DE112007000265T5 - Verbesserung bei oder in Beziehung mit der Messung einer Relativbewegung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Berechnen der Differenz relativer Drehzahlen von Eingangs- und Ausgangswellen einer Kupplungsvorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Drehbewegung der Eingangswelle zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen;
Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Drehbewegung der Ausgangswelle zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen;
Bereitstellen eines Free-Running-Timers;
Bereitstellen eines Prozessors, der dazu geeignet ist, die Pulsfolgenausgangssignale der Sensoren und ein Eingangssignal vom Timer zu empfangen;
Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle;
Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle, wobei der zweite Puls nach dem ersten Puls auftritt;
Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle, wobei der erste Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle dem ersten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Messung einer Relativbewegung zwischen Komponenten. Die vorliegende Erfindung betrifft, obgleich nicht ausschließlich, die Messung von Schlupf zwischen drehbaren Eingangs- und Ausgangselementen einer zwischen den Elementen angeordneten Vorrichtung, die eine Drehbewegung der Elemente mit verschiedenen Drehzahlen ermöglicht. In einer derartigen Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung die Messung von Schlupf zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle eines Kupplungsmechanismus betreffen.
  • In einem Automatikgetriebesystem, das mindestens eine Kupplung aufweist, bildet eine Schlupfsteuerung mit einer geschlossenen Regelschleife einen wichtigen Teil einer präzisen Kupplungsbetätigung. In einem eingerückten Zustand kann durch präzises Steuern der Kupplungsdrehmomentkapazität ein kleiner Schlupf aufrechterhalten werden. Durch das Vorhandensein des Kupplungsschlupfes können Steuerungsalgorithmen des Getriebesystems exakt an die individuellen Eigenschaften der Kupplung angepasst werden und wird die Kupplung in einem permanenten Bereitschaftszustand für dynamische Ereignisse gehalten, wie beispielsweise für Getriebeschaltvorgänge.
  • In herkömmlichen Getriebesystemen wird das Schlupfmaß zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen einer Kupplung durch Überwachen der Drehzahlen der Elemente und Ausführen einer Subtraktionsverarbeitung gemessen. Die dadurch erhaltene Welenform kann als Eingangssignal eines Kupplungscontrollers verwendet werden. Die Drehzahlen werden typischerweise durch Messen der Periode von auf der Eingangs- bzw. der Ausgangswelle angeordneten Zahnrädern erhalten.
  • Um den Wirkungsgrad eines Getriebesystems zu maximieren, ist es hochgradig erwünscht, den Kupplungsschlupf auf einen relativ niedrigen Wert von typischerweise weniger als 30 Umin–1 zu regeln. Die zyklische Schwankung der durch einen Motor erzeugten Drehzahl kann jedoch in einem Maß schwanken, das größer ist als dieser Wert. Im Fall eines Dieselmotors mit Turboladung kann die zylische Schwankung im Bereich von 150 Umin–1 liegen. Daher ist deutlich, dass das Signal-zu-Rausch-Verhältnis eines durch das vorstehend beschriebene Subtraktionsverfahren gewonnenen Eingangssignals des Kupplungscontrollers sehr schlecht sein kann und daher zu Problemen bei der Kupplungssteuerung führen kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen der Differenz relativer Drehzahlen von Eingangs- und Ausgangselementen einer Vorrichtung bereitgestellt, die dazu geeignet ist, eine Drehbewegung der Elemente mit verschiedenen Drehzahlen zu ermöglichen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Drehbewegung des Eingangselements zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen;
    Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Drehbewegung des Ausgangselements zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen
    Bereitstellen eines Free-Running-Timers;
    Bereitstellen eines Prozessors, der dazu geeignet ist, die Pulsfolgenausgangssignale der Sensoren und ein Eingangssignal vom Timer zu empfangen;
    Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements;
    Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements, wobei der zweite Puls nach dem ersten Puls auftritt;
    Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, wobei der erste Puls der Pulsfolge des Ausgangselements dem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements vorangeht;
    Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, wobei der zweite Puls der Pulsfolge des Ausgangselements nach dem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements auftritt;
    Zuweisen einer Zeit zu jedem Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, der zwischen dem ersten und dem zweiten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements auftritt, und Zählen dieser Pulse; und
    Verwenden der zugewiesenen Zeiten und Pulszählwerte in Kombination mit Daten, die mit der Vorrichtung in Beziehung stehen, die die drehbaren Eingangs- und Ausgangselemente aufweist, zum Berechnen der Eingangselementdrehzahl, der Ausgangselementdrehzahl und einer etwaigen Differenz dazwischen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Berechnung einer Differenz zwischen den Drehzahlen der Elemente, die nachstehend als Schlupf bezeichnet wird, durch Synchronisieren der Messungen der Drehzahlen des Eingangs- und des Ausgangselements. Durch die vorliegende Erfindung wird jegliches Rauschen eliminiert, das durch zykli sche Schwankungen der Drehzahl des Eingangselements verursacht wird.
  • Das Verfahren weist vorzugsweise einen Schritt zum Berechnen der Eingangselementperiode durch Subtrahieren der dem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements zugewiesenen Zeit von der dem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements zugewiesenen Zeit auf. Das Verfahren kann einen Schritt zum Berechnen eines konstanten Eingangsdrehzahlwertes basierend auf der durch den Free-Running-Timer erhaltenen Drehzahl und einer Anzahl repräsentativer Merkmale des Eingangselementsensors aufweisen, der die Pulsfolge erzeugt. Beispielsweise kann der Sensor ein für eine Drehbewegung mit dem Eingangselement am Eingangselement befestigtes Zahnrad aufweisen. In einer derartigen Ausführungsform kann die Anzahl der Zähnezahl des Zahnrades des Eingangselements (InputShaftWheelTeeth) entsprechen. Ähnlicherweise kann das Verfahren einen Schritt zum Berechnen eines konstanten Ausgangsdrehzahlwertes (OutputShaftSpdConstant) basierend auf der durch den Free-Running-Timer erhaltenen Drehzahl und einer Anzahl repräsentativer Merkmale des Ausgangselementsensors aufweisen, der die Pulsfolge erzeugt. Beispielsweise kann der Sensor ein für eine Drehbewegung mit dem Ausgangselement am Ausgangselement befestigtes Zahnrad aufweisen. In einer derartigen Ausführungsform kann die Anzahl der Zähnezahl des Zahnrades des Ausgangselements (OutputShaftWheelTeeth) entsprechen.
  • Das Verfahren kann ferner einen Schritt zum Berechnen eines ersten Teils (Fraction1) der Eingangselementperiode aufweisen, wobei der erste Teil dem Abschnitt der Eingangselementperiode zwischen der Zeit, die dem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements zugewiesen ist, und der Zeit entspricht, die dem ersten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements zugewiesen ist, der nach dem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements auftritt. Das Verfahren kann einen Schritt zum Berechnen eines zweiten Teils (Fraction2) der Eingangselementperiode aufweisen, wobei der zweite Teil dem Abschnitt der Eingangselementperiode zwischen der Zeit, die einem Puls der Pulsfolge des Ausgangselements zugewiesen ist, der dem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements unmittelbar vorangeht, und der Zeit entspricht, die dem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements zugewiesen ist.
  • Vorzugsweise werden die den Pulsen zugewiesenen Zeiten und die gezählten Pulse oder Pulszählwerte in Antwort auf Unterbrechungs-Serviceprogramme oder Unterbrechungssteuerprogramme des Prozessors (RCPU Interrupt) aufgezeichnet. Die Aufzeichnung der dem ersten und dem zweiten Pulse der Pulsfolge des Eingangselements zugewiesenen Zeiten erfolgt vorzugsweise durch ein Unterbrechungs-Serviceprogramm des Prozessors, das durch die Zuweisung der Zeit zum zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements getriggert wird. Die Berechnung der Eingangswellen- oder Eingangselementperiode erfolgt ebenfalls vorzugsweise durch das Unterbrechungs-Serviceprogramm des Prozessors, das durch Zuweisen der Zeit zum zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements getriggert wird.
  • Die Aufzeichnung der den Pulsen der Pulsfolge des Ausgangselements zugewiesenen Zeiten und der gezählten Pulse erfolgt vorzugsweise durch ein Unterbrechungs-Serviceprogramm des Prozessors, das durch Zuweisen der Zeit zum zweiten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements getriggert wird.
  • Die Berechnung der Eingangselement- oder Eingangswellendrehzahl, der Ausgangselement- oder Ausgangswellendrehzahl und einer etwaigen Differenz dazwischen kann mit einer von den Unterbrechungs-Serviceprogrammen des Prozessors unabhängigen Schleifenaufrufrate ausgeführt werden. Die Schleifenaufrufrate kann variabel sein, um die Betriebsanforderungen der Vorrichtung, die das Eingangs- und das Ausgangselement aufweist, zu berücksichtigen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung, die dazu geeignet ist, eine Drehbewegung der Elemente mit verschiedenen Drehzahlen zu ermöglichen, ein Kupplungsmechanismus und sind das Eingangs- und das Ausgangselement Wellen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen der Differenz relativer Lineargeschwindigkeiten eines Eingangs- und eines Ausgangselements einer Vorrichtung bereitgestellt, die eine Linearbewegung der Elemente mit verschiedenen Geschwindigkeiten ermöglicht, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Linearbewegung des Eingangselements zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen;
    Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Linearbewegung des Ausgangselements zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen
    Bereitstellen eines Free-Running-Timers;
    Bereitstellen eines Prozessors, der dazu geeignet ist, die Pulsfolgenausgangssignale der Sensoren und ein Eingangssignal vom Timer zu empfangen;
    Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements;
    Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements, wobei der zweite Puls nach dem ersten Puls auftritt;
    Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, wobei der erste Puls der Pulsfolge des Ausgangselements dem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements vorangeht;
    Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, wobei der zweite Puls der Pulsfolge des Ausgangselements nach dem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements auftritt;
    Zuweisen einer Zeit zu jedem Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, der zwischen dem ersten und dem zweiten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements auftritt, und Zählen dieser Pulse; und
    Verwenden der zugewiesenen Zeiten und Pulszählwerte in Kombination mit Daten, die mit der Vorrichtung in Beziehung stehen, die das Eingangs- und das Ausgangselement aufweist, zum Berechnen der Lineargeschwindigkeit des Eingangselements, der Lineargeschwindigkeit des Ausgangselements und einer etwaigen Differenz dazwischen.
  • Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt kann beispielsweise in Verbindung mit Linearvorschubanordnungen verwendet werden wie sie beispielsweise in Werkzeugmaschinen verwendet werden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen der Differenz der relativen Drehpositionen eines Eingangs- und eines Ausgangselements einer Vorrichtung bereitgestellt, die eine elastische Kupplung aufweist, die eine Drehbewegung und eine relative Winkelbewegung der Elemente ermöglicht, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Drehposition des Eingangselements zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen;
    Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Drehposition des Ausgangselements zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen
    Bereitstellen eines Free-Running-Timers;
    Bereitstellen eines Prozessors, der dazu geeignet ist, die Pulsfolgenausgangssignale der Sensoren und ein Eingangssignal vom Timer zu empfangen;
    Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements;
    Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements, wobei der zweite Puls nach dem ersten Puls auftritt;
    Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, wobei der erste Puls der Pulsfolge des Ausgangselements dem ersten Puls der Pulsfolge des Eingangselements vorangeht;
    Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, wobei der zweite Puls der Pulsfolge des Ausgangselements nach dem zweiten Puls der Pulsfolge des Eingangselements auftritt;
    Zuweisen einer Zeit zu jedem Puls der Pulsfolge des Ausgangselements, der zwischen dem ersten und dem zweiten Puls der Pulsfolge des Ausgangselements auftritt, und Zählen dieser Pulse; und
    Verwenden der zugewiesenen Zeiten und Pulszählwerte in Kombination mit Daten, die mit der Vorrichtung in Beziehung stehen, die das Eingangs- und das Ausgangselement aufweist, zum Berechnen der Drehposition des Eingangselements, der Drehposition des Ausgangselements und einer etwaigen Differenz dazwischen.
  • Das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt kann anstatt zum Messen eines Schlupfes zum Messen eines Verdrehmaßes oder Winkelveratzes zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangselement verwendet werden. Diese Daten könnten beispielsweise zum Schätzen des zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangselement übertragenen Drehmoments verwendet werden. Das Verfahren kann beispielsweise in Verbindung mit Fahrzeuglenksystemen angewendet werden.
  • Merkmale des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung können gleichermaßen auf die unter Bezug auf den zweiten und den dritten Aspekt beschriebenen Verfahren angewendet werden.
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems; und
  • 2 eine Darstellung von Pulsfolgen eines Kupplungseingangs- und eines Kupplungsausgangselements und von Zeitachsenmessungen.
  • Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, die einen allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichneten Kupplungsmechanismus zeigt. Der Kupplungsmechanismus 10 ist zwischen einem Kupplungseingangselement oder einer Kupplungseingangswelle 12 und einem Kupplungsausgangselement oder einer Kupplungsausgangswelle 14 angeordnet. Die Kupplungseingangswelle 12 erstreckt sich von einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor (nicht dargestellt), während sich die Kupplungsausgangswelle 14 zu einer Getriebeeinheit, z. B. einem Getriebegehäuse oder -kasten (nicht dargestellt) erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Kupplungsmechanismus 10 ein Mehrplatten-Kupplungsmechanismus mit zwei Kupplungsplatten 16, die mit der Kupplungsausgangswelle 14 verbunden sind, und zwei Druckplatten 18, die mit der Kupplungseingangswelle 12 verbunden sind. Die Konfiguration einer Doppelplattenkupplung dient lediglich als Beispiel und soll den vorgesehenen Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken.
  • Der Kupplungsmechanismus 10 weist eine Betätigungseinrichtung 20 auf, die dazu geeignet ist, die Kupplung und die Druckplatten 16, 18 zwischen einem vollständig eingerückten Zustand und einem vollständig ausgerückten Zustand zu bewegen. Die Betätigungseinrichtung 20 ist außerdem dazu geeignet, die Kupplung und die Druckplatten 16, 18 zu einer teilweise ein- oder ausgerückten Position zwischen der vollständig eingerückten und der vollständig ausgerückten Position zu bewegen, wodurch ein Kupplungsschlupf erzeugt wird. Die Betätigungseinrichtung 20 weist einen Eingang 21 auf, über den Kupplungseinrück/-ausrückbefehle beispielsweise von einem Getriebe- oder Gangschaltsteuerungssystem (nicht dargestellt) zugeführt werden können.
  • Die Kupplungseingangswelle und die Kupplungsausgangswelle 12, 14 weisen jeweils einen allgemein durch die Bezugszeichen 22 bzw. 24 bezeichneten Drehzahlsensor auf. Die Drehzahlsensoren 22, 24 weisen ein an der Kupplungseingangswelle bzw. der Kupplungsausgangswelle 12, 14 befestigtes Rad 26, 28 und ein Sensorelement 30, 32 zum Überwachen der Bewegung des Rades 26, 28 auf. Die Räder 26, 28 und die Sensoren 30, 32 wirken zusammen, um als Ergebnis der Drehbewegung der Eingangs- und der Ausgangswelle 12, 14 Pulsfolgenausgangssignale 34 bzw. 26 zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Räder 26, 28 eine bekannte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Zähne auf. Die Räder 26, 28 können auch andere gleichmäßig beabstandete Merkmale aufweisen, die durch einen geeignet konfigurierten Sensor überwacht werden können, um die erforderlichen Rechteckwellenpulsfolgenausgangssignale 34, 36 zu erzeugen.
  • Die Drehzahlsensoren 22, 24 sind mit einem Mikroprozessor 38 verbunden. In der Darstellung werden die Pulsfolgenausgangssignale 34, 36 der Drehzahlsensoren 22, 24 zwar dem Mikroprozessor 38 direkt zugeführt, es ist jedoch klar, dass eine geeignete Eingangsschutzschaltung zwischen den Drehzahlsensoren 22, 24 und dem Mikroprozessor 38 bereitgestellt wird. Der Mikroprozessor 38 weist ferner einen Speicher 40 und einen Hochgeschwindigkeits-Free-Running-Timer 42 auf. Der Timer 42 wird bereitgestellt, damit der Mikroprozessor 38 durch die Drehzahlsensoren 22, 24 überwachten Ereignissen Zeiten zuweisen kann. Der Speicher 40 weist mit dem Kupplungsmechanismus 10 in Beziehung stehende statische Daten auf, die, wie nachstehend beschrieben wird, zum Berechnen des Kupplungsschlupfes (ClutchSlip) erforderlich sind, und ist dazu geeignet, Zeitdaten zu speichern, die mit den durch die Drehzahlsensoren überwachten Ereignissen in Beziehung stehen. Beispielsweise können die im Speicher 40 gespeicherten statischen Daten die Anzahl der Zähne oder anderer überwachbarer Merkmale der Räder 26, 28 der Kupplungseingangs- und -ausgangswelle enthalten.
  • Der Mikroprozessor 38 weist einen Ausgang 44 auf, der mit der Kupplungsbetätigungseinrichtung 20 verbunden ist, und einen Eingang 46, über den mit einem gewünschten oder erforderlichen Kupplungsschlupfwert bzw. Kupplungsschlupf-Sollwert in Beziehung stehende Information spezifizierbar ist. Der Eingang kann beispielsweise mit einem Getriebe- oder Gangschaltsteuerungssystem verbunden sein. In Verbindung mit dem Mikroprozessor 38 wird ein prozessgekoppeltes Regelungssystem bereitgestellt, das die Relativdrehzahl zwischen der Kupplungseingangs- und -ausgangswelle 12, 14 überwacht und dadurch das dazwischen auftretende Schlupfmaß bestimmt, den tatsächlichen Schlupf mit einem Schlupf-Sollwert vergleicht, der über den Eingang 46 dem Mikroprozessor 38 zugeführt wird, und gegebenenfalls der Kupplungsbetätigungseinrichtung 20 über den Ausgang 44 Befehle zum Ändern der Wechselwirkung zwischen den Kupplungsplatten 16 und den Druckplatten 18 und Ändern des Kupplungsschlupfmaßes zuführt, so dass es sich dem dem Mikroprozessor 38 zugeführten Schlupf-Sollwert annähert oder ihn erreicht.
  • Nachstehend wird auf 2 Bezug genommen, die Pulsfolgenausgangssignale 34, 36 von den Drehzahlsensoren zusammen mit einem oberen und einem unteren Zeitachsendiagramm 48, 50 zeigt, die den Abstand und den Überlapp bestimmter Pulsfolgenausgangssignalereignisse darstellen. Die obere Pulsfolge 34 entspricht dem Ausgangssignal des der Eingangswelle 12 des Kupplungsmechanismus zugeordneten Drehzahlsensors 22, während die untere Pulsfolge 36 dem Ausgangssignal des der Ausgangswelle 14 des Kupplungsmechanismus zugeordneten Drehzahlsensors 24 entspricht. Wie leicht ersichtlich ist, sind die Pulsfolgen 34, 36 nicht miteinander in Phase, so dass ein durch die Sensoren 22, 24 erfasstes Schlupfmaß im Kupplungsmechanismus 10 vorhanden ist.
  • Wenn der Kupplungsmechanismus 10 zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnet ist, kann die Kupplungseingangswelle 12 direkt mit der Kurbelwelle des Motors verbunden sein, und die Kupplungsausgangswelle 14 kann direkt mit der Getriebeeingangswelle verbunden sein. Daher ist ersichtlich, dass eine Messung der Drehzahl der Kupplungseingangswelle 12 einer Messung der Drehzahl des Motors entspricht.
  • Der Mikroprozessor 38 ist anfangs zum Überwachen nur der Pulsfolge 36 des Drehzahlsensors 24 der Kupplungsausgangswelle konfiguriert. Der Mikroprozessor 38 überwacht die Anstiegsflanke 52 der Pulsfolge 36 und weist diesem Ereignis eine durch den Timer 42 zugeführte Zeit t(output1) zu. Die Zeit t(output1) wird im Speicher 40 gespeichert. Der Mikroprozessor 38 setzt die Überwachung des Pulsfolgenausgangssignals 36 fort und weist jeder Anstiegsflanke 52 eine Zeit t(output1) zu und überschreibt aufeinanderfolgend die zuvor im Speicher 40 gespeicherten Zeiten t(output1). Dieser Überwachungs- und Überschreibzyklus wird fortgesetzt, bis der Mikroprozessor 38 mit der Überwachung der Pulsfolge 34 des Drehzahlsensors 22 der Kupplungseingangswelle beginnt.
  • Beim Überwachen der Pulsfolge 34 des Drehzahlsensors 22 der Kupplungseingangswelle überwacht der Mikroprozessor 38 die Anstiegsflanken 54 der Pulsfolge 34 und weist der ersten Anstiegsflanke 54 eine Zeit t(engine1) zu. Der Ausdruck (engine) wird in Verbindung mit der Überwachung der Drehzahl der Kupplungseingangswelle verwendet, weil die Eingangswelle 12, wie vorstehend beschrieben wurde, direkt mit einem Motor verbunden ist. Der Mikroprozessor 38 fährt mit der Überwachung der Anstiegsflanken 54 der Pulsfolge 34 der Kupplungseingangswelle fort, bis eine gewünschte Anzahl von Anstiegsflanken 54 erfasst worden ist. In der dargestellten Ausführungsform erfasst der Mikroprozessor zwei aufeinanderfolgende Anstiegsflanken 54 nach der Anstiegsflanke, der die Zeit t(engine1) zugewiesen wurde, und weist der zweiten der beiden Anstiegsflanken die Zeit t(engine2) zu. Die dargestellte Erfassung zweier aufeinanderfolgender Anstiegsflanken 54 der Pulsfolge 34 der Kupplungseingangswelle stellt lediglich ein Beispiel dar, wobei diese Anzahl in Abhängigkeit von mehreren Faktoren variieren kann, die mit der Konfiguration und der Leistungsfähigkeit des Getriebesystems in Beziehung stehen, in dem der Kupplungsmechanismus 10 integriert ist.
  • Nachdem die Überwachung der Pulsfolge 34 der Kupplungseingangswelle begonnen hat, setzt der Mikroprozessor die Überwachung der Pulsfolge 36 der Kupplungsausgangswelle fort. Anstiegsflanken 52 der Pulsfolge 36, die nach der der Anstiegsflanke 54 zugewiesenen Zeit t(engine1) und vor der der Anstiegsflanke 54 zugeordneten Zeit t(engine2) erfasst werden, werden Zeiten t(output2) bzw. t(output3) zugewiesen. Der ersten Anstiegsflanke 53 nach der der Anstiegsflanke 54 zugewiesenen Zeit t(engine2) wird die Zeit t(output4) zugewiesen. Den zwischen den Zeitmessungen für die Zeiten t(engine1) und t(engine2) erfassten und akkumulierten Anstiegsflanken 52 wird ein in 2 durch cnt abgekürzter Zählwert zugewiesen.
  • Nach der Zuweisung der Zeit t(engine2) zu einer Anstiegsflanke 54 der Pulsfolge 34 der Kupplungseingangswelle führt der Mikroprozessor ein Unterbrechungs-Serviceprogramm aus, das veranlasst, dass eine Kopie der Zeiten t(engine1) und t(engine2) in den Speicher 40 geschrieben wird und ein Wert für die Motorperiode (EnginePeriod) hergeleitet und im Speicher gespeichert wird. Der Motorperiodenwert (EnginePeriod) wird gemäß der folgenden Berechnung hergeleitet: EnginePeriod = t(engine2) – t(engine1)
  • Die Motorperiode ist in 2 durch den schattierten Block 56 auf dem Zeitachsendiagramm 48 dargestellt.
  • Nach der Zuweisung der Zeit t(output4) zu einer Anstiegsflanke 52 der Pulsfolge 36 der Kupplungseingangswelle wird ein weiteres Unterbrechungs-Serviceprogramm ausgeführt, das veranlasst, dass eine Kopie der Zeiten t(output1), t(output2), t(output3) und t(output4) zusammen mit dem Zählwert cnt in den Speicher 40 geschrieben wird. Dann können die folgenden Berechnungen mit einer geeigneten Schleifenaufrufrate ausgeführt werden: EngineSpdConstant = (FreeRunningTimerFrequency·60)/InputShaftWheelTeeth OutputShaftSpdConstant = (FreeRunningTimerFrequency·60)/OutputShaftWheelTeeth Fraction1 = (t(output2) – t(engine1))(t(output2) – t(output1)) Fraction2 = (t(engine2) – t(output3))/(t(output4) – t(output3)) EngineSpeed = (EngineSpdConstant·NumberOfPulsesAccumulated)/EnginePeriod OutputSpeed = (OutputShaftSpeedConstant·(Fraction1 + Fraction2 + cnt))/EnginePeriod ClutchSlip = EngineSpeed – OutputSpeed
  • Die Werte Fraction1 und Fraction2 sind durch schraffierte Blöcke 58 und 60 auf dem unteren Zeitachsendiagramm von 2 dargestellt. Fraction1 58 entspricht dem Abschnitt der Motorperiode zwischen den Zeiten t(engine1) und t(output2), während Fraction2 60 dem Abschnitt der Motorperiode zwischen den Zeiten t(output3) und t(engine2) entspricht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zum Messen von Kupplungsschlupf in automatischen und Doppelkupplungs-Fahrzeuggetrieben geeignet. Das Verfahren ist auch in Verbindung mit anderen Vorrichtungen mit drehbaren Eingangs- und Ausgangswellen anwendbar, die dazu geeignet sind, sich mit verschiedenen Drehzahlen relativ zueinander zu drehen. Es wird in Betracht gezogen, das erfindungsgemäße Verfahren auch in Verbindung mit Vorrichtungen wie etwa Viskositätskupplungen und Differentialgetriebeanordnungen zu verwenden. Das Verfahren kann auch mit Vorrichtungen des beschriebenen Typs verwendet werden, die außerhalb des Gebiets der Kraftfahrzeugtechnik verwendet werden.
  • Die unter Bezug auf die beigefügten Figuren beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die Messung von Schlupf zwischen drehbaren Eingangs- und Ausgangswellen eines Kupplungssystems. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch gleichermaßen auch auf Messungen von Differenzen zwischen der Bewegung von Eingangs- und Ausgangselementen eines linearen Systems anwendbar. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einer zwischen drehbaren Eingangs- und Ausgangselementen angeordneten elastischen Kupplung zum Messen eines Winkelversatzes oder eines Verdrehmaßes zwischen den Elementen verwendet werden.
  • Zusammenfassung
  • Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen der Differenz von Relativdrehzahlen eines Eingangs- und eines Ausgangselements (12, 14) einer Vorrichtung (10) bereitgestellt, die dazu geeignet ist, eine Drehbewegung der Elemente (12, 14) mit verschiedenen Drehzahlen zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Berechnung der als Schlupf bezeichneten Differenz zwischen den Drehzahlen der Elemente (12, 14) durch Synchronisieren der Messungen der Eingangs- und der Ausgangselementdrehzahl. Durch die vorliegende Erfindung wird jegliches Rauschen eliminiert, das durch zyklische Schwankungen der Eingangselementdrehzahl verursacht wird.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Berechnen der Differenz relativer Drehzahlen von Eingangs- und Ausgangswellen einer Kupplungsvorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Drehbewegung der Eingangswelle zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen; Bereitstellen eines Sensors, der dazu geeignet ist, die Drehbewegung der Ausgangswelle zu überwachen und ein Ausgangssignal in der Form einer Pulsfolge zu erzeugen; Bereitstellen eines Free-Running-Timers; Bereitstellen eines Prozessors, der dazu geeignet ist, die Pulsfolgenausgangssignale der Sensoren und ein Eingangssignal vom Timer zu empfangen; Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle; Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle, wobei der zweite Puls nach dem ersten Puls auftritt; Zuweisen einer Zeit zu einem ersten Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle, wobei der erste Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle dem ersten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle vorangeht; Zuweisen einer Zeit zu einem zweiten Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle, wobei der zweite Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle nach dem zweiten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle auftritt; Zuweisen einer Zeit zu jedem Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle, der zwischen dem ersten und dem zweiten Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle auftritt, und Zählen dieser Pulse; und Verwenden der zugewiesenen Zeiten und der Pulszählwerte in Kombination mit Daten, die mit der Kupplungsvorrichtung in Beziehung stehen, die die Eingangs- und die Ausgangswelle aufweist, zum Berechnen der Drehzahl der Eingangswelle, der Drehzahl der Ausgangswelle und einer etwaigen Differenz dazwischen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Berechnungsschritt einen Schritt zum Berechnen einer Eingangswellenperiode durch Subtrahieren der dem ersten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle zugewiesenen Zeit von der dem zweiten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle zugewiesenen Zeit aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Berechnungsschritt einen Schritt zum Berechnen eines konstanten Eingangsdrehzahlwertes basierend auf der durch den Free-Running-Timer erhaltenen Drehzahl und einer Anzahl repräsentativer Merkmale des Eingangswellensensors aufweist, der die Pulsfolge erzeugt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Eingangswellensensor ein für eine Drehbewegung mit der Eingangswelle an der Eingangswelle befestigtes Zahnrad aufweist, wobei die Anzahl der Zähnezahl des Zahnrades entspricht.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Berechnungsschritt einen Schritt zum Berechnen eines konstanten Ausgangsdrehzahlwertes basierend auf der durch den Free-Running-Timer erhaltenen Drehzahl und einer Anzahl repräsentativer Merkmale des Ausgangswellensensors aufweist, der die Pulsfolge erzeugt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Ausgangswellensensor ein für eine Drehbewegung mit der Ausgangswelle an der Ausgangswelle befestigtes Zahnrad aufweist, und wobei die Anzahl der Zähnezahl des Zahnrades entspricht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wenn dieser von Anspruch 2 abhängt, wobei der Berechnungsschritt einen Schritt zum Berechnen eines ersten Teils der Eingangswellenperiode aufweist, wobei der erste Teil dem Abschnitt der Eingangswellenperiode zwischen der Zeit, die dem ersten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle zugewiesen ist, und der Zeit entspricht, die dem ersten Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle zugewiesen ist, der nach dem ersten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle auftritt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wenn dieser von Anspruch 2 abhängt, wobei der Berechnungsschritt einen Schritt zum Berechnen eines zweiten Teils der Eingangswellenperiode aufweist, wobei der zweite Teil dem Abschnitt der Eingangswellenperiode zwischen der Zeit, die einem Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle zugewiesen ist, der dem zweiten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle unmittelbar vorangeht, und der Zeit entspricht, die dem zweiten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle zugewiesen ist.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aufzeichnung der den Pulsen zugewiesenen Zeiten und der Pulszählwerte durch Unterbrechungs-Serviceprogramme des Prozessors ausgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Aufzeichnung der Zeiten, die dem ersten und dem zweiten Puls der Pulsfolge der Ein gangswelle zugewiesen sind, durch ein Unterbrechungs-Serviceprogramm des Prozessors ausgeführt wird, das durch die Zuweisung der Zeit zum zweiten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle getriggert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wenn dieser von Anspruch 2 abhängt, wobei die Berechnung der Eingangswellenperiode durch ein Unterbrechungs-Serviceprogramm des Prozessors ausgeführt wird, das durch die Zuweisung der Zeit zum zweiten Puls der Pulsfolge der Eingangswelle getriggert wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Aufzeichnung der Zeiten, die den Pulsen der Pulsfolge der Ausgangswelle zugewiesen sind, und der Pulszählwerte durch ein Unterbrechungs-Serviceprogramm des Prozessors ausgeführt wird, das durch die Zuweisung der Zeit zum zweiten Puls der Pulsfolge der Ausgangswelle getriggert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Berechnung der Eingangswellendrehzahl, der Ausgangswellendrehzahl und einer etwaigen Differenz dazwischen mit einer Schleifenaufrufrate ausgeführt wird, die von den Unterbrechungs-Serviceprogrammen des Prozessors unabhängig ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schleifenaufrufrate Variabel ist.
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