DE19918165A1 - Anordnung und Verfahren zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Einheit - Google Patents

Abstract

Eine Anordnung zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Einheit, insbesondere Reibungskupplung, umfaßt ein sich bei Betätigung der Einheit (10) im Bereich zwischen zwei Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) bewegendes Element (12), eine Sensoranordnung (46) zur Erfassung der Lage des Elements (22), wobei die Sensoranordnung (46) ein einer jeweiligen Lage des Elements (22) entsprechendes Lagesignal abgibt, wobei ein durch die Sensoranordnung (46) maximal erfaßbarer Lagebereich (M¶max¶) des Elements (22) größer ist als ein bei Bewegung des Elements (22) zwischen den beiden Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) durchlaufender tatsächlicher Lagebereich (M¶tat¶, M¶tat¶') und diesen vollständig enthält, eine Steueranordnung (44), welche das Lagesignal empfängt und welche dazu ausgebildet ist, eine Zuordnung zwischen einer jeweiligen durch das Lagesignal wiedergegebenen Lage des Elements (22) und einem Normierwert aus einem Normierwertebereich (N) vorzusehen, wobei einer ersten (EK, EK') der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) des tatsächlichen Bewegungsbereichs (M¶tat¶, M¶tat¶') ein erster Endwert (E1) oder ein Wert (N1) im Bereich eines ersten Endwertes (E1) des Normierwertebereichs (N) zugeordnet ist und wobei einer zweiten (AK) der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) des tatsächlichen Bewegungsbereichs (M¶tat¶, M¶tat¶') ein zweiter Endwert (E2) oder ein Wert (N2) im Bereich eines zweiten Endwertes (E2) des Normierwertebereichs (N) zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Einheit, insbesondere Reibungskupplung.

Die DE 43 20 204 A1 offenbart einen Stellantrieb für eine Kraftfahrzeug- Reibungskupplung, bei dem eine Betätigungskraft durch Verschieben eines Kolbens eines Geberzylinders erzeugt wird und über eine Fluidleitung auf einen Nehmerzylinder übertragen wird. Ein Ausgangsglied, d. h. eine Kolbenstange, des Nehmerzylinders ist dann mechanisch mit einer Membranfeder der Reibungskupplung gekoppelt, so daß bei Verschiebung dieser Kolbenstange die Membranfeder zwischen einer einer Einrücklage entsprechenden Stellung und einer einer Ausrücklage entsprechenden Stellung bewegbar ist. Im Bereich des Geberzylinders ist ein Linearpotentio­ meter als Stellungsgeber angeordnet, um die Verschiebung des Geberzylin­ ders messen zu können und somit unmittelbar auf die Verschiebung des Nehmerzylinders und daraus auf die Lage der Membranfeder schließen zu können. Bei diesem System liegt zwischen dem Ort, an welchem der Weg erfaßt wird, nämlich dem Geberzylinder, und dem an sich relevanten Bereich, nämlich der Reibungskupplung beziehungsweise der Membranfeder derselben, ein relativ langer Kraftübertragungsweg, in dem eine Vielzahl an Fehlerquellen hinsichtlich der exakten Erfassung der Kupplungslage vorhanden ist. So können Volumenänderungen im Fluidübertragungssystem das Meßergebnis verfälschen, auch jegliches Spiel im Bereich der mechani­ schen Verbindungen verschiedener beweglicher Bauglieder führt zu einem Totgang und somit einer Verfälschung des Meßergebnisses.

Aus der DE 40 13 667 A1 ist eine Kupplung bekannt, bei welcher eine Betätigungskraft ebenfalls über ein Geberzylinder/Nehmerzylinder-Sysfiem zur Kupplung geleitet wird. Hier ist der Wegsensor im Bereich des Nehmer­ zylinders angeordnet, so daß keine Verzerrungen des Erfassungsergebnisses durch irgendwelche Schlauchdehnungen oder Leckagen im hydraulischen System auftreten können.

Derartige Wegsensoren, welche beispielsweise den Verschiebeweg, d. h. die während einer Verschiebung jeweils momentan eingenommene Lage beispielsweise einer Kolbenstange des Nehmerzylinders erfassen, ist im allgemeinen ein relativ großer maximal erfaßbarer Lagebereich vorgesehen. Dieser maximal erfaßbare Lagebereich ist deutlich größer als derjenige Bereich, in dem die Kolbenstange des Nehmerzylinders oder irgendein anderes bei Betätigung bewegtes Organ sich bei Bewegung der Kupplung zwischen einer Einrücklage und einer Ausrücklage tatsächlich verschiebt. Der Grund hierfür ist, daß zum einen möglicherweise berücksichtigt werden muß, daß die Kupplung zumindest ihre Einrücklage ändert, wenn Verschleiß auftritt, was sich ebenfalls im Bereich des Nehmerzylinders durch Ver­ schiebung einer der Einrücklage zugeordneten Bewegungsendlage äußert. Auch sollen damit jegliche mechanische Fertigungs- oder Montageungenau­ igkeiten berücksichtigt werden. Zur nachfolgenden Verarbeitung wird der durch die Sensoranordnung vorgesehene maximal erfaßbare Lagebereich, welcher letztendlich durch jeweilige Spannungswerte der Sensoranordnung an seinen beiden Enden definiert ist, in einen Normierwertebereich umgesetzt, welcher beispielsweise durch Spannungswerte im Bereich von 0 V bis 5 V definiert ist. Diese Normierung auf einen vorgegebenen Normierwertebereich ist deshalb vorteilhaft, da dann ein beliebiges Sensorsystem in Verbindung mit verschiedensten nachgeschalteten Steuerungs- und Verarbeitungssystemen gebracht werden kann, die auf Signaleingaben im Bereich von 0 V bis 5 V beziehungsweise entsprechende digitalisierte Werte ausgelegt sind. Da also bei derartigen bekannten Anordnungen der im normalen Betrieb durchlaufene Lage- oder Bewegungs­ bereich deutlich kleiner ist als der maximal erfaßbare Lagebereich, im allgemeinen kleiner als die Hälfte dieses maximal erfaßbaren Lagebereichs ist, resultiert daraus der Nachteil, daß bei Zuordnen jeweiliger Signal­ ausgaben zu Werten aus dem Normierwertebereich in entsprechender Weise nur weniger als die Hälfte des gesamten Normierwertebereichs den zwischen Einrück- und Ausrücklage entstehenden Bewegungshub re­ präsentiert. Insbesondere bei Digitalisierung ergibt sich daraus das Problem einer relativ geringen Auflösung bei der Erfassung der tatsächlichen Stellung oder Betätigungslage der Kupplung.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung beziehungs­ weise ein Verfahren zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Einheit, insbesondere Reibungskupplung, vorzusehen, durch welche in einfacher Weise eine hohe Auflösung erzielt werden kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Einheit, insbesondere Reibungskupplung, umfassend ein sich bei Betätigung der Einheit im Bereich zwischen zwei Bewegungsendlagen bewegendes Element, eine Sensoranordnung zur Erfassung der Lage des Elements, wobei die Sensoranordnung ein einer jeweiligen Lage des Elements entsprechendes Lagesignal abgibt, wobei ein durch die Sensor­ anordnung maximal erfaßbarer Lagebereich des Elements größer ist als ein bei Bewegung des Elements zwischen den beiden Bewegungsendlagen durchlaufener tatsächlicher Lagebereich und diesen vollständig enthält, eine Steueranordnung, welche das Lagesignal empfängt und welche dazu ausgebildet ist, eine Zuordnung zwischen einer jeweiligen durch das Lagesignal wiedergegebenen Lage des Elements und einem Normierwert aus einem Normierwertebereich vorzusehen, wobei einer ersten der Bewegungs­ endlagen des tatsächlichen Bewegungsbereichs ein erster Endwert oder ein Wert im Bereich eines ersten Endwertes des Normierwertebereichs zugeordnet ist und wobei einer zweiten der Bewegungsendlagen des tatsächlichen Bewegungsbereichs ein zweiter Endwert oder ein Wert im Bereich eines zweiten Endwertes des Normierwertebereichs zugeordnet ist.

Man erkennt, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Normierung nicht auf den maximal erfaßbaren Lagebereich vorgenommen wird, sondern im wesentlichen auf den tatsächlichen Lagebereich, d. h. den effektiv genutzten Lagebereich vorgenommen wird. Dies bedeutet, daß bei Durchlauf des tatsächlichen Lagebereichs im wesentlichen auch der gesamte Normierwertebereich durchlaufen wird, mit der Folge, daß aufgrund des Ausnutzens eines deutlich größeren Wertebereichs in entsprechender Weise die Auflösung des gesamten Systems verbessert wird.

Beispielsweise kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen sein, daß die erste und die zweite Bewegungsendlage näherungsweise unveränderlich sind. Dies ist z. B. der Fall, wenn die zu betätigende Einheit eine Reibungskupplung ist, in welcher eine im wesentlichen automatische Verschleißkompensation auftritt, was bedeutet, daß das Auftreten von Verschleiß keine Auswirkung auf das Betätigungssystem der Kupplung hat. Gleichwohl wird darauf hingewiesen, daß mit dem Ausdruck "näherungs­ weise unveränderlich" nicht gemeint ist, daß absolut keine Änderung dieser Bewegungsendlagen auftritt. Es ist beispielsweise möglich, daß durch kurzzeitige thermische oder mechanische Beeinflussung Komponenten ihre Baugröße ändern und somit entsprechende Änderungen in den Bewegungs­ endlagen auftreten, die jedoch mehr oder weniger statistischer Natur sind und die Bewegungsendlage lediglich in einem bestimmten Schwankungs­ bereich verschieben können.

Alternativ ist es grundsätzlich jedoch auch möglich, daß wenigstens eine der Bewegungsendlagen im Sinne einer Vergrößerung des tatsächlichen Lagebereichs veränderbar ist.

Dies ist beispielsweise bei einer Reibungskupplung der Fall, bei welcher kein automatischer Verschleißausgleich stattfindet, d. h. bei welcher beispiels­ weise die Lage einer Membranfeder in der eingerückten Stellung der Kupplung sich über die Betriebslebensdauer hinweg ändert.

Ist dies der Fall, so wird vorgeschlagen, daß zur Zuordnung zu den jeweiligen Werten des Normierwertebereichs die einen maximalen tatsächli­ chen Lagebereich definierenden Bewegungsendlagen verwendet werden. Dies bedeutet letztendlich, daß der zu erwartende maximale Lagebereich von Anfang an dazu herangezogen wird, die Basis für die Normierung zu bilden. Im Anfangsstadium, in welchem dann dieser maximale tatsächliche Lagebereich noch nicht genutzt wird, wird eine etwas geringere Auflösung in Kauf genommen, mit zunehmendem Auseinanderwandern der beiden Bewegungsendlagen wird jedoch die Auflösung besser.

Die vorangehend angesprochenen kurzfristigen oder statistischen Änderun­ gen zumindest einer der Bewegungsendlagen haben zur Folge, daß ausgehend von einer bestimmten Grund-Lage der Bewegungsendlagen zumindest kurzfristig minimale Änderungen auftreten können, die zur Folge haben können, daß dann, wenn die Grund-Endlagen jeweils den Endwerten des Normierwertebereichs zugeordnet werden, die dann tatsächlich vorliegenden Bewegungsendlagen außerhalb des Normierwertebereichs liegen könnten. Dies würde zu einem Fehler in der nachfolgenden Ver­ arbeitung führen. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß wenigstens einer der Bewegungsendlagen ein Normierwert aus dem Normierwertebereich zugeordnet ist, der bezüglich eines jeweiligen Endwertes des Normierwertebereichs auf den anderen der Endwerte des Normierwertebereichs zu versetzt ist. Dies bedeutet, es wird ein zumindest minimaler Sicherheitsabstand zu den jeweiligen Endwerten des Normierwer­ tebereichs gehalten, so daß bei geringfügiger Verschiebung der Bewegungs­ endlagen ein Herausfallen derselben aus dem Normierwertebereich verhindert werden kann.

Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, daß beide den Bewegungsendlagen zugeordnete Normierwerte bezüglich der jeweiligen Endwerte des Normier­ wertebereichs versetzt sind.

Dabei wird ein ausreichendes Maß an Sicherheit erzielt, wenn vorgesehen wird, daß die Größe des jeweiligen Versatzes im Bereich von 0,5 bis 20, vorzugsweise 2 bis 5%, des tatsächlichen Lagebereichs liegt.

Das Lagesignal ist vorzugsweise ein Spannungssignal, und der Normierwer­ tebereich kann dann ein einem Spannungsbereich von ca. 0 V bis ca. 5 V entsprechender Wertebereich sein.

Wie bereits vorangehend angesprochen, kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen sein, daß die zu betätigende Einheit eine Reibungs­ kupplung ist und daß eine der Bewegungsendlagen eine Lage ist, welche das Element in einer Ausrücklage der Kupplung einnimmt, und die andere der Bewegungsendlagen eine Lage ist, welche das Element in einer Einrücklage der Kupplung einnimmt. Dabei ist es möglich, daß die Ausrück­ lage durch eine Endlage eines bei Ausrücken der Reibungskupplung verlagerbaren Kupplungselement, vorzugsweise Membranfeder, vorgegeben ist.

Einer derartigen Reibungskupplung kann ein Ausrücksystem mit einem Geberzylinder und einer Druckfluidquelle zugeordnet sein. In diesem Falle kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Ausrücklage durch eine Bewe­ gungsbegrenzung im Bereich der Druckfluidquelle oder/und im Bereich des Nehmerzylinders vorgesehen ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Einheit, insbesondere Reibungskupplung, vermittels einer Sensoranordnung, welche ein die Lage eines zwischen zwei Bewegungsendlagen bewegbaren Elements wiedergebendes Lagesignal erzeugt, wobei ein durch die zwei Bewegungsendlagen definierter tatsächlicher Lagebereich vollständig in einem durch die Sensoranordnung maximal erfaßbaren Lagebereich liegt und kleiner ist als dieser, umfassend die Schritte:

• a) Definieren eines Normierwertebereichs mit zwei Endwerten,
• b) Herstellen einer Zuordnung zwischen einer jeweiligen durch das Lagesignal wiedergegebenen Lage des Elementes und einem Normierwert aus dem Normierwertebereich,

wobei einer ersten der Bewegungsendlagen ein erster der Endwerte oder ein Wert im Bereich eines ersten der Endwerte des Normierwertebereichs zugeordnet wird und einer zweiten der Bewegungsendlagen ein zweiter der Endwerte oder ein Wert im Bereich eines zweiten der Endwerte des Normierwertebereichs zugeordnet wird.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kupplungssystems;

Fig. 2 eine Prinzipansicht, welche die Erfassung der Bewegungslage eines verschiebbaren Elements darstellt;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, welche die Erfassung der Bewegungslage bei einem System mit im wesentlichen unveränderlichen Bewegungsendlagen darstellt.

Die Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein Kupplungssystem 10. Dieses Kupplungssystem 10 umfaßt eine Reibungskupplung 12 von an sich bekanntem Aufbau, wobei in einem Kupplungsgehäuse 14 eine Anpreß­ platte 16 angeordnet ist, die durch einen Kraftspeicher 18, beispielsweise einer Membranfeder 18, in Richtung auf eine nicht dargestellte Kupplungs­ scheibe zu preßbar ist. Ein Ausrücker 20 ist mit einer Kolbenstange 22 eines Nehmerzylinders 24 festgekoppelt und eine Verschiebung der Kolbenstange 22 führt dazu, daß durch den Ausrücker 20 die Membranfeder 18 beauf­ schlagt wird und beispielsweise in ihrem radial inneren Bereich verschwenkt wird, so daß sie in ihrem radial äußeren Bereich die Beaufschlagung der Anpreßplatte 16 zumindest teilweise aufgibt.

Der Nehmerzylinder 24 steht über eine Fluidleitung 26 in Fluidaustauschver­ bindung mit einem Geberzylinder 28, in dem ein Kolben 30 verschiebbar angeordnet ist. Durch Verschiebung des Kolbens 30 auf einen Zylin­ derboden 32 zu wird Fluid über die Fluidleitung 26 in den Nehmerzylinder 24 verschoben und somit die Kolbenstange 22 desselben zum Ausrücken der Kupplung 12 verschoben. Die Verschiebung des Kolbens 30 des Geberzylinders 28 kann in verschiedener Weise erfolgen. So kann dieser direkt mechanisch mit einem Kupplungspedal gekoppelt sein, oder er kann durch Einleiten eines Druckfluids über eine Leitung 34 in den Geberzylinder 28 verschoben werden. Dieses Druckfluid kann über ein Ventil 36 von einer Fluidquelle, beispielsweise einer Fluidpumpe 38, in den Geberzylinder 28 eingeleitet werden, beziehungsweise kann durch entsprechende Beschaltung des Ventils 36 über eine Leitung 40 in ein Fluidreservoir 42 abgegeben werden, um die Kupplung zum Zurückbewegen in ihre Einrücklage freizugeben. Es sei darauf verwiesen, daß hier selbstverständlich die Fluidleitung 34 direkt in Verbindung mit dem Nehmerzylinder 24, d. h. der Fluidleitung 26, stehen könnte, wenn eine durch den Geberzylinder 28 möglicherweise vorgesehene Kraftübersetzung nicht erforderlich ist. Von Bedeutung ist, daß der Nehmerzylinder zur Durchführung von Ein- und Ausrückvorgängen der Kupplung 12 von einer Druckfluidquelle mit Druckfluid versorgt wird.

Das Ventil 36 steht unter der Ansteuerung einer Steuervorrichtung 44, und je nach Bestromung des Ventils 36 kann dieses entweder eine Verbindung zwischen der Fluidpumpe 38 und der Leitung 34 herstellen, um die Kupplung auszurücken, eine Verbindung zwischen der Fluidleitung 34 und der Fluidleitung 40 herzustellen, um die Kupplung einzurücken, oder die Fluidleitung 34 abschließen, um die Kupplung in einer bestimmten Betätigungsstellung zu halten. Beispielsweise kann zum vollständigen Ausrücken der Kupplung ein maximaler Strom zum Ventil 34 geleitet werden, zum Halten des Ventils 36 in seiner die Fluidleitung 34 abschließen­ den Stellung kann ein sogenannter Ventil-Nullstrom zu diesem Ventil 36 geleitet werden, und bei fehlender Bestromung kann das Ventil beispiels­ weise durch Federvorspannung in eine das Einrücken der Kupplung zulassende Stellung gebracht werden. Die Steuervorrichtung 44 erkennt somit also anhand der Bestromung des Ventils 36, in welchem Betätigungs­ zustand die Kupplung 12 sich befindet. Ferner ist im Bereich der Kolben­ stange 22 des Nehmerzylinders 24 eine Sensoranordnung 46 vorgesehen, durch welche die jeweilige Lage der Kolbenstange 22, und somit die Betätigungslage der Membranfeder 18, erfaßt werden kann. Beispielsweise kann die Sensoranordnung ein Potentiometer umfassen, welches einen der Bewegungslage der Kolbenstange 22 entsprechenden Spannungswert abgibt, oder es kann eine optische oder magnetische Erfassungsanordnung vorgesehen sein. Die Sensoranordnung 46 gibt das die Lage der Kolben­ stange 22 wiedergebende Lagesignal, beispielsweise ein Spannungssignal in die Steuervorrichtung 44 ein. In der Steuervorrichtung 44 wird dann in nachfolgend beschriebener Art und Weise dieses Lagesignal normiert. Das Normieren des Lagesignals bedeutet, daß beispielsweise durch die Steuervorrichtung 44 ein Ausgangssignal zur weiteren Verarbeitung abgegeben wird, das einen Spannungswert im Bereich zwischen 0 und 5 V beziehungsweise einen entsprechenden digitalisierten Wert aufweist.

Die Art und Weise der Umsetzung des von der Sensoranordnung 46 ausgegebenen Lagesignals in ein normiertes Signal wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2 beschrieben. Man erkennt die schematisch dargestellte Sensoranordnung 46, beispielsweise eine Linearpotentiometeranordnung 46, die bei Verschiebung der Kolbenstange 22 in Richtung eines Pfeils P jeweils ein entsprechendes Spannungssignal ausgibt. Eine derartige Sensoranord­ nung weist im allgemeinen einen maximalen Meßbereich M_max auf, der also einen maximal erfaßbaren Lagebereich der Kolbenstange 22 und somit in entsprechender Weise der Membranfeder 18 repräsentiert. Dieser maximale Meß- oder Lagebereich M_max ist jedoch deutlich größer, als ein bei Bewe­ gung der Reibungskupplung 12 zwischen einer Einkuppelstellung EK und einer Auskuppelstellung AK tatsächlich erforderlicher Meßbereich bezie­ hungsweise tatsächlich durchlaufender Lagebereich M_tat. Beispielsweise sei in der Fig. 2 die in der Einkuppelstellung der Reibungskupplung 12 eingenommene Lage eines Abtastorgans 48 der Sensoranordnung 46 als die Einkuppellage EK bezeichnet und diejenige Lage, die dieses Organ 48 in der ausgekoppelten Stellung der Kupplung 12 einnimmt, sei als Auskuppellage AK bezeichnet. Für den tatsächlich durchlaufenen Lagebereich M_tat bilden also die Lagen EK und AK jeweils Bewegungsendlagen. Man erkennt, daß dieser tatsächlich durchlaufene Lagebereich M_tat deutlich kleiner ist als der maximal mögliche Meßbereich M_max.

Es sei des weiteren noch darauf hingewiesen, daß die Fig. 2 sich auf eine Kupplung bezieht, bei weicher kein automatischer Verschleißausgleich auftritt. Dies bedeutet, während die Auskuppellage AK, welche beispiels­ weise durch einen Anschlag im Bereich des Geberzylinders 28 oder einen Anschlag der Membranfeder 18 am Gehäuse 14 definiert ist, über die Lebensdauer der Kupplung konstant oder näherungsweise konstant ist, verschiebt sich die Einkuppellage EK durch Verringerung der Belagdicke der Reibbeläge zunehmend von der Auskuppellage AK weg, derart, daß beispielsweise nach maximal möglichem Verschleiß die Einkuppellage bei EK' liegt. Dies heißt, der nach maximal möglichem Verschleiß zu durch­ laufende Weg zwischen der Auskuppellage AK und der dann vorhandenen Einkuppellage EK', welcher in der Fig. 2 durch M_tat' bezeichnet ist, nimmt über die Betriebslebensdauer einer Kupplung hinweg zu. Da dies bekannt ist, kann nunmehr eine Zuordnung vorgenommen werden zwischen der Auskuppellage AK beziehungsweise der Einkuppellage EK' und jeweiligen Werten eines Normierwertebereiches N. Dieser Normierwertebereich N sei beispielsweise der vorangehend angesprochene Spannungsbereich von 0 V bis 5 V. Dies bedeutet, einer der Endwerte E1 dieses Normierwertebereichs entspricht einem Spannungswert von 0 V und der andere der Endwerte E2 des Normierwertebereichs N entspricht einem Spannungswert von 5 V. Es wird nunmehr bei der vorliegenden Erfindung eine derartige Wertezuordnung zwischen der Auskuppellage AK und der Einkuppellage EK', welche den maximalen zu erwartenden tatsächlichen Meßbereich M_tat' definieren, beziehungsweise den diese Lagen jeweils repräsentierenden Werten des Lagesignals und den Werten des Normierwertebereichs vorgesehen, daß die nach maximalem Verschleiß der der zu erwartende Einkuppellage EK' zugeordnete Normierwert N1 um einen ersten Versatz V1 vom Endwert E1 des Normierwertebereichs N auf den Endwert E2 zu versetzt ist, und daß der der Auskuppellage AK beziehungsweise dem zugeordneten Wert des Lagesignals zugeordnete Normierwert N2, um einen zweiten Versatz V2 von dem Endwert E2 des Normierwertebereichs auf den Endwert E1 zu versetzt ist. Das heißt, nach erfolgter Normierung ist der Wertebereich M_tat' des Lagesignals auf einen Wertebereich M_n zwischen N1 und N2 abgebildet worden, der vollständig innerhalb des Normierwertebereichs N liegt und dessen Endwerte N1 und N2 zu den Endwerten E1, E2 des Normierwertebe­ reichs N jeweils den Abstand V1 beziehungsweise V2 aufweisen. Das heißt, es hat eine Normierung des maximal zu erwartenden Lagebereichs M_tat' auf den Normierwertebereich N derart stattgefunden, daß die zwischen der Einrücklage EK' und der Ausrücklage AK auftretende Signaldifferenz des Lagesignals auf eine Wertedifferenz des Normierwertebereichs von nahezu 0 auf nahezu 5 V umgesetzt worden ist.

Das Vorsehen der Versätze V1 und V2, welch betragsmäßig identisch sein können und im Bereich von 0,5 bis 10% des Wertebereiches MN bezie­ hungsweise des Normierwertebereichs N liegen können, hat den Grund, daß zusätzlich zu der über die Betriebslebensdauer hinweg sich kontinuierlich verschiebenen Einrücklage EK auch kurzzeitige, beispielsweise thermisch bedingte Lageänderungen im Bereich der Kupplung oder anderen Kom­ ponenten auftreten können, die die jeweiligen Bewegungsendlagen verschieben. Würde eine Normierung derart stattfinden, daß der Ausrück­ lage AK beispielsweise unmittelbar der Endwert E2 zugeordnet wird und der Einkuppellage EK' unmittelbar der Endwert E1 zugeordnet wird, so könnte eine geringe Verschiebung der beiden Bewegungsendlagen dazu führen, daß nach erfolgter Normierung ein außerhalb des Normierwertebereichs liegender Wert erhalten würde, was in der nachfolgenden Verarbeitung zu Fehlern führen könnte.

Die Bestimmung der Einkuppellage EK' und der Auskuppellage AK, deren Kenntnis zur Vornahme der Normierung erforderlich ist, kann wie folgt vorgenommen werden: Es kann beispielsweise nach Zusammensetzen des Systems die Auskuppellage, d. h. die Größe des Lagesignals in der ausgekuppelten Lage der Kupplung 12 dadurch ermittelt werden, daß das Ventil 36 maximal bestromt wird und dann, wenn keine Lageveränderung der Kolbenstange 22 mehr auftritt, dieser dann vorliegende Wert des Lagesignals als der der Auskuppellage zugeordnete Wert bestimmt wird. Ferner kann die Einkuppellage bei Freigeben des Ventils 36 ermittelt werden beziehungsweise das in dieser Einkuppellage dann vorliegende Lagesignal als die Einkuppellage repräsentierend bestimmt werden. Aus den dann vorliegenden Signalen kann eine Signaldifferenz errechnet werden, die einem bekannten Hub der Kupplung beziehungsweise der Kolben 22 entspricht. Weiterhin ist bekannt, wie groß die Änderung von EK nach EK' ist. Auf diese Art und Weise kann einfach errechnet werden, welchen Wert das Lagesignal annehmen wird, wenn nach vorliegendem Verschleiß in der Einrücklage die Kupplung beziehungsweise die Kolbenstange 22 bei EK' liegt. Es kann somit vorab bereits der Spannungswert bei AK und der Spannungswert bei EK' ermittelt werden, eine entsprechende Zuordnung dieser beiden Werte zu den entsprechenden Werten oder Endwerten des Normierwertebereichs vorgenommen werden, und dann kann jeder der im Intervall M_tat' auftretenden Werte des Lagesignals in einfacher Weise auf einen Wert im Intervall des Normierwertebereichs umgesetzt werden.

Alternativ wäre es auch möglich, an einem Referenzsystem zu ermitteln, wie groß bei den bekannten eingesetzten Komponenten die Signaldifferenz zwischen der Auskuppellage AK und der Einkuppellage EK' nach vor­ liegendem Verschleiß ist. Bei einem dann aufgebauten System muß lediglich noch die Signalgröße des Lagesignals in der Auskuppellage AK ermittelt werden und die Signalgröße in der zu erwartenden Einkuppellage EK' kann dann durch Hinzunehmen der zuvor bereits ermittelten Differenz festgelegt werden. Auch dann kann anhand der so ermittelten Signalgrößen bei den Lagen AK und EK' eine Normierung dieses tatsächlichen Lagebereichs M_tat' auf den Normierwertebereich N, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der aus Sicherheitsgründen vorzusehenden Versätze V1 und V2 vorgenommen werden.

Eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt. Dort ist der Fall dargestellt, bei dem die Kupplung 12 (siehe Fig. 1) eine Kupplung mit automatischem Veschleißausgleich ist. Das heißt, das an die Kupplung anschließende System mit dem Ausrücker 20, dem Nehmerzylinder 24 usw. wird über die gesamte Betriebslebensdauer der Kupplung hinweg in gleichbleibender Art und Weise arbeiten. Dies bedeutet letztendlich, daß die Einkuppellage EK und die Auskuppellage AK näherungs­ weise konstant sind, abgesehen von den vorangehend angesprochenen, beispielsweise thermisch oder statistisch induzierten geringfügigen Schwankungen oder Änderungen. Da also hier keine Lageänderung auftreten wird, können unmittelbar zur Vornahme der erfindungsgemäßen Normierung die bei den Lagen AK und EK auftretenden Werte des Lagesi­ gnals auf entsprechende Werte des Normierbereichs N umgesetzt werden. Auch hier ist es aber wieder vorteilhaft, die Bewegungsendlagen EK und AK nicht direkt auf die Endwerte E1 beziehungsweise E2 des Normierwertebe­ reichs N umzusetzen, sondern die Zuordnung derart vorzusehen, daß die Grenzen N1, N2 eines dann erhaltenen normierten Meßbereichs M_N zu den Endlagen E1 beziehungsweise E2 jeweils den Versatz V1, V2 aufweisen. Da in diesem Falle die Normierung nicht auf der Grundlage eines erst in Zukunft zu erwartenden Lagebereichs stattfindet, wie dies in der Ausgestaltungs­ form gemäß Fig. 2 der Fall war, kann bei diesem System gemäß Fig. 3 jederzeit die exakte Größe des Lagebereichs anhand der den Lagen EK und AK zugeordneten Werte des Lagesignals ermittelt werden und kurzfristig oder statistisch auftretende Verschiebungen dieser Bewegungsendlagen können sofort bei entsprechend korrigierter Normierung berücksichtigt werden. Es ist auf diese Art und Weise möglich, die Versätze V1 und V2 so gering wie möglich zu erhalten, d. h. beim Umsetzen des tatsächlichen Lagebereichs M_tat auf den normierten Meßwertebereich M_N den Normierwer­ tebereich N so weit als möglich auszunutzen und somit die bestmögliche Auflösung zu realisieren.

Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Normierung sei im folgenden noch anhand eines konkreten Zahlenbeispiels veranschaulicht. Es sei beispielsweise angenommen, daß das Lagesignal in der Einkuppellage EK beziehungsweise EK' einen Wert von 1,1 V annimmt und in der Auskuppel­ lage AK einen Wert von 2,3 V annimmt. In der Steuervorrichtung 44 wird dann dieser Spannungsbereich von 1,2 V bei Außerachtlassung der Versätze V1, V2 auf einen Wert von 5 V verstärkt und derart verschoben, daß der Anfangswert, also der der Einkuppellage zugeordnete Wert, bei 0 V liegt. Werden noch die aus Sicherheitsgründen einzuführenden Versätze V1 und V2 berücksichtigt, welche beispielsweise jeweils einen Spannungs­ wert von 0,2 V repräsentieren können, so würde der Spannungsdifferenz­ wert von 1,2 V auf einen Wert von 4,6 V verstärkt werden und derart verschoben werden, daß der Anfangswert bei 0,2 V liegt. Jeder Zwischen­ wert des Lagesignals kann dann in einfacher Art und Weise durch bekannte Normierungsalgorithmen auf einen Wert im Normierwertebereich bezie­ hungsweise im normierten Meßwertebereich M_N umgesetzt werden.

Die vorangehend beschriebene Normierung kann derart stattfinden, daß die Zuordnung der Werte des Lagesignals bei den Lagen EK und AK zu jeweiligen Endwerten oder nahe den Endwerten liegenden Werten des Normierwertebereichs N einmal nach Aufbau eines Systems vorgenommen wird und dann über die Betriebslebensdauer des Systems hinweg mit diesen Zuordnungen gearbeitet wird und lediglich die dann jeweils von der Sensoranordnung ausgegebenen Werte des Lagesignals beruhend auf den einmal bestimmten Werten des Lagesignals bei EK und bei AK einem jeweiligen Wert des Normierwertebereichs zugeordnet werden. Es ist jedoch auch möglich, periodisch oder wiederholt im Betrieb die Werte des Lagesignals bei EK und bei AK zu überprüfen und zumindest dann, wenn eine signifikante Abweichung von zuvor ermittelten Werten vorliegt, diese zuvor ermittelten und beispielsweise abgespeicherten Werte zu über­ schreiben und bei der weiteren Normierung mit aktualisierten Werten für diese Bewegungsendlagen EK beziehungsweise EK' und AK zu arbeiten.

Es wird darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Prinzip des Abbildens eines tatsächlichen Lagebereichs beziehungsweise des diesem Lagebereich zugeordneten Wertebereichs des Lagesignals auf den Normier­ wertebereich in Verbindung mit jeder betätigten Einheit eingesetzt werden kann. Es muß lediglich die bei Betätigung auftretende Bewegung irgendeines Elementes durch eine Sensoranordnung aufgenommen werden, so daß sie mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise dann in entsprechende Werte eines Normierwertebereichs umgesetzt werden kann.

Weiter wird darauf hingewiesen, daß die vorangehend besprochenen Bewegungsendlagen, beispielsweise die Einkuppel- und die Auskuppellage der Kupplung, nicht notwendigerweise diejenigen Bewegungslagen sein müssen, welche im tatsächlichen Betrieb dann bei der Betätigung der zu betätigenden Einheit immer erreicht werden. Vielmehr kann es auch vorteilhaft sein, derartige Lagen lediglich zum Erhalt von für die Normierung heranzuziehenden Bewegungsendlagen anzufahren und dort die Größe des Lagesignals zu bestimmen. Im tatsächlichen Betrieb muß dann bei der durchgeführten Betätigung nicht notwendigerweise dieser gesamte mögliche tatsächliche Lagebereich ausgenutzt werden. Auch müssen die Bewegungs­ endlagen nicht notwendigerweise die maximal erreichbaren Bewegungslagen eines Systems sein, wenn im tatsächlichen Betrieb nur ein bestimmter Bereich ausgenutzt wird.

Claims (13)

1. Anordnung zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Einheit, insbesondere Reibungskupplung, umfassend:

• - ein sich bei Betätigung der Einheit (10) im Bereich zwischen zwei Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) bewegendes Element (12),
• - eine Sensoranordnung (46) zur Erfassung der Lage des Elements (22), wobei die Sensoranordnung (46) ein einer jeweiligen Lage des Elements (22) entsprechendes Lagesignal abgibt, wobei ein durch die Sensoranordnung (46) maximal erfaßbarer Lagebereich (M_max) des Elements (22) größer ist als ein bei Bewegung des Elements (22) zwischen den beiden Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) durchlaufener tatsächlicher Lagebereich (M_tat, M_tat') und diesen vollständig enthält,
• - eine Steueranordnung (44), welche das Lagesignal empfängt und welche dazu ausgebildet ist, eine Zuordnung zwischen einer jeweiligen durch das Lagesignal wiedergegebenen Lage des Elements (22) und einem Normierwert aus einem Normier­ wertebereich (N) vorzusehen, wobei einer ersten (EK, EK') der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) des tatsächlichen Bewe­ gungsbereichs (M_tat, M_tat') ein erster Endwert (E1) oder ein Wert (N 1) im Bereich eines ersten Endwertes (E1) des Normier­ wertebereichs (N) zugeordnet ist und wobei einer zweiten (AK) der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) des tatsächlichen Bewegungsbereichs (M_tat, M_tat') ein zweiter Endwert (E2) oder ein Wert (N2) im Bereich eines zweiten Endwertes (E2) des Normierwertebereichs (N) zugeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Bewegungsendlage (EK, AK) näherungsweise unveränderlich sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens eine (EK') der Bewegungsendlagen (EK', AK) im Sinne einer Vergrößerung des tatsächlichen Lagebereichs (_tat') veränderbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuordnung zu den jeweiligen Werten (E1, E2, N1, N2) des Normier­ wertebereichs (N) die einen maximalen tatsächlichen Lagebereich (M_tat') definierenden Bewegungsendlagen (EK', AK) verwendet werden.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens einer der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) ein Normierwert (N1, N2) aus dem Normierwertebereich (N) zugeordnet ist, der bezüglich eines jeweiligen Endwertes (E 1, E2) des Normierwertebereichs (N) auf den anderen der Endwerte (E 1, E2) des Normierwertebereichs (N) zu versetzt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide den Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) zugeordnete Normierwerte (N1, N2) bezüglich der jeweiligen Endwerte (E1, E2) des Normierwertebe­ reichs (N) versetzt sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des jeweiligen Versatzes (V) im Bereich von 0,5 bis 20, vorzugsweise 2 bis 5%, des tatsächlichen Lagebereichs (M_tat, M_tat') liegt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Lagesignal ein Spannungssignal ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Normierwertebereich (N) ein einem Spannungsbereich von ca. 0 V bis ca. 5 V entsprechender Wertebereich ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zu betätigende Einheit (10) eine Reibungskupplung (10) ist und daß eine der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) eine Lage ist, welche das Element (22) in einer Ausrücklage der Kupplung (10) einnimmt, und die andere der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) eine Lage ist, welche das Element (22) in einer Einrücklage der Kupplung (10) einnimmt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrücklage durch eine Endlage eines bei Ausrücken der Reibungs­ kupplung (10) verlagerbaren Kupplungselement (18), vorzugsweise Membranfeder (18), vorgegeben ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein der Reibungskupplung zugeordnetes Ausrücksystem mit einem Nehmer­ zylinder (24) und einer Druckfluidquelle (38, 28), wobei die Ausrück­ lage (AK) durch eine Bewegungsbegrenzung im Bereich des Nehmer­ zylinders (24) oder/und im Bereich der Druckfluidquelle (38, 28) vorgegeben ist.

13. Verfahren zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Einheit, insbesondere Reibungskupplung, vermittels einer Sensor­ anordnung (46), welche ein die Lage eines zwischen zwei Bewe­ gungsendlagen (EK, EK', AK) bewegbaren Elements (22) wie­ dergebendes Lagesignal erzeugt, wobei ein durch die zwei Bewe­ gungsendlagen (EK, EK', AK) definierter tatsächlicher Lagebereich (M_tat, M_tat') vollständig in einem durch die Sensoranordnung (46) maximal erfaßbaren Lagebereich (M_max) liegt und kleiner ist als dieser, umfassend die Schritte:

• a) Definieren eines Normierwertebereichs (N) mit zwei Endwerten (E1, E2),
• b) Herstellen einer Zuordnung zwischen einer jeweiligen durch das Lagesignal wiedergegebenen Lage des Elementes (22) und einem Normierwert aus dem Normierwertebereich (N),

wobei einer ersten (EK, EK') der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) ein erster (E1) der Endwerte (E1, E2) oder ein Wert (N1) im Bereich eines ersten (E1) der Endwerte (E1, E2) des Normierwertebereichs (N) zugeordnet wird und einer zweiten (AK) der Bewegungsendlagen (EK, EK', AK) ein zweiter (E2) der Endwerte (E1, E2) oder ein Wert (N2) im Bereich eines zweiten (E2) der Endwerte (E1, E2) des Normierwer­ tebereichs (N) zugeordnet wird.