DE3438594A1

DE3438594A1 - Kupplungseinrichtung fuer ein kraftfahrzeug

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Publication number: DE3438594A1
Application number: DE19843438594
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing.(FH) 8729 Gädheim Nagler; Rudy 8720 Schweinfurt Tellert
Original assignee: Sachs Systemtechnik GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1984-10-20
Filing date: 1984-10-20
Publication date: 1986-04-30
Anticipated expiration: 2004-10-21
Also published as: DE3438594C2; GB2210126A; GB2210126B; GB2165914B; GB2210127B; GB2165914A; FR2572032A1; GB8814784D0; GB2210127A; GB8814783D0; GB8525783D0; FR2572032B1

Description

SACHS SYSTEMTECHNIK GMBH Reg.-Nr. 12370

Fall 931

Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 33 30 332 ist eine Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei welcher zur Dämpfung von Torsionsschwingungen und zur Minderung unerwünschter Geräusche mittels einer Schlupfregelschaltung abhängig von der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl die Position des Kupplungsausrückers so gesteuert wird, daß die Kupplung auch im eingekuppelten Zustand mit einem vorbestimmten Schlupf arbeitet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungseinrichtung, bei welcher eine Schlupfregelschaltung abhängig von der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl für einen vorbestimmten Schlupf bzw. eine vorbestimmte Differenzdrehzahl sorgt, so zu gestalten, daß die Kupplungseinrichtung den im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden Betriebszuständen gerecht wird und zugleich Drehschwingungen und Betriebs-

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geräusche wirkungsvoll vermindert werden.

Im Rahmen der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Mittelungsschaltung ein dem zeitlichen Mittelwert der Drehzahldifferenz zwischen der erfaßten Motordrehzahl und der erfaßten Getriebeeingangsdrehzahl entsprechendes, auf ein Zeitintervall gleichbleibender Dauer bezogenes Mittelwert- . signal erzeugt und daß die Schlupfregelschaltung den Stellantrieb abhängig von dem Mittelwertsignal steuert.

Die Erfindung geht davon aus, daß Torsionsschwingungen und Betriebsgeräusche der Kupplung und des Getriebes durch die ungleichförmige Rotation des Motors hervorgerufen werden. Während des Arbeitstakts jedes Zylinders wird der Motor während eines verglichen mit einer vollen Kurbelwellenumdrehung kleinen Drehwinkels stark beschleunigt, während er bis zum Arbeitstakt des nächsten Zylinders mit im wesentlichen gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit dreht. Diese Stöße regen Drehschwingungen und Getriebegeräusche an. Die erfindungsgemäß benutzte Mittelungsschaltung erzeugt ein Fehlersignal bezogen auf einen Basiswert, welcher die im wesentlichen gleichbleibende Winkelgeschwindigkeit zwischen den Arbeitstakten der Zylinder repräsentiert. Dieses Fehlersignal steuert den Stellantrieb des Kupplungsausrückers und erlaubt eine gleichmäßige überschwingungsfreie Regelung des Schlupfs. Vorteile ergeben sich insbesondere bei Betriebszuständen, bei welchen die Kupplung bereits das Betriebsdrehmoment überträgt. Hier ergibt sich ein Betriebsverhalten, bei welchem die Kupplung lediglich während der Arbeitstakte der Zylinder schlupft, während sie zwischen den Arbeitstakten im wesentlichen nicht rutscht. Auf diese Weise kann die Wärmebelastung der Kupplung gering gehalten werden.

Bei der Betätigungseinrichtung kann es sich um ein herkömmliches Kupplungspedal handeln, welches entweder über ein gesondertes Stellglied oder über das Stellglied der Schlupf-

regelschaltung den Kupplungsausrücker positioniert. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß der Kupplungsausrücker herkömmlich über hydraulische Geber- und Nehmerzylinder direkt vom Kupplungspedal aus betätigt wird, während das Stellglied lediglich für eine zusätzliche Positionierung des Kupplungsausrückers relativ zum ausrückerseitigen Nehmerzylinder des Hydrauliksystems positioniert. Anstelle des Kupplungspedals kann jedoch auch eine automatische Kupplungsbetätigungseinrichtung treten, die das dem Kupplungspedal zugeordnete Stellglied steuert.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Stellantrieb um einen Positions-Servoantrieb, der die Position des Kupplungsausrückers auf eine durch ein Positions-Sollsignal festgelegte Position einstellt. Zweckmäßigerweise wird der Servoantrieb sowohl über die Schlupfregelschaltung als auch über die Betätigungseinrichtung, beispielsweise das Kupplungspedal, gesteuert. Die von der Schlupfregelschaltung bzw. der Betätigungseinrichtung erzeugten Positions-Sollsignale sind in einander entsprechender Weise normiert, so daß der Servoantrieb wechselweise entweder über die Betätigungseinrichtung, d.h. über das Kupplungspedal, oder über die Schlupfregelschaltung steuerbar ist. Insbesondere lassen sich auf diese Weise unerwünschte Positionsänderungen des Kupplungsausrückers beim Umschalten vermeiden. Die Schlupfregelschaltung wird hierbei abgeschaltet, wenn der am Kupplungspedal eingestellte Schlupf größer als der durch die Schlupfregelschaltung auf einem vorbestimmten Wert zu haltende Schlupf ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Mittelungsschaltung zwei Signalwege für die Signale, welche die Drehzahldifferenz repräsentieren oder zur Bildung der Drehzahldifferenz herangezogen werden. Der eine Signalweg enthält einen Integrator, der die Mittelung durchführt. Der andere Signalweg hat eine Verstärkung von 1 und überführt das die

Drehzahldifferenz repräsentierende Signal im wesentlichen unverändert an den Ausgang der Mittelungsschaltung. Die Zeitkonstanten der beiden Signalwege sind stark unterschiedlich. Während der den Integrator enthaltende Signalweg eine hohe Zeitkonstante hat, womit sein Ausgangssignal lediglich langsamen Änderungen des Drehzahldifferenzsignals folgt, hat der andere Signalweg eine niedrige Zeitkonstante, so daß rasche Änderungen des Drehzahldifferenzsignals mit der Verstärkung 1 am Ausgang der Mittelungsschaltung erscheinen. Bei Realisieren der Mittelungsschaltung durch einen Operationsverstärker werden die beiden Signalwege durch die unterschiedlichen Zeitkonstanten der beiden Eingänge realisiert.

Insbesondere bei aus aktiven Bauelementen aufgebauten Mittelungsschaltungen können Sättigungseffekte innerhalb der Schlupfregelschaltung auftreten, die das Ansprechen der Schlupfregelschaltung bei einer Änderung ihrer Eingangssignale verzögern. Um dies zu verhindern, ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Begrenzerschaltung an den Integrator angeschlossen, welche die Ausgangssignale des Integrators auf dessen Proportionalitätsbereich begrenzt. Die Begrenzerschaltung begrenzt zweckmäßigerweise nicht nur den Regelbereich, sondern sorgt auch für eine Voreinstellung des Integrators während derjenigen Betriebsphasen, bei welchen der Servoantrieb von der Betätigungseinrichtung aus gesteuert wird. Während die Betätigungseinrichtung wirksam ist, ist, wie bereits vorstehend erwähnt, die Schlupfregelschaltung unwirksam geschaltet. Nichtsdestotrotz folgt der Integrator den die Motordrehzahl bzw. die Getriebeeingangsdrehzahl repräsentierenden Signalen, um beim Übergang der Führung des Servoantriebs von der Betätigungseinrichtung aus die Schlupfregelschaltung möglichst verzögerungsfrei und möglichst signalsprungfrei anschließen zu können.

Da dieser Übergang der Führung des Servoantriebs mit einer plötzlichen Änderung der von der Betätigungseinrichtung, d.h.

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dem Kupplungspedal, bestimmten Position des Kupplungsausrückers und damit mit einer plötzlichen Änderung des Schlupfs verbunden sein kann, ist die Begrenzerschaltung bevorzugt abhängig von der Stellung des Kupplungspedals oder der Stellung eines Gaspedals steuerbar, derart, daß der Integrator auf vorbestimmte Werte seines Ausgangssignals abhängig von der Stellung des Kupplungspedals und/oder des Gaspedals klemmbar ist. Das Ausgangssignal des Integrators kann damit auf Werte eingestellt werden, die den bei einer Änderung dieser Pedalpositionen zu erwartenden Schlupffehler mindern.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schlupfregelschaltung eine Schlupfgrößen-Steuerschaltung, die den von der Schlupfregelschaltung einzuhaltenden Schlupfsollwert abhängig von der Motordrehzahl steuert. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß die Reibungskupplung nur dann mit vorbestimmtem Schlupf arbeitet, wenn dies aufgrund der Konstruktion des Motor-Getriebe-Strangs des Fahrzeugs erforderlich ist. Insbesondere können mechanische Resonanzstellen des Motor-Getriebe-Strangs durch resonanzartiges Anheben des Schlupfs im Bereich der Resonanzfrequenz gedämpft werden. Die Schlupfgrößen-Steuerschaltung ist zweckmäßigerweise so gestaltet, daß der Schlupf mit wachsender Motordrehzahl abnimmt und insbesondere auf Null abgenommen hat bei einer Drehzahl, bei welcher die Kupplung üblicherweise bereits eingekuppelt ist. Abgesehen von den bereits erwähnten Resonanζanhebungen wird der Schlupf zweckmäßigerweise bei einer Drehzahl zwischen 2000 und 2600 Umdrehungen pro Minute auf Null verringert. Dieser Drehzahlbereich liegt in der Regel unterhalb der Drehzahl, bei welcher sich das maximale Motordrehmoment ergibt.

Bei eingekuppelter Reibungskupplung, im Leerlauf drehendem Motor und in neutraler Stellung sich befindendem Getriebe kann es aufgrund der Rotationsungleichförmigkeit des Motors zu sogenanntem Kupplungs- 'oder Getrieberasseln kommen. Das

Rasseln kann verhindert werden, wenn bei neutraler Gangstellung des Getriebes die Kupplung unabhängig von der Kupplungsbetätigung se inr ichtung, d.h. dem Pedal, ausgerückt wird. Die neutrale Gangstellung könnte mit einem Sensor an dem Getriebe erfaßt werden, was jedoch relativ hohen konstruktiven Aufwand erfordert.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung, der auch bei anderen Kupplung se inr ichtungen als den vorstehend erläuterten Kupplungseinrichtungen benutzt werden kann, betrifft die Unterdrückung des vorstehend erläuterten Leerlaufrasselns, ohne einen auf die neutrale Gangstellung des Getriebes ansprechenden Sensor benutzen zu müssen.

Hierzu ist eine Ausrücksteuerung vorgesehen, die die Kupplung unabhängig von der Kupplungsbetätigungseinrichtung über einen Stellantrieb, gegebenenfalls den Stellantrieb der Kupplungsbetätigungseinrichtung ausrücken kann. Die Ausrücksteuerung rückt die Kupplung aus, wenn die mittels eines Geschwindigkeitsgebers erfaßte Fahrtgeschwindigkeit im Bereich einer Fußgängerschrittgeschwindigkeit liegt oder das Fahrzeug stillsteht, wenn zugleich der die Getriebeeingangsdrehzahl erfassende Getriebedrehzahlgeber eine Getriebeeingangsdrehzahl feststellt, die größer ist als ein vorbestimmter Drehzahlwert niedriger als die Leerlaufdrehzahl des Motors und wenn zugleich die Kupplungsbetätigungseinrichtung ein Signal abgibt, welches ohne die Ausrücksteuerung die Kupplung in die Einkuppelposition steuern würde. Bei Vorliegen dieser drei Bedingungen wird die Kupplung entgegen der Einkuppelbedingung der Kupplungsbetätigungseinrichtung ausgerückt. Die in diesem Zusammenhang überwachte Getriebeeingangsdrehzahl ist so klein gewählt, daß sie bei eingekuppelter Kupplung unter normalen Betriebszuständen in keinem der Gänge des Getriebes auftreten kann, ohne den Motor abzuwürgen. Als geeignete Werte für die Auskuppelbedingungen hat sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit von weniger als 3 km/h und

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eine Getriebeeingangsdrehzahl von mehr als 300 U/min erwiesen.

Zweckmäßigerweise umfaßt die Auskuppelsteuerung einen Speicher, der bei Vorliegen der Auskuppelbedingung gesetzt wird und über die Kupplungsbetätigungseinrichtung wieder gelöscht wird, wenn diese ihrerseits ein die Kupplung ausrückendes Positions-Sollsignal erzeugt. Wird beispielsweise das Kupplungspedal in die auskuppelnde Position bewegt, so geht die Führung des Stellglieds von der Auskuppelsteuerung wieder auf die Kupplungsbetätigungseinrichtung über, da der Speicher gelöscht wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung, der ebenfalls auch bei anderen Kupplungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen von Bedeutung ist, betrifft die Kupplungsbetätigungseinrichtung als solche. Reibungskupplungen für hohe Motordrehmomente erfordern starke Kupplungsfedern, die ihrerseits hohe Pedalkräfte beim Ausrücken der Kupplung bedingen. Um die Pedalkräfte vergleichsweise niedrig zu halten, werden im Pedalkraftweg mechanische Hebelübersetzungen oder hydraulisch übersetzende Systeme benutzt. Die Minderung der Pedalkraft geht jedoch auf Kosten des Pedalwegs, der sich verlängert. Es ist deshalb eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei welcher der Pedalweg auf konstruktiv einfache Weise im wesentlichen unabhängig von der am Kupplungsausrücker erforderlichen Betätigungskraft bemessen werden kann.

Dies läßt sich auf einfache Weise dadurch bewerkstelligen, daß der Kupplungsausrücker über einen mittels eineselektrischen Positionsregelkreises positionierbaren Stellantrieb angetrieben wird, dessen Sollwert Information von einem die Position des Kupplungspedals erfassenden Positionsgeber geliefert wird. Eine elektrische Anpaßeinrichtung mit einem vorbestimmten, nicht linearen Zusammenhang verändert den Zusammenhang zwischen der Kupplungspedalposition und der

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Sollwertinformation, so daß der für die Betätigung der Kupplung wesentliche Schleifbereich des Kupplungspedals gegenüber herkömmlichen Kupplungen insbesondere gedehnt und bezüglich der Ruhelage des Kupplungspedals verschoben werden kann.

Bei Kupplungsstellungsgebern, die als Potentiometer ausgebildet sind, kann die Anpaßeinrichtung in Form einer nicht linearen Widerstandscharakteristik des Potentiometers realisiert sein. Die Anpaßeinrichtung kann jedoch auch als zusätzliche zwischen den Stellungsgeber und den Positions-Regelkreis geschaltete, nicht lineare Schaltung, beispielsweise als Dioden-Widerstandsnetzwerk,ausgebildet sein.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei welcher zur Minderung von Rotationsungleichförmigkeiten und Geräuschen die Reibungskupplung auch bei betriebsmäßiger Drehmomentübertragung mit einem vorbestimmten Schlupf beaufschlagt werden kann;

Fig. 2 Diagramme des Schlupfs S abhängig von der Motordrehzahl η ;
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Fig. 3 ein Blockschaltbild einer in der Kupplungseinrichtung der Fig. 1 verwendbaren Kupplungssteuerschaltung ;

Fig. 4 einen Programmablaufplan für eine Steuerlogik der Schaltung der Fig. 3;

Fig. 5 ein Diagramm, welches das von der Kupplung übertragbare mittlere Drehmoment M, abhängig von einer die Kupplungsposition festlegenden Spannung U _{Λ Λ}

boll

zeigt, zur Erläuterung einer das Ausgangssignal eines Integrators in Fig. 3 begrenzenden Begrenzerschaltung;

Fig. 6 ein Schaltbild des Integrators und der Begrenzerschaltung der Fig. 3;

Fig. 7 Diagramme, die die Istposition des Kupplungsausrückers abhängig vom Pedalweg zeigen, zur Erläuterung einer Pedalweg-Anpaßeinrichtung der Schaltung nach Fig. 1 und

Fig. 8 ein Schaltbild der Pedalweg-Anpaßeinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs, die über eine herkömmliche Reibscheibenkupplung 3 mit einem manuell zu schaltenden Getriebe 5 gekuppelt ist. Ein Gaspedal 7 steuert in nicht näher dargestellter Weise die Leistung der Brennkraftmaschine 1. Die Kupplung 3 hat einen Ausrücker 9, der hydraulisch mittels eines an einen Geberzylinder 11 angeschlossenen Nehmerzylinder 13 zwischen einer die Kupplung 3 vollständig einrückenden Einrückposition und einer die Kupplung vollständig ausrückenden Ausrückposition bewegbar ist. Der Geberzylinder 11 und damit der Kupplungsausrücker 9 wird von einem elektrischen Stellglied 15 positioniert, welches über einen Servoregelkreis 17 an eine Kupplungssteuerung 19 angeschlossen ist. Die Kupplungssteuerung 19 spricht auf Positionssignale eines mit einem Kupplungspedal 21 mechanisch gekuppelten Positionsgeber 23 an und gibt Positions-Sollsignale an den Servoregelkreis 17 ab, der das Stellglied 15 auf eine durch das Kupplungspedal 21 festgelegte Position einstellt. An das Stellglied 15 ist seinerseits ein Positionsgeber 25 angekuppelt, der an den Servoregelkreis 17 Positions-Istsignale, die der tatsächlichen Position des Kupplungsausrückers 9 entsprechen, abgibt.

Die Kupplungssteuerung 19 umfaßt eine Schlupfregelschaltung, die auf ein mittels eines Motordrehzahlgebers 27 erzeugtes, der momentanen Motordrehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit proportionales Motordrehzahlsignal und auf ein mittels eines Getriebedrehzahlgebers 29 erzeugtes, der momentanen Getriebe-

eingangsdrehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit proportionales Getriebeeingangsdrehzahlsignal anspricht und das Stellglied 15 auf einen vorbestimmten Schlupf zwischen Motordreh2ahl und Getriebeeingangsdrehzahl einstellt. Die Kupplungssteuerung 19 spricht ferner auf ein der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechendes Geschwindigkeitssignal eines bei 31 dargestellten, beispielsweise die Getriebeausgangsdrehzahl erfassenden Geschwindigkeitsgebers sowie ein mittels eines Schalters 33 gegebenenfalls in Form eines Schwellwertschalters bei Auslenkung des Gaspedals 7 aus seiner Ruhelage erzeugtes logisches Steuersignal an.

Die Schlupfregelschaltung erhöht den Schlupf der Kupplung 3, d.h. die Differenz zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl unabhängig von der Betätigung des Kupplungspedals 21 auf einen vorbestimmten Schlupfwert, wenn der durch die Position des Kupplungspedals 21 festgelegte Schlupf der Kupplung kleiner ist,als der durch die Schlupfregelschaltung vorbestimmte Wert. Dieser auch bei drehmomentübertragendem Betrieb der Kupplung erzwungene Schlupf mindert die durch Rotationsungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine 1 hervorgerufenen Torsionsschwingungen und Geräusche der Kupplung 3 und des Getriebes 5. Die Schlupfregelschaltung variiert den vorbestimmten Schlupfwert S abhängig von der Motordrehzahl η , , wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Bei niedrigen Drehzahlen ist der üngleichförmigkeitsgrad groß und dementsprechend ist der vorbestimmte Schlupf S groß. Der Schlupf S nimmt mit wachsender Motordrehzahl auf Null ab, wobei der Schlupf auf Null gemindert ist für eine Drehzahl, bei welcher die Kupplung 3 bei normalem Fahrbetrieb bereits eingekuppelt ist. Fig. 2 zeigt bei 35 eine typische Schlupf-Motordrehzahl-Charakteristik der Schlupfregelschaltung, die bei Drehzahlen im Bereich der Leerlaufdrehzahl· des Motors einen Schlupf von etwa 10% hat und bei einer Drehzahl von etwa 2200 Umdrehungen pro Minute den Wert Null· erreicht. Bei einer Vieizahl· Kraftfahrzeuge treten im Antriebsstrang

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mechanische Resonanzen auf, die den Ungleichförmigkeitsgrad und die Geräuschentwicklung bei der Resonanzfrequenz beträchtlich erhöhen. Die Schlupfcharakteristik der Schlupfregel schaltung kann, wie dies bei 37 für eine etwa bei 3000 U/min liegende AntriebsStrangresonanz dargestellt ist, den Schlupf im Bereich dieser Resonanz stark erhöhen und so für eine Minderung der üngleichförmigkeit und der Geräuschentwicklung sorgen. Andererseits kann der Antriebsstrang in bestimmten Motordrehzahlbereichen aufgrund von Antiresonanzerscheinungen bereits so gut gedämpft sein, daß sich der Schlupf der Kupplung in diesem Bereich erübrigt. Fig. 2 zeigt eine gestrichelt eingezeichnete Schlupfcharakteristik 39, bei welcher in einem Drehzahlbereich 41 der Schlupf auf Null verringert ist und mit wachsender Drehzahl zunächst ansteigt, bevor er wiederum auf Null abfällt.

In der Praxis haben sich auf die Motordrehzahl bezogene Schlupfwerte von maximal etwa 10% im Bereich der Leerlaufdrehzahl und maximal 5% bei etwa 1500 U/min als ausreichend erwiesen.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Kupplungssteuerung 19, die, wie bereits erwähnt, Positions-Sollsignale an den Servoregelkreis 17 und das daran angeschlossene, als Elektromotor ausgebildete Stellglied 15 abgibt. Der Positionsgeber 25 ist als mit dem Elektromotor gekuppeltes Potentiometer ausgebildet; bei dem Positionsgeber 23 handelt es sich ebenfalls um ein an eine Spannungsquelle angeschlossenes, mit dem Kupplungspedal gekuppeltes Potentiometer. Der Servoregelkreis 17 erhält die Positions-Sollsignale über einen elektronischen, steuerbaren Schalter 43, der von einer nachfolgend noch näher erläuterten Steuerlogik 45 gesteuert wird. Die Steuerlogik 45 spricht auf die Betätigung des Kupplungspedals an und schaltet den Steuerschalter 43 bei Betätigung des Kupplungspedals in eine Schaltstellung 47, in der der Servoregelkreis 17 über eine Pedalweg-Anpaßschaltung 49 mit dem Positionsgeber 23 des

Kupplungspedals verbunden ist und abhängig von der Position des Kupplungspedals das Stellglied 15 und damit die Position des Kupplungsausrückers steuert.

Für die Regelung des KupplungsSchlupfs ist ein Integrator 51 vorgesehen, dessen Ausgang 53 an den Steuerschalter 43 angeschlossen ist und über die Steuerlogik 45 in einer Schaltstellung 55 entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Schlupfcharakteristik wirksam geschaltet ist. In der Schaltstellung 55 wird der Servoregelkreis 17 ausschließlich durch Positions-Sollsignale des Integrators 51 gesteuert, während die pedalabhängig erzeugten Positions-Sollsignale abgeschaltet sind.

Der Integrator 51 umfaßt einen Differenzverstärker 57 mit hoher Leerlaufverstärkung, dessen, den Integratorausgang 53 bildender Ausgang über einen Kondensator 59 mit dem invertierenden Eingang verbunden ist. Der invertierende Eingang ist über eine Schlupfparameter-Einstellschaltung 61 an den Ausgang eines Frequenz/Spannungs-Wandlers 63 angeschlossen, der an seinem Eingang 65 Impulssignale des Getriebeingangsdrehzahlgebers 29 aufnimmt. Die Frequenz dieses Impulssignals ist proportional der Getriebeingangsdrehzahl. Der Motordrehzahlgeber 27 ist an einen Eingang 67 eines Frequenz/Spannungs-Wandlers 69 angeschlossen. Der Frequenz/Spannungs-Wandler 69 gibt an den nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 57 eine Spannung ab, die der Frequenz einer von dem Motordrehzahlgeber 27 gelieferten Impulsfolge proportional ist. Der Integrator 51 integriert damit zeitabhängig ein der Differenz des Motordrehzahlsignals und des Getriebe eingangsdrehzahlsignals und damit dem momentanen Schlupf der Kupplung entsprechendes Signal.

Entsprechend der gewünschten Schlupfcharakteristik soll die Schlupfregelung nur unter vorbestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs wirksam sein. Hierzu wird mittels eines UND-Gatters 71 ein logisches Schlupfsteuersignal erzeugt, wenn die Motordrehzahl größer als ein vorbestimmter Drehzahlwert

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n_m1 ist und gleichzeitig die Getriebeeingangsdrehzahl kleiner als ein vorbestimmter Drehzahlwert η ,. ist. Das UND-Gatter 71 ist hierzu über eine auf Motordrehzahlsignale für Drehzahlen größer n_m1 ansprechende Schwellwertstufe 73 an den Frequenz/Spannungs-Wandler 69 und über eine auf Getriebeeingangsdrehzahlsignale für Drehzahlen kleiner η ansprechende Schwellwertstufe 75 an den Frequenz/Spannungs-Wandler 63 angeschlossen. Der vorbestimmte Motordrehzahlwert η ₁ ist kleiner als die Leerlaufdrehzahl des Motors, um über die Schlupfregelung auch dann Geräusche und Schwingungen der Kupplung bzw. des Getriebes mindern zu können, wenn die Motordrehzahl während des Fahrbetriebs auf Werte kleiner als die Leerlauf drehzahl absinkt. Der Wert η .. liegt beispielsweise bei etwa 300 U/min. Der vorbestimmte Getriebeeingangsdrehzahlwert η - liegt oberhalb der Leerlaufdrehzahl und vorzugsweise in einem Drehzahlbereich, bei welchem die Kupplung unter normalen Fahrbedingungen bereits eingekuppelt ist. Ein geeigneter Drehzahlwert liegt etwa im Bereich des maximalen Motordrehmoments oder geringfügig darunter, beispielsweise bei etwa 24oo U/min. Bei den vorstehend genannten Drehzahlwerten wird das Schlupfsteuersignal bei Motordrehzahlwerten größer 300 U/min und Getriebeeingangsdrehzahlen kleiner 2400 U/min erzeugt. Die Steuerlogik 45 schaltet den Steuerschalter 43 in die Schaltstellung 55 abhängig von weiteren, nachstehend erläuterten Parametern, wenn die Motor- bzw. Getriebedrehzahl innerhalb der vorstehenden Grenzen liegt und das Schlupfsteuersignal erzeugt wird.

Die Steuerung der Kupplung über das Kupplungspedal hat Priorität gegenüber der Positionierung durch die Schlupfregel schaltung. Ein Komparator 73, der mit seinem invertierenden Eingang an die Pedalweg-Anpaßschaltung 49 und mit seinem nicht invertierenden Eingang an den Ausgang 53 des Integrators 51 angeschlossen ist, liefert ein weiteres Steuersignal an die Steuerlogik 45, wenn sich das Kupp-

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lungspedal in einer Stellung befindet, in welcher es ein Positions-Sollsignal für eine der vollständig ausgekuppelten Position näher gelegene Ausrückerposition liefert als die Schlupfregelschaltung. In diesem Fall schaltet die Steuerlogik 45 den Steuerschalter 43 in die Schaltstellung 47,und der Schlußregelkreis 17 wird durch das pedalabhängig erzeugte Positions-Sollsignal geführt.

Das Umschalten der Führung des Servoregelkreises 17 von dem Integrator 51 auf die kupplungspedalabhängige Führung kann zu Problemen führen, wenn aufgrund der Betätigung des Kupplungspedals große Drehzahldifferenzen zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl auftreten und der Integrator 51 hierdurch in die Sättigung getrieben wird. Hat der Integrator 51 den Sättigungszustand erreicht, so würde das Ansprechen der Schlupfregelung verzögert, bis der Integra tor 51 aufgrund einer allmählich sich verringernden Drehzahldifferenz an seinen Eingängen in den Proportionalitätsbereich zurückkehrt. Würde der Steuerschalter 43 in die Schaltstellung 55 geschaltet, während sich der Integrator 51 im Sättigungszustand befindet, so würde dies zu einer Fehlpositionierung der Kupplung führen. Um dies zu verhindern, ist an den Integrator 51 eine anhand der Fig. 6 nachfolgend noch näher erläuterte Begrenzerschaltung 77 angeschlossen. Die Begrenzerschaltung 77 klemmt die Ausgangsspannung des Integrators 51 auf Werte innerhalb des Proportionalitätsbereichs der Schlupfregelschaltung, wenn das an einem Eingang 79 zugeführte SchlupfSteuersignal des UND-Gatters 71 fehlt, die Schlupfsteuerung über die Steuerlogik 45 und den Steuerschalter 43 also unwirksam ist. An einem Eingang 81 ist der Begrenzerschaltung 77 ferner ein die Auslenkung des Gaspedals (7 in Fig. 1) aus seiner Ruhelage repräsentierendes Steuersignal zuführbar. Der Eingang 81 ist hierzu über eine Schwellwertstufe 83 an den Schalter 33 des Gaspedals angeschlossen. Die Begrenzerschaltung klemmt die Ausgangsspannung des Integrators 51 ebenfalls auf einem Wert innerhalb des Proportionalitätsbereichs, wenn bei Vorliegen des

SchlupfSteuersignals das Gaspedal nicht betätigt ist. Schließlich wird der Begrenzerschaltung 77 an einem Eingang 85 ein die Kupplungsruheposition repräsentierendes Signal zugeführt. Der Eingang 85 ist hierzu über einen Schwellwertschalter 87 an den Positionsgeber 23 des Kupplungspedals angeschlossen. Bei Vorliegen des die Kupplungsruhestellung repräsentierenden Steuersignals verkleinert die Begrenzerschaltung 77 den Regelbereich des Integrators 51 in Auskuppelrichtung.

Bei stillstehendem Fahrzeug und in neutraler Gangstellung sich befindendem Getriebe kommt es zu sogenanntem "Kupplungsrasseln", da in diesem Betriebszustand üblicherweise das Kupplungspedal nicht getreten wird und die Kupplung damit die in aller Regel zwangssynchronisierten GetriebeZahnräder antreibt. Um dies zu verhindern, rückt die Kupplungssteuerung 19 die Kupplung bei stillstehendem Fahrzeug und in neutraler Gangstellung sich befindendem Getriebe aus.

Die neutrale Gangstellung des Getriebes wird ohne zusätzlichen Sensor an dem Getriebe abhängig von der Getriebedrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Kupplungspedalposition gesteuert. Der Geschwindigkeitsgeber 31 ist hierzu an einen Eingang 89 eines Frequenz/Spannungs-Wandlers91 angeschlossen, der die vom Geschwindigkeitsgeber 31 gelieferte Impulsfolge in ein der geschwindigkeitsproportionalen Frequenz dieser Folge proportionales Spannungssignal umwandelt. Ein Schwellwertschalter 93 liefert ein erstes Steuersignal, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine im Bereich von Fußgängerschrittgeschwindigkeiten liegende Geschwindigkeit, beispielsweise kleiner als 3 km/h,ist. Ein zweites Steuersignal wird mittels eines an den Frequenz/Spannungs-Wandler 63 angeschlossenen Schwellwertschalters95 erzeugt, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl größer als ein zweiter vorbestimmter Drehzahlwert η 2 ist. Der Drehzahlwert η ~ i-^{st so} bemessen, daß er unterhalb der von dem Schwellwertschalter 93 erfaßten Fahrgeschwindigkeit bei eingerückter Kupplung in keiner der

Gangstellungen, ausgenommen die neutrale Gangsteilung, auftreten kann. Der Drehzahlwert η ₂ liegt damit ebenfalls unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors und entspricht vorzugsweise dem Drehzahlwert η -. Ein geeigneter Wert für η - liegt beispielsweise bei 300 U/min. Als drittes Steuersignal für das Erfassen der neutralen Gangstellung dient das von der Schwellwertstufe 87 erzeugte, die Kupplungspedalruhestellung repräsentierende Signal. Die drei Steuersignale werden einem UND-Gatter 97 zugeführt, der bei Vorliegen der drei Bedingungen und damit bei in neutraler Gangstellung sich befindendem Getriebe einen als Flipflop ausgebildeten Speicher 99 setzt. Der Q-Ausgang des Speichers 99 steuert über die Steuerlogik 45 den Schalter 43 in eine Schaltstellung 101, in der eine Spannungsquelle 103,beispielsweise in Form eines Potentiometers, ein Positions-Sollsignal an den Servoregelkreis 17 abgibt, welches das Stellglied 15 und damit die Kupplung 3 in die Auskuppelposition steuert. Der Speicher 99 hält die Kupplung 3 in der Auskuppelposition, bis er rückgesetzt wird. Das Rücksetzsignal wird von einem an den Positionsgeber 23 des Kupplungspedals angeschlossenen Schwellwertschalter 105 erzeugt, wenn das Kupplungspedal in seine Auskuppelposition bewegt wird. Beim Treten des Kupplungspedals wird der Speicher 99 gelöscht und gleichzeitig der Schalter 43 über die Steuerlogik 45 aus der Schaltstellung 101 in die Schaltstellung 47 umgeschaltet. In der Schaltstellung 47 kann nachfolgend die Kupplung über das Kupplungspedal eingerückt werden.

Fig. 4 zeigt den Programmablaufplan der Steuerlogik 45, wie er beispielsweise durch Schalter und Komparatoren verwirklicht werden kann. Die Auskuppelbedingung für die neutrale Gangstellung hat Priorität gegenüber der Küpplungsbetätigung über das Kupplungspedal oder den Integrator 51. Liegt die Auskuppelbedingung vor, so wird der Steuerschalter 43 in die Schaltstellung 101 geschaltet und die Kupplung ausgerückt. Liegt die Auskuppelbedingung nicht vor, so folgt mit nächst

niedriger Priorität die Überprüfung auf Einhaltung der Schlupfbedingungen. Liegen die Schlupfbedingungen nicht vor, beispielsweise bei fehlendem Schlupfsteuersignal des UND-Gatters 71, so wird der Steuerschalter 43 in die Schaltstellung 47 geschaltet und die Kupplung abhängig von der Position des Kupplungspedals gesteuert. Liegen die Schlupfbedingungen vor, so wird mit nächst niedriger Priorität geprüft, ob das vom Kupplungspedal geführte Positions-Sollsignal oder das vom Integrator geführte Positions-Sollsignal den größeren Schlupf bewirkt, d.h. eine der Auskuppelposition näher liegende Ausrückerposition repräsentiert. Liegt die Führung des Servoregelkreises 17 beim Kupplungspedal, so schaltet die Steuerlogik 45 den Steuerschalter 43 in die Schaltstellung 47. Liegt die Führung des Servoregelkreises 17 beim Integrator 51, so wird der Steuerschalter 43 in die Schaltstellung 55 geschaltet.

Fig. 6 zeigt Einzelheiten des Integrators 51, der Schlupfparameter-Einstellschaltung 61 und der Begrenzerschaltung 77. Die Eingänge des Differenzverstärkers 57 des Integrators 51 sind über Serienwiderstände 107, 109 an die Frequenz/Spannungs-Wandler 63, 69 angeschlossen. An den nicht invertierenden Eingang ist ein mit Masse verbundener Kondensator 111 angeschlossen, der zusammen mit dem Widerstand 109 die Zeitkonstante des nicht invertierenden Eingangs bestimmt. Die Zeitkonstante ist so kurz bemessen, daß plötzliche Änderungen der Motordrehzahl η des dem nicht invertierenden Eingang zugeführten Motordrehzahlsignals ohne wesentliche Verzögerung am Ausgang 53 mit einer Verstärkung von 1 erscheinen. Der Widerstand 107 bestimmt zusammen mit dem Kondensator 59 die Integrationszeitkonstante des Integrators für die Differenz aus dem Motordrehzahlsignal und dem Getriebeeingangsdrehzahlsignal. Die Integrationszeitkonstante ist erheblich größer als die Zeitkonstante des nicht invertierenden Eingangs, so daß das Signal am Ausgang 53 einen Mittelwert der momentanen Winkelgeschwindigkeitsdifferenz der Motordrehung und der Getriebeeingangswellendrehung liefert und sichergestellt ist, daß der

Mittelwert langsamen Änderungen der Differenz, die sich aufgrund langsamer Änderungen der über eine Umdrehung gemittelten Motordrehzahl ergeben, folgen kann. Der Integrator 51 hat damit zwischen seinen Eingängen und seinem Ausgang zwei Signalwege und erlaubt bei einer raschen Änderung der mittleren Motordrehzahl eine rasche, schlupfabhängige Justierung der Kupplungsposition, ohne daß es zu Zeitverzögerungen aufgrund der Mittelungseigenschaften des Integrators kommt.

Die Schlupfparameter-Einstellschaltung umfaßt eine vorzugsweise einstellbare Spannungsquelle, hier in Form eines Potentiometers 113, die über einen ebenfalls vorzugsweise einstellbaren Serienwiderstand 115 an den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 57 angeschlossen ist. Der invertierende Eingang 57 wird als Summationspunkt ausgenutzt, so daß der Integrator 51 die Differenz des Summensignals von Getriebeeingangsdrehzahlsignal und dem Signal der Schlupfparameter-Einstellschaltung 61 einerseits und dem Motordrehzahlsignal andererseits integriert. Mittels der Schlupfparameter-Einstellschaltung 61 läßt sich die Schlupfcharakteristik (Fig. 2) justieren und insbesondere der Motordrehzahlwert, bei welchem der Schlupf Null sein soll, einstellen.

Die Schlupfparameter-Einstellschaltung 61 überlagert dem Getriebeeingangsdrehzahlsiqnal eine konstante oder, in anderen Ausfuhrungsformen, eine motordrehzahlabhängig sich ändernde Offsetspannung bzw. einen Offsetstrom. Die Offsetspannung bzw. der Offsetstrom ist so bemessen, daß er bei der Motordrehzahl, bei welcher der Schlupf Null sein soll, das Getriebeeingangsdrehzahlsignal kompensiert. In der Schaltung nach Fig. 6 bedeutet dies, daß an der Spannungsquelle 113 eine Spannung einzustellen ist, die gleich der vom Frequenz/Spannungs-Wandler 63 bei der Null-Schlupf-Drehzahl erzeugt wird. Der Widerstand 115 bestimmt die Änderungsgeschwindigkeit, mit der sich der Schlupf abhängig von der Motordrehzahl ändert.

Die Begrenzerschaltung 77 ist über eine vorspannungserzeugende Teilerschaltung 117 und ebenso der Steuerschalter 43 über eine Widerstandsteilerschaltung 117 mit vorzugsweise variabler Vorspannung an den Ausgang 53 des Integrators 51 angeschlossen. Die Begrenzerschaltung 77 umfaßt mehrere, selektiv steuerbare Rückkopplungskreise 119, 121 und 123, die jeweils an die Teilerschaltung 117 angeschlossen sind und deren Ausgangssignal auf den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 57 zurückkoppeln. Die Rückkopplungskreise 119, 121, 123 sind gleichartig aufgebaut, so daß lediglich der Rückkopplungskreis 119 erläutert werden soll. Er umfaßt einen Komparator 125, dessen nicht invertierender Eingang, an die Widerstandsteilerschaltung 117 angeschlossen ist und dessen invertierender Eingang mit einer vorzugsweise variablen Vorspannungsquelle 127 verbunden ist. Der Ausgang des !Comparators 125 ist über einen Kondensator 129 mit dem invertierenden Eingang verbunden. Die Zeitkonstante des auf diese Weise gebildeten Integrators ist kleiner als die des Integrators 51. An den Ausgang des Komparators 125 ist ein nach Masse führender Ausgangswiderstand 131 und ein zum invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 57 führender Widerstand 133 angeschlossen. Der Rückkopplungskreis 119 ist über ein Dioden-UND-Gatter 135 mit dem invertierenden Eingang verbunden, welches den Eingang 85 (Fig.3) für das die Ruhestellung des Kupplungspedals repräsentierende Steuersignal bildet. Die Rückkopplungskreise 121 und 122 sind über steuerbare Schalter 137, 139 mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 57 verbunden. Die Steuerschalter 137, 139 sind über die Eingänge 79 und 81 der Begrenzerschaltung 77 steuerbar.

Fig. 5 zeigt mit einer Kurve 141 einen typischen Verlauf eines von der Kupplung übertragenen Drehmoments M, abhängig von einer dem Servoregelkreis 17 zugeführten, das Positions-Sollsignal bildenden Spannung ü. ... AK bezeichnet den vollständig ausgekuppelten Zustand und EK den vollständig eingekuppelten Zustand der Kupplung. Mit 143 ist der Schleif-

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punkt der Kupplungscharakteristik bezeichnet, bei welcher die Kupplung beginnt, ein merkbares Drehmoment zu übertragen. Während mittels des Kupplungspedals die Ausrückerposition entsprechend dem Positions-Sollsignal ü_g ,, zwischen den Positionen AK und EK änderbar ist, begrenzt die Begrenzerschaltung 77 den maximalen Regelbereich des Integrators auf den Positions-Sollsignalbereich zwischen dem Schleifpunkt 143 und der Einkuppelposition EK. Der Regelbereich wird, um Sättigungserscheinungen des Integrators 51 zu verhindern und um das Ansprechen der Schlupfregelung zu beschleunigen, bei einer Auslenkung des Kupplungspedals aus seiner Ruhelage verkleinert. Beim Anlegen des die Auslenkung des Kupplungspedals aus seiner Ruhelage repräsentierenden Signals an den Eingang 85 des Dioden-UND-Gatters 135 wird die der Auskuppelposition benachbarte Regelbereichgrenze zur Einkuppelposition hin angehoben, wie dies bei 145 in Fig. 5 angedeutet ist.

Der Steuerschalter 137 im Rückkopplungsweg des Rückkopplungs kreises 121 wird geschlossen, wenn seinem Steuereingang ein das fehlende Schlupfsignal des UND-Gatters 71 (Fig. 3) repräsentierende Signal zugeführt wird. Der Rückkopplungskreis 121 klemmt dann das Ausgangssignal des Integrators 151 auf einen Festwert 143 (Fig. 5) innerhalb des Regelbereichs der Schlupfregelschaltung. Entsprechendes gilt für einen weiteren Festwert 145 bei weitergeöffneter Kupplung, wenn einem Steuereingang 147 (Fig. 6) des Steuerschalters 139 ein Signal zugeführt wird, welches das Vorliegen des Schlupfsignals des UND-Gatters 171 und die gleichzeitig erfolgende Auslenkung des Gaspedals aus seiner Ruhelage repräsentiert. Während der Wert 143 im Bereich der Einkuppelposition liegt bzw. um die Größenordnung des von der Schlupfregelschaltung einzuhaltenden Schlupfwerts von der Einkuppelposition entfernt ist, liegt der Festwert 145 vorzugsweise im Schleifbereich der Kupplung.

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Die in Fig. 3 dargestellte Pedalweg-Anpaßschaltung 49 erlaubt eine weitgehende variable Anpassung der Pedalwegcharakteristik an die das übertragene Drehmoment der Kupplung bestimmende Ausrückerpositionscharakteristik. Fig. 7 zeigt mit einer durchgehenden Linie 151 schematisiert das von der Kupplung übertragene Drehmoment M, abhängig vom Pedalweg, der mit 0% die Ruhestellung und mit 100% die voll durchgetretene Position des Kupplungspedals bezeichnet. Nach Überwindung eines Leerspiels 153 nimmt das übertragene Kupplungsdrehmoment ab, bis es bei 155 die Auskuppelposition erreicht und über einen gewissen Sicherheitsweg 157 weiter bewegt wird. Der Einkuppelvorgang verläuft beim Loslassen des Kupplungspedals in umgekehrter Reihenfolge, wobei mit 159 der Schleifpunkt bezeichnet ist, bei welchem die Drehmomentübertragung der Kupplung beginnt. Mit 161 ist der Punkt maximalen Motordrehmoments bezeichnet. Der Pedalwegbereich zwischen den Punkten 159 und 161 ist der zum Einrücken der Kupplung ausgenutzte Schleifbereich der Kupplung. Die Lage des Schleifbereichs ist durch die Konstruktion der mechanischen oder hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtung sowohl hinsichtlich seiner Lage relativ zur Kupplungsruheposition als auch hinsichtlich seiner prozentualen Breite,bezogen auf den gesamten Pedalweg,festgelegt.

Die Pedalweg-Anpaßschaltung 49 erlaubt eine nicht lineare Veränderung der Pedalweg-Drehmoment-Charakteristik. Mit 163 ist mit kurzen Strichen eine Charakteristik eingezeichnet, bei welcher der Schleifbereich zwischen einem Schleifpunkt 165 und dem Punkt maximalen Motordrehmoments 167 verlängert ist. Die Vergrößerung des Schleifbereichs erlaubt feinfühligeres Einkuppeln. Mit einer strichpunktierten Linie 169 ist eine Charakteristik eingezeichnet, bei welcher der Schleifbereich insgesamt hinsichtlich seiner Lage relativ zu Pedalruheposition verschoben ist. Mit langen Strichen zeigt eine Kurve 171 eine Drehmoment-Pedalweg-Charakteristik, bei welcher der Schleifbereich einer nicht linearen Kurve folgt, bei welcher sich das Drehmoment im Bereich des Schleifpunkts

stark und im Bereich des maximalen Motormoments nur wenig abhängig vom Pedalweg ändert. Die Kurven 163, 169 und 171 zeigen darüberhinaus, daß nicht nur der Schleifpunkt und der Punkt maximalen Motordrehmoments relativ zur Pedalruheposition verschoben werden kann, sondern auch eine Verlängerung des Leerspiels bei eingekuppelter Kupplung und des Sicherheitsspiels bei ausgekuppelter Kupplung in den Endpositionen des Pedals möglich ist.

Fig. 8 zeigt eine einfache Ausführungsform einer Pedalweg-Anpaßschaltung, mit welcher sich lineare., knickende Kurven gemäß den Kurven 163 und 169 realisieren lassen. Die Schaltung umfaßt eine Impedanzwandlerstufe 175 mit niedrigem Ausgangswiderstand, deren Eingang 177 das Positionssignal des Kupplungspositionsgebers 23 aufnimmt. An den Ausgang der Impedanzwandlerstufe 175 ist eine aus Widerständen 177, 179 und 181 angeschlossen. Die Widerstände 177, 179, 181 sind miteinander verbunden. Während der Widerstand 177 an den Ausgang der Impedanzwandlerstufe 175 angeschlossen ist und damit mit einer der Kupplungspedalposition entsprechenden Spannung beaufschlagt wird, sind die Widerstände 179 und 181 an vorzugsweise einstellbare Spannungsquellen 183 bzw. 185 angeschlossen. Bei den Spannungsquellen 183, 185 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel· um zwischen Masse und eine Betriebsspannungsquelle geschaltete Potentiometer. Der Widerstand 181 ist seinerseits als Widerstandsteiler, hier als einste^bares Potentiometer ausgebildet und liefert an seinem Abgriff 187 das die Ausrückerposition festlegende Positions-Sollsignal des Servoregelkreises 17. Dem Widerstand sind zwei gegensinnig gepolte Dioden 189, 191 parallel· geschadet .

Die Dioden 189 und 191 begrenzen durch ihre SchWe^enspannungen den Spannungsabfal·! an dem Widerstand 177, in welchem sich der Strom durch den Widerstand 177 entsprechend dem Ohm'sehen Gesetz linear ändern kann. Die Werte der Wider-

stände 177/ 179 und 181 sowie die Vorspannungen der Spannungsquellen 183, 185 sind so gewählt, daß der lineare Bereich mit dem Schleifbereich des Pedalwegs zusammenfällt. Bei Erreichen des Schleifpunkts bzw. des Punkts maximalen Motordrehmoments erreicht der Spannungsabfall an dem Widerstand 177 jeweils die Schwellenspannung einer der beiden Dioden und der dann durch die Diode fließende Kurzschlußstrom schließt den Widerstand 177 kurz. Damit ändert sich das vom Ausgang 187 her gesehene Spannungsteilerverhältnis und dementsprechend die Steilheit der Positions-rSollsignal/Pedalweg-Charakteristik.

33 - Leerseite -

Claims

SACHS SYSTEMTECHNIK GM3H "--■ .:. .' Reg;-Nr. 12370 _o/ ο O ¹^ Π /

04 00 0

Fall 931

Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Patentansprüche :

Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend

a) eine Reibungskupplung (3) mit einem Kupplungsausrücker

(9), dessen Position das von der Reibungskupplung (3) übertragbare Drehmoment festlegt,

b) einen den Kupplungsausrücker (9) positionierenden
Stellantrieb (15, 17),

c) eine die Position des Kupplungsausrückers (9) selektiv zwischen einer vollständig auskuppelnden Auskuppelposition und einer vollständig einkuppelnden Einkuppelposition festlegenden Küpplungs-Betätigungseinrichtung (21, 23, 49),

d) einen die Motordrehzahl erfassenden Motordrehzahlgeber (27),

e) einen die Getriebeeingangsdrehzahl erfassenden Getriebedrehzahlgeber (29),

f) eine Schlupfregelschaltung (56, 61), die den Stellantrieb (15, 17) abhängig von der erfaßten Motordrehzahl und der erfaßten Getriebeeingangsdrehzahl relativ zu
der durch die Kupplungs-Betätigungseinrichtung (21, 23, 49) festgelegten Position des Kupplungsausrückers (.9)
derart steuert, daß die Differenzdrehzahl zwischen

der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl im
wesentlichen gleich einer vorbestimmten Differenzdrehzahl ist,

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dadurch gekennzeichnet , daß eine Mittelungsschaltung (51) ein den zeitlichen Mittelwert der Drehzahldifferenz zwischen der erfaßten Motordrehzahl und der erfaßten Getriebeeingangsdrehzahl entsprechendes, auf ein Zeitintervall gleichbleibender Dauer bezogenes Mittelwertsignal erzeugt und daß die Schlupfregelschaltung (51, 61) den Stellantrieb .(15, 17) abhängig von dem Mittelwertsignal steuert.

2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennz eichnet, daß der Stellantrieb als Positions-Servoantrieb (15, 17) ausgebildet ist, der die Position des Kupplungsausrückers (9) auf eine durch ein Positions-Sollsignal festgelegte Position einstellt und daß sowohl die Betätigungseinrichtung (21, 23, 49) als auch die Schlupfregelschaltung (51, 61) Positions-Sollsignale zur Steuerung des Positions-Servoantriebs (15, 17) erzeugen.

3. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennz eichnet, daß eine Steuerschaltung (43, 45, 73) die Positions-Sollsignale der Betätigungseinrichtung (21, 23, 49) und der Schlupfregelschaltung (51, 61) miteinander vergleicht und das Positions-Sollsignal der Schlupfregelschaltung (51, 61) von dem Positions-Servoantrieb (15, 17) abschaltet, wenn das Positions-Sollsignal der Betätigungseinrichtung (21, 23, 49) eine der Auskuppelposition näher liegende Position repräsentiert als das Positions-Sollsignal der Schlupfregelschaltung (51,61).

4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennz eichnet, daß die Steuerschaltung (43, 45, 73) das Positions-Sollsignal der Betätigungseinrichtung (21, 23, 49) von dem Positions-Servoantrieb (15, 17) abschaltet, wenn das Positions-

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Sollsignal der Betätigungseinrichtung (21, 23, 49) eine der Einkuppelposition näher liegende Position repräsentiert als das Positions-Sollsignal der Schlupfregelschaltung (51, 61).

5. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittelungsschaltung (51) zwei Signalwege für die Drehzahldifferenz repräsentierende Signale aufweist, von denen der eine Signalweg einen Integrator (57, 59) zur Mittelung von Motor-Drehzahlschwankungen aufgrund von Rotationsunglexchförmigkeiten aufweist und eine Zeitkonstante hat, die größer, insbesondere ein Vielfaches größer als die Zeitkonstante des anderen Signalwegs ist.

6. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet , daß die Mittelungsschaltung (51) einen Differenzverstärker (57) aufweist, dessen invertierender Eingang mit dessen Ausgang über einen Kondensator (59) verbunden ist und ein der Getriebeeingangs-Winkelgeschwindigkeit proportionales Signal über einen Eingangswiderstand (107) aufnimmt und dessen nichtinvertierender Eingang ein der Motor-Winkelgeschwindigkeit proportionales Signal über eine RC-Schaltung (109, 111) mit kleinerer Zeitkonstante als der am invertierenden Eingang wirksamen Zeitkonstante aufnimmt.

7. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche

5 oder 6, dadurch gekennz eichnet, daß an den Integrator (57, 59) eine die Ausgangssignale des Integrators (57, 59) auf dessen Proportionalitätsbereich begrenzende Begrenzerschaltung (77) angeschlossen ist.

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8. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß die Begrenzerschaltung (77) abhängig von einem die fehlende Betätigung eines Gaspedals repräsentierenden Signal und/oder einem das Wirksamschalten der Schlupfregel-* schaltung (51, 61) repräsentierenden Signal den Integrator (57, 59) auf einen vorbestimmten Wert seines Ausgangssignals klemmt, wenn das Gaspedal (7) nicht betätigt und die Schlupfregelschaltung (51, 61) wirksam ist oder wenn die Schlupfregelschaltung (51, 61) nicht wirksam ist.

9. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Begrenzerschaltung (77) den Positions-Regelbereich des Integrators (57, 59) auf Positionswerte des Stellantriebs (15, 17) zwischen der Einkuppelposition und einer Position im Bereich einer die beginnende Drehmomentübertragung der Kupplung (3) repräsentierenden Schleifpunktposition begrenzt und daß die Begrenzerschaltung (77) auf ein Signal anspricht, welches die Positionierung des Kupplungsausrückers (9) mittels der Betätigungseinrichtung (21, 23, 49) auf eine von der Einkuppelposition abweichende Position repräsentiert und auf dieses Signal hin den Regelbereich des Integrators (57, 59) auf Positionswerte zwischen der Einkuppelposition und einer Position zwischen der Einkuppelposition und der Schleifpunktposition begrenzt.

10, Kupplungseinrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlupfregelschaltung (51, 61) eine die vorbestimmte Differenzdrehzahl abhängig von der Motordrehzahl ändernde Schlupfgrößen-Steuerschaltung (61) umfaßt.

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Ι 1. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlupfgrößen-Steuerschaltung (61) die vorbestimmte Differenzdrehzahl mit wachsender Motordrehzahl auf Null verringert.

12. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennz eichnet, daß die Schlupf größen-Steuerschaltung (61) die vorbestiinmte Differenzdrehzahl in einem Bereich der Motordrehzahl zwischen 2000 und 2600 Umdrehungen pro Minute auf Null verringert.

13. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennz eichnet, daß die Schlupfgrößen-Steuerschaltung (61) im Bereich mechanischer Resonanzfrequenzen des Motor-Getriebe-Strangs die vorbestimmte Differenzdrehzahl resonanzartig überhöht.

14. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9

und einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfgrößen-Steuerschaltung (61) zwei mit je einem ersten Anschluß an den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers (57) angeschlossene Serienwiderstände (107, 115) aufweist, von denen der eine mit seinem zweiten Anschluß mit dem Getriebedrehzahlgeber (29) und der andere mit seinem zweiten Anschluß mit einer Spannungsquelle (113) gekoppelt ist und daß die Spannungsquelle (113) und der Getriebedrehzahlgeber (29) bei derjenigen Motordrehzahl, bei welcher die vorbestiinmte Differenzdrehzahl Null ist, gleiche Ströme an den zweiten Anschlüssen der beiden Serienwiderstände erzeugen.

15. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfregelschaltung (51, 61) eine auf die er-

faßte Motordrehzahl und die erfaßte Getriebeeingangsdrehzahl ansprechende Steuerstufe (71, 73, 75) aufweist, die die Schlupfregelschaltung (51, 61) wirksam schaltet, wenn die Motordrehzahl größer ist als ein erster vorbestimmter Drehzahlwert, welcher seinerseits kleiner als die Leerlaufdrehzahl des Motors ist und zugleich die Getriebeeingangsdrehzahl kleiner ist als ein zweiter vorbestimmer Drehzahlwert, welcher seinerseits größer als die Leerlaufdrehzahl des Motors ist und die die Schlupfregelschaltung (51, 61) unwirksam schaltet, wenn die Motordrehzahl kleiner ist als der erste vorbestimmte Drehzahlwert oder wenn die Getriebeeingangsdrehzahl größer ist als der zweite vorbestimmte Drehzahlwert.

16. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet , daß der erste vorbestimmte Drehzahlwert im Bereich von 300 Umdrehungen pro Minute und der zweite vorbestimmte Drehzahlwert im Bereich von 2400 Umdrehungen pro Minute liegt.

17. Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend

a) eine Reibungskupplung (3) mit einem Kupplungsausrücker (9), dessen Position das von der Reibungskupplung (3) übertragbare Drehmoment festlegt,

b) einen den Kupplungsausrücker (9) positionierenden Stellantrieb (15, 17),

c) eine die Position des Kupplungsausrückers (9) selektiv zwischen einer vollständig auskuppelnden Auskuppelposition und einer vollständig einkuppelnden Einkuppelposition festlegenden Kupplungsbetätigungseinrichtung (21, 23, 49),

d) einen die Motordrehzahl erfassenden Motordrehzahlregler (27), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16,

dadurch gekennzeichnet , daß ein auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechender Geschwindigkeits-

geber (31) vorgesehen ist, der ein den Fahrzeugstillstand oder Fahrzeuggeschwindigkeiten im Bereich von Fußgänger-Schrittgeschwindigkeiten repräsentierendes erstes Signal erzeugt,

daß die Küpplungsbetätigungseinrichtung (21, 23, 49) bei Vorliegen ihres die Einkuppelposition festlegenden Positions-Sollsignals ein diesen Betriebszustand repräsentierendes zweites Signal erzeugt, und daß eine Auskuppelsteuerung (97, 99, 103) ein den Stellantrieb (15, 17) unabhängig von der Kupplungsbetätigungseinrichtung (21, 23) in die Auskuppelposition steuerndes Positions-Sollsignal erzeugt, wenn das erste und das zweite Signal vorliegt und die erfaßte Getriebeeingangsdrehzahl größer ist als ein vorbestimmter Drehzahlwert, der seinerseits kleiner als die Leerlaufdrehzahl des Motors ist.

18. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet , daß die Auskuppelsteuerung (97, 99, 103) einen Speicher (99) aufweist, der bei Vorliegen der Auskuppelbedingung gesetzt wird und den Servoantrieb (15, 17) in der Auskuppelposition hält und daß die Kupplungsbetätigungseinrichtung (21, 23) bei Vorliegen ihres die Auskuppelposition festlegenden Positions-Sollsignals ein diesen Betriebszustand repräsentierendes drittes Signal erzeugt und dem Speicher (99) zum Löschen der gespeicherten Auskuppelbedingung zuführt.

19. Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend

a) eine Reibungskupplung (3) mit einem Kupplungsausrücker (9), dessen Position das von der Reibungskupplung (3) übertragbare Drehmoment festlegt,

b) einen den Kupplungsausrücker (9) positionierenden Stellantrieb (15, 17),

c) ein Kupplungspedal (21),

d) einen den Stellantrieb (15, 17) steuernden, mit dem Kupplungspedal (21) gekuppelten Stellungsgeber (23), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß der Stellungsgeber (23) ein elektrisches, die Stellung des Kupplungspedals (21) repräsentierendes Steuersignal erzeugt, daß eine elektrische Anpaßeinrichtung (49) vorgesehen ist, die einen vorbestimmten, nichtlinearen Zusammenhang zwischen der Stellung des Kupplungspedals (21) und dem Steuersignal festlegt und daß der Stellantrieb (15, 17) einen elektrischen Positions-Regelkreis (17) aufweist, der die Position des Kupplungsausrückers (9) über ein elektrisch steuerbares Stellglied (15) auf eine durch das Steuersignal als Sollwertinformation festgelegte Position einstellt.

20. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet , daß der Stellungsgeber (23) als Potentiometer ausgebildet ist, welches zur Bildung der Anpaßeinrichtung eine nichtlineare Widerstandscharakteristik hat.

21. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet , daß die Anpaßeinrichtung (49) als Dioden-WiderStandsnetzwerk (177, 179, 181, 189, 199) ausgebildet und zwischen den Stellungsgeber (23) und den Positions-Regelkreis (17) geschaltet ist.

22. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet, daß das

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Dioden-Widerstandsnetzwerk als Widerstandsteilerschaltung (177, 179, 181) ausgebildet ist und daß wenigstens einem der Widerstände (177) der Widerstandsteilerschaltung (177, 179, 181) zumindest eine Diode, vorzugsweise zwei gegensinnig gepolte Dioden (189, 199), parallel geschaltet sind.