinrichtung als der Zeitpunkt bestimmt wird, bei dem von den angetriebenen Rädern (6, 7), die mit der angetriebenen Kupplungshälfte (18) abtriebseitig zumindest mittelbar verbunden sind, beim Einkuppeln erstmalig ein wahrnehmbares Drehmoment auf die Rolle(n) (8 bzw. 9, 10) des Rollenprüfstands übertragen wird, das ein Drehmomentsensor zumindest mittelbar erfasst
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Kraftschluss (25) der nichtlinearen Stoßmomentbelastung der Kupplung (11), der zumindest näherungsweise den Endzeitpunkt des Einkuppelns markiert, von einer Kraftschlusserkennungseinrichtung als der Zeitpunkt bestimmt wird, bei dem die beiden Kupplungshälften (17, 18) zumindest näherungsweise gleiche Drehzahlen aufweisen, die jeweils ein Drehzahlsensor zumindest mittelbar erfasst
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Störfallerkennungseinrichtung einen Störfall signalisiert, wenn der Greifpunkt (24) und/oder der Kraftschluss (25) nicht bestimmt werden können oder wenn in dem Zeitraum der von dem Greifpunkt (24) und dem Kraftschluss (25) zeitlich begrenzten Stoßmomentbelastung die motorseitige Kupplungshälfte (17) von der Sollmomentbelastung wesentlich abweichend mit einem Drehmoment belastet ist, oder die Drehzahldifferenz einen über eine zulässige Toleranz hinaus gehenden Wert aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltautomat (12) nach dem Auskuppeln einen beliebigen, vorzugsweise benachbarten höheren oder niedrigeren Gang einlegen und dann einkuppeln kann.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment M_Verbraucher und/oder das Drehmoment M_Verlust näherungsweise gleich Null gesetzt ist
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltautomat (12) elektropneumatisch ein mit der Kupplung (11) verbundenes Kupplungspedal (26) und einen Gangwählhebel (27) oder zusätzlich ein mit einer Radbremse verbundenes Bremspedal (28) jeweils separat betätigen kann.
Verfahren, insbesondere mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, zur Regelung einer mehrfachen Drehmomentbelastung einer Kupplung (11) eines Kraftfahrzeugs auf einem Rollenprüfstand, dessen Motor (1) vor einer Drehmomentbelastung mit einer vorgegebenen Drehzahl läuft, wobei ein Schaltautomat (12) nach einem vorgegebenen Programm mehrfach die Kupplung (11) im Antriebsstrang auskuppelt, einen vorgegebenen Gang einlegt und die Kupplung (11) einkuppelt, wobei jeweils nach einem Kupplungsvorgang eine Drehmomentbestimmungseinrichtung das beim Kuppeln theoretisch maximal übertragene Drehmoment der Kupplung (11) zumindest in Abhängigkeit von den beim Kuppeln beschleunigten Massenträgheitsmomenten (J, J1, J2) bestimmt und gegenüber einer vorgegebenen Solldrehmomentbelastung eine Drehmomentdifferenz bildet, die ein Maß für eine Veränderung der Drehzahl des Motors (1) vor einer Drehmomentbelastung und/oder einer Änderung der Einkuppelgeschwindigkeit der Kupplung (11) ist, mit der ein nachfolgender Kupplungsvorgang ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentbestimmungseinrichtung das theoretische maximale Drehmoment der Kupplung (11) nach der Formel M= J · d²(φ))/dt² - M_Verbraucher - M_Verlust berechnet oder über eine elektrische und/oder elektronische Schaltung bestimmt, wobei J das auf die motorseitig mit einer Kupplungshälfte (17) verbundene Antriebswelle (13) reduzierte Massenträgheitsmoment aller von dem Motor (1) gedrehten und translatorisch in Bewegung gesetzten Massen, und d²(φ)/dt² die bei einem Kupplungsvorgang zumindest näherungsweise maximale Winkelbeschleunigung der motorseitig mit einer Kupplungshälfte (17) verbundenen Antriebswelle (13), und M_Verbraucher das Bremsmoment aller Verbraucher beispielsweise beim Einschalten der Verbraucher, und M_Verlust das durch Reibungswiderstände bewirkte Verlustmoment sind, und φ der Drehwinkel der motorseitigen Kupplungshälfte (17) ist
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Greifpunkt (24) der nichtlinearen Stoßmomentbelastung der Kupplung (11), der zumindest näherungsweise den Zeitbeginn des Einkuppelns markiert, berechnet oder von einer Greifpunkterkennungseinrichtung als der Zeitpunkt bestimmt wird, bei dem von den angetriebenen Rädern (6, 7), die mit der angetriebenen Kupplungshälfte (17) abtriebseitig zumindest mittelbar verbunden sind, beim Einkuppeln erstmalig ein wahrnehmbares Drehmoment auf die Rolle(n) (8 bzw. 9, 10) des Rollenprüfstands übertragen wird, das ein Drehmomentsensor zumindest mittelbar erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Kraftschluss (25) der nichtlinearen Stoßmomentbelastung der Kupplung (11), der zumindest näherungsweise den Endzeitpunkt des Einkuppelns markiert, von einer Kraftschlusserkennungseinrichtung als der Zeitpunkt bestimmt wird, bei dem die beiden Kupplungshälften (17, 18) zumindest näherungsweise gleiche Drehzahlen aufweisen, die jeweils ein Drehzahlsensor zumindest mittelbar erfasst
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment M_Verbraucher und/oder das Drehmoment M_Verlust näherungsweise gleich Null gesetzt wird.