DE19540921A1 - System zur Steuerung einer Servokupplung - Google Patents

System zur Steuerung einer Servokupplung

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DE19540921A1
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Ferdinand Dipl Ing Grob
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Robert Bosch GmbH
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Description

Stand der Technik
Das erfindungsgemäße System geht aus von einer Servokupplung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Solche automatische Kupplungen bzw. Servokupplungen sind beispielsweise bekannt aus "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, Auflage, 1991, Seiten 538 und 539. Servokupplungen bieten in Verbindung mit elektronischen Steuergeräten entweder einen automatisierten Anfahrvorgang oder, zusammen mit servobetätigten Schaltgetrieben, ein vollautomatisches Getriebe. Bei solchen Servokupplungen wird das Öffnen und Schließen der Kupplung im allgemeinen durch einen Servoantrieb getätigt. Die Ansteuerung dieses Servoantriebs sollte dabei ein gewünschtes Kupplungsmoment realisieren. Hierzu mußte aber der Zusammenhang zwischen der Verstellung des Servomotors und dem von der Kupplung zu übertragenden Kupplungsmoment bekannt sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Optimierung der Kupplungssteuerung.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Wie erwähnt, geht die Erfindung aus von einem System zur Steuerung einer zwischen einem Fahrzeugmotor und einem Getriebe angeordneten Servokupplung, bei der zum Wechseln der Getriebeübersetzung das Öffnen und Schließen der Kupplung mittels eines Ein- und Ausrückens eines von einer Steuereinheit gesteuerten Stellgliedes geschieht. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß die Steuereinheit derart ausgelegt ist, daß stationäre Betriebszustände des Motors erfaßt werden und in Reaktion auf die Erfassung eines stationären Betriebszustands eine willkürliche Ansteuerung des Stellgliedes ohne ein Wechsel der Getriebeübersetzung getätigt werden kann.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße willkürliche Ansteuerung der Servokupplung bei Betriebszuständen mit konstantem Motormoment der aktuelle Zusammenhang zwischen der Stellung des Stellgliedes und dem übertragenen Kupplungsmoment ermittelt werden kann. Hierdurch können insbesondere lebensdauerabhängige Änderungen der Kupplung, beispielsweise Kupplungsverschleiß und Exemplarstreuungen, bei der Ansteuerung der Servokupplung berücksichtigt werden. Der jeweils aktuell geltende Zusammenhang zwischen der Verstellung des Stellgliedes und dem übertragenden Kupplungsmoment wird erfindungsgemäß ohne den Einbau eines Drehmomentensensors, der das Kupplungsmoment meßtechnisch erfaßt, ermöglicht. Dies hat insbesondere mit Blick auf die Kosten eines Drehmomentensensors und der erforderlichen hohen Dynamik des Regelkreises einen erheblichen Vorteil.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Erfassung der stationären Erfassung des Betriebszustandes die zeitliche Änderung der Drehzahl des Fahrzeugmotors erfaßt wird. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, daß der stationäre Betriebszustand dann erfaßt wird, wenn die zeitliche Änderung der Drehzahl des Fahrzeugmotors unterhalb eines Schwellwertes liegt. Bei dieser Ausführungsform ist insbesondere daran gedacht, daß der stationäre Betriebszustand des Fahrzeugmotors dann erfaßt wird, wenn sich die Motordrehzahl im wesentlichen nicht ändert.
Erfindungsgemäß kann dann vorgesehen sein, daß in Reaktion auf die Erfassung eines stationären Betriebszustands ein Lösen der Kupplung um einen bestimmten Einrückweg getätigt wird. Erfindungsgemäß wird also während stationärer Betriebszustände des Fahrzeugmotors die Kupplung vom haftenden in den gleitenden bzw. in einen periodisch gleitenden Zustand überführt. Dieser Wechsel zwischen Haftreibung und Gleitreibung kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise in Abhängigkeit von dem erfaßten Kupplungsschlupf bestimmt werden.
Vorteilhafterweise wird in Reaktion auf die Erfassung des stationären Betriebszustandes das momentane Moment des Fahrzeugmotors erfaßt, da dieses Motormoment beim Übergang von der Haftreibung zur Gleitreibung gerade dem übertragenen Kupplungsmoment entspricht.
Erfindungsgemäß kann dann vorgesehen sein, daß die Wertkombination des in Reaktion auf die Erfassung des stationären Betriebszustand erfaßten momentanen Motormoments und des bestimmten Einrückweges zur Bildung oder Veränderung einer Kennlinie gespeichert wird. Auf diese Weise wird ständig die Kennlinie, die einem bestimmten einstellbaren Einrückweg des Stellgliedes ein zu übertragendes Kupplungsmoment zuordnet, aktualisiert.
Eine zweite Variante der Erfindung sieht vor, daß die Steuereinheit derart ausgelegt ist, daß während Ein­ und/oder Ausrückvorgängen der Servokupplung der aktuelle Ein- und/oder Ausrückweg und eine aus dem erfaßt momentanen Moment des Fahrzeugmotors und der erfaßten zeitlichen Änderung der Drehzahl des Fahrzeugmotors ermittelte, das aktuelle Kupplungsmoment repräsentierende Größe erfaßt wird. Auch bei dieser Variante wird die Kombination des erfaßten Ein- und/oder Ausrückweges und der Größe, die das aktuelle Kupplungsmoment repräsentiert, zur Bildung einer Kennlinie gespeichert. Auch durch diese Variante gelangt man zu einem aktuellen Zusammenhang zwischen der Ansteuerung des Stellgliedes und dem übertragenen Kupplungsmoment. Während die erste Variante der Erfindung auf willkürlichen Ansteuerungen der Kupplung bei stationären Betriebszuständen des Fahrzeugmotors basiert, nutzt die zweite Variante die Kupplungsbetätigungen, die programmgemäß im Normalbetrieb getätigt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung beider Varianten der Erfindung geschieht, wie erwähnt, dadurch, daß die gespeicherte Kennlinie zur Steuerung des durch die Servokupplung übertragenen Kupplungsmoments herangezogen wird.
Eine Weiterentwicklung beider Varianten der Erfindung sieht vor, daß das Stellglied einen Schrittmotor aufweist. Die Anzahl der Impulse, mit denen dieser Schrittmotor beaufschlagt wird, ist dabei ein Maß für dessen relativen Drehwinkel und somit ein direktes Maß für den Ein- bzw. Ausrückweg der Kupplung. Bei dieser Variante ist ein Sensor, der den Ein- bzw. Ausrückweg der Kupplung mißt, überflüssig.
Bei dieser Weiterentwicklung ist vorgesehen, daß nach einem jeden Ausrückvorgang (Schließen der Kupplung) oder bei bestimmten Ausrückvorgängen eine definierte Ansteuerung des Schrittmotors getätigt wird. Insbesondere ist daran gedacht, daß zur Betätigung der Kupplung eine durch den Schrittmotor in ihre Längsrichtung verschiebbare Zahnstange vorgesehen ist. Nach einem jeden Ausrückvorgang (Schließen der Kupplung) oder nach bestimmten Ausrückvorgängen wird die Zahnstange durch eine Ansteuerung des Schrittmotors in eine definierte Position, vorzugsweise an einen mechanischen Anschlag, gefahren. Dieser Anschlag ist dann der Kalibrierpunkt für den Motor, d. h. in dieser definierten Position wird der Drehwinkel gleich Null gesetzt. Damit ist die Anzahl der beaufschlagten Impulse ein Maß für den absoluten Drehwinkel des Motors und damit ein Maß für den Einrückweg der Kupplung. Der erwähnte Wegsensor kann damit vorteilhafterweise entfallen. Der Schrittmotor kann bei jedem oder bestimmten Kupplungsvorgängen neu kalibriert werden, wodurch sich ein sicheres und robustes System ergibt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen zu entnehmen.
Zeichnung
Die Fig. 1a und 1b zeigen schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen Systems in zwei Varianten. Die Fig. 2 zeigt detaillierter anhand eines Blockschaltbildes die Funktionsweise des Steuergerätes, während die Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des die Erfindung betreffenden Teils des Steuergeräts wiedergibt. Die Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf des Motormoments. In der Fig. 5 ist eine Anordnung zur Bestimmung des Kupplungsschlupfes zu erkennen, während die Fig. 6 die Ein- bzw. Ausgangsdrehzahlen der Kupplung während eines Einkuppelvorgangs darstellt. Die Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Variante.
Ausführungsbeispiel
Anhand der im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele soll die Erfindung verdeutlicht werden.
Die Fig. 1a und 1b zeigen zwei Varianten einer Servokupplung, wobei die gleichen Bauteile mit den selben Bezugszeichen versehen sind. Der einzige Unterschied zwischen der in der Fig. 1a und der in der Fig. 1b gezeigten Servokupplung besteht in der Ausgestaltung des Servomotors 1105 bzw. 1105′. In der Variante gemäß 1a handelt es sich bei dem Stellmotor 1105 um einen Stellmotor, dessen Ausgangsdrehwinkel kontinuierlich verstellbar ist. Bei dem in der Fig. 1b zu sehenden Stellmotor 1105′ handelt es sich um einen Schrittmotor, bei dem der Drehwinkel der Ausgangswelle schrittweise, d. h. in definierten Winkeln, verstellbar ist. Bei der in der Fig. 1b gezeigten Variante fehlt das Wegpotentiometer 1106 zur Bestimmung des Einrückweges S. Statt dessen weist die in der Fig. 1b zu sehende Servokupplung einen mechanischen Anschlag 1109 auf, dessen Funktion noch beschrieben wird.
Die Fig. 1a und b zeigen mit dem Bezugszeichen 10 einen Fahrzeugmotor, dessen Ausgangswelle mit der Schwungscheibe 1101 der Servokupplung 11 verbunden ist. Abtriebsseitig führt die Servokupplung 11 zu dem Getriebe 12. Der Steuereinheit 13 wird die Motordrehzahl nM und das Motormoment MM zugeführt. Bei der in der Fig. 1a zu sehenden Variante wird der Steuereinheit 13 zusätzlich noch der aktuelle Einrückweg S ist zugeleitet. Gemäß der ersten Erfindungsvariante benötigt das Steuergerät 13 zusätzlich die Abtriebsdrehzahl nab. Abhängig von diesen Eingangssignalen steuert die Steuereinheit 13 den Servomotor 1105 bzw. 1105′ mittels der Signale St bzw. Sp zur Verstellung der Kupplung an.
Das Motormoment MM wird dabei der Steuereinheit 13 von der Motorsteuereinheit 101 zugeführt. Das Motormoment MM kann aber auch anhand von den Betriebsdaten (bspw. Last, Motordrehzahl) des Motors im Kupplungssteuergerät 13 berechnet werden. Ein Drehzahlsensor 102 liefert die Motordrehzahl nM, wobei dieses Signal im allgemeinen, ebenso wie das Motormoment MM, im Motorsteuergerät 101 vorliegt und von dort der Steuereinheit 13 zugeführt werden kann. Bei der ersten Erfindungsvariante mißt darüberhinaus der Sensor 1107 die Abtriebsdrehzahl nab der Servokupplung.
Die Kupplung an sich ist in bekannter Weise mit einer Schwungscheibe 1101, einer Kupplungsscheibe 1110, einer Druckplatte 1111, einem Federelement (Tellerfeder) 1102 und dem Ausrücklager 1112 ausgestattet. Das Drehmoment, das von der Kupplung im schleifenden Betrieb übertragen wird, das Kupplungsmoment MK, ist unter anderem durch die Vorspannung der Tellerfeder 1102 gegeben. Die Vorspannung der Tellerfeder 1102 ist wiederum abhängig vom Einrückweg S des Kupplungsgestänges, das in diesem Ausführungsbeispiel als Zahnstange 1104 ausgebildet ist. Die Zahnstange 1104 wird durch die Ausgangswelle des Stellmotors 1105 bzw. Schrittmotors 1105′ betätigt. Im Normalbetrieb der Kupplung wird der Weg S, also der Einrückweg, über einen Regelkreis abhängig von einem Sollwert Ssoll (Fig. 2) angeregelt. Damit läßt sich über den Sollwert Ssoll das Kupplungsmoment steuern.
Während in den Fig. 1a und 1b der Einrückweg S als Stellgröße der Servokupplung dargestellt ist, kann selbstverständlich auch der Drehwinkel des Stellmotors 1105 bzw. 1105′ oder die Kraft auf die Tellerfeder 1102 als Stellgröße dienen. Bei einem zwischen Kupplung und Steller zwischengeschalteten Hydraulikkreis kann als Stellgröße der Druck im Hydrauliksystem verwendet werden. Die nachfolgend verwendete Größe S stellt daher ganz allgemein die Stellgröße für das Kupplungsmoment im schleifenden Zustand dar.
Ein besonders einfaches System ist in der Fig. 1b zu sehen, wobei als Stellmotor ein Schrittmotor 1105′ verwendet wird. Die Anzahl der Impulse, mit denen der Motor 1105′ beaufschlagt wird, ist ein Maß für dessen relativen Drehwinkel. Auf diese Weise kann auf eine aufwendige Erfassung des aktuellen Einrückweges Sist durch das Wegpotentiometer 1106 (Fig. 1a) verzichtet werden.
Bei jedem Ausrückvorgang (Schließen der Kupplung) wird die Zahnstange 1104 bei der in der Fig. 1b gezeigten Variante bis zu einem mechanischen Anschlag 1109 zurückgefahren. Dieser Anschlag 1109 ist der Kalibrierpunkt für den Motor, d. h., daß dann, wenn die Zahnstange 1104 den Anschlag 1109 erreicht, auf den Drehwinkel Null kalibriert wird. Damit ist die Anzahl der Impulse (Signale Sp des Steuergeräts 13, Fig. 1b), mit denen der Schrittmotor 1105′ beaufschlagt wird, ein Maß für den absoluten Drehwinkel des Motors und damit ein Maß für den aktuellen Einrückweg Sist. Der Wegsensor 1106 kann also damit entfallen, der Schrittmotor 1105′ kann bei jedem Kupplungsvorgang oder bei ausgewählten Kupplungsvorgängen neu kalibriert werden, wodurch sich ein sicheres und robustes System ergibt.
Wird die Stellgröße S, in diesen Ausführungsbeispielen der Einrückweg, über einen Regelkreis abhängig von einem Sollwert Ssoll eingeregelt, so ist es dabei nachteilig, daß der Zusammenhang zwischen dem Einrückweg S bzw. Sollwert Ssoll und dem übertragenen Kupplungsmoment MK unbekannt ist. Dieser Zusammenhang ist im Block 131 der Fig. 2 skizziert. Hier ist zu sehen, daß das übertragene Kupplungsmoment MK innerhalb eines gewissen Totweges T zunächst unverändert bleibt, um dann im Gleitzustand mit der Erhöhung des Weges S abzunehmen.
Zwar ließe sich für ein einzelnes Kupplungsexemplar der oben erwähnte Zusammenhang zwischen dem Kupplungsmoment und dem Einrückweg technisch ermitteln, jedoch sind lebensdauerabhängige Änderungen (beispielsweise Verschleiß) und Exemplarstreuungen so groß, daß die Funktion MK = f(S) praktisch nicht bekannt ist.
Des weiteren ließe sich durch den Einbau eines Drehmomentensensors das Kupplungsmoment MK meßtechnisch erfassen und mittels eines Regelkreises einregeln. Aufgrund der hohen Kosten eines Drehmomentensensors und der erforderlichen hohen Dynamik des Regelkreises ist dies jedoch keine seriengeeignete Lösung.
Wie schon eingangs erwähnt, ist es also das Ziel der Erfindung, die Funktion MK = f(S) während des normalen Fahrzeugbetriebes zu ermitteln, in einem nicht flüchtigen Speicher (Block 131, Fig. 2) abzulegen und über die Lebensdauer der Kupplung adaptiv zu korrigieren. Hierzu soll zunächst anhand der Fig. 2 detaillierter auf die Funktionen der Steuereinheit 13 eingegangen werden.
In der Steuereinheit 13 wird dem Block 131 ein einzustellendes Kupplungsmoment MKsoll zugeführt. Auf die Ermittlung dieses gewünschten Kupplungsmoments soll hier nicht eingegangen werden, da die Erfindung nicht die Ermittlung dieses gewünschten Kupplungsmoments betrifft, sondern dessen Einstellung. Im Block 131 ist der schon erwähnte Zusammenhang zwischen dem Kupplungsmoment MK und dem Einrückweg S bzw. in allgemeiner Form der Stellgröße, abgespeichert. Hieraus wird dann als Ausgangsgröße des Blocks 131 die Soll-Stellgröße Ssoll einen Komperator 132 zugeführt, der die Soll-Stellgröße Ssoll mit dem entsprechenden Ist-Stellgrößenwert Sist vergleicht und abhängig von diesem Vergleich in der Servokupplung 11 den Stellmotor 1105 (Stellsignal ST) bzw. den Schrittmotor 1105′ (Stellgröße Sp) zur Einstellung der Sollgröße Ssoll ansteuert.
Der Kern der Erfindung besteht nun darin, daß ein Block 133 vorgesehen ist, mittels dem die im Block 131 gespeicherte Kennlinie verändert und an den aktuellen Zustand der Kupplung angepaßt werden kann. Hierzu wird dem Block 133 der momentane Istwert Sist der Stellgröße, die Motordrehzahl nM und das aktuelle Motormoment MM zugeführt. In der ersten Ausführungsvariante der Erfindung wird dem Block 133 noch die Abtriebsdrehzahl nab sowie das Signal K, das einen Kupplungsvorgang repräsentiert, zugeführt. In der ersten Ausführungsvariante der Erfindung greift der Block 133 durch das Signal W direkt auf das Stellsignal des Stellmotors 1105 bzw. 1105′ zu.
1. Ausführungsvariante
Von der geschlossenen (haftenden) Kupplung wird das Moment
Im stationären Fall (ω′M ≈ 0) ist MK = MM.
Das mittlere Motormoment M ist das über den Kurbelwellenwinkel 720° (Viertaktmotor) bzw. 360° (Zweitaktmotor) gemittelte Motormomente M. Das mittlere Motormoment M ist aus dem Drehzahl-Last-Kennfeld unter Berücksichtigung von Zündwinkel und Luftzahl λ hinreichend genau bekannt. Das Motormoment kann beispielsweise am Motorsteuergerät 101 (Fig. 1a und 1b) abgegriffen werden.
Zum Verständnis der ersten Ausführungsvariante soll nun auf die Fig. 4 eingegangen werden. Hier ist über der Zeit das Motormoment MM im stationären Motorbetrieb aufgetragen. Das Motormoment schwankt dabei in bekannterweise um das mittlere Motormoment M und erreicht als Spitzenwert das Motormoment MMmax.
Wird nun in stationären Betriebspunkten des Motors das übertragbare Kupplungsmoment MK durch Erhöhung des Einrückweges S soweit abgesenkt, daß es MMmax geringfügig unterschreitet (Fig. 4), so geht die Kupplung periodisch für kurze Zeit von dem haftenden in den schleifenden Betriebszustand über. Diese Bereiche sind in der Fig. 4 schraffiert.
Das geringfügige Unterschreiten des übertragbaren Kupplungsmoments MK unter das maximale Motormoment MMmax kann über den Kupplungsschlupf, d. h. über einen Vergleich zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Kupplung sehr feinfühlig detektiert werden. Dies ist in der Fig. 5 zu sehen.
In einer ersten Ausführungsform wird in der Fig. 5 die Differenz Δn zwischen der Eingangsdrehzahl (Motordrehzahl nM) und der Abtriebsdrehzahl nab der Kupplung gebildet. Wie schon anhand der Fig. 1a und 1b aufgeführt wurde, werden diese Drehzahlen mittels der Sensoren 102 und 1107 erfaßt.
Die Motordrehzahl nM kann dabei im allgemeinen am Motorsteuergerät 101 (Fig. 1a und 1b) abgegriffen werden. Die Abtriebsdrehzahl nab kann beispielsweise über Raddrehzahlsensoren unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzung erfaßt werden. Als Alternative ist in der Fig. 5 die Winkelerfassung am Antrieb bzw. Abtrieb der Kupplung dargestellt.
Vorübergehend kann, falls erforderlich, die Kraftstoffzufuhr bzw. der Zündwinkel des Fahrzeugmotors zylinderindividuell geringfügig unterschiedlich eingestellt werden. Damit kann insbesondere bei 6,8- oder 12-Zylindermotoren eine ausreichende Differenz zwischen dem Motormoment MM und dem maximalen Motormoment MMmax eingestellt werden (künstliche Laufunruhe).
Ist nun bei einem stationärem Betriebszustand durch eine Ansteuerung W des Stellmotors 1105 bzw. 1105′ die Kupplung gemäß Fig. 4 im schleifenden Bereich, so gelten in guter Näherung folgende Bedingungen:
Damit ist ein Punkt der Kennlinie MK = f (S) (siehe Block 131) bekannt. Durch Wiederholung des Vorganges in anderen Motorbetriebspunkten und Interpolation zwischen den Meßpunkten ergibt sich letztendlich die gesamte, gesuchte Funktion MK = f (S).
Die Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm der Funktionsweise des Blocks 133 (Fig. 2) zur Realisation der oben aufgeführten Vorgehensweise gemäß der ersten Ausführungsvariante. Nach dem Startschritt 301 werden im Schritt 302 als ein Eingangssignale die Abtriebsdrehzahl nab, die Motordrehzahl nM und das mittlere Motormoment M eingelesen. Im Schritt 303 wird, wie schon anhand der Fig. 5 dargestellt, die Differenz zwischen Abtriebs- und Antriebsdrehzahl der Kupplung gebildet. Weiterhin wird die zeitliche Ableitung bzw. die zeitliche Änderung nM der Motordrehzahl ermittelt. Im Schritt 304 wird dann diese zeitliche Änderung der Motordrehzahl mit einem im allgemeinen relativ kleinen Schwellwert S1 verglichen. Überschreitet die zeitliche Änderung der Motordrehzahl diesen kleinen Schwellwert, so befindet sich der Fahrzeugmotor nicht in einem stationären Betriebszustand, woraufhin die erfindungsgemäße Adaption unterbleibt. Wird allerdings im Schritt 304 erkannt, daß der Motor stationär arbeitet, d. h. daß sich die Motordrehzahl nur geringfügig oder gar nicht ändert, so wird im Schritt 305 eine Verstellung der Stellgröße, in diesem Ausführungsbeispiel des Einrückweges S durch das Signal W bewirkt. Im Schritt 306 wird, wie erwähnt, die gebildete Drehzahldifferenz zwischen Abtriebs- und Antriebsdrehzahl der Kupplung daraufhin überprüft, ob diese Differenz einen zweiten Schwellwert S2 überschreitet. Dieser zweite Schwellwert S2 wird im allgemeinen auch relativ klein gewählt. Überschreitet die Drehzahldifferenz Δn den zweiten Schwellwert S2 nicht, so bedeutet dies, daß die Kupplung im Haftreibungsbetrieb arbeitet, woraufhin die erfindungsgemäße Adaption nicht getätigt wird. Überschreitet jedoch die Differenz Δn den zweiten Schwellwert S2, so bedeutet dies, wie schon anhand der Fig. 4 gezeigt (schraffierter Bereich), daß das momentan übertragene Kupplungsmoment MK gleich dem mittleren momentanen Motormoment M entspricht. Infolgedessen wird die Kombination von dem mittlerem Motormoment M bzw. dem momentan übertragenen Kupplungsmoment MK und der momentanen Stellgröße Sist im Block 131 gespeichert bzw. die dort gespeicherte Kennlinie wird in diesem Punkt gegebenenfalls verändert. Nach dem Endschritt 308 beginnt der in der Fig. 3 gezeigte Durchlauf erneut.
2. Ausführungsvariante
Zur Beschreibung der zweiten Ausführungsvariante soll zunächst anhand der Fig. 6 ein typischer Einkuppelvorgang geschildert werden. Hierzu sind in der Fig. 6 die zeitlichen Verläufe der Motordrehzahl nM und der Abtriebsdrehzahl nab der Kupplung dargestellt. Im Bereich der schleifenden Kupplung nähert sich in bekannterweise die Abtriebsdrehzahl an die Motordrehzahl, um im Bereich der haftenden Kupplung übereinzustimmen. Im Bereich der schleifenden Kupplung gilt:
Die Größen MM, ΘM und ωM (bzw. dessen zeitliche Ableitung ω′M) sind bekannt bzw. meßbar (Motorsteuergerät 101 in der Fig. 1a und 1b), womit auch das zu jedem Zeitpunkt momentan übertragene Kupplungsmoment MK bekannt ist.
Damit lassen sich für jeden Stellgrößenwert S während eines Einkuppelvorgangs im schleifenden Bereich für die gesuchte Funktion
MK = f (S)
Wertepaare für MK und S ermitteln. Diese Werte werden, wie schon anhand der Fig. 2 beschrieben, vom Block 133 zum Block 131 geleitet, wo sie zur Änderung bzw. Aktualisierung der dort gespeicherten Kennlinie verwendet werden.
Anhand der Fig. 7 soll nun die genaue Funktionsweise des Blocks 133 in der zweiten Ausführungsvariante dargestellt werden. Nach dem Startschritt 701 wird im Schritt 702 abgefragt, ob ein geeigneter Kupplungsvorgang K vorliegt. Die erfindungsgemäße zweite Erfindungsvariante kann derart ausgelegt sein, daß jeder Kupplungsvorgang zur Adaption der Kennlinie verwendet wird oder bestimmte Kupplungsvorgänge ausgewählt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß nicht jeder Kupplungsvorgang herangezogen wird, sondern jeder n-te Kupplungsvorgang. Liegt ein geeigneter Kupplungsvorgang vor, so wird in Schritt 703 die momentane Stellgröße Sist′ das aktuelle Motormoment MM, das Motorträgheitsmoment ΘM und die aktuelle Motordrehzahl nM eingelesen. Im Schritt 704 werden, wie schon beschrieben, die zeitliche Änderung der Motordrehzahl und das aktuell übertragene Kupplungsmoment MK berechnet. Im Schritt 705 wird das Wertepaar Kupplungsmoment MK und momentane Stellgröße Sist durch Zuleitung zum Block 131 (Fig. 2) gespeichert. Nach dem Endschritt 706 wird der in der Fig. 7 dargestellte Ablauf erneut gestartet.
Zusammenfassend ist zu beiden Ausführungsvarianten zu bemerken, daß die Ermittlung des Zusammenhangs zwischen Kupplungsmoment im schleifenden Betrieb und der Steuergröße (Sollwert) während des normalen Fahrzeugbetriebes stattfindet. Die Einflüsse von Kupplungsverschleiß und Exemplarstreuungen werden adaptiv korrigiert, und als Sollwert für die Stellgröße wird direkt das zu übertragende Drehmoment, z. B. über eine Drehmomentenschnittstelle (CAN), vorgegeben. Der Einsatz eines Schrittmotors als Stellmotor für die Kupplungsbetätigung ist dabei besonders vorteilhaft, wobei die Kalibrierung der Nullstellung des Motors (Drehwinkel Null) an einem mechanischen Anschlag bei geschlossener und/oder geöffneter Kupplung stattfindet.
Weiterhin kann der Ersatz des Drehmomentwandlers eines konventionellen Automatikgetriebes durch die erfindungsgemäße Servokupplung vorgesehen sein. Durch den Wegfall des Wandlerschlupfes erhöht sich der Wirkungsgrad eines derartigen, ebenfalls zugkraftunterbrechungsfreien Automatikgetriebes.

Claims (14)

1. System zur Steuerung einer zwischen einem Fahrzeugmotor (10) und einem Getriebe (12) angeordneten Servokupplung (11), bei der zum Wechsel der Getriebeübersetzung das Öffnen und Schließen der Kupplung mittels eines Ein- und Ausrückens eines von einer Steuereinheit (13) gesteuerten Stellgliedes (1105) geschieht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (13) derart ausgelegt ist, daß stationäre Betriebszustände des Fahrzeugmotors erfaßt werden und in Reaktion auf die Erfassung eines stationären Betriebszustands eine willkürliche Ansteuerung des Stellgliedes (1105) ohne ein Wechsel der Getriebeübersetzung getätigt werden kann.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des stationären Betriebszustandes die zeitliche Änderung (nM′) der Drehzahl des Fahrzeugmotors (10) erfaßt wird.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre Betriebszustand dann erfaßt wird, wenn die zeitliche Änderung (nM′) der Drehzahl des Fahrzeugmotors unterhalb eines Schwellwertes (S1) liegt.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als willkürliche Ansteuerung eine Veränderung (S+ΔS) einer dem Stellglied (1105, 1105′) zuzuordnenden Stellgröße (S), die ein Lösen der Kupplung bewirkt, getätigt wird.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Kupplung als Stellgröße der Einrückweg (S), der Drehwinkel eines als Stellmotor (1105, 1105′) ausgebildeten Stellgliedes, die Kraft auf ein elastisches Element der Kupplung und/oder der Druck eines zwischen der Kupplung und dem Stellantrieb zwischengeschalteten Hydrauliksystems genommen wird.
6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung (S+ΔS) der Stellgröße (S) in Abhängigkeit von dem erfaßten Kupplungsschlupf (Δn) bestimmt wird.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reaktion auf die Erfassung des stationären Betriebszustands das momentane Moment (MM) des Fahrzeugmotors (10) erfaßt wird.
8. System nach Anspruch 1, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination des in Reaktion auf die Erfassung des stationären Betriebszustands erfaßten momentanen Moments (MM) des Fahrzeugmotors (10) und der bestimmten Änderung der Stellgröße (S+ΔS) zur Bildung oder Veränderung einer Kennlinie (131) gespeichert wird.
9. System zur Steuerung einer zwischen einem Fahrzeugmotor (10) und einem Getriebe (12) angeordneten Servokupplung (11), bei der zum Wechsel der Getriebeübersetzung das Öffnen und Schließen der Kupplung mittels eines Ein- und Ausrückens eines von einer Steuereinheit (13) mittels einer Stellgröße (S) gesteuerten Stellgliedes (1105) geschieht, und die Steuereinheit (13) derart ausgelegt ist, daß während Ein­ und/oder Ausrückvorgängen die Stellgröße (Sist) und eine aus dem erfaßten momentanen Moment (MM) des Fahrzeugmotors (10) und der erfaßten zeitlichen Änderung (nM′) der Drehzahl des Fahrzeugmotors (10) ermittelte, das aktuelle Kupplungsmoment repräsentierende Größe (MK) erfaßt wird und die Kombination der erfaßten Stellgröße (Sist) und der Größe (MK) zur Bildung einer Kennlinie (131) gespeichert wird.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellgröße der Einrückweg (S), der Drehwinkel eines als Stellmotor (1105, 1105′) ausgebildeten Stellgliedes, die Kraft auf ein elastisches Element der Kupplung und/oder der Druck eines zwischen der Kupplung und dem Stellantrieb zwischengeschalteten Hydrauliksystems genommen wird.
11. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherte Kennlinie (131) zur Steuerung des durch die Servokupplung übertragenen Kupplungsmoment (MK) herangezogen wird.
12. System nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied einen Schrittmotor (1105′) aufweist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem jedem Ausrückvorgang (Schließen der Kupplung) oder bestimmten Ausrückvorgängen eine definierte Ansteuerung (Sp) des Schrittmotor (1105′) getätigt wird.
14. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Kupplung eine durch den Schrittmotor (1105′) in ihre Längsrichtung verschiebbare Zahnstange (1104) vorgesehen ist und nach einem jedem Ausrückvorgang (Schließen der Kupplung) oder bestimmten Ausrückvorgängen die Zahnstange (1104) durch Ansteuerung (Sp) des Schrittmotors (1105′) in eine definierte Position, vorzugsweise an einen mechanischen Anschlag (1109), gefahren wird.
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