EP2148996A1 - Verfahren und einrichtung zum steuern des einrückgrades einer automatischen oder automatisierten kraftfahrzeugkupplung - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum steuern des einrückgrades einer automatischen oder automatisierten kraftfahrzeugkupplung

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EP2148996A1
EP2148996A1 EP08749770A EP08749770A EP2148996A1 EP 2148996 A1 EP2148996 A1 EP 2148996A1 EP 08749770 A EP08749770 A EP 08749770A EP 08749770 A EP08749770 A EP 08749770A EP 2148996 A1 EP2148996 A1 EP 2148996A1
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EP
European Patent Office
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actuator
clutch
pressure
path
sensor
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EP08749770A
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English (en)
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Rainer Petzold
Peter Herter
Franz Bitzer
Joachim Staudinger
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling an automatic or automated motor vehicle clutch according to the preamble of patent claim 1 or of patent claim 7.
  • Automatic or automated motor vehicle clutches are friction clutches which are disengaged or engaged by means of a pneumatic or hydraulic actuator while the movement in the other direction of adjustment is accomplished by a clutch spring.
  • the actuator is driven, for example, with the interposition of a clutch controller by a vehicle control, which receives as input a signal corresponding to a clutch pedal travel signal (automated clutch) or a predetermined by a clutch control program signal.
  • a displacement sensor which detects the travel of a mechanically connected to the actuator component, provides a reference signal serving as a path signal to the vehicle control.
  • the path signal represents the current degree of engagement of the clutch, which the vehicle controller evaluates for the control process.
  • the clutch transmission torque can be determined by means of appropriate functions.
  • redundancies are realized in such a way that a plurality of similar systems, in the present case, several displacement sensors are arranged parallel to each other, so that in case of failure of a displacement sensor whose function is taken over by the other displacement sensors.
  • This redundancy philosophy then reaches its limits when, for example, a subordinate components, only once existing component fails, because then the redundancy of the multiple components no longer comes into play.
  • the present invention seeks to provide a method and a device for controlling an automatic or automated, actuated by a pressure fluid actuator vehicle clutch with a degree of engagement detecting displacement sensor and with a function of this displacement sensor securement redundancy, in which the disadvantages of the so-called simple redundancy described above do not occur.
  • the invention is based on a method and a device for controlling an automatic or automated, actuated by a Druckfluid Stellanthebes clutch of a motor vehicle, in which the path of a connected to the actuator component (actuator) detected by a displacement sensor and as a controlled variable in a is input with a vehicle controller cooperating clutch controller.
  • the current pressure profile in the actuator is stored in the disengagement and engagement movement of the clutch and compared with the path of the actuator, and that said pressure-travel characteristic is updated with the current pressure values.
  • This updating of the pressure-displacement curve is carried out either at each clutch actuation or at predetermined intervals.
  • the inventive method thus offers the possibility that, for example, the current Ausgurkraftkennline learned automatically by the vehicle control and then used to optimize the cooperating with the vehicle control clutch controller.
  • a hysteresis in the reversal of motion or stick-slip effects of the mechanical components of the clutch control cause that detected by the displacement sensor current travel position of the actuator deviates from the assigned via the characteristic of this positional position pressure in the actuator.
  • this deviation can be automatically detected by the vehicle control, and the characteristic curve can then be autonomously modified in order to reduce these effects or completely cancel them out.
  • a fluid pressure in the actuator measuring pressure sensor is provided, whose output is connected to the vehicle control, and stored in the vehicle control a fluid pressure associated with the path of the actuator characteristic is, so that the fluid pressure is used as the path of the actuator redundant control variable in the vehicle control.
  • the method according to the invention or the device according to the invention have further advantages.
  • the signals of the pressure sensor for checking the signals of the displacement sensor or vice versa for plausibility can be used, ie a discrepancy between these signals indicates a malfunction of the displacement sensor or the pressure sensor.
  • a constant evaluation of the course of Ausgurkraftkennline the clutch is possible, for example, a check is made whether this Ausschreibkraftkennline holds within predetermined limits.
  • a transmission 2 associated clutch 4 is actuated via a fluid pressure actuator 6.
  • the actuator 6 comprises a cylinder housing 8 and a piston 10 arranged therein axially displaceable, which is operatively connected via a piston rod 12 with the clutch 4. It is assumed that the clutch 4 is an actively opening clutch, which is closed by a clutch spring, not shown, and opened by the actuator 6.
  • the actuator 6 is shown in the present embodiment as a hydraulic actuator, which is controlled via a valve assembly 14.
  • hydraulic fluid drawn in by a pump 16 from a tank 18 is supplied via the valve arrangement 14 and a pressure fluid line 20 to the head chamber 22 of the cylinder housing 8, so that the piston 10 shifts to the right in the figure and the piston 10 moves Clutch 4 opens against the force of a clutch spring.
  • the pressure fluid line 20 is connected by means of the valve assembly 14 to a return line 24, so that the piston 10 is displaced to the left under the action of the clutch spring not shown in the figure and located in the head chamber 22 hydraulic fluid via the pressure fluid line 20, the valve assembly 14 and the return line 24 is pushed into the tank 18.
  • the valve assembly 14 is driven by a vehicle controller 26 which includes a cooperating clutch governor.
  • This vehicle controller 26 receives input signals (automated clutch) input from a driver via a clutch pedal or input signals (automatic clutch) generated depending on input characteristics such as engine torque, engaged gear, vehicle speed, and the like.
  • the movement of the piston rod 12 is detected by means of a displacement sensor 28, then input to the vehicle controller 26 with the clutch controller and utilized in this.
  • the hydraulic fluid pressure in the head chamber 22 is detected by a pressure sensor 30 and a signal derived therefrom is also input to the vehicle controller 26 where it is evaluated in the manner described above.
  • a desired characteristic 32 is stored, which indicates the desired fluid pressure as a function of the travel position of the piston rod 12. As long as the actual fluid pressure matches the desired fluid pressure, the system will operate properly.
  • a deviation of the actual fluid pressure from the target fluid pressure is an indication of an irregularity in the system, which in the manner described above, e.g. may indicate leaks in the system or the need to re-optimize the clutch governor.
  • the pressure sensor 30 delivers a path information associated with the measured pressure via the characteristic curve 32, so that at least one emergency driving function is maintained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern einer automatischen oder automatisierten, mittels eines Druckfluid-Stellantriebes (6) betätigten Kupplung (4) eines Kraftfahrzeuges, wobei der Weg eines mit dem Stellantrieb (6) verbundenen Bauteils (Kolbenstange 12) mittels eines Wegsensors (28) erfasst und als Regelgröße in einen mit einer Fahrzeugsteuerung (26) zusammenwirkenden Kupplungsregler eingegeben wird. Um auch höhere Anforderungen an die Funktionssicherheit zu erfüllen, ist vorgesehen, mit Hilfe eines den Fluiddruck im Stellantrieb (6) messenden Drucksensors (30) eine diversitäre Redundanz zu realisieren. Der Drucksensor (30) überwacht ständig den Druck im Stellantrieb (6). Die Druckänderung bei der Wegänderung des Stellantriebes (6) während der Kupplungs-Schließfunktion und der Kupplungs-Öffnungsfunktionen wird als Kennlinie (32) in einer Fahrzeugsteuerung (26) abgespeichert. Dadurch ist der Kupplungseinrückgrad einerseits durch den Weg des Stellgliedes (12) und andererseits durch den Druck im Stellantrieb (6) repräsentiert, so dass beispielsweise beim Ausfall des Wegsensors (28) eine Notfahrfunktion über die vom Drucksensor (30) gelieferten Informationen aufrecht erhalten werden kann.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Steuern des Einrückqrades einer automatischen oder automatisierten Kraftfahrzeuqkupplunq
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern einer automatischen oder automatisierten Kraftfahrzeugkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 7.
Automatische oder automatisierte Kraftfahrzeugkupplungen sind Reibungskupplungen, die mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Stellantriebes ausgerückt bzw. eingerückt werden während die Bewegung in die jeweils andere Stellrichtung von einer Kupplungsfeder bewerkstelligt wird. Der Stellantrieb wird beispielsweise unter Zwischenschaltung eines Kupplungsreglers von einer Fahrzeugsteuerung angesteuert, die als Eingangsgröße ein einem Kupplungspedalweg entsprechendes Signal (automatisierte Kupplung) oder ein von einem Kupplungssteuerungsprogramm vorgegebenes Signal empfängt. Ein Wegsensor, welcher den Stellweg eines mit dem Stellantrieb mechanisch verbundenen Bauteils erfasst, liefert ein als Referenz dienendes Wegsignal an die Fahrzeugsteuerung. Das Wegsignal repräsentiert den aktuellen Einrückgrad der Kupplung, den die Fahrzeugsteuerung für den Regelvorgang auswertet. Über den Einrückgrad der Kupplung und weitere Signale, beispielsweise die Drehzahl des Antriebsmotors und/oder die Drehzahl der Getriebeeingangswelle, kann mittels entsprechender Funktionen das Kupplungsübertra- gungsmoment ermittelt werden.
Aus der DE 695 31 427 T2 ist bereits ein Kupplungssteuerungssystem bekannt, bei welchem die Stellung bzw. der Einrückgrad einer Reibungskupplung mittels eines die Position der Kupplungsausrückgabel messenden Fühlers erfasst und in einer Steuereinheit ausgewertet wird, um einen Fehlgebrauch der Kupplung auszuschließen. In dieser Druckschrift ist keine Maßnahme oder Einrichtung für den Fall vorgesehen, dass der Fühler bzw. der Wegsensor ver- sagt, so dass in einem solchen Fall die jeweilige Kupplungssteuerung ausfallen wird.
An das genannte Wegsignal werden wegen der erforderlichen Funktionssicherheit hohe Anforderungen gestellt. Abhängig von den Anforderungen an die Funktionssicherheit, die Verfügbarkeit der Fahrzeugfunktionen usw. können Redundanzen erforderlich sein. Im Allgemeinen werden Redundanzen auf die Weise verwirklicht, dass mehrere gleichartige Systeme, im vorliegenden Fall also mehrere Wegsensoren parallel zueinander angeordnet werden, so dass bei Ausfall eines Wegsensors dessen Funktion von den anderen Wegsensoren übernommen wird. Diese Redundanzphilosophie stößt dann an Grenzen, wenn beispielsweise eine den mehrfach vorhandenen Komponenten nachgeordnete, nur einmal vorhandene Komponente ausfällt, da dann die Redundanz der mehrfach vorhandenen Komponenten nicht mehr zum Tragen kommt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern einer automatischen oder automatisierten, mittels eines Druckfluid-Stellantriebes betätigten Fahrzeugkupplung mit einem den Einrückgrad erfassenden Wegsensor und mit einer die Funktion dieses Wegsensors absichernden Redundanz zu schaffen, bei denen die oben beschriebenen Nachteile der so genannten einfachen Redundanz nicht auftreten.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 7, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen zum Anspruch 1 entnehmbar sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine nicht mit den oben beschriebenen Nachteilen behaftete Redundanz weitgehend unabhängig von der Funktion, deren Ausfall abgesichert werden soll, arbeiten muss.
Demnach geht die Erfindung aus von einem Verfahren und einer Einrichtung zum Steuern einer automatischen oder automatisierten, mittels eines Druckfluid-Stellanthebes betätigten Kupplung eines Kraftfahrzeuges, bei welchen der Weg eines mit dem Stellantrieb verbundenen Bauteils (Stellgliedes) mittels eines Wegsensors erfasst und als Regelgröße in einen mit einer Fahrzeugsteuerung zusammenwirkenden Kupplungsregler eingegeben wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dabei einerseits vorgesehen, dass eine die Druckänderung im Stellantrieb als Funktion der Wegänderung des Stellgliedes beschreibende Kennlinie erstellt wird, und dass der Druck im Stellantrieb mittels eines Drucksensors erfasst und als zusätzliche Regelgröße für den Kupplungsregler verwertet wird.
Da einer bestimmten Wegstellung des Kupplungsstellgliedes und damit dem Einrückgrad der Kupplung im Normalbetrieb ein bestimmter Fluiddruck im Stellantrieb entspricht, kann auf diese Weise eine so genannte diversitäre Redundanz geschaffen werden, so dass der Einrückgrad zusätzlich auch über den Fluiddruck im Stellantrieb erfasst werden kann. Beim Ausfall des Wegsensors kann demnach über diese diversitäre Redundanz zumindest eine Notfahrfunktion des Systems aufrechterhalten werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der aktuelle Druckverlauf im Stellantrieb bei der Ausrück- und Einrückbewegung der Kupplung gespeichert und mit dem Wegverlauf des Stellgliedes verglichen wird, und dass die genannte Druck-Stellweg-Kennlinie mit den aktuellen Druckwerten aktualisiert wird. Diese Aktualisierung der Druck-Stellweg-Kennlinie erfolgt entweder bei jeder Kupplungsbetätigung oder in vorgegebenen Abständen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet damit die Möglichkeit, dass beispielsweise die aktuelle Ausrückkraftkennlinie von der Fahrzeugsteuerung selbsttätig gelernt und dann zur Optimierung des mit der Fahrzeugsteuerung zusammenwirkenden Kupplungsreglers verwendet wird.
Eine Hysterese bei der Bewegungsumkehr oder Stick-Slip-Effekte der mechanischen Komponenten der Kupplungssteuerung bewirken, dass die vom Wegsensor erfasste aktuelle Wegposition des Stellgliedes von dem über die Kennlinie dieser Wegposition zugeordneten Druck im Stellantrieb abweicht. Diese Abweichung kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von der Fahrzeugsteuerung automatisch erfasst werden, und die Kennlinie kann dann im Sinne einer Verringerung dieser Effekte oder einer vollständigen Aufhebung derselben autonom modifiziert werden.
Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass zusätzlich zu dem Wegsensor ein den Fluiddruck im Stellantrieb messender Drucksensor vorgesehen ist, dessen Ausgang mit der Fahrzeugsteuerung verbunden ist, und dass in der Fahrzeugsteuerung eine den Fluiddruck mit dem Weg des Stellgliedes verknüpfende Kennlinie abgelegt ist, so dass der Fluiddruck als zum Weg des Stellgliedes redundante Regelgröße in der Fahrzeugsteuerung verwertbar ist.
Neben der beschriebenen Redundanzfunktion haben das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Einrichtung weitere Vorteile. So können die Signale des Drucksensors zur Überprüfung der Signale des Wegsensors oder umgekehrt auf Plausibilität verwendet werden, d.h. eine Diskrepanz zwischen diesen Signalen deutet auf eine Fehlfunktion des Wegsensors oder des Drucksensors hin. Außerdem ist eine ständige Bewertung des Verlaufes der Ausrückkraftkennlinie der Kupplung möglich, wobei beispielsweise eine Überprüfung erfolgt, ob sich diese Ausrückkraftkennlinie innerhalb vorgegebener Grenzwerte hält.
Schließlich lässt sich verfahrensgemäß bei einer Weg-Diskrepanz zwischen den Signalen des Wegsensors einerseits und den Signalen des Drucksensors andererseits darauf schließen, dass sich die Durchflussmengen der den Stellantrieb steuernden Kupplungsventile ungewollt verändert haben und/oder dass Undichtheiten im Druckfluidsystem aufgetreten sind, so dass auch diese Effekte überwacht werden können.
Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. Deren einzige Figur zeigt schematisch eine Einrichtung zum Steuern einer automatischen oder automatisierten Kupplung.
Eine einem Getriebe 2 zugeordnete Kupplung 4 wird über einen Fluid- druck-Stellantrieb 6 betätigt. Der Stellantrieb 6 umfasst ein Zylindergehäuse 8 und einen darin axial verschiebbar angeordneten Kolben 10, welcher über eine Kolbenstange 12 mit der Kupplung 4 wirkverbunden ist. Es sei angenommen, dass die Kupplung 4 eine aktiv öffnende Kupplung ist, wobei diese durch eine nicht dargestellte Kupplungsfeder geschlossen und durch den Stellantrieb 6 geöffnet wird.
Der Stellantrieb 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als hydraulischer Stellantrieb dargestellt, welcher über eine Ventilanordnung 14 ansteuerbar ist. Um die Kupplung 4 zu öffnen, wird von einer Pumpe 16 aus einem Tank 18 angesaugtes Hydraulikfluid über die Ventilanordnung 14 und eine Druckflu- idleitung 20 der Kopfkammer 22 des Zylindergehäuses 8 zugeführt, so dass sich der Kolben 10 in der Figur nach rechts verschiebt und die Kupplung 4 gegen die Kraft einer Kupplungsfeder öffnet. Zum Schließen der Kupplung wird die Druckfluidleitung 20 mittels der Ventilanordnung 14 an eine Rückleitung 24 angeschlossen, so dass der Kolben 10 unter der Wirkung der nicht gezeigten Kupplungsfeder in der Figur nach links verschoben und das in der Kopfkammer 22 befindliche Hydraulikfluid über die Druckfluidleitung 20, die Ventilanordnung 14 und die Rückleitung 24 in den Tank 18 ausgeschoben wird.
Die Ventilanordnung 14 wird von einer Fahrzeugsteuerung 26 angesteuert, die einen damit zusammenwirkenden Kupplungsregler umfasst. Diese Fahrzeugsteuerung 26 empfängt ihrerseits über ein Kupplungspedal vom Fahrer eingegebene Eingangssignale (automatisierte Kupplung) oder in Abhängigkeit von Eingabemerkmalen wie Motordrehmoment, eingelegter Gang, Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen generierte Eingabesignale (automatische Kupplung).
Die Bewegung der Kolbenstange 12 wird mittels eines Wegsensors 28 erfasst, anschließend in die Fahrzeugsteuerung 26 mit dem Kupplungsregler eingegeben und in dieser verwertet. Zusätzlich wird der Hydraulikfluiddruck in der Kopfkammer 22 von einem Drucksensor 30 erfasst und ein daraus abgeleitetes Signal ebenfalls in die Fahrzeugsteuerung 26 eingegeben, wo es in der weiter vorne beschriebenen Weise ausgewertet wird.
In der Fahrzeugsteuerung 26 ist eine Soll-Kennlinie 32 abgelegt, die den Soll-Fluiddruck als Funktion der Wegposition der Kolbenstange 12 angibt. Solange der Ist-Fluiddruck mit dem Soll-Fluiddruck übereinstimmt, arbeitet das System ordnungsgemäß. Eine Abweichung des Ist-Fluiddruckes vom Soll- Fluiddruck ist ein Indiz für eine Unregelmäßigkeit im System, die in der weiter vorne beschriebenen Weise z.B. auf Undichtheiten im System hinweisen kann oder auf die Notwendigkeit, den Kupplungsregler neu zu optimieren.
Solange sowohl der Drucksensor 30 als auch der Wegsensor 28 störungsfrei arbeiten, kann die Plausibilität deren Messwerte in der Fahrzeugsteu- erung 26 kontinuierlich überprüft werden. Bei einem Ausfall des Wegsensors 28 liefert der Drucksensor 30 eine dem gemessenen Druck über die Kennlinie 32 zugeordnete Weginformation, so dass zumindest eine Notfahrfunktion aufrecht erhalten bleibt.
Bezuαszeichen
2 Getriebe
4 Kupplung
6 Stellantrieb
8 Zylindergehäuse
10 Kolben
12 Kolbenstange, Stellglied
14 Ventilanordnung
16 Pumpe
18 Tank
20 Druckfluidleitung
22 Kopfkammer
24 Rückleitung
26 Fahrzeugsteuerung
28 Wegsensor
30 Drucksensor
32 Kennlinie
P Druck
S Stellweg

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern einer automatischen oder automatisierten, mittels eines Druckfluid-Stellanthebes (6) betätigten Kupplung (4) eines Kraftfahrzeuges, wobei der Weg eines mit dem Stellantrieb (6) verbundenen Bauteils (12) mittels eines Wegsensors (28) erfasst und als Regelgröße in einen mit einer Fahrzeugsteuerung (26) zusammenwirkenden Kupplungsregler eingegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Druckänderung im Stellantrieb (6) als Funktion der Wegänderung des Stellgliedes (12) beschreibende Kennlinie (32) erstellt wird, und dass der Druck (P) im Stellantrieb (6) mittels eines Drucksensors (30) erfasst sowie als zusätzliche Regelgröße für den Kupplungsregler verwertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Druckverlauf im Stellantrieb (6) bei der Ausrück- und Einrückbewegung der Kupplung (4) gespeichert und mit dem Wegverlauf des Stellgliedes (12) verglichen wird, und dass die Kennlinie (32) mit den aktuellen Druckwerten aktualisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hysterese des Weges des Stellgliedes (12) bei der Bewegungsumkehr und/oder Stick-Slip-Effekte der mechanischen Komponenten der Kupplungssteuerung als Abweichung des tatsächlichen Druck-/Weg-Verlaufes von der Kennlinie (32) erfasst werden, und dass diese Kennlinie (32) im Sinne einer Verringerung oder Aufhebung dieser Effekte modifiziert wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Drucksensors (30) zur Überprüfung der Signale des Wegsensors (28), oder umgekehrt, auf ihre Plausibilität verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine ständige Bewertung des Verlaufes der Ausrückkraftkennlinie (32) der Kupplung (4) in dem Sinne erfolgt, ob sich diese innerhalb vorgegebener Grenzwerte hält.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Weg-Diskrepanz zwischen den Signalen des Wegsensors (28) einerseits und den Signalen des Drucksensors (30) andererseits darauf geschlossen wird, dass sich die Durchflussmengen der den Stellantrieb (6) steuernden Kupplungsventile ungewollt verändert haben und/oder das Undichtheiten im Druckfluidsystem aufgetreten sind.
7. Einrichtung zum Steuern einer automatischen oder automatisierten, mittels eines Druckfluid-Stellanthebes betätigten Kupplung eines Kraftfahrzeuges, wobei der Weg eines mit dem Stellantrieb verbundenen Bauteils (Stellglied) mittels eines Wegsensors erfasst und als Regelgröße in einen mit einer Fahrzeugsteuerung zusammenwirkenden Kupplungsregler eingegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Wegsensor (28) ein den Fluiddruck im Stellantrieb (6) messender Drucksensor (30) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit der Fahrzeugsteuerung (26) verbunden ist, und dass in der Fahrzeugsteuerung (26) eine den Fluiddruck mit dem Weg des Stellgliedes (Kolbenstange 12) verknüpfende Kennlinie (32) abgelegt ist, so dass der Fluiddruck als zum Weg des Stellgliedes redundante Regelgröße in der Fahrzeugsteuerung (26) verwertbar ist.
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