DE60119448T2

DE60119448T2 - Vorrichtung zur Steuerung einer Kupplung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE60119448T2
Application number: DE60119448T
Authority: DE
Inventors: Fabrizio Amisano; Giovanni Tornatore
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2021-07-21
Also published as: BRPI0104044B1; EP1176329A1; ES2262584T3; US6589132B2; IT1320554B1; DE60119448D1; EP1176329B1; US20020016232A1; ITTO20000736A0; BRPI0104044B8; BR0104044A; ITTO20000736A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Kupplung für Kraftfahrzeuge.
Während der Aktivierung zum Öffnen und Schließen der Kupplung, zum Beispiel während der Manöver des Gangwechsels und beim Schnellerwerden des Fahrzeugs, hängen die vom Motor über die Kupplung selbst auf die Antriebsräder übertragenen Drehmomentwerte bekanntlich hauptsächlich von der auf die Kupplungsscheibe aufgebrachten Kraft ab, deren Wert von der Stellung des Betätigungshebels der Kupplung selbst abhängt.
Die Vorgänge der Aktivierung der Kupplung werden normalerweise manuell vom Fahrer des Fahrzeugs durchgeführt, der die Stellung des Betätigungshebels reguliert, um eine im Wesentlichen schrittweise Übertragung des Drehmoments über die Kupplung selbst und somit eine angenehme Fahrweise des Fahrzeugs zu erreichen.
Außerdem werden die Vorgänge der Aktivierung der Kupplung bekanntlich vollautomatisch, mit Hilfe elektronischer Steuervorrichtungen durchgeführt, deren Zweck während der Aktivierung der Kupplung darin besteht, die Stellung des Betätigungshebels der Kupplung selbst gemäß einer Vielzahl von Eingangssignalen zu regulieren.
Die Steuervorrichtungen vom bekannten Typ sind normalerweise mit einem elektronischen System ausgestattet, das an seinem Eingang Informationssignale empfängt und das Öffnen/Schließen der Kupplung mit Hilfe eines Magnetventils steuert, das Druckfluid von einem Hydraulikkreis empfängt und, auf der Basis der empfangenen Signale, einen Aktuator aktivieren kann, der mit der Kupplung verbunden ist.
Die Steuervorrichtungen umfassen außerdem einen Positionssensor, der mit dem Aktuator verbunden ist, und erzeugen als Ausgang ein Reaktionssignal, das mit der Betriebsstellung des Aktuators korreliert, und sie umfassen eine Steuerschaltung, die in dem elektronischen System angeordnet ist und das Reaktionssignal empfängt, aufgrund dessen dem Magnetventil ein Steuersignal zugeführt wird.
Insbesondere umfasst die Steuerschaltung eine Schätzschaltung, die als Eingang mehrere Informationssignale empfängt (d.h. Werte wie zum Beispiel die Stellung des Fahrpedals, die Winkelgeschwindigkeit des Motors, die Winkelgeschwindigkeit der Kupplung, die Stellung des Bremspedals, etc.) und als Ausgang ein Signal für die geschätzte Stellung der Kupplung liefert.
Die Steuerschaltung umfasst außerdem eine Addierschaltung, die als Eingang das Reaktionssignal des Positionssensors und das Signal für die geschätzte Stellung empfängt und ein Fehlersignal zu einem Eingang einer Reglerschaltung (zum Beispiel vom Proportional-Integral-Differenzial-Typ bzw. PID-Typ) liefert, die wiederum als Ausgang das Steuersignal des Magnetventils liefert.
Die Steuervorrichtungen vom bekannten Typ haben den Nachteil, dass im Falle eines Defekts des Positionssensors die Steuerschaltung ein Reaktionssignal empfängt, das einen falschen Wert hat, und folglich nicht mehr in der Lage ist, dem Magnetventil ein korrektes Steuersignal zu liefern.
Unter diesen Bedingungen wird die Aktivierung des Aktuators ungenau, problematisch und/oder unmöglich bei ganz offensichtlichen Sicherheitsrisiken, die auf das fehlende Öffnen/Schließen der Kupplung zurückzuführen sind.
Die DE19810923 offenbart ein Steuerverfahren, bei dem ein Prozessor die erforderliche Bauteilposition und die von einem Verschiebungssensor für das positionierte Bauteil bereitgestellten Positionsdaten empfängt, um die Bauteilpositionierungsbefehle bereitzustellen. In einem Nur-Lese-Speicher sind die von dem Prozessor bereitgestellten Steuerbefehle gespeichert, damit das Bauteil mit Hilfe dieser Befehle beim Ausfall des Verschiebungssensors positioniert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung für eine Kupplung von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, die die Aktuatoreinheit der Kupplung steuern kann, selbst wenn der oben genannte Positionssensor defekt ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun eine Ausführungsform lediglich als nicht einschränkendes Beispiel und anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer gemäß den Richtlinien der vorliegenden Erfindung hergestellten Steuervorrichtung;
2 ein Blockdiagramm eines Bauteils der in 1 dargestellten Steuervorrichtung;
3 ein Blockdiagramm eines Bauteils der in 1 dargestellten Steuervorrichtung;
4 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer gemäß den Richtlinien der vorliegenden Erfindung hergestellten Steuervorrichtung,
5 ein Blockdiagramm eines Bauteils der in 4 dargestellten Steuervorrichtung;
6 ein Blockdiagramm eines Bauteils der in 4 dargestellten Steuervorrichtung; und
7 eine charakteristische Funktion, die die Entwicklung des Fluiddurchflusses gemäß der Stromstärke I in einem Magnetventil angibt.
Gemäß 1 bezeichnet 1 insgesamt eine erste Ausführungsform einer Steuervorrichtung, die mit einem endothermen Motor 2, zum Beispiel einem Benzin- oder Dieselmotor (schematisch dargestellt), zusammenwirkt.
Der Motor 2 wirkt mit einer elektronischen Motorsteuerschaltung 3 zusammen, die als Eingang mehrere Parameter S empfängt, die hauptsächlich im Motor 2 gemessen werden, und einer Zündanlage (nicht dargestellt) und einer Einspritzanlage (nicht dargestellt) Steuersignale zuführt.
Der Motor 2 liefert mechanische Energie über eine Welle (nicht dargestellt) zu einer automatisierten Kraftübertragungseinheit 4 mit einem Getriebe 5 und einer Kupplung 6, die zwischen einer Ausgangswelle (nicht dargestellt) des Motors 2 und der Eingangswelle des Getriebes 5 selbst angeordnet ist, das mechanische Energie zu den Rädern des Fahrzeugs (nicht dargestellt) liefert.
Insbesondere ist die Kupplung 6 mit Hilfe eines Betätigungshebels 7 mit einem ersten Aktuator 8 verbunden, um das Öffnen und Schließen der Kupplung 6 selbst zu aktivieren, und das Getriebe 5 ist mit einem zweiten und einem dritten Aktuator 9, 10 verbunden, um jeweils die Auswahl und das Einrücken/Ausrücken der Gänge des Getriebes 5 selbst zu steuern.
Im Einzelnen ermöglicht es der Betätigungshebel 7, die auf eine Scheibe (nicht dargestellt) der Kupplung aufgebrachte Kraft und damit das über die Kupplung 6 selbst übertragene Drehmoment auf bekannte Weise zu verändern.
Der erste, zweite und dritte Aktuator 8, 9 und 10 erhalten von einem Hydraulikkreis 11 unter Druck stehendes Arbeitsfluid.
Insbesondere umfasst der Hydraulikkreis 11 Folgendes:

– eine Quelle 12 für Arbeitsfluid, die durch einen Tank 13 definiert wird, der Öl enthält;
– eine Pumpe 14, die durch einen Elektromotor 15 aktiviert wird und als Eingang das von dem Tank 13 erhaltene Arbeitsfluid empfängt;
– einen Hydraulikspeicher 16, der als Eingang über ein Zulaufrohr 17, das mit einem Rückschlagventil 17a verbunden ist, das von der Pumpe 14 erhaltene Arbeitsfluid empfängt;
– eine Ventileinheit 18, die als Eingang über ein Rohr 19 das als Ausgang durch den Hydraulikspeicher 16 gelieferte unter Druck stehende Arbeitsfluid empfängt; und
– ein Rückführungsrohr 21, das sich zwischen einem Rückführungsausgang der Ventileinheit 18 und einem Einlass des Tanks 13 erstreckt.

Die Ventileinheit 18 umfasst ein erstes Magnetventil 22, das in diesem Fall ein Dreiwege-Magnetventil mit 2 Stellungen ist, das über ein Rohr 23 mit dem ersten Aktuator 8 verbunden ist, um das zum Aktivieren des ersten Aktuators 8 selbst notwendige Fluid zuzuführen, indem das Öffnen/Schließen der Kupplung 6 durchgeführt wird; und ein zweites und drittes Magnetventil 24, 25, die über jeweilige Rohre 26, 27 mit dem zweiten und dritten Aktuator 9, 10 verbunden sind, um das zur Betätigung des Getriebes 5 notwendige Fluid zuzuführen.
Die Ventileinheit 18 empfängt als Eingang mehrere Steuersignale von einem elektronischen Steuersystem 29 das die Aktivierung des ersten, zweiten und dritten Aktuators 8, 9, 10 steuern kann; insbesondere wird der Strom für das erste Magnetventil 22 durch das elektronische Steuersystem 29 mit Hilfe eines Steuersignals I gesteuert, während das zweite und das dritte Magnetventil 24 und 25 durch das elektronische Steuersystem 29 über jeweilige Steuersignale ELA, ELB gesteuert werden.
Das elektronische Steuersystem 29 wirkt mit der elektronischen Motorsteuerschaltung 3 zusammen, mit der es über eine Zweiweg-Datenübertragungsleitung 30 verbunden ist, und es ist außerdem mit einem Drucksensor 31 verbunden, der auf dem Rohr 19 angeordnet ist und dem elektronischen Steuersystem 29 ein Signal P liefern kann, das proportional ist zum Druck des in dem Hydraulikkreis 11 vorhandenen Fluids.
Mit Hilfe eines Signals EP steuert das elektronische Steuersystem 29 die Zyklen des Ein- und Ausschaltens des Elektromotors 15, der die Pumpe 14 ein- bzw. ausschaltet, um einen Mindestdruckwert in dem Hydraulikspeicher 16 zu garantieren.
Das elektronische Steuersystem 29 umfasst eine Überwachungsschaltung 32 eines bekannten Typs, die unter anderem die Funktionsweise eines mit dem Betätigungshebel 7 verbundenen Positionssensors 33 analysieren kann und ein Messpositionssignal P_MIS erzeugt, das mit der Arbeitsstellung des ersten Aktuators 8 selbst und daher mit der Stellung des in der Kupplung 6 vorhandenen Betätigungshebels 7 korreliert.
Alternativ könnte der Sensor 33 mit einem Drucklager (nicht dargestellt) der Kupplung 6 verbunden sein; in diesem Fall würde der Sensor 33 die Stellung des Drucklagers liefern.
Die Überwachungsschaltung 32 ist mit dem Positionssensor 33 verbunden, um als Eingang das Messpositionssignal P_MIS zu empfangen und als Ausgang ein Signal COM zu liefern, das einen ersten Logikwert hat, wenn der Positionssensor 33 von der Überwachungsschaltung 32 selbst als defekt analysiert wird, und einen zweiten Logikwert, wenn die Funktionsweise des Positionssensors 33 als korrekt analysiert wird.
Das elektronische Steuersystem 29 umfasst außerdem eine Hauptsteuervorrichtung 34 und eine Hilfssteuervorrichtung 35, die auf der Basis des Logikwerts des Signals COM alternativ durch die Überwachungsschaltung 32 aktiviert werden und als Eingang mehrere Informationssignale S_INF empfangen können, um als Ausgang das Steuersignal I zum Steuern des ersten Magnetventils 22 und damit zur Steuerung des Aktuators 8 und zur Regulierung der Stellung des Betätigungshebels 7 zu erzeugen.
Im Einzelnen wird dann, wenn das Signal COM den zweiten Logikwert hat (der Sensor 33 funktioniert), die Hauptsteuervorrichtung 34 aktiviert, und die Hilfssteuervorrichtung 35 wird deaktiviert; wenn dagegen das Signal COM den ersten Logikwert hat (der Sensor 33 ist defekt), wird die Hilfssteuervorrichtung 35 aktiviert, und die Hauptsteuervorrichtung 34 wird deaktiviert.
Die Informationssignale S_INF, aufgrund derer das Steuersignal I erzeugt wird, sind Signale, die mit Betriebswerten und Werten für den Zustand des Fahrzeugs, d.h. Werten wie zum Beispiel der Stellung des Fahrpedals, der Winkelgeschwindigkeit des Motors 2 und der Winkelgeschwindigkeit der Kupplung 6, korrelieren.
Gemäß 2 umfasst die Hauptsteuervorrichtung 34 eine Rechenschaltung 36 eines bekannten Typs, die als Eingang die Informationssignale S_INF empfängt und als Ausgang ein Drehmomentbedarfssignal C_R liefert, das auf der Basis der Informationssignale S_INF berechnet wurde.
Die Hauptsteuervorrichtung 34 umfasst außerdem eine Umwandlungsschaltung 37 eines bekannten Typs, die als Eingang das von der Rechenschaltung 36 angeforderte Drehmomentsignal C_R empfängt und als Ausgang, auf der Basis des Drehmomentbedarfssignals C_R, ein Bezugspositionssignal P_RIF für den ersten Aktuator 8 erzeugt.
Die Bezugsposition P_RIF wird mit Hilfe einer Übertragbarkeitsfunktion FT(C_R) der Kupplung 6 berechnet, die in einem Speicher (nicht dargestellt) des elektronischen Steuersystems 29 gespeichert ist. Insbesondere ist in dem Speicher (nicht dargestellt) eine Tabelle gespeichert, die eine Vielzahl von Zahlenwerten enthält, die die Übertragbarkeitsfunktion FT(C_R) der Kupplung 6 definieren, so dass es möglich ist, für jeden über die Kupplung 6 zu übertragenden Drehmomentbedarfswert C_R die Bezugspositionen P_RIF zu ermitteln, die der Betätigungshebel 7 der Kupplung 6 selbst einnimmt.
Im Einzelnen definiert die Übertragbarkeitsfunktion FT(C_R) eine umkehrbar eindeutige Assoziation zwischen dem erforderlichen Drehmoment C_R und der Bezugsposition P_RIF des ersten Aktuators 8 der Kupplung 6.
Die Hauptsteuervorrichtung 34 umfasst eine Addierschaltung 38, die als Eingang das Messpositionssignal P_MIS, das den von dem Positionssensor 33 gemessenen Wert der Stellung des ersten Aktuators 8 und somit des Betätigungshebels 7 der Kupplung 6 angibt, und das Bezugspositionssignal P_RIF empfängt und als Ausgang ein Positionsfehlersignal P_E erzeugt, das aufgrund der Differenz zwischen dem Bezugspositionssignal P_RIF und dem Messpositionssignal P_MIS bereitgestellt wird.
Die Hauptsteuervorrichtung 34 umfasst außerdem eine Steuerschaltung 39 eines bekannten Typs, zum Beispiel vom Proportional-Integral-Differenzial-Typ bzw. PID-Typ, die als Eingang das Positionsfehlersignal P_E empfängt und als Ausgang das zur Steuerung des ersten Magnetventils 22 und damit zur Steuerung des ersten Aktuators 8 und zur Regulierung der Stellung des Betätigungshebels 7 verwendete Steuersignal I erzeugt. Es ist jedoch offensichtlich, dass Stromverstärkungsschaltungen (nicht dargestellt) das Steuersignal I von der Steuerschaltung 39 umwandeln, um zum Beispiel einen Strom mit einem zum Steuern des ersten Magnetventils 22 ausreichenden Wert zu erzeugen.
Gemäß 3 umfasst die Hilfssteuervorrichtung 35 (die durch die Überwachungsschaltung 32 bei einer Funktionsstörung des Positionssensors 33 aktiviert wird) eine Leseschaltung 40, die als Eingang von der Überwachungsschaltung 32 ein Signal für den Zustand der Kupplung S_F, ein Signal für den Betriebszustand S_T und die Informationssignale S_INF empfängt und als Ausgang ein Geschwindigkeitssignal S_V erzeugt, das auf der Basis der Eingangssignale berechnet wird und die Geschwindigkeit des Öffnens/Schließens der Kupplung 6 angibt.
Im Einzelnen codiert das Signal für den Zustand der Kupplung S_F Informationen über den Zustand der Kupplung 6, und insbesondere wenn die Kupplung 6 in eine Position des Öffnens übergeht, hat das Signal für den Zustand der Kupplung S_F einen ersten Logikpegel, und wenn die Kupplung 6 in eine Position des Schließens übergeht, hat das Signal für den Zustand der Kupplung S_F einen zweiten Logikpegel.
Das Signal für den Betriebszustand S_T wird von der Überwachungsschaltung 32 geliefert und codiert auf bekannte Weise jeweils sechs Betriebszustände der automatisierten Kraftübertragungseinheit 4, die wie folgt lauten:

– Betriebszustand des Öffnens der Kupplung 6 beim Schnellerwerden des Fahrzeugs (wenn eine Beschleunigung erfolgt);
– Betriebszustand des Öffnens der Kupplung 6 während eines Gangwechsels;
– Betriebszustand des Beibehaltens der geöffneten Kupplung 6 beim Schnellerwerden;
– Betriebszustand des Beibehaltens der geöffneten Kupplung 6 während eines Gangwechsels;
– Betriebszustand des Schließens der Kupplung 6 beim Schnellerwerden (wenn eine Bremsung erfolgt);
– Betriebszustand des Schließens der Kupplung 6 während des Gangwechsels.

Die Leseschaltung 40 umfasst einen Speicher 41, in dem eine erste und eine zweite Tabelle 43, 44 gespeichert sind, die jeweils die Zahlenwerte für die Geschwindigkeit der Kupplung 6 im Vergleich zu dem Zustand enthalten, in dem die Kupplung öffnet bzw. schließt.
Die erste und die zweite Tabelle 43, 44 werden durch die Leseschaltung 40 mit Hilfe des Signals für den Zustand der Kupplung S_F ausgewählt; im Einzelnen wird dann, wenn das Signal für den Zustand der Kupplung S_F den zweiten Logikpegel hat (die Kupplung 6 geht in die Position des Schließens über), die erste Tabelle 43 ausgewählt, während dann, wenn das Signal für den Zustand der Kupplung S_F den ersten Logikpegel hat (die Kupplung geht in die Position des Öffnens über), die zweite Tabelle 44 ausgewählt wird.
Die erste Tabelle 43 umfasst wiederum eine erste und eine zweite Untertabelle 43a und 43b, die mit Hilfe des Signals für den Betriebszustand S_T ausgewählt werden und jeweils Zahlenwerte enthalten, die die Geschwindigkeit der Kupplung 6 im Betriebszustand des Schließens der Kupplung 6 selbst beim Schnellerwerden bzw. im Betriebszustand des Schließens der Kupplung 6 während eines Gangwechsels angeben.
Insbesondere enthält die erste Untertabelle 43a eine Vielzahl von Zahlenwerten, die eine erste Lesefunktion F1(S_INF) der Kupplung 6 definieren, womit es möglich wird, das Geschwindigkeitssignal S_V auf der Basis der Informationssignale S_INF in dem Zustand zu ermitteln, in dem die Kupplung 6 beim Schnellerwerden des Fahrzeugs geschlossen ist; die zweite Untertabelle 43b enthält eine Vielzahl von Zahlenwerten, die eine zweite Lesefunktion F2(S_INF) der Kupplung 6 definieren, womit es möglich wird, das Geschwindigkeitssignal S_V auf der Basis der Informationssignale S_INF in dem Zustand zu ermitteln, in dem die Kupplung 6 während eines Gangwechsels geschlossen ist.
Die zweite Tabelle 44 enthält eine erste, zweite, dritte und vierte Tabelle 44a, 44b, 44c, 44d, die mit Hilfe des Signals für den Betriebszustand S_T ausgewählt werden können, und jede enthält Zahlenwerte, die die Geschwindigkeit der Kupplung 6 in den jeweiligen Betriebszuständen des Öffnens der Kupplung 6 beim Schnellerwerden des Fahrzeugs (wenn eine Beschleunigung erfolgt), des Öffnens der Kupplung 6 während eines Gangwechsels, des Offenhaltens der Kupplung 6 während eines Gangwechsels und des Offenhaltens der Kupplung 6 beim Schnellerwerden angeben.
Insbesondere enthält die erste Untertabelle 44a eine Vielzahl von Zahlenwerten, die eine dritte Lesefunktion F3(S_INF) der Kupplung 6 definieren, womit es möglich wird, das Geschwindigkeitssignal S_V, gemäß den Informationssignalen S_INF, in dem Zustand zu ermitteln, in dem die Kupplung beim Schnellerwerden des Fahrzeugs geöffnet ist; die zweite Untertabelle 44b enthält eine Vielzahl von Zahlenwerten, die eine vierte Lesefunktion F4(S_INF) der Kupplung 6 definieren, womit es möglich wird, das Geschwindigkeitssignal S_V, gemäß den Informationssignalen S_INF, in dem Zustand zu ermitteln, in dem die Kupplung während des Gangwechsels geöffnet ist; die dritte Untertabelle 44c enthält eine Vielzahl von Zahlenwerten, die eine fünfte Lesefunktion F5(S_INF) der Kupplung 6 definieren, womit es möglich wird, das Geschwindigkeitssignal S_V, gemäß den Informationssignalen S_INF, in dem Zustand zu ermitteln, in dem die Kupplung 6 beim Schnellerwerden des Fahrzeugs offen gehalten wird; und die vierte Untertabelle 44d enthält eine Vielzahl von Zahlenwerten, die eine sechste Lesefunktion F6(S_INF) der Kupplung 6 definieren, womit es möglich wird, das Geschwindigkeitssignal S_V, gemäß den Informationssignalen S_INF, in dem Zustand zu ermitteln, in dem die Kupplung während des Gangwechsels des Fahrzeugs offen gehalten wird.
Wenn das Signal für den Zustand der Kupplung S_F einen Zustand betrifft, in dem die Kupplung 6 geschlossen ist, wird die erste Tabelle 43 ausgewählt, aus der die Untertabelle 43a ausgewählt wird, wenn das Signal für den Betriebszustand S_T den Zustand des Schnellerwerdens betrifft, während die Untertabelle 43b ausgewählt wird, wenn das Signal für den Betriebszustand S_T den Zustand des Gangwechsels betrifft.
Wenn das Signal für den Betriebszustand S_T einen Zustand betrifft, in dem die Kupplung geöffnet ist, wird die zweite Tabelle 44 ausgewählt, aus der jeweils die erste Untertabelle 44a ausgewählt wird, wenn das Signal für den Betriebszustand S_T den Zustand des Schnellerwerdens betrifft, die Untertabelle 44b, wenn das Signal für den Betriebszustand S_T den Zustand des Gangwechsels betrifft, die Untertabelle 44c, wenn das Signal für den Betriebszustand S_T den Zustand des Offenhaltens der Kupplung 6 beim Schnellerwerden betrifft, und die Untertabelle 44d, wenn das Signal für den Betriebszustand S_T den Zustand des Offenhaltens der Kupplung 6 während des Gangwechsels betrifft.
Gemäß einer nicht dargestellten Variante erzeugen die Untertabellen 43a, 43b, 44a, 44b, 44c, 44d jeweils ein jeweiliges Geschwindigkeitssignal S_V (das einen festen Wert hat, der nicht abhängig ist von den Informationssignalen S_INF) und werden mit Hilfe des Signals für den Zustand der Kupplung S_F und des Signals für den Betriebszustand S_T ausgewählt. In diesem Fall liegen am Eingang der Leseschaltung 40 keine Informationssignale S_INF (die nicht notwendig sind, um das Geschwindigkeitssignal S_V zu berechnen), da das Geschwindigkeitssignal S_V für jeden der oben beschriebenen Betriebszustände der Kupplung 6 umkehrbar eindeutig ist.
Die Hilfssteuervorrichtung 35 umfasst außerdem eine offene Rechenschaltung 48, die das Geschwindigkeitssignal S_V als Eingang von der Leseschaltung 40 empfängt und das Steuersignal I als Ausgang zu dem ersten Magnetventil 22 liefert.
Die offene Rechenschaltung 48 umfasst eine Durchflussberechnungsschaltung 49 eines bekannten Typs, die als Eingang das Geschwindigkeitssignal S_V empfängt und als Ausgang ein Durchflusssignal S_Q liefert, das den erforderlichen Fluiddurchfluss Q_R angibt, den das erste Magnetventil 22 dem ersten Aktuator 8 zuführen muss, um die Verschiebung der Kupplung 6 gemäß der durch das Geschwindigkeitssignal S_V angegebenen erforderlichen Geschwindigkeit zu erhalten.
Im Einzelnen berechnet die Durchflussberechnungsschaltung 49 den erforderlichen Durchfluss Q_R auf bekannte Weise mit Hilfe einer Gleichung eines bekannten Typs, die die Abmessungen des ersten Aktuators 8 und insbesondere den Querschnitt des ersten Aktuators 8 selbst berücksichtigt.
Die offene Rechenschaltung 48 umfasst schließlich eine Stromstärkenberechnungsschaltung 50, die als Eingang das Durchflusssignal S_Q und das Signal für den Zustand der Kupplung S_F empfängt und als Ausgang das Steuersignal I auf der Basis der Eingangssignale liefert.
In der Stromstärkenberechnungsschaltung 50 ist eine Tabelle implementiert, die eine Vielzahl von Zahlenwerten enthält, die eine in 7 dargestellte charakteristische Funktion Q(I) definieren, womit es möglich wird, den Wert der dem ersten Magnetventil 22 zuzuführenden Stromstärke I gemäß dem erforderlichen Fluiddurchfluss Q_R zu schätzen, um den ersten Aktuator 8 zu aktivieren. Die in der Stromstärkenberechnungsschaltung 50 implementierte Tabelle berücksichtigt Informationen über den Zustand (offen/geschlossen) der Kupplung 6, die von dem Signal für den Zustand der Kupplung S_F geliefert werden.
Im Gebrauch, wenn der Positionssensor 33 korrekt funktioniert, hat das von der Überwachungsschaltung 32 gelieferte Signal COM den zweiten Logikwert, und somit ist die Hauptsteuervorrichtung 34 aktiv (die Hilfssteuervorrichtung 35 ist deaktiviert) und steuert das erste Magnetventil 22 mit Hilfe des Steuersignals I, das auf bekannte Weise von der Steuerschaltung 39 gemäß der Differenz zwischen der von dem Positionssensor 33 gelieferten Messposition P_MIS und der gemäß den Informationssignalen S_INF ermittelten Bezugsposition P_RIF ermittelt wird.
Wenn der Positionssensor 33 defekt ist, stellt die Überwachungsschaltung 32 dies fest und befiehlt mit Hilfe des Signals COM die Deaktivierung der Hauptsteuervorrichtung 34 bzw. die Aktivierung der Hilfssteuervorrichtung 35.
Unter diesen Umständen wählt die Leseschaltung 40 mit Hilfe des Signals für den Betriebszustand S_T und des Signals für den Zustand S_F eine der sechs in dem Speicher 41 vorhandenen Tabellen 43a, 43b, 44a, 44b, 44c, 44d aus und liefert als Ausgang das Geschwindigkeitssignal S_V, das gemäß den Informationssignalen S_INF ermittelt wird, die am Eingang der Leseschaltung 40 selbst vorliegen.
An dieser Stelle empfängt die offene Rechenschaltung 48 als Eingang das Geschwindigkeitssignal S_V und wandelt es (mit Hilfe der Durchflussberechnungsschaltung 49 und der Stromstärkenberechnungsschaltung 50) in das Steuersignal I um, um das erste Magnetventil 21 und damit den ersten Aktuator 8 zum Aktivieren der Kupplung 6 zu steuern.
Damit ist die Betätigung des Hebels 7 sichergestellt, selbst unter Bedingungen einer Störung des Sensors 33.
Die Kupplung 6 wird außerdem auf der Basis der momentanen Betriebszustände (Signal für den Zustand der Kupplung S_F und Signal für den Betriebszustand S_T) der Kupplung 6 selbst gesteuert, so dass für jeden der oben beschriebenen Betriebszustände die Aktivierung der Kupplung 6 garantiert ist, was für den praktischen Einsatz geeignet ist.
Mit Bezug auf 4 bezeichnet 53 insgesamt eine zweite Ausführungsform einer Steuervorrichtung, die der bereits beschriebenen Steuervorrichtung 1 ähnlich ist und deren Bauteile mit eben den Bezugszeichen bezeichnet werden, die die entsprechenden Bauteile der Steuervorrichtung 1 bezeichnen.
Die Steuervorrichtung 53 kann den Betätigungshebel 7 (der vom bekannten Typ ist und schematisch dargestellt ist) der Kupplung 6 mit Hilfe eines elektrischen Aktuators 54 steuern, der einen Elektromotor 55 umfasst, der mit dem Betätigungshebel 7 selbst über eine Kraftübertragungseinheit 56 eines bekannten Typs verbunden ist, die die Drehbewegung des Elektromotors 55 in eine lineare Verschiebungsbewegung des Betätigungshebels 7 und damit der Kupplung 6 umwandeln kann.
Die Steuervorrichtung 53 umfasst ein elektronisches Steuersystem 57, das als Eingang die Informationssignale S_INF und ein Stromsignal I_M empfängt, das den in den Wicklungen (nicht dargestellt) des Elektromotors 55 zirkulierenden Strom angibt, und auf der Basis der Eingangssignale als Ausgang ein Steuersignal V erzeugt, dessen Wert proportional ist zur Steuerspannung V des Elektromotors 55.
Das elektronische Steuersystem 57 ist über eine Zweiweg-Datenleitung 58 mit der elektronischen Motorsteuerschaltung 3 verbunden und empfängt als Eingang das von dem mit dem Betätigungshebel 7 verbundenen Positionssensor 33 gelieferte Messpositionssignal P_MIS, das mit der Arbeitsstellung des in der Kupplung 6 vorhandenen Betätigungshebels 7 korreliert.
Analog zu der für das elektronische Steuersystem 29 dargestellten Situation umfasst das elektronische Steuersystem 57 die Überwachungsschaltung 32, die unter anderem die Funktionsweise des Positionssensors 33 analysieren kann, um mit Hilfe des Signals COM eine Hauptsteuerschaltung 59 zu aktivieren, die als Eingang die Informationssignale S_INF empfängt und als Ausgang das Steuersignal V erzeugt.
Gemäß 5 umfasst die Hauptsteuerschaltung 59 eine Rechenschaltung 61, die der Rechenschaltung 36 ähnlich ist und als Eingang die Informationssignale S_INF empfängt und als Ausgang das Drehmomentbedarfssignal C_R liefert, eine Umwandlungsschaltung 62, die der Umwandlungsschaltung 37 ähnlich ist und als Eingang das Drehmomentbedarfssignal C_R empfängt und als Ausgang das Bezugspositionssignal P_RIF liefert, und eine Addierschaltung 63, die der Addierschaltung 38 ähnlich ist und als Ausgang das aufgrund der Differenz zwischen dem Bezugspositionssignal P_RIF und dem Messpositionssignal P_MIS bereitgestellte Positionsfehlersignal P_E liefert.
Die Hauptsteuerschaltung 59 umfasst eine Steuerschaltung 64 eines bekannten Typs, zum Beispiel einen Proportional-Integral-Differenzial-Regler PID, der als Eingang das Positionsfehlersignal P_E von der Addierschaltung empfängt und als Ausgang das Spannungssteuersignal V zum Steuern des ersten Magnetventils 22 erzeugt. Das Steuersignal V wird offensichtlich verstärkt und durch eine entsprechende Leistungsschaltung (nicht dargestellt) umgewandelt.
Gemäß 6 umfasst die Hilfssteuerschaltung 60 eine Leseschaltung 65, die der Leseschaltung 40 entspricht (und somit nicht näher beschrieben wird), und eine offene Rechenschaltung 66, die als Eingang das Geschwindigkeitssignal S_V von der Leseschaltung 65 empfängt und als Ausgang das Steuersignal V liefert.
Die offene Rechenschaltung 66 umfasst eine Winkelgeschwindigkeitsberechnungsschaltung 67 eines bekannten Typs, die als Eingang das Geschwindigkeitssignal S_V und als Ausgang ein Winkelgeschwindigkeitssignal S_W liefert, das die Winkelgeschwindigkeit W angibt, die von dem Elektromotor 55 benötigt wird, um die Verschiebung der Kupplung 6 entsprechend der durch das Geschwindigkeitssignal S_V angegebenen erforderlichen Geschwindigkeit zu erhalten.
Im Einzelnen berechnet die Winkelgeschwindigkeitsberechnungsschaltung 67 die Winkelgeschwindigkeit des Elektromotors 55 mit Hilfe einer Gleichung eines bekannten Typs, die die Kennwerte der Kraftübertragungseinheit 56 berücksichtigt.
Schließlich umfasst die offene Rechenschaltung 66 eine Spannungsberechnungsschaltung 69, die als Eingang das Winkelgeschwindigkeitssignal S_W und das von dem Elektromotor 55 gelieferte Stromsignal I_M empfängt und auf der Basis der Eingangssignale als Ausgang das Steuersignal V liefert.
Insbesondere ist in der Spannungsberechnungsschaltung 69 eine Tabelle implementiert, die eine Vielzahl von Zahlenwerten enthält, die eine charakteristische Funktion V(I_M, S_W) eines bekannten Typs definieren, die es möglich macht, den Wert der dem Elektromotor 56 zuzuführenden Spannung V gemäß der Winkelgeschwindigkeit W und des elektrischen Stroms I_M zu schätzen, die in den Wicklungen (nicht dargestellt) des Elektromotors 55 selbst zirkulieren.
Die Steuervorrichtung 1 hat den Vorteil, dass sie dem ersten Magnetventil 22 ein korrektes Steuersignal liefern kann, selbst wenn in dem Positionssensor 33 ein Fehler auftritt, so dass eine genaue Aktivierung des ersten Aktivators 8 garantiert ist und die Wahrscheinlichkeit und die Gefahr eines Ausfalls des Öffnens/Schließens der Kupplung 6 ausgeschaltet sind.
Schließlich ist es offensichtlich, dass an der beschriebenen Steuervorrichtung 1 viele Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, die alle in den Rahmen des in den beigefügten Ansprüchen definierten Konzepts der Erfindung fallen.

Claims

Steuervorrichtung (1) für eine Kupplung (6), wobei ein Aktuator (8) mit einer Kupplung (6) verbunden ist und die Kupplung (6) aktivieren kann; die Steuervorrichtung (1) umfasst Folgendes: – Sensoreinrichtungen (33), die die Stellung der Kupplung (6) erfassen können, um ein Stellungssignal (P_MIS) zu liefern; – Hauptsteuereinrichtungen (34, 59), die das Stellungssignal (P_MIS) und Informationssignale (S_INF) empfangen, die mit Funktionswerten und Werten für den Zustand des Fahrzeugs korrelieren, und als Ausgang ein Steuersignal (I, V) für den Aktuator (8) erzeugen; – Diagnoseeinrichtungen (32), die einen Fehlfunktionszustand der Sensoreinrichtungen (33) erfassen können, um ein Fehlersignal (COM) zu liefern; und – Hilfssteuereinrichtungen (35), die in Gegenwart des Fehlersignals (COM) aktiviert werden können, um die Steuerung des Aktuators (8) von der Hauptsteuereinrichtung (34) auf die Hilfssteuereinrichtungen (35) zu übertragen; wobei die Steuervorrichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Hilfssteuereinrichtungen (35) Folgendes umfassen: – Leseeinrichtungen (40, 65), die als Eingang ein Signal für den Zustand der Kupplung (S_F) empfangen, das den Zustand des Öffnens/Schließens der Kupplung (6) angibt; wobei die Leseeinrichtungen (40, 65) als Ausgang ein Geschwindigkeitssignal (S_V) erzeugen, das mit der Geschwindigkeit des Öffnens/Schließens der Kupplung (6) korreliert; und – Umwandlungseinrichtungen (48, 66), die als Eingang das Geschwindigkeitssignal (S_V) empfangen und als Ausgang das Steuersignal (I, V) erzeugen.
Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtungen (40, 65) als Eingang die Informationssignale (S_INF) empfangen; wobei das Geschwindigkeitssignal (S_V) durch die Leseeinrichtungen (40, 65) gemäß den Informationssignalen (S_INF) erzeugt wird.
Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtungen (40, 65) als Eingang das Signal für den Zustand der Kupplung (S_F) empfangen, das den Zustand des Öffnens/Schließens der Kupplung (6) angibt; wobei die Leseeinrichtungen (40, 65) jeweilige Tabellen (43, 44) auswählen, um das Geschwindigkeitssignal (S_V) anhand des Signals für den Zustand der Kupplung (S_F) zu erzeugen.
Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinrichtungen (40, 65) als Eingang ein Signal für den Betriebszustand (S_T) empfangen, das den Funktionszustand der Kupplung (6) angibt; wobei die Leseeinrichtungen (40, 65) jeweilige Untertabellen (43a, 43b, 44a, 44b, 44c, 44d) auswählen, um das Geschwindigkeitssignal (S_V) anhand des Signals für den Betriebszustand (S_T) zu erzeugen.
Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal für den Betriebszustand (S_T) mehrere Pegel annehmen kann, die jeweils einem jeweiligen Betriebszustand entsprechen; wobei die Betriebszustände folgende Zustände umfassen: – Betriebszustand des Öffnens der Kupplung (6) beim Schnellerwerden des Fahrzeugs (wenn eine Beschleunigung erfolgt); – Betriebszustand des Öffnens der Kupplung (6) während eines Gangwechsels; – Betriebszustand des Beibehaltens der geöffneten Kupplung (6) beim Schnellerwerden; – Betriebszustand des Beibehaltens der geöffneten Kupplung während eines Gangwechsels; – Betriebszustand des Schließens der Kupplung (6) beim Schnellerwerden (wenn eine Bremsung erfolgt); – Betriebszustand des Schließens der Kupplung (6) während eines Gangwechsels.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungseinrichtungen (48, 66) das Geschwindigkeitssignal (S_V) in ein Signal (I) umwandeln, das repräsentativ ist für einen Versorgungsstrom zur Steuerung des Aktuators (8).
Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungseinrichtungen (48, 66) Folgendes umfassen: – eine Durchflußberechnungsschaltung (49), die als Eingang das Geschwindigkeitssignal (S_V) empfängt und als Ausgang ein Durchflußsignal (S_Q) liefert, das den erforderlichen Fluiddurchfluß (Q_R) angibt, den ein Magnetventil (22), das zu dem Aktuator (8) gehört, dem Aktuator (8) selbst zuführen muss, um die Verschiebung der Kupplung (6) entsprechend der durch das Geschwindigkeitssignal (S_V) angegebenen Geschwindigkeit zu erreichen; und – eine Stromstärkenberechnungsschaltung (50), die als Eingang das Durchflußsignal (S_Q) empfängt und als Ausgang das Steuersignal (I) erzeugt, das repräsentativ ist für einen Versorgungsstrom.
Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungseinrichtungen (48, 66) das Geschwindigkeitssignal (S_V) in ein Signal (V) umwandeln, das repräsentativ ist für eine Versorgungsspannung zur Steuerung des Aktuators (8).
Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungseinrichtungen (48, 66) Folgendes umfassen: – eine Winkelgeschwindigkeitsberechnungsschaltung (67), die als Eingang das Geschwindigkeitssignal (S_V) empfängt und als Ausgang ein Winkelgeschwindigkeitssignal (S_W) liefert, das die von einem Elektromotor (55) benötigte Winkelgeschwindigkeit (W) angibt, die den Aktuator (54) aktiviert, um die Verschiebung der Kupplung (6) entsprechend der durch das Geschwindigkeitssignal (S_V) angegebenen erforderlichen Geschwindigkeit zu erreichen; und – eine Spannungsberechnungsschaltung (69), die als Eingang das Winkelgeschwindigkeitssignal (S_W) empfängt und als Ausgang das Spannungssteuersignal (V) erzeugt.