Wird eine Kupplung schlupfend betrieben, so können bei be- kanntem Reibkoeffizient des Kupplungsbelags Rückschlüsse auf das übertragene Kupplungsmoment gezogen werden. Diese Momen- teninformation soll zur Bestimmung des Getriebeeingangsmo- ments herangezogen werden. Eine genaue Erfassung des Getrie- beeingangsmoments ist insbesondere bei stufenlosen Automatik- getrieben (CVT) von Bedeutung, damit der Sicherheitsdruck bei der Bandspannungsregelung von Umschlingungsgetrieben redu- ziert und der Getriebewirkungsgrad erhöht werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Betrieb einer Kupplung zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Betrieb einer Kupplung zwischen einem Verbrennungsmotor und zumindest einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gemäß An- spruch 1 bzw. gemäß Anspruch 5 gelöst, wobei zum Betrieb ei- ner Kupplung zwischen einem Verbrennungsmotor und zumindest einem Antriebsrad eines Fahrzeugs durch Zusammenpressen der Kupplung mit einer Anpreßkraft oder einem Anpreßdruck ein Mo-

ment zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsrad über- tragen wird, wobei die Anpreßkraft oder der Anpreßdruck in Abhängigkeit eines Kupplungsschlupfes in der Kupplung bei Übertragung des Momentes zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsrad und einem Soll-Kupplungsschlupf geregelt wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Anpreß- kraft oder der Anpreßdruck in Abhängigkeit der Differenz zwi- schen dem Kupplungsschlupf und dem Soll-Kupplungsschlupf ge- regelt.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Anpreßkraft oder der Anpreßdruck mittels eines Schlupf- reglers geregelt.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Anpreßkraft oder der Anpreßdruck mittels eines inversen Kupplungsmodells geregelt, das die Anpreßkraft oder den An- preßdruck in Abhängigkeit des über die Kupplung übertragenen Momentes errechnet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Betrieb einer Kupplung zwischen einem Verbrennungsmotor und zumindest einem An- triebsrad eines Fahrzeugs, wobei durch Zusammenpressen der Kupplung mit einer Anpreßkraft oder einem Anpreßdruck ein Mo- ment zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsrad über- tragen wird, weist einen Schlupfregler zur Regelung der An- preßkraft oder des Anpreßdrucks in Abhängigkeit eines Kupp- lungsschlupfes in der Kupplung bei Übertragung des Momentes zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsrad und einem Soll-Kupplungsschlupf auf.

in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Schlupfregler ein inverses Kupplungsmodell zur Errechnung der Anpreßkraft oder des Anpreßdrucks in Abhängigkeit des über die Kupplung übertragenen Momentes auf.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Schlupfregler einen Regler zur Errechnung eines Diffe- renzmomentes in Abhängigkeit des Kupplungsschlupfes und dem Soll-Kupplungsschlupf auf.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Eingangsgröße des inversen Kupplungsmodells von dem Dif- ferenzmoment abhängig.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Summe aus Differenzmoment und dem durch den Verbrennungs- motor erzeugte Motormoment Eingangsgröße des inversen Kupp- lungsmodells.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Reibkoeffizient der Kupplung ein Parameter des inversen Kupplungsmodells.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Adaptierer zur Adaption des Reibkoeffizienten der Kupp- lung vorgesehen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus nachfol- gender Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im einzelnen zeigen : Fig. 1 ein Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug Fig. 2 eine Kupplungssteuerung

Fig. 3 einen Schlupfregler Fig. 4 einen Ablaufplan Fig. 5 eine Reibkoeffizient-Schlupf-Kennline Fig. 6 einen Ablaufplan Fig. 7 eine Erläuterung des Ablaufplans gemäß Fig. 4 Fig. 8 eine Erläuterung des Ablaufplans gemäß Fig. 6 Fig. 9 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Kupp- lungssteuerung Fig. 10 ein alternatives Ausführungsbeispiel für einen Schlupfregler Fig. 11 Schlupf aufgetragen über die Zeit Fig. 12 Schlupf aufgetragen über die Zeit Fig. 13 eine Kupplung Fig. 1 zeigt ein Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug. Da- bei bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Verbrennungsmotor, der über eine Welle 4 mit einem Automatikgetriebe 2 verbunden ist. Das Automatikgetriebe 2 ist im besonders vorteilhafter Weise als stufenloses Umschlingungsgetriebe ausgebildet. Das Automatikgetriebe 2 ist über eine Kupplungs-Eingangswelle 5, eine Kupplung 3, eine Kupplungs-Ausgangswelle 6, ein Diffe- renzial 7 mit Antriebsrädern 8,9 zum Antrieb des Kraftfahr- zeugs verbunden. Durch Zusammenpressen der Kupplung 3 mit ei- nem Anpreßdruck p ist das über die Kupplung 3 übertragende Moment einstellbar. Zur Einstellung des über die Kupplung 3 übertragenden Moments ist eine Kupplungsteuerung 12 vorgese- hen, die durch Vorgabe eines Soll-Anpreßdrucks p* den Anpreß- druck in der Kupplung 3 einstellt. Der Anpreßdruck ist syn- onym für eine Anpreßkraft mit der die Kupplung 3 zusammenge- preßt wird.

Eingangsgrößen in die Kupplungssteuerung 12 sind die Drehzahl nE der Kupplungs-Eingangswelle 5, die mittels eines Drehzahl- sensors 10 gemessen wird, die Drehzahl nA der Kupplung- Ausgangswelle 6, die mit einem Drehzahlsensor 11 gemessen wird, die Übersetzung i des Automatikgetriebes'2 und ein Sollwert An* für den Kupplungsschlupf der Kupplung 3 (Soll-

Kupplungsschlupf) sowie optional das Moment Tu des Verbren- nungsmotors 1 und Information ATm über die Ungenauigkeit der Information über das Moment TM des Verbrennungsmotors 1. Der Kupplungsschlupf An ist definiert als An=n. -n Das Moment TM des Verbrennungsmotors 1 sowie die Information ATM über die Ungenauigkeit der Information über das Moment TM des Verbrennungsmotors 1 werden zum Beispiel von einer nicht dargestellten Motorsteuerung bereitgestellt.

Fig. 2 zeigt die Kupplungssteuerung 12. Sie weist einen Dif- ferenzbildner 20, einen Schlupfregler 21 sowie einen Adap- tierer 22 auf. Der Schlupfregler 21 ist in Fig. 3 und der Ad- aptierer in Fig. 4 näher erläutert. Der Differenzbildner er- mittelt den Kupplungsschlupf An, der Eingangsgröße in den Schlupfregler 21 ist. Weitere Eingangsgrößen des Schlupfreg- lers 21 sind der Soll-Kupplungsschlupf An*, das Motormoment TM, die Übersetzung i des Automatikgetriebes 2 und der Reib- koeffizient µ. Der Reibkoeffizient p wird mittels des Adap- tierers 22 gebildet. Eingangsgrößen in den Adaptierer 22 sind der Soll-Kupplungsschlupf An*, die Übersetzung i des Automa- tikgetriebes 2, das Moment Tu des Verbrennungsmotors 1, In- formation ATM über die Ungenauigkeit der Information über das Moment TM des Verbrennungsmotors 1 sowie ein Differenzmoment TR, das vom Schlupfregler 21 gebildet wird. Neben dem Reib- koeffizient p ist ein korrigiertes Motormoment TMK eine wei- tere Bezugsgröße des Adaptierers 22. Der Schlupfregler 21 bildet ferner den Soll-Anpreßdruck p*.

Fig. 3 zeigt den inneren Aufbau des Schlupfreglers 21. Der Schlupfregler 21 weist einen Filter 31 zur Filterung des Kupplungsschlupfes An auf. Mittels eines Summierer 36 wird die Differenz zwischen dem Soll-Kupplungsschlupf An* und dem mittels des Filters 31 gefilterten Kupplungsschlupfes An ge- bildet. Diese Differenz wird mittels eines Negierers 32 ne-

giert und ist Eingangsgröße in einen Regler 33, der in vor- teilhafter Ausgestaltung als PID-Regler ausgeführt ist. Aus- gangsgröße des Reglers 33 ist das Differenzmoment TR.

Mittels eines Filters 34 wird das Motormoment TM gefiltert. Das so gefilterte Motormoment TM wird mittels eines Multipli- zierers 70 mit der Übersetzung i des Automatikgetriebes 2 multipliziert und mittels eines Summierer 37 mit dem Diffe- renzmoment TR addiert. Die Summe aus Differenzmoment TR und gefilterten und mit der Übersetzung i des Automatikgetriebes 2 multiplizierte Motormoment ist das von der Kupplung 3 zu übertragende Kupplungsmoment TK, das zusammen mit dem Reib- koeffizienten p Eingangswert in ein inverses Kupplungsmodel 35 ist. Im inversen Kupplungsmodel 35 ist in beispielhafter Ausgestaltung folgende Gleichung implementiert : Dabei ist A die Kolbenfläche der Kupplung 3, r der effektive Reibradius der Kupplung 3, ZR die Anzahl der Reibflächen der Kupplung 3 und Fo die minimal notwendige Kraft zur Drehmo- mentübertragung mittels der Kupplung 3.

Fig. 4 zeigt einen Ablaufplan, als Implementierung des Adap- tierers 22. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 40 den Anfang des Ablaufs und Bezugszeichen 49 das Ende des Ablaufs. In einem Schritt 41 werden die Information Tu über das Motormoment, die Information ATM über die Ungenauigkeit der Information über das Motormoment Tu, das Differenzmoment TR, der Soll- Kupplungsschlupf An* und der Anpreßdruck p eingelesen.

In einem nächsten Schritt 42 wird ein Reibkoeffizient aus dem Soll-Kupplungsschlupf An* und dem Anpreßdruck p gebil- det. Dies erfolgt in vorteilhafter Ausgestaltung mittels ei- ner vom Anpreßdruck p abhängigen Reibkoeffizient-Schlupf-

Kennlinie. Eine solche Kennlinie ist beispielhaft in Fig. 5 dargestellt und mit Bezugszeichen 50 bezeichnet.

Dem Schritt 42 folgt die Abfrage 43 in der abgefragt wird, ob ATM < T1 wobei T1 ein (erster) Toleranzwert ist. Ist ATM < T, so folgt ein Schritt 44, in dem ein neuer Reibkoeffizient der Kupplung gemäß sowie ein korrigiertes Motormoment TEK gemäß TEK-TAM gebildet wird.

Dem Schritt 44 folgt ein Schritt 45 in dem die vom anpreß- druckabhängigen Reibkoeffizient-Schlupf-Kennlinie 50 derart verändert wird, daß der neue Wert für den Reibkoeffizient u und der Soll-Kupplungsschlupf #n* ein Wertepaar auf der ver- änderten Reibkoeffizient-Schlupf-Kennlinie 51 bilden. Schritt 45 wird durch Fig. 5 verdeutlicht. Dabei bezeichnet u. i den Wert für den Reibkoeffizienten u für den gültigen Anpreßdruck vor Ausführung des Schritts 45 und A2 den Wert des Reib- koeffizienten p für den gültigen Anpreßdruck nach Ausführung des Schritts 45. Der Reibkoeffizient pl wird mittels der Kennlinie 50 in Abhängigkeit des Soll-Kupplungsschlupfes An* gebildet (siehe Schritt 42). Im Schritt 45 wird in die Reib-

beiwert-Kupplungsschlupf-Kennlinie 50 so verändert, daß sich eine Reibbeiwert-Kupplungsschlupf-Kennlinie 51 ergibt, auf der der Wert 2 und der Soll-Kupplungsschlupf An* ein Werte- paar sind.

Ist #TM # T1 nicht erfüllt, so folgt statt Schritt 44 ein Schritt 48, in dem ein korrigiertes Motormoment TMK gleich der Summe aus durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugte Motormoment TM und dem durch die Übersetzung i des Automatikgetriebes 2 dividierten Differenzmoments TR gesetzt wird : TM = TM+TR/i Dem Schritt 46 bzw. dem Schritt 48 folgt eine Abfrage 47, in der abgefragt wird, ob der vorangegangene Ablauf wiederholt werden soll. Ist dies der Fall, so folgt Schritt 41. Ist dies nicht der Fall, so wird der Ablauf beendet.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung des Ablaufplans aus Fig. 4. Dabei folgt der Abfrage 43 nicht der Schritt 48 sondern eine Abfra- ge 60. Mit der Abfrage 60 wird abgefragt, ob ATM > T2 erfüllt ist wobei T2 ein zweiter Toleranzwert ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so folgt Schritt 48. Ist die Bedingung da- gegen nicht erfüllt, erfolgt Schritt 46.

Fig. 7 und Fig. 8 verdeutlichen die Unterschiede. zwischen den Ablaufplänen gemäß Fig. 4 und Fig. 6. Dabei ist auf der Ab- szisse die Information ATM über die Ungenauigkeit der Infor-

mation über das Motormoment Tu des Verbrennungsmotors 1 dar- gestellt. Die Ordinate in Fig. 7 und Fig. 8 gibt an, welche Schritte ausgeführt werden. Dabei symbolisiert der Wert-1 die Ausführung der Schritte 44 und 45, der Wert 1 die Ausfüh- rung des Schritts 48 und der Wert 0 weder die Ausführung der Schritte 44 und 45 noch des Schritts 48. Die Abfrage 43 in Fig. 4 entspricht einem binären Schalter. Die Kombination der Abfragen 43 und 60 in Fig. 6 entspricht einem Dreipunkt- Schalter. Anstelle dieser beiden einfachen Schaltertypen sind selbstverständlich auch kompliziertere Schaltvorgänge, wie etwa fließende Übergänge, die z. B. durch Fuzzy-Techniken ausgeführt werden können, denkbar.

Fig. 9 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Kupplungssteuerung 79, die als Ersatz für die Kupplungssteue- rung 12 in Fig. 1 verwendbar ist. Die Kupplungssteuerung 79 in Fig. 9 weist einen Schlupfregler 80 und eine Schutzein- richtung 81 zum Schutz des Antriebsaggregats, insbesondere des Automatikgetriebes 2 vor Drehmomentstößen auf. Ausgangs- größe der Schutzeinrichtung 81 ist ein Stoßmoment Ts. Das Stoßmoment Ts errechnet sich in vorteilhafter Ausgestaltung gemäß Dabei ist ii das Trägheitsmoment einer 1-ten Komponente des An- triebsaggregats auf der Seite der Kupplung 3, auf der der Verbrennungsmotor 1 angeordnet ist.

Anmax der maximal zulässige Kupplungsschlupf Tc ein konstantes Moment

At die Zeitdauer, in der ein Momentenstoß zu einer Er- höhung des Schlupfes führt.

Bei der Einleitung von sogenannten Drehmomentstößen, insbe- sondere von DrehmomentstöBen, die durch die Antriebsräder 8 und 9 in das Antriebsaggregat eingeleitet werden, kann das Automatikgetriebe 2 geschädigt werden. Besonderes kritisch ist dabei der Schutz z. B. eines Variators eines CVT (Conti- nuously Variable Transmission). Bereits ein kurzzeitiges Durchrutschen eines solchen Umschlingungsgetriebes aufgrund eines Drehmomentstoßes kann zu bleibenden Schäden im Um- schlingungsgetriebe führen. Derartige Drehmomentstöße treten z. B. bei einem Übergang von einem Fahrbahnbelag mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten zu einem Fahrbahnbelag mit einem hohen Reibungskoeffizienten auf. Beispiele sind z. B. der Übergang von einer eisbedeckten Fahrbahn zu einer trock- nen Fahrbahn oder das Überfahren von Eisenbahnschienen.

Ist die Schlupfdauer At von untergeordneter Bedeutung, so kann das StoRmoment Ts gleich dem konstanten Moment Tc ge- setzt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, das Stoßmoment T, an eine Getriebesteuerung zu übertragen, so daß z. B. der Anpreßdruck in einem Umschlingungsgetriebe entsprechend er- höht werden kann. Der erforderliche Anpreßdruck im Umschlin- gungsgetriebe ist in Abhängigkeit des Stoßmoments Ts anzuhe- ben.

Fig. 10 zeigt den. Schlupfregler 80 in detaillierterer Dar- stellung. Gegenüber dem Schlupfregler 21 unterscheidet sich

der Schlupfregler 80 durch einen Minimalwertbildner 82. Der Minimalwertbildner 82 vergleicht das Differenzmoment TR und das Stoßmoment Ts und gibt das kleinere Moment als Ausgangs- wert aus.

Fig. 11 zeigt einen entsprechenden Schlupf An aufgetragen über die Zeit t bei Verwendung einer Kupplungssteuerung 79 gemäß Fig. 9. Dabei bezeichnet der Zeitpunkt ti den Zeit- punkt, an dem der maximal zulässige Schlupf Anmax erreicht ist und t2 den Zeitpunkt, an dem der durch den Drehmomenten- stoß bedingte Schlupf abgeklungen ist. Die Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t2 und t, ist die Schlupfzeit At. Fig. 11 zeigt dabei den Verlauf des Kupplungsschlupfes An, wenn der Soll-Kupplungschlupf An* gleich Null ist. Für den Fall, daß der Soll-Kupplungsschlupf An* ungleich Null ist, zeigt Fig.

12 den Verlauf des Kupplungsschlupfes An. In diesem Fall ist der Kupplungsschlupf An zum Zeitpunkt t2 gleich dem Soll- Kupplungsschlupfes An*.

Um die Kupplung 3 vor thermischer Überlastung zu schützen, wird die Schlupfzeit At vorteilhafterweise in Abhängigkeit der thermischen Beanspruchung in der Kupplung 3 eingestellt.

Dazu wird die Temperatur der Kupplung 3 mittels eines thermo- dynamischen Modells abgeschätzt. Überschreitet die geschätzte Temperatur der Kupplung 3 eine kritische Temperaturgrenze, so wird der Soll-Kupplungsschlupf An* auf Null reduziert. Zudem wird in vorteilhafter Ausgestaltung ein sogenannter Reserve- Anpreßdruck erhöht. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß der Wert Fo erhöht wird. Alternativ dazu kann auch ein sogenann- tes Reservemoment erhöht werden. Dies erfolgt z. B. dadurch, daß der Wert Te erhöht wird.

Fig. 13 zeigt eine Kupplung 3 in beispielhafter Ausgestal- tung. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 83 eine Schmierölzufüh- rung für Hydrauliköl, Bezugszeichen 84 einen Außenmitnehmer, Bezugszeichen 85 einen Innenmitnehmer, Bezugszeichen 86 eine Außenlamelle, Bezugszeichen 87 eine Innenlamelle, Bezugszei- chen 88 eine Rückholfeder, Bezugszeichen 93 einen Zylinder, Bezugszeichen 94 einen Kolben, Bezugszeichen 95 eine Druck- platte und Bezugszeichen 96 eine Druckmittelzuführung. Am Au- ßenmitnehmer 84, welcher mit der Kupplungs-Eingangswelle 5 verbunden ist, sind Außenlamellen 86, in vorteilhafter Ausge- staltung Stahllamellen ohne Reibbelag, angeordnet. Der mit der Kupplungs-Ausgangswelle 6 verbundene Innenmitnehmer 85 nimmt die Innenlamellen 87 auf, die mit einem Reibbelag be- schichtet sind. Bei Einleitung von Hydrauliköl mit einem de- finierten Druckniveau über die Druckmittelzuführung 96 in den Zylinder 93 bewegt sich der Kolben 94 gegen die Kraft der Rückholfeder 88 in Richtung der Druckplatte 95 und drückt das Lamellenpaket, daß aus Innen-und Außenlamellen 87 und 86 be- steht, zusammen. Zur Kühlung des Lamellenpakets wird über die Schmierölzuführung 83 Hydrauliköl zu den Innen-und Außenla- mellen 87 und 86 geleitet.

Bezugszeichenliste 1 Motor 2 Getriebe 3 Kupplung 4 Welle <BR> <BR> <BR> <BR> 5 Kupplungs-Eingangswelle<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 6 Kupplungs-Ausgangswelle 7 Differential 8,9 Antriebsräder 10,11 Drehzahlsensoren 12,79 Kupplungssteuerung 20 Differenzbildner 21, 80 Schlupfregler 22 Adaptierer 31,34 Filter 32 Negierer 33 Regler 35 inverses Kupplungsmodell 36, 37 Summierer 40 Anfang des Ablaufs 41,42,44, Schritt 45,46,48, 43, 47,60, Abfrage 49 Ende des Ablaufs 50,51 Reibkoeffizient-Schlupf-Kennlinie 70Multiplizierer 81 Schutzeinrichtung 82 Minimalwertbildner 83 Schmierölzuführung

84 Außenmitnehmer 85 Innenmitnehmer 86 Außenlamelle 87 Innelamelle 88 Rückholfeder 91 Motormoment-Sollwertgeber 93 Zylinder 94 Kolben 95 Druckplatte 96 Druckmittelzuführung nE Drehzahl der Kupplungs-Eingangswelle nA Drehzahl der Kupplungs-Ausgangswelle TM Information über das Motormoment AT§ Ungenauigkeit der Information über das Motormo- ment TR Differenzmoment (Reglerausgang) Tk Kupplungsmoment T1 erster Toleranzwert T2 zweiter Toleranzwert <BR> <BR> <BR> <BR> #n Kupplungsschlupf<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> An* Soll-Kupplungsschlupf i Übersetzung des Getriebes p Anpreßdruck p* Soll-Anpreßdruck , µ1, µ2 Reibkoeffizient J1 Trägheitsmoment des Antriebsaggregats auf der Seite der Kupplung 1, auf der der Verbrennungs- motor angeordnet ist.

Anmaxmaximal zulässige Kupplungsschlupf T, konstantes Moment At Zeitdauer, in der ein Momentenstoß zu einer Er- höhung des Schlupfes führt

Ap. Reibfläche der Stahllamellen der Kupplung ZR Anzahl der Reibflächen der Kupplung TMK korrigiertes Motormoment F0 minimal notwendige Kraft zur Drehmomentübertra- gung mittels der Kupplung Ts Stoßmoment t1 Zeitpunkt t2 Zeitpunkt r effektiver Reibradius der Kupplung