Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Kupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE-OS 34 38 594 ist eine Steuereinrichtung für eine Kupplung bekannt, in der über Sensoren die Drehzahlen des Motors sowie die Getriebeeingangs- und Ausgangsdrehzahlen erfaßt und in einer elektronischen Kupplungssteuerung zur Schlupfbeeinflussung der Kupplung verarbeitet werden.

Dabei erfolgt die eigentliche Schlupfregelschaltung, die den Stellantrieb für die Kupplung beeinflußt, nur in Abhängigkeit von der Motor- und der Getriebeeingangsdrehzahl. Die Abtriebsdrehzahl vom Getriebe, die der FahrZeuggeschwindigkeit proportional ist, wird nur zur Ermittlung des Fahrzeugstillstandes bzw. einer Schrittgeschwindigkeit verwendet.

Nun ist aber in vielen Getriebesteuerungen, insbesondere bei PKW-Automatgetrieben, die Getriebeeingangsdrehzahl nicht direkt bekannt, weil keine geeigneten Sensoren an der Abtriebswelle der Kupplung oder bei Automatgetrieben mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler an der Turbinenwelle angeordnet sind. In naheliegender Weise kann jedoch die Turbinen- oder Kupplungsabtriebsdrehzahl aus der immer vorhandenen Fahrzeuggeschwindigkeit, die der Getriebeabtriebsdrehzahl entspricht, und der gleichfalls bekannten Gangübersetzung im Getriebe berechnet werden. Während eines Schaltvorganges, der eine bestimmte Zeit dauert, ist jedoch die Gangübersetzung nicht definiert, so daß die Kupplungsabtriebsdrehzahl so einfach nicht- berechnet werden kann.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung für eine Kupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 so weiterzuentwickeln, daß sich auch ohne Kenntnis der Kupplungsabtriebsdrehzahl eine gute Schaltqualität ohne Komforteinbußen bzw. ohne Durchdrehen des Motors ergibt.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt.

Mit der Vorgabe bestimmter Parameter für die Druckbeeinflussung der Kupplung kann zum Beispiel der Druck mit Beginn der Schaltung abgesenkt und für die Dauer der Schaltung konstant gehalten werden. Dadurch wird der Schlupf erhöht und der Schaltkomfort verbessert. Es ist aber auch möglich, zu einer weiteren Verbesserung diese Absenkung lastabhängig für die gesamte Zeitdauer der Schaltung zu beeinflussen. Während diese einfachen Lösungen ohne Rückmeldung von gemessenen Größen wirken; können höhere Ansprüche durch die Ermittlung einer virtuellen Kupplungsabtriebsdrehzahl befriedigt werden, die dann in Verbindung mit der immer vorhandenen Motordrehzahl zu einer Schlupfregelung während des Schaltvorganges verwendet werden kann. Mit beiden prinzipiellen Möglichkeiten läßt sich deshalb der Schlupf der Kupplung und damit die Qualität der Schaltung beein l ssen.

Die Erfindung wird in vorteilhafter Weise durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weiter ausgestaltet.

Wird die bei Einleitung einer Gangschaltung immer vorhandene Totzeit, die bis zum Wirken der Schaltelemente - Füllzeit - immer vorhanden ist, zum Absenken des Kupplungsdruckes auf einen vorgegebenen Schlupf benutzt, und wird dann dieser Schlupf konstant gehalten, ist die Schaltverbesserung mit einfachen Mitteln zu verwirklichen. Durch eine zeitabhängige oder auch lastabhängige Steuerung des Druckes kann die Anpassung an den folgenden Einregelvorgang in den neuen Gang bei relativ geringem

Aufwand weiter verbessert werden, wobei die Laεtänderungen in Abhängigkeit des Momentes, der Momentänderung oder auch der Stellung, z. B. der Drosselklappe, variiert werden kann.

Die Schlupfregelung, die, während ein Gang eingelegt ist, mit den Werten der immer vorhandenen Motordrehzahl und der aus der Getriebeabtriebsdrehzahl und der Gangübersetzung errechneten Kupplungsabtriebsdrehzahl erfolgt, kann durch die Ermittlung einer virtuellen Kupplungsabtriebsdrehzahl für die Zeit, in der kein Gang eingelegt ist, in gleicher Weise fortgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann dabei diese Ermittlung aus der Getriebeabtriebsdrehzahl und einer virtuellen Gangübersetzung erfolgen, die in einer weiteren Ausgestaltung aus der alten und der neuen Übersetzung und nach einer Übergangszeitfunktion berechnet wird. Für eine weitere Verbesserung der Schaltung kann dabei der Schlupf-Sollwert, der. bei einem eingelegten Gang in die Schlupfregelung eingeht, zusätzlich höher gesetzt werden. Dies kann zeitlich für eine weitere Verbesserung, aber auch lastabhängig erfolgen. Eine weitere Optimierung ist möglich, wenn die Übergangszeitfunktion lastabhängig verändert wird.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und von Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Antriebsstranges mit dem Kupplungs- bzw. Wandlerkupplungs- Schlupfregelkreis

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Drucksteuerung für die ' Kupplung/Wandlerüberbrückungskupplung

Fig. 3 ein Diagramm vom Druck für die Kupplungε bzw. Wandlerkupplungsbetätigung während einer Gangschaltung, aufgetragen über der Zeit

Fig. 4 die Übersetzung im Getriebe vor und nach einer Hochschaltung, aufgetragen über der Zeit.

In Fig. 1 ist mit M der Antriebsmotor, K die Kupplung, die sowohl als Trennkupplung in einem Antriebssträng oder als Wandler-Überbrückungskupplung ausgebildet sein kann und in der Folge nur mit Kupplung benannt wird sowie das Getriebe mit G bezeichnet. Zur Erfassung der Motordrehzahl n_M sowie der Getriebeabtriebsdrehzahl n_ab sind Sensoren 20, 21 angeordnet. Ein Stellantrieb 3 ist mit der Kupplung K verbunden und in bekannter Weise bei einer Trennkupplung als Betätigungseinheit ausgeführt, die über einen Kupplungsein- oder ausrückhebel und über den Ausrücker oder das Ausrücklager diese Kupplung betätigt. Bei einer Überbrückungskupplung WK für eine hydrodynamische Einheit, z. B. einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, ist der Stellantrieb vorrangig als Druckkolbeneinheit ausgeführt, so daß der Druck p_K für die Kupplungsbetätigung direkt über den Kolben auf die zum Beispiel Lamellenkupplung wirkt. Mit der Überbrückungskupplung wird die Turbine und die Pumpenwelle der hydrodynamischen Einheit in bekannter Weise vorrangig mit einer ^* Einlamellenkup lung überbrückt.

In einer Schlupfregelschalteinrichtung 1 ist eine Berechnungseinheit 7 angeordnet, die aus der

Getriebeabtriebsdrehzahl n_ab, die über die Leitung 23 zugeführt wird und der Gangübersetzung G_x die

Kupplungsabtriebsdrehzahl n__K bzw. n_WK errechnet. G_x ist vorrangig eine Information über den gerade eingelegten Gang, so daß die zugeordneten in der Berechnungseinheit abgespeicherten Übersetzungen i_Gang mit der Getriebeabtriebsdrehzahl multipliziert werden können.

n__K = i__Gang x n_ab

Während einer Schaltung, also in der Zeit, in der kein Gang anliegt, steht auch die entsprechende Information über die Gangübersetzung G_x nicht zur Verfügung. Allein für diese Zeitspanne (t_0 bis t__3 aus Fig. 3) , die bei jeder Schaltung wirkt, ist eine Ermittlungseinheit 8 angeordnet, in der eine der Kupplungsabtriebsdrehzahl n_K vergleichbare virtuelle Abtriebsdrehzahl n__Kvir ermittelt wird. Aus der

Getriebeabtriebsdrehzahl n_ab (Leitung 24) , der Übersetzung aus dem alten Gang i_alt, der neuen Gangübersetzung i_neu und einer Übergangszeitfunktion f(t) wird dabei eine virtuelle Übersetzung i_vir als Zwischengröße bestimmt, wobei f(t) größer 0 und kleiner 1 ist.

i_vir(t) = i_alt x f(t) + i_neu x (1 - f(t))

0 - f(t) - 1

Die virtuelle Kupplungsabtriebsdrehzahl ist dann

n Kvir = i vir x n ab

Die virtuelle Übersetzung i_vir wirkt nur, wie in Fig. 4 erkennbar, im zweiten Zeitintervall T_2, weil während der Totzeit, also im ersten Zeitintervall T__l, erst die Druckräume für die Kupplungsbetätigung - Gangschaltkupplung - befüllt werden. Am Ende von T_2 ist ein Zeitintervall T_3 vorgesehen, in dem die Anpassung an den neuen Gang eingeleitet wird, wobei der Verlauf von i_vir weich, d. h. ohne Sprünge oder Knicke, in die neue Übersetzung i__neu einläuft. In der Berechnungseinheit 9 wird der Schlupf-Istwert s aus der Motordrehzahl n_M (Leitung 22) und, während ein Gang eingelegt ist, aus der errechneten Kupplungsabtriebsdrehzahl n__K (Leitung 25) bzw. während der Schaltung aus n Kvir (Leitung 26) ermittelt.

n_M - n_K n_M - n__Kvir s = s_vir = n M n M

Der so ermittelte Ist-Schlupfwert s; s_vir wird über die Leitung 27 dem Vergleicher 4 zugeleitet und dort mit dem Schlupf-Sollwert w verglichen. Dieser kann dabei aus einem Speicher und/oder einer Vorgabeeinheit 5 abgerufen bzw. vorgegeben werden. Zur weiteren Schaltbeeinflussung kann der Schlupf-Sollwert w auch zeitabhängig hochgesetzt werden, z. B. w = w__normal + w_Schalt(t) für t_0 < -£■ , wobei das zeitabhängige Hochsetzen auch lastabhängig erfolgen kann, w_Schalt(t) = f (Last(t)), z. B. in Abhängigkeit vom Motormoment bzw. der Momentänderung oder einer bei Dieselmotoren vergleichbaren Motorleistungssteuerung: Die Lastabhängigkeit des Schaltübergangs kann zusätzlich auch in Verbindung mit der Übergangszeitfunktion, d. h. i_vir(t), bewirkt werden, wobei der zeitliche Verlauf des Übergangs fest vorgegeben oder lastabhängig variiert werden kann.

Die Regelabweichung aus dem Vergleich vom Sollwert w und Istwert s des Schlupfes wird über die Leitung 28 dem Regler 6 zugeführt. Dieser steuert nach einem festgelegten Regelalgorithmus den Druck p_K, der über den Stellantrieb 3 sowohl einer Trennkupplung in einem Antriebssträng wie auch eine Wandlerüberbrückungskupplung in einen Drehmomentwandler steuern kann. Für weniger anspruchsvolle Lösungen ist es auch möglich, die Druckregulierung zur Kupplungsbetätigung während der Schaltung mit noch geringerem Aufwand in Form einer Drucksteuerung durchzuführen. In einer solchen Einrichtung nach Fig. 2 wird über eine Steuereinrichtung 60 dem Stellantrieb 3 der Trenn- oder überbrückungskupplung _l; WK_1 der Druck p_l zur Umsteuerung zugeleitet, der nach festgelegten Merkmalen ermittelt wurde. Es erfolgt keine Rückmeldung durch gemessene Größen.

In einem ersten Zeitintervall T_l nach Fig. 3, also in der Totzeit, in der die Kupplungen für die Gangschaltung befüllt werden, wird ein bestimmter zum Beispiel höherer Schlupf infolge eines geringeren Druckes p_l eingestellt, der dann in einem zweiten Zeitintervall T_2, bis wieder ein Gang eingelegt ist (t_3) , konstant gehalten wird p_x. Im zweiten Zeitintervall T_2 kann aber zur besseren Anpassung an den folgenden Einregelvorgang, der mit dem neu eingelegten Gang beginnt, eine zeitlich gesteuerte Veränderung des Druckes p_y erfolgen. Zur besseren Anpassung an die Laständerungen während des Schaltvorganges kann anstelle der zeitlichen Variation der Druckausgleich auch in Abhängigkeit vom Motormoment

p_K = f(M(t))

oder der Momentänderung erfolgen.

p_K = f(M(t_l) - M(t) )

Die Anpassung an die Laständerungen kann auch über einen Druck, der in Abhängigkeit der Drosselklappenstellung oder einer bei Dieselmotoren vergleichbaren Motorleistungssteuerung variiert wird, erfolgen.

Zur Erfüllung dieser Lösung ist es erforderlich, vom Antriebsmotor M zur ^' Steuereinrichtung 60 eine Leitung anzuordnen zur Übertragung der benötigten Information.

Ziel dieser Funktion ist, den Kupplungsdruck p_K und- damit das übertragbare Moment, an das vom Antriebsmotor M abgegebene Moment anzupassen, wobei diese Anpassung über die Drosselklappenstellung^_DK(t) , das Moment M(t) oder die Momentenänderung M(t_l) - M(t) erfolgen kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei instationären Laständerungen während der Schaltung keine zu großen Abweichungen vom Sollzustand entstehen.

Aus Fig. 3, in der der Druck für die Kupplungsbetätigung p_K, p_WK über der Zeit t bei einer Schaltung aufgetragen ist, beginnt die Schaltung bei t_0. In dem Zeitintervall T_l von t_0 bis t_l ergibt sich eine Totzeit, in der zum Beispiel die Befüllung der Kolbenräume vom Stellantrieb einer Kupplung, die den Gangwechsel bewirkt, erfolgt. In dieser Zeit wird ein bestimmter Druck eingestellt, zum Beispiel ein abgesenkter Druck, der den Schlupf erhöht. In einem zweiten Zeitintervall T__2 von t_l ^' bis t_3 wird dieser eingestellte Druck entweder konstant gehalten P_x(p_K = konstant) zeitlich gesteuert P_y(p__K = f(t)) oder wie bereits beschrieben lastabhängig variiert P_z (p_K = f(M; ^_M; öL __DK) ) . Der Druck in der Zeit t vor t__0 entspricht dabei dem alten und in der Zeit nach t_3 dem neuen Gang.

Zur Ermittlung der virtuellen Kupplungsabtriebsdrehzahl n_Kvir in der Ermittlungseinheit 8 wird zunächst wie beschrieben eine virtuelle Übersetzung i__vir gebildet. Während einer Schaltung ergibt sich dabei eine Veränderung der Übersetzung nach Fig. 4. Im ersten Zeitintervall-T_l gilt noch wie im alten Gang die alte Übersetzung, weil erst nach einer Totzeit die Schaltkupplungen wirken. Für ein zweites Schaltintervall T_2 zwischen t__l und t_3 wird dann eine virtuelle Übersetzung, wie schon beschrieben, gebildet.

Bezugszeichen

M Antriebsmotor

G Gangschaltgetriebe

G_x Gangübersetzung

K; K__l Kupplung/Trennkupplung WK; WK_1 Wandlerüberbrückungskupplung w Schlupf-Sollwert s Schlupf-Istwert s_vir virtueller Schlupf-Istwert

1 Schlupfregelschalteinrichtung

20 Sensor für Motordrehzahl

21 Sensor für Getriebeabtriebsdrehzahl

22 bis 28 Leitungen

29 Druckleitung

3 Stellantrieb für Kupplung (Druckstellantrieb)

4 • Vergleicher

5 Speicher/Vorgabeeinheit

6 Regler

60 Stelleinrichtung

7 Berechnungseinheit

8 Ermittlungseinheit

9 Berechnungseinheit für Schlupf-Istwert ε P_x konstanter gesteuerter Druck

P_y zeitlich gesteuerter Druck

P_z lastabhängig gesteuerter Druck p_K geregelter Druck für die Kupplung n_M Motordrehzahl n_ K Kupplungsabtriebsdrehzahl n_Kvir Kupplungsabtriebsdrehzahl ermittelt n_WK Abtriebεdrehzahl der Wandlerkupplung n_WKvir ermittelte Abtriebsdrehzahl der Wandlerkupplung n_ab Getriebeabtriebsdrehzahl

T_l erstes Zeitintervall

T_2 zweites Zeitintervall

T_3 Zeitintervall für die Anpassung an den neuen Gang t 0 Beginn der Gangschaltung

Ende der Totzeit

Drosselklappensteuerung/Motorleistungssteuerung

Beginn der Anpassung an den neuen Gang

Ende der Gangschaltung

Übersetzung alter Gang

Übersetzung neuer Gang

Gangübersetzung virtuelle Gangübersetzung