DE19918821A1

DE19918821A1 - Auswerteverfahren für einen induktiven Wegsensor, insbesonders in der Anwendung für eine Fahrzeugkupplung

Info

Publication number: DE19918821A1
Application number: DE19918821A
Authority: DE
Inventors: Gerd Eden; Juergen Frueh; Norbert Lissel; Eike Lustfeld; Andreas Schael
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-02
Also published as: US6604057B1; EP1048931A3; EP1048931A2

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Auswertungsverfahren für einen induktiven Wegsensor wird ein Sensor-Meßwert zuerst temperaturkompensiert und dann kalibriert. DOLLAR A Die Temperaturkompensation wird iterativ unter Verwendung von zwei Funktionen durchgeführt; die erste Funktion basiert auf der Temperatur-Abhängigkeit des Sensor-Meßwertes, und eine zweite Funktion basiert auf der Abhängigkeit des bei einer Bezugstemperatur geltenden Temperaturkoeffizienten des verwendeten Sensor-Typs vom Sensor-Meßwert. DOLLAR A Die Kalibrierung erfolgt unter Verwendung einer Kalibriergeraden, die durch zwei Kalibrierpunkte festgelegt ist. Für den Einsatz des Wegsensors als Kupplungssensor wird als erster Kalibrierpunkt eine Kupplungsstellung gewählt, die dem vollständig eingerückten Zustand entspricht, und für den zweiten Kalibrierpunkt wird die Kupplungsstellung gewählt, bei der die Kupplung gerade so weit ausgerückt ist, daß keine Momentübertragung mehr stattfindet. Die Kalibrierung wird beim Einbau der Kupplung vorgenommen. DOLLAR A Durch kontinuierliche Wegmessung im Kupplungszustand der eingerückten Kupplung während der Betriebsdauer des Fahrzeuges ist der Verschleißzustand der Kupplung überprüfbar; es kann eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden, wenn der Kupplungsbelag eine bestimmte vorgegebene Restbelagstärke erreicht. DOLLAR A Der Zustand der ausgerückten Kupplung ist ebenfalls durch eine Wegmessung im Fahrbetrieb zu ermitteln, was vor allem im Zusammenhang mit dem Betrieb einer teil- oder ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Auswerteverfahren für einen induktiven Wegsensor gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruches 1.

Aus der DE-OS-43 18 263, die vollinhaltlich zum Gegen stand dieser Patentanmeldung gemacht wird, ist es be kannt, zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Meßwertes eines induktiven Wegsensors die Temperatur (T_IST) am Einbauort des Wegsensors zu messen, und den Meßwert in einer Auswerte-Elektronik auf eine Normal temperatur T₀, z. B. 20°C, nach der bekannten Formel

umzurechnen, wobei die Größen folgendermaßen festgelegt sind:
S_kompensiert = temperaturkompensierter Meßwert
S_{unkompensiert} = nicht temperaturkompensierter Meßwert
m = Temperaturkoeffizient des Wegsensors (Steigung der Temperaturkennlinie)
T_IST = Sensortemperatur
T₀ = Normaltemperatur

Wenn zusätzlich berücksichtigt wird, daß der Tempera turkoeffizient (m) von der Ankerstellung (s) abhängt, kann der Temperaturkoeffizient (m) mit Hilfe einer 2. Funktion berechnet werden, aus der die Ankerstel lungsabhängigkeit hervorgeht und die als Eingangsva riable eine temperaturbereinigte Größe verwendet; hierzu werden Iterationen benötigt.

Ein für eine Kupplung vorgesehener Wegsensor hat die Aufgabe, die Stellung der Kupplung zu ermitteln. Da die Weg-Meßwerte stark mit der Temperatur schwanken, ist für diese eine Temperaturkompensation vorzusehen, wobei sich hierfür das eingangs genannte Kompensations-Ver fahren grundsätzlich eignet.

Bei einem Kupplungssensor liegt allerdings die Beson derheit vor, daß die Streuung der Weg-Meßwerte aufgrund von Temperaturschwankungen in der gleichen Größenord nung liege, wie die unvermeidlichen Weg-Toleranzen, die beim Einbau des Sensors entstehen. Diese Weg-Toleranzen können natürlich nicht mit dem eingangs genannten Temperaturkompensations-Verfahren eliminiert werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Sensor-Auswerteverfahren der eingangs genannten Schrift derart zu erweitern, daß es auch zur Anwendung für ei nen Kupplungssensor geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vor teilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß zu ihrer Rea lisierung - außer einer möglicherweise erforderlichen Speicher-Erweiterung mit marginalen Kosten - keinerlei die Kosten erhöhenden Hardware-Einrichtungen vorzusehen sind, da das Sensor-Auswerteverfahren durch ein Pro gramm realisiert wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Kalibrierung nur einmal, nämlich bei der Inbetriebnahme einer (neuen) Fahrzeugkupplung durchzuführen ist.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ermöglicht die Einstellung des Zustandes der vollständig eingerückten Kupplung, da für eine Kupplung das vorbekannte Verfah ren entsprechend der eingangs genannten Schrift nicht benutzt werden kann, weil dieses Verfahren nur auf fest vorgebbare SOLL-Positionen anwendbar ist.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung hat den Vor teil, daß eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden kann, wenn der Kupplungsbelag im Laufe des Fahrbetrie bes eine bestimmte Restbelagstärke erreicht. Auf diese Weise kann eine Kupplung einerseits rechtzeitig ausge wechselt werden, damit es nicht zu einer Zerstörung der Kupplung kommt, und andererseits wird vermieden, daß nicht etwa eine Kupplung schon ausgewechselt wird, die noch eine weitere Fahrleistung von z. B. 100.000 km er bringen kann.

Entsprechend anderer Weiterbildungen besteht der Vor teil, daß die verwendeten iterativen Berechnungsverfah ren zu unkritischen Zeiten durchgeführt werden, wobei das Ergebnis gespeichert wird, um in kritischen Zeiten verzögerungsfrei und ohne Rechnerbelastung zur Verfü gung zu stehen.

Eine andere Weiterbildung hat den Vorteil, daß für das Schalten durch eine teil- oder vollautomatisierte Ge triebeschaltung die Erkennung des Zustandes der hinrei chend ausgerückten Kupplung, und zwar unabhängig vom Verschleißzustand, sehr einfach festzustellen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfüh rungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1 den Verlauf des Temperaturkoeffizienten eines induktiven Wegsensors in Abhängigkeit von dem Weg;

Fig. 2 das Flußschaltbild zur Temperaturkompensation eines Sensor-Meßwertes;

Fig. 3 eine durch zwei Kalibrierpunkte festgelegte Kalibriergerade in Abhängigkeit von dem temperaturkompensierten Sensor-Meßwert;

Fig. 4 das Flußschaltbild zur Bestimmung der Kalibriergeraden;

Fig. 5 die Position des Ausrückfensters einer Kupplung bei verschiedenen Verschleißzuständen;

Fig. 6 eine Kupplung mit einer hydraulischen Ausrückeinrichtung und einem induktiven Wegsensor zur Ermittlung des Kupplungs- Betätigungsweges.

Induktive Wegsensoren sind einfach aufgebaut, sie sind damit robust und werden deshalb z. B. in Fahrzeugen häufig eingesetzt. Sie bestehen aus einer Spule, in welcher ein Eisenkern verschiebbar angeordnet ist. Die Stellung des Eisenkerns wird durch die hierdurch verän derte Induktivität der Spule ermittelt.

Ein derartiger induktiver Wegsensor ist in Fig. 6 unter dem Bezugszeichen (30) dargestellt. Er besteht im we sentlichen aus einem Eisenkern (31), welcher in einer Spule (32) verschiebbar angeordnet ist. Zur Rückführung des Magnetfeldes ist ein Jochtopf (33) aus ferromagne tischem Material vorgesehen. Die Spulenenden sind zu Anschlüssen (34) herausgeführt.

Der Wegsensor (30) ist ortfest am Fahrzeug befestigt und die Eintauchtiefe x (35) des Eisenkernes (31) in der Spule (32) stellt den zu messenden Weg dar.

Zur Auswertung werden die Anschlüsse (34) des Wegsensors (30) an eine nicht dargestellte elektronische Schaltung angeschlossen; eine Schaltung für eine derartige Auswerteeinrichtung ist aus der DE-OS-37 14 993 bekannt.

Die vom zu messenden Weg abhängige Induktivität (L) des Wegsensors ist dort Bestandteil einer Wheatstone'schen Brücke (R₁, R₂, R₃, L). Der Induktivität (L) ist ein Schalter (S) zugeordnet und die Brückenspannung wird durch einen Komparator (OP) überwacht. Ein Mikrocomputer (MC) erfaßt die Zeit (T) zwischen der Betätigung des Schalters und dem Nulldurchgang der Brückenspannung (UA). Die Zeit (T) ist proportional dem Wert der Induktivität (L), aber unabhängig von dem Wert der Versorgungsspannung (U_E). Durch die oben er läuterte Abhängigkeit des Weges stellt die nach dem Meßverfahren dieser elektronischen Auswerteeinrichtung bestimmte Zeit auch ein Maß für die Eintauchtiefe des Eisenkerns in der Spule dar; die Zeit ist nahezu pro portional zu dem zu messenden Weg [der Einfluß von Randfeldern verhindert eine exakte Proportionalität].

Das bekannte Meßwertverfahren liefert also einen Sen sor-Meßwert t_S, der dem vorliegenden Weg entspricht; der ermittelte Meßwert t_S ist für die Temperatur ϑ, bei der die Messung durchgeführt wird, gültig.

Diese Meßtemperatur ϑ, die entweder die Temperatur des Wegsensors selbst oder die Temperatur in direkter Um gebung des Wegsensors darstellt, oder die einen Tempe raturwert darstellt, bei dem sowohl die Wegsensor-Tem peratur als auch die Umgebungstemperatur berücksichtigt ist, ist dabei durch einen Temperatursensor oder durch die Messung des temperaturabhängigen Ohmschen Wider standes der Spule (32) feststellbar; für das Folgende wird die Meßtemperatur ϑ als bekannt vorausgesetzt.

Da der Temperaturkoeffizient des Sensor-Meßwertes in einer Größenordnung von ca. 1‰ /°K bis ca. 3‰ /°K eine erhebliche Einflußgröße darstellt, kann der Meßwert t_S(ϑ) als solcher noch nicht zur Weiterverarbeitung ver wendet werden.

Zur Weiterverarbeitung muß der Sensor-Meßwert t_S(ϑ) in einem ersten Schritt zunächst kompensiert werden, das heißt, er muß auf einen Meßwert t_S(ϑ_B) umgerechnet wer den, der bei einer Bezugstemperatur ϑ_B gegeben ist. Un ter Annahme eines für den Sensor geltenden Temperatur koeffizienten T_K [lineare Temperaturabhängigkeit] er gibt sich wie folgt der bekannte Zusammenhang zwischen dem Sensor-Meßwert t_S(ϑ) bei der Meßtemperatur ϑ, und dem Sensor-Meßwert t_S(ϑ_B), dem Meßwert bei der Bezugs temperatur ϑ_B:

t_S(ϑ) = t_S(ϑ_B).(1+T_K(ϑ-ϑ_B)) [1]

Zur Weiterverarbeitung erfolgt eine Auflösung nach dem Sensor-Meßwert bei der Bezugstemperatur, womit eine er ste Funktion gebildet wird:

Der gesuchte Wert t_S(ϑ_B) läßt sich allerdings nach Gleichung [2] noch nicht vollständig bestimmen, da auf der rechten Seite der Gleichung zwar die Temperatur ϑ der Messung, die Bezugstemperatur ϑ_B und der Sensor- Meßwert t_S(ϑ) bekannt sind, jedoch der Temperaturkoef fizient T_K selbst unbekannt ist.

Bekannt ist jedoch die Abhängigkeit des Temperaturkoef fizienten T_K vom Sensor-Meßwert bei der Bezugstempera tur ϑ_B, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Hierbei sind:

t_min der kleinstmögliche Sensor-Meßwert bei ϑ_B
t_max der größtmögliche Sensor-Meßwert bei ϑ_B
t_S(ϑ_B) der zu bestimmende Sensor-Meßwert bei der Be zugstemperatur
T_Kmin Temperaturkoeffizient für t_min
T_Kmax der Temperaturkoeffizient für t_max
T_K der unbekannte Temperaturkoeffizient

Für die Bezugstemperatur ϑ_B, bei der die Parameter t_min, t_max, T_Kmin und T_Kmax bestimmt sind, kann grundsätzlich eine beliebige feste Temperatur gewählt sein; üblicher weise ist die Bezugstemperatur mit ϑ_B = 20°C festge legt.

Die Kennlinie nach Fig. 1 gilt jeweils für einen be stimmten Sensortyp. Die Erfahrung zeigt, daß die Kenn linie mit guter Näherung ein Geradenstück mit konstan ter Steigung M darstellt:

Unter Zugrundelegung der bekannten Werte t_min, t_max, T_Kmin und T_Kmax ergibt sich ein bestimmter Zahlenwert für die Steigung M.

Angewandt auf die zwei Punkte [T_K|t_S(ϑ_B)] und [T_Kmin|t_min] gilt für die Steigung M auch der Zusammenhang

woraus durch Auflösung nach dem Temperaturkoeffizienten sich eine zweite Funktion ergibt:

T_K= M(t_S(ϑ_B) - t_min) + T_Kmin = f₂(t_S(ϑ_B)) [5]

Die Gleichungen [2] für die erste und [5] für die zweite Funktion stellen nun zwei Gleichungen für zwei Unbekannte T_K und t_S(ϑ_B) dar. Die Auflösung führt zu ei ner quadratischen Gleichung, nach der die Unbekannten bestimmbar sind (analytische Lösung).

Bei elektronischen Steuerungen, bei denen Sensor-Meß werte verarbeitet werden, ist in vielen Anwendungsfäl len eine Wortlänge von 8 Bit (1 Byte) vorgegeben. Für diese Art von Mikro-Controllern eignet sich nicht die analytische Auflösung nach einer quadratischen Glei chung, da z. B. das damit verbundene Ziehen von Qua dratwurzeln außerordentlich viel Rechenzeit benötigt.

Statt einer analytischen Auflösung der Gleichungen wird erfindungsgemäß ein anderer Weg gegangen, indem die Be rechnung als Näherungsverfahren in einen Programmteil "Kompensationsberechnung" mit iterativen Schleifen er folgt, die abgebrochen werden, wenn eine bestimmte, vorgegebene Mindestgenauigkeit erreicht ist.

Fig. 2 zeigt ein Flußschaltbild des Programmteils "Kompensationsberechnung".

Nach dem Beginn (1) wird im Schritt (2) ein Zyklenzäh ler zurückgesetzt und im Schritt (3), zu dem auch der bedingte Rücksprung aus Schritt (7) führt, wird der Zy klenzähler um 1 erhöht; der Zyklenzähler enthält daher bei der ersten Schleife die Zahl 1, bei der zweiten Schleife die Zahl 2 usw.; verallgemeinert enthält er bei der n-ten Schleife die Zahl n.

Im Schritt (4) wird der Sensor-Meßwert t_S(ϑ) erstmalig verbessert, indem ein Wert t_Sn gebildet wird. In der er sten Schleife ist es ein Wert t_S1, in der zweiten Schleife ein Wert t_S2 usw., in der Verallgemeinerung für die n-te Schleife ist es der Wert t_Sn. Die hierfür ver wendete erste Funktion f₁(T_Kn-1) stellt, wie erläutert, die Funktion nach Gleichung [2] dar. Für den T_K-Wert wird im Schritt (4) zunächst formal derjenige Wert an gesetzt, der sich in der vorhergegangenen Schleife n-1 nach dem unten erläuterten Schritt (5) ergeben hat. Da aber für den Sonderfall des ersten Schleifendurchlaufs noch kein T_K-Wert aus einer vorhergegangenen Schleife existiert, so wird erstmalig hier für den T_K der Mit telwert aus den oben in Zusammenhang mit Fig. 1 erläu terten Temperaturkoeffizienten T_Kmax und T_Kmin eingesetzt [dieser Mittelwert stellt einen als geeignet angenomme nen Temperaturkoeffizienten dar].

Im Schritt (5) wird der T_Kndieses Schleifendurchlaufes ermittelt, indem der Wert t_Sn entsprechend Schritt (4) in die Gleichung [5], die zweite Funktion f₂(t_Sn) einge setzt wird.

In Schritt (6) wird die Differenz Δt_n des kompensierten Meßwertes t_Sn entsprechend dem gerade vorliegenden und des kompensierten Meßwertes t_Sn-1aus dem vorhergegange nen Schleifendurchlauf gebildet [für den Sonderfall des ersten Schleifendurchlaufes ist t_S0 gleich Null ge setzt]. In Schritt (7) wird überprüft, ob ein Abbruch kriterium erreicht ist, ob nämlich der Betrag der Dif ferenz Δt_n entsprechend Schritt (6) kleiner ist als ein vorgegebenes Minimum t_fehl [Abbruchkriterium: Unterschei dung bezüglich der letztmaligen Berechnung um weniger als eine vorgegebene Größe]. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung zu Schritt (3), so daß noch mindestens eine weitere Iterationsschleife durchgeführt wird. Ist nach einer Anzahl von Iterationsschleifen entsprechend Schritt (7) der maximale Fehler t_fehl unter schritten, so werden keine weiteren Iterationsläufe durchgeführt. Statt dessen wird in Schritt (8) der Meß wert t_S bei der Bezugstemperatur auf den sich in dieser Iterationsschleife ergeben habenden Wert t_Sn gesetzt, und in Schritt (9) wird der gültige T_K auf den Wert T_Kn dieser Schleife gesetzt; mit Schritt (10) ist das Ende des Programmteils "Kompensationsberechnung" erreicht.

Ergänzend sei angemerkt, daß das Abbruchkriterium na türlich auch auf die Unterscheidung des Temperaturkoef fizienten seit seinem letztmaligen Umlauf oder auch auf die Unterscheidung von sowohl Temperaturkoeffizient als auch Meßwert angewendet werden kann.

Mit der Bildung des temperaturkompensierten Sensor-Meß wertes t_S(ϑ_B) ist der Einfluß der Temperatur eliminiert, so daß dieser Wert nur noch vom Weg abhängt.

Der Wert liegt in "counts", das heißt in Computer-Zähl einheiten vor [Zahl als Mehrfaches einer Zeiteinheit, daher normierter Zeitwert; Zeiteinheit ist z. B. 1 µs] und ist nun in einem zweiten Schritt der Weiterverar beitung kalibrierbar, was bedeutet, daß er in eine ge eignete mechanische Längeneinheit, die üblicherweise aus Millimetern besteht, umrechenbar ist.

Entsprechend der hier vorliegenden linearen Beziehung wird eine Kalibriergerade bestimmt, die durch zwei Ka librierpunkte festgelegt ist. Die Kalibriergerade gilt für ein bestimmtes Exemplar eines Sensor-Typs und ist unter Verwendung dieses Exemplars zu ermitteln.

Zur Vereinfachung der Bezeichnungsweise wird im folgen den ein nach dem Verfahren der "Kompensationsberech nung" umgerechneter Wert eines Sensor-Meßwertes t_S mit einem * gekennzeichnet:

t *|s = t_S(ϑ_B) [10]

Unter dieser Vereinfachung der Schreibweise ist in Fig. 3 die Kalibriergerade (13) dargestellt, die auf grund der genannten zwei Kalibrierpunkte, nämlich des ersten Kalibrierpunktes (14) und des zweiten Kalibrier punktes (15) festgelegt ist. Auf der Abszisse von Fig. 3 ist als unabhängige Variable der kompensierte Meßwert t *|s aufgetragen und die abhängige Variable der Ordinate zeigt den Meßwert x in Millimetern. Mit den Koordinaten [X_A|t *|SA] für den ersten Kalibrierpunkt A (14) und den Koordinaten [X_B|t *|SB] für den zweiten Kalibrier punkt B (15) ergibt sich für die Steigung m_E der Kali briergeraden (13):

Die Kalibriergerade (13) ist somit festgelegt durch

x = m_E(t *|S - t *|SA) + x_A [12]

Der erste Kalibrierpunkt A (14) und der zweite Kali brierpunkt B (15) sind grundsätzlich beliebig wählbar; wie unten erläutert, ist es sinnvoll, 2 ganz bestimmte Kalibrierpunkte hierfür zu bestimmen.

Im Flußschaltbild für die Kalibrierung nach Fig. 4 wird nach dem Beginn (17) im Schritt (18) durch geeignete Verstellung der erste Kalibrierpunkt A (14) einge stellt. Im Schritt (19) wird die Wegsensor-Messung durchgeführt, wodurch der unkompensierte Sensor-Meßwert t_SA [bei einer Temperatur ϑ] ermittelt wird. Im Schritt (20) wird dieser Meßwert nach dem erläuterten Verfahren "Kompensationsberechnung" temperaturkompensiert, was zu dem Wert t *|SA führt. Im Schritt (21) erfolgt die Eingabe des Wegwertes in Millimetern des ersten Kalibrierpunk tes A (14); der Wert x_A wird in Bezug auf den gewählten Nullpunkt in Millimetern gemessen und durch die Eingabe der elektronischen Recheneinheit mitgeteilt, die einen Teil der Auswerteeinrichtung darstellt.

Die Schritte (18) bis (21) für den ersten Kalibrier punkt A (14) werden in den gleichartigen Schritten (22) bis (25) für den zweiten Kalibrierpunkt B (15) wieder holt. Als Ergebnis liegen mit dem Abschluß von Schritt (24) in der Recheneinheit die erläuterten Koordinaten des ersten (14) und zweiten (15) Kalibrierpunktes nach Fig. 3 fest. Im Schritt (25) wird unter Verwendung die ser Koordinaten die Steigung m_E der Kalibriergeraden nach Formel [11] bestimmt, anschließend erfolgt im Schritt (26) die Festlegung der Kalibriergeraden ent sprechend Formel [12]. Mit dem Schritt (28) ist die Ka librierung abgeschlossen; die Kalibriergerade (13) nach Fig. 3 ist zahlenmäßig bestimmt: Nun kann jedem Sensor- Meßwert ein temperaturkompensierter, absoluter Weg-Meß wert in Millimetern zugeordnet werden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist eine - dort sehr schemati siert dargestellte - Kupplung (50) [gezogene Bauart] üblicherweise zwischen der Abgangswelle (51) des Fahr zeugmotors und der Eingangswelle (52) des Getriebes an geordnet. Mit der Abgangswelle (51) des Motors ist formschlüssig eine erste Reibplatte (53), die z. B. mit dem Schwungrad baulich vereinigt ist, und mit der Ein gangswelle des Getriebes ist drehfest aber verschieb lich die Kupplungsscheibe (55) verbunden. In der als Kupplungsgehäuse ausgebildeten und mit der ersten Reib platte (53) umlaufenden Glocke (47) ist eine zweite Reibplatte (54) gegenüber der Glocke (47) drehfest aber verschieblich aufgehängt. Die genannte Kupplungsscheibe (55) befindet sich zwischen den Reibplatten (53) und (54), sie ist mit Reibbelägen von bestimmter Gesamt dicke D [in Millimetern] ausgestattet. Im eingerückten Zustand [Kupplung zu] drückt die zweite Reibplatte (54) mit einer durch die Feder (48) vorbestimmten Kraft auf die Kupplungsscheibe (55) und die erste Reibplatte (53), so daß zwischen der Motorabgangswelle (51) und der Getriebeeingangswelle (52) ein durch Reibung gege benes Drehmoment bestimmter Größe übertragbar ist.

Bei Betätigung des Ausrück-Mechanismus über den Ausrückhebel (56) verschiebt sich ein auf der Getrie beeingangswelle (52) verschiebbares Ausrücklager (57), an dessen einem Lagerring die inneren Hebel (58) anlie gen und an dessen anderem Lagerring der Ausrückhebel (56) anliegt. Hierdurch wird die erwähnte Kraft, mit der die zweite Reibplatte (54) auf die Kupplungsscheibe (55) und auf die erste Reibplatte (53) drückt, verklei nert, so daß infolgedessen nun ein verringertes durch Reibung gegebenes Drehmoment von der Welle (51) auf die Welle (52) übertragbar ist: Die Kupplung gerät in den Schleifbereich.

So wird bei entsprechender Verschiebung des Ausrückla gers (57) die Kupplung in den Schleifbereich gebracht. Wird das Ausrücklager (57) über seine dem Schleifbe reich der Kupplung entsprechende Stellung bezüglich der Darstellung von Fig. 6 weiter nach links geschoben, hebt die zweite Reibplatte (54) vom Reibbelag der Kupp lungsscheibe (55) ab, so daß zwischen der Motorabgangs- und der Getriebeeingangswelle die kraftschlüssige Ver bindung aufgehoben wird; die Kupplung befindet sich dann im vollständig ausgerückten Zustand [Kupplung of fen]. In Fig. 6 ist dieser Zustand dargestellt.

Entsprechend diesen Ausführungen gibt es für die Kupp lung einen ersten Weg-Meßwert für die geschlossene Kupplung [Kupplung zu], der ihrem eingerückten Zustand mit der Möglichkeit der Übertragung des maximalen Mo mentes entspricht, und einen zweiten Weg-Meßwert, der dem vollendeten Beginn des Ausrückzustandes der Kupp lung entspricht [Kupplung offen], was bedeutet, daß die Kupplung so weit ausgerückt ist, daß mit Sicherheit kein Schleifen der Kupplung mehr vorliegt, und somit kein Moment übertragbar ist.

Der temperaturkompensierte Meßwert für den ersten Weg- Meßwert wird im folgenden mit t *|SZ und derjenige für den zweiten Weg-Meßwert mit t *|SO bezeichnet.

Wird dem ersten Weg-Meßwert der Weg x_Z und dem zweiten Weg-Meßwert der Weg x_O zugeordnet, so ergeben sich die Koordinaten dieser Zustände in einem Diagramm wie Fig. 3, in dem auf der Ordinate der Weg in Millimetern und auf der Abszisse der kompensierte Sensor-Meßwert aufgetragen ist, wie folgt:

Erster Meßwert (Kupplung zu): [X_Z|t *|SZ]
Zweiter Meßwert (Kupplung offen): [X_O|t *|SO]

Für das oben erläuterte Kalibrierungsverfahren ist es sinnvoll, für den ersten Kalibrierpunkt A (14) die Ko ordinaten des ersten Meßwertes und für den zweiten Ka librierpunkt B (15) die Koordinaten des zweiten Meßwer tes zu wählen; mit dieser Wahl wird nach dem erläuter ten Kalibrierverfahren die Kalibriergerade (13) nach Fig. 3 bestimmt.

Das Ausrückfenster einer Kupplung besteht aus dem Weg bereich für die Kupplungsbetätigung, der zwischen der geschlossenen und der geöffneten Kupplung liegt, also dem Bereich zwischen dem Weg x_Z [vgl. (40) in Fig. 5] und dem Weg x_O [vgl. (41) in Fig. 5].

Entsprechend Formel [12] ist die Kalibriergerade (13) nach Fig. 3 dann festgelegt:

In Formel [13] stellt die Größe Δx_A die durch die Kon struktion von Kupplung und Ausrückmechanismus bestimmte Wegbreite des Ausrückfensters in Millimetern dar und die Größe Δt *|A beschreibt diese Wegbreite als tempera turkompensierten normierten Zeitwert.

In Fig. 5 ist das Ausrückfenster bei verschiedenen Ver schleißzuständen dargestellt; auf der Abszisse ist der Betätigungsweg x in Millimetern und auf der Ordinate sind vier diskrete, den Verschleißzustand der Kupplung bestimmende Zeitwerte, die Werte 0, 1, 2 und 3 aufge tragen.

Für die Zeit 0 [die Abszisse] liegt der Einbauzustand vor. Wie bereits erwähnt, liegt das Ausrückfenster (42) zwischen den Wegen (40) und (41).

In der Darstellung zeigt die geschlossene Kupplung (40) einen kleineren Weg als die geöffnete Kupplung (41). Dies entspricht, wie weiter unten ausgeführt, der Art der Montage des Wegsensors nach Fig. 6. Bei dem Aus rückfenster (42) des Einbauzustandes sind u. A. auch die Einbautoleranzen, die einige Millimeter betragen können, berücksichtigt.

Beim Betrieb einer Kupplung wird durch die Schleifvor gänge der Kupplungsbelag abrasiv abgetragen, d. h. die Dicke des Kupplungsbelages nimmt ab, wobei die Abnahme der Belagdicke in weiten Grenzen die Funktion der Kupp lung zunächst nicht wesentlich beeinflußt.

Erst wenn die Dicke des Kupplungsbelages sehr klein ge worden ist, führt dies zum Ausfall einer Kupplung, was zu vermeiden ist.

Wenn nämlich - extrem formuliert - der Kupplungsbelag zu Null geworden ist, ist zwischen erster und zweiter Reibplatte kein Belag mehr vorhanden, "Metall reibt auf Metall" und ein Moment ist vom Motor zum Getriebe nicht mehr übertragbar. Die Gefahr eines solchen Zustandes gilt es sicher im voraus zu erkennen, so daß die Kupp lung rechtzeitig ausgetauscht werden kann; andererseits soll aus Kostengründen die mögliche Laufzeit einer Kupplung durch zu frühen Austausch nicht unnötig ver ringert werden.

Die Erfindung bietet hier die Möglichkeit, dem Fahrer eine Information über einen erforderlichen Kupplungs austausch zu geben, der sich an der verbleibenden Be lagstärke [diese entspricht der Restlaufzeit der Kupp lung] orientieren.

In der Darstellung von Fig. 5 verschiebt sich das Aus rückfenster mit steigendem Verschleiß zu geringeren Ab szissenwerten; so gilt für die Zeit 1 das Ausrückfen ster (43) und für die Zeit 2 das Ausrückfenster (44). Für die Zeit 3 ist das Ausrückfenster (45) um insgesamt den Wert D, d. h. die ursprüngliche Belagstärke nach links verschoben: In diesem Zustand ist die Belagstärke zu Null geworden und die Kupplung ist vollständig ver schlissen.

Mit der Verschiebung des Ausrückfensters (45) stellt sich so der Weg x für den Zustand der geschlossenen Kupplung ein:

x = x_Z-D [15]

Diesem Weg soll der kompensierte Sensor-Meßwert t *|SV entsprechen. Mit dieser Festlegung und den Gleichungen [14] und [15] ergibt sich:

Eine Warnung an den Fahrer soll erfolgen, wenn das Aus rückfenster sich verschleißbedingt um einen Wert E, der kleiner ist als die ursprüngliche Belagstärke D, ver schoben hat. Die Restbelagstärke beträgt dann D-E, wo bei entsprechend dem Kupplungstyp ein geeigneter Wert E gewählt wird.

Der kompensierte Sensor-Meßwert für den Zustand der ge schlossenen Kupplung, bei dem eine Warnung für den Fah rer ausgegeben wird, sei t *|SW. Eine Warnung an den Fah rer wird dann ausgegeben, wenn t *|SW den folgenden Wert annimmt (Ableitung vgl. Formel [15])

Der Verschleiß-Warnwert t *|SW, wird für die spätere Anwen dung im Fahrbetrieb abgespeichert.

Wie unten erläutert, wird der Verschleiß-Warnwert t *|SW im Fahrbetrieb größenmäßig mit einem Wert t *|s vergli chen, der den Wegmeßwert für die geschlossene Kupplung darstellt.

Die Betätigung einer Kupplung kann in unterschiedlicher Art und Weise und unter Verwendung unterschiedlicher Technologien erfolgen. So kann eine Kupplung durch die Fahrer-Fußkraft, üblicherweise mit Hilfe eines Fußpe dals, betätigt werden, oder sie kann als fremdkraftbe tätigte Kupplung ausgeführt sein.

Technologisch gibt es sehr unterschiedliche Betäti gungseinrichtungen, z. B. mechanische, hydraulische [im Falle der Fußkraft-Betätigung mit oder ohne Servo-Un terstützung] sowie pneumatische und elektromotorische Ausführungsformen.

Die Art und Weise, wie zur Durchführung der vorstehend erläuterten Kalibrierung der erste und der zweite Meß wert für die beiden Kalibrierpunkte A und B eingestellt werden, wird grundsätzlich am Beispiel einer hydrauli schen Ausrück-Betätigungseinrichtung erläutert. Das Verfahren läßt sich auf alle anderen Arten von Betäti gungseinrichtungen einer Kupplung anwenden, so daß, von Spezialfällen abgesehen, jede Kupplung eines Fahrzeuges in der nachfolgend erläuterten Art zu kalibrieren ist.

Die gezeigte hydraulische Betätigungseinrichtung (60) ist alternativ als fußkraft- oder fremdkraftbetätigte Einrichtung betreibbar; hierzu ist ein hydraulisches Umschalt-Magnetventil (63) vorgesehen, bei dem in der gezeigten, unbetätigten Grundstellung die Fußkraftbetä tigung wirksam ist.

Bei der Fußkraftbetätigung wird als Folge einer durch das. Fußpedal (64) [Fußpedal (64) in betätigter Stellung im Gegensatz zur unbetätigten, gestrichelt gezeichneten Stellung (65)] verursachten Verschiebung der Kolben stange (66) des Geberzylinders (61) Hydraulikflüssig keit über die Hydraulikleitung (68), das Ventil (63) und die Hydraulikleitung (69) zum Nehmerzylinder (62) übertragen, was zur Folge hat, daß die Kolbenstange (67) des Nehmerzylinders (62) ebenfalls verschoben wird [hydrostatisches Gestänge]. Der Tank (77) wirkt bei dieser Vorrichtung als Nachfüllbehälter.

Die Kolbenstange (67) ist an ihrem freien Ende form schlüssig mit dem ersten Ende einer Betätigungsstange (59) verbunden, welche an ihrem zweiten Ende form schlüssig mit dem Eisenkern (31) des Wegsensors verbun den ist.

An einer geeigneten Stelle der Betätigungsstange (59) ist ein Drehschiebegelenk (49) vorgesehen, das zur Ver stellung des Ausrückhebels (56) und damit der Kupplung (50) dient: Mit der oben erläuterten Verschiebung der Kolbenstange (67) als Folge einer Betätigung des Fußpe dals (64) verschiebt sich auch die Betätigungsstange (59) mit dem Gelenk (49), und der Ausrückhebel (56) wird infolgedessen rechtsdrehend verschwenkt, wodurch der Ausrückmechanismus die Kupplung (50) weiter öffnet.

Zur Messung des Verschiebungs-Weges eignet sich beson ders der Mittelpunkt des Gelenkes (49). Bezüglich die ses Punktes sind in Fig. 6 auf einer Achse x auch die Wege x_Z des ersten Kalibrierpunktes (14) und x_O des zweiten Kalibrierpunktes (15) eingetragen; auf die Ein stellung dieser Kalibrierpunkte wird weiter unten ein gegangen.

Es soll in Fig. 6 eine Grundstellung x_Z der Mitte des Gelenkes (49) dem vollendeten Beginn des Zustands "Kupplung geschlossen" entsprechen, wie er beim Ein rücken der Kupplung von Stellungen dieses Gelenkes (49) her kommend erreicht wird, die in Fig. 6 weiter rechts liegenden, dem Schleifzustand der Kupplung bzw. deren Zustand "Kupplung offen" entsprechen.

Diese Grundstellung x_Z der Mitte des Gelenkes (49) wird, ausgehend von [in Fig. 6] nach rechts weisender positiver Richtung der Achse x der Koordinaten der Mitte des Gelenkes (49), durch größere Werte x_Z bei un verschlissenen Kupplungs-Reibbelägen bzw. durch klei nere Werte x_Z bei verschlissenen Reibbelägen gekenn zeichnet sein. Die Stellung x_O der Mitte des Gelenkes (49), wie sie ausgehend von der Grundstellung x_Z durch Betätigung des Pedales (64) [in Fig. 6 im Sinne einer Linksdrehung] erreicht wird, entspricht dem vollendeten Beginn des Zustandes "Kupplung offen". Dieser Stellung x_O entspricht eine größere Eintauchtiefe des Eisenkerns (31) in der Spule (32) des Wegsensors (30) als die Stellung x_Z.

Für die Fremdkraftbetätigung wird das Ventil (63) umge schaltet, indem der Magnet dieses Ventils bestromt wird. In diesem Zustand wird der Nehmerzylinder (62) dadurch betätigt, daß durch Betätigung eines Ausrück- Magnetventiles (78) Hydraulikflüssigkeit in den Nehmer zylinder (62) eingespeist wird, wobei diese Flüssigkeit die Hydraulikleitung (70), das Ventil (63) und die Hy draulikleitung (69) durchströmt. Das Ausrückventil (78) ist als taktendes 2/2-Wegeventil ausgebildet. Dem Aus rückventil (78) wird mit Hilfe der Hydraulikpumpe (81) über die Hydraulikleitung (71) unter Mitwirkung des Hy drospeichers (82) Hydraulikflüssigkeit zugeführt. Die Hydraulikpumpe (81) wird dabei über die vom Tank (77) her kommende Hydraulikleitung (72) versorgt.

Wird der Magnet (75) des Ausrückventiles (78) über eine Zeit Δt bestromt, so fließt eine bestimmte Menge Hy draulikflüssigkeit ΔV, die abhängig ist von dem Förder verhalten der Hydraulikpumpe (81), sowie den Strömungs widerständen aufgrund der Öffnungsquerschnitte der Ven tile und der Leitungen, in den Zylinderraum des Nehmer zylinders (62). Durch diese Vergrößerung des Zylinder raumes wird der Kolben des Nehmerzylinders um ein Weg- Inkrement Δx ausgefahren; mit einer Kolbenfläche A_Z er gibt sich dieses Weg-Inkrement zu

Durch Anlegen eines Pulses bestimmter Länge an den Ma gneten des Ausrückventiles (78) kann also die Betäti gungsstange (59) um einen bestimmten Weg ausgefahren werden [Ausfahren bedeutet Vergrößerung des Weges x, die Kupplung wird hierdurch weiter geöffnet].

Möchte man die Betätigungsstange mit einer bestimmten Geschwindigkeit ausfahren, so muß, wie dies für jede Art von getakteter Betriebsweise eines Ventils bekannt ist, an den Magneten des Ausrückventiles (78) ein peri odisches Betätigungssignal mit einem bestimmten Ver hältnis zwischen einer Puls- und einer Pausenzeit ge wählt werden, das sich nach der gewünschten Verfahrge schwindigkeit ergibt.

Bei der Fremdkraftbetätigung der Kupplung (50) erfolgt das Einrücken durch das taktende Einrück-Magnetventil (79) mit 2/2 Wegen. Wird der Magnet (76) des Einrück ventiles (79) bestromt, so schaltet dieses Ventil in Durchlaßstellung um und Hydraulikflüssigkeit wird vom Zylinderraum des Nehmerzylinders (62) über die Hydrau likleitungen (69, 74), das Ventil (79) und über die Hy draulikleitung (73) zum Tank (77) übertragen, wobei die Betätigungsstange (59) eingefahren und mithin die klei neren Werte x der Stellung der Mitte des Gelenkes (40) erreicht werden. Hierbei wird der Kolben des Nehmerzy linders (62) durch eine [in Fig. 6] nach linksgerich tete Kraft nach links verschoben, welche der Ausrück hebel (56) im Gelenk (49) über die Betätigungsstange (59) auf die Kolbenstange (67) ausübt, wobei auf den Ausrückhebel (56) durch das Ausrücklager (57) eine [in Fig. 6] nach rechts gerichtete Kraft infolge der Feder wirkung der Kupplung ausgeübt wird. Auch hier kann der Weg durch bestimmte Weg-Inkremente verringert werden oder es kann eine bestimmte Verfahrgeschwindigkeit ein gestellt werden; für das Einrückventil (79) gelten sinngemäß die obigen, diesbezüglichen Aussagen für das Ausrückventil (78).

Für das Folgende wird zunächst angenommen, daß die Kupplung fußkraftbetätigt ist, d. h., daß sich das Um schaltventil (63) in seiner Grundstellung befindet. Wie erwähnt, ist das Fahrpedal (64) in einer betätigten Stellung gezeigt, bei der die Kupplung ausgerückt ist. Entsprechend dem oben erläuterten Vorgehen, die Kupp lung so weit zu öffnen, daß sie gerade nicht mehr schleift, ist hier die Betätigung so gewählt, daß der Weg "Kupplung offen" x_O eingestellt ist, welcher dem zweiten Meßwert t *|SO entspricht; der zweite Kalibrier punkt B (15) ist damit festgelegt. Einer der beiden Ka librierpunkte, die, wie oben erläutert, zur Bestimmung der Kalibriergeraden (13) erforderlich sind, wird durch die so gewählte Betätigung angefahren [vgl. Schritt (22) in Fig. 4].

Der andere Kalibrierpunkt, nämlich der erste Kalibrier punkt A (14) wird angefahren [vgl. Schritt (18) in Fig. 4], indem die Betätigungseinrichtung (60) in den energielosen Zustand übergeführt wird. Dies geschieht, indem der Fahrer das Fußpedal freigibt. Mit der Frei gabe stellt sich aufgrund der erläuterten Federwirkung der Kupplung der Weg "Kupplung zu" x_Z, ein, welcher dem ersten Meßwert t *|SZ entspricht, womit auch der erste Ka librierpunkt A (14) festgelegt ist.

Mit den beiden Kalibrierpunkten wird, wie oben erläu tert, die Kalibriergerade bestimmt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Kalibrierung natür lich zusammen mit der Inbetriebnahme einer Kupplung mit dem dort vorliegenden Einbauzustand erfolgt. Der auf diese Weise erstmalig ermittelte Wert t *|SZ bestimmt die Kalibriergerade und damit auch den Wert t *|SW nach Formel [17], bei dem eine Verscheiß-Warnung an den Fahrer ausgegeben wird.

Nach dem Auswechseln einer Kupplung wird die Kalibrie rung erneut durchgeführt; die Kalibrier-Gerade ent spricht dann dem Einbauzustand der neu eingebauten Kupplung.

Der die Eintauchtiefe des Eisenkerns (31) in die Spule (32) darstellende Weg x ist durch den Verschiebungs-Weg der freien Kante des Eisenkerns in die Spule bestimmt. Durch die starre Anordnung von Kolbenstange (67), Betä tigungsstange (59) und Eisenkern (31) tritt dieser Ver schiebungs-Weg an jeder Stelle dieser Anordnung auf; er kann so auch an jeder Stelle zur Eingabe an die elek tronische Recheneinheit im Rahmen der vorstehend erläu terten Kalibrierung gemessen werden.

Unter dem Bezugszeichen (80) ist gestrichelt die Schwenkstellung des linksgedrehten Ausrückhebels (56), wie er sich aufgrund der erläuterten Fußpedal-Freigabe einstellt, dargestellt [nicht maßstäblich, stark über triebene Drehung, um das Grundsätzliche zu zeigen]. Mit der in Fig. 6 gestrichelt dargestellten, nach Linksdre hung des Ausrückhebels (56) erreichten Stellung (80) ist auch die Stellung x_Z der Mitte des Gelenkes (49) be stimmt, durch die der vollendete Beginn des Einrückzu standes der Kupplung [Kupplung zu] gekennzeichnet ist.

Bei der Variante der fremdkraftbetätigten Kupplung ist, wie oben erläutert, das Umschaltventil (63) in seiner betätigten Stellung. Das Anfahren des zweiten Meßwertes für den zweiten Kalibrierpunkt B (15) erfolgt, indem man die Kupplung über das Ausrückventil (78) in einem Umfang ausrückt, wie dies vorstehend erläutert ist; der zweite Meßpunkt für den zweiten Kalibrierpunkt B (15) ist damit festgelegt.

Zur Einstellung des ersten Kalibrierpunktes A (14) wird, wie auch im fußkraftbetätigten Fall, die Betäti gungseinrichtung in den energielosen Zustand versetzt, was nun aber ventilgesteuert erfolgt: Das Einrückventil (79) wird geöffnet, d. h. der Magnet (76) wird durch ein statisches Signal bestromt.

Mit der Öffnung des Einrückventiles (79) wird Hydrau likflüssigkeit aus dem Zylindervolumen des Nehmerzylin ders (62) in den Tank geleitet, während, wie in der vorstehend beschriebenen Weise, durch die Wirkung der Feder (48) und des Ausrückgestänges die Betätigungs stange (59) so weit zurückgeschoben wird, daß ihre Stellung dem Zustand der eingerückten Kupplung ent spricht. Damit ist der erste Meßwert für den ersten Ka librierpunkt A (14) bestimmt.

Die beschriebene Einstellung läßt sich auch auf andere Arten der Kupplungsbetätigung anwenden. Wesentlich ist, daß für den ersten Meßpunkt [Kalibrierpunkt A] die Be tätigungseinrichtung in den energielosen Zustand ver setzt ist und für den zweiten Meßpunkt [Kalibrierpunkt B] die Kupplung in einem Umfang, wie vorstehend erläu tert, geöffnet wird.

In einem bestimmten Anwendungsfall liegen die folgenden mechanischen Maße und Toleranzen vor:
Meßbereich Wegsensor (30): 85 mm
Einbautoleranz Wegsensor (30): 14 mm
Ausrückfenster (Wegdifferenz x_O-x_Z): 13 mm
Kupplungsbelag-Gesamtdicke D: 12 mm.

Der minimale Betätigungshub um die geschlossene Kupp lung sicher zu öffnen ist gleich der Wegdifferenz des Ausrückfensters, und dieses stellt nur einen ver gleichsweise kleinen Teil des gesamten Meßbereiches des Wegsensors dar. Die Einbautoleranz des Wegsensors ist in seiner Größe vergleichbar zur Größe des Ausrückfen sters, wodurch die Einbautoleranz eine vergleichsweise große Einflußgröße darstellt. Durch die erläuterte Ka librierung entsprechend der Erfindung wird jedoch, wie bereits erwähnt, diese erhebliche Einflußgröße elimi niert.

Die Kupplungsbelag-Gesamtdicke D ist in seiner Größe ebenfalls ähnlich der Größe des Ausrückfensters.

Wenn der Anwender für die Überwachung des Verschleißzu standes bezogen auf diesen Anwendungsfall z. B. eine Verschleiß-Warnung wünscht, wenn sich der Kupplungs belag von seiner Gesamtstärke von 12 mm um 8 mm auf 4 mm reduziert hat, so setzt er zur Bestimmung des Verschleiß-Warnwertes t *|SW in die Gleichung [17] den Wert E = 8 mm ein. Dies erfolgt direkt im Anschluß an die Kalibrierung.

Der Verschleißzustand der Kupplung wird dann im Fahrbe trieb kontinuierlich überwacht. Hierzu wird irgendein geeigneter Zeitpunkt gewählt, bei dem die Kupplung eingerückt ist [Kupplung zu]. Wie vorstehend erläutert, ist der Zustand der eingerückten Kupplung immer bei energieloser Betätigungseinrichtung gegeben; wie ebenfalls erläutert, ist dies im Falle einer Fahrer betätigten Kupplung bei freigegebenem Kupplungspedal erreicht.

Da sich die Betätigungseinrichtung ganz überwiegend die meiste Zeit im energielosen Zustand befindet, erfolgt eine Messung für den Verschleißzustand zu nicht kriti schen Zeiten, in denen die Auswerteeinrichtung nicht mit zeitkritischen Aufgaben befaßt ist.

Bei dem gewählten Zeitpunkt [alternativ ist ein kontinuierliches Messen im Hintergrund bei eingerückter Kupplung] wird die Eintauchtiefe des Eisenkernes (31) in der Spule (32) gemessen, was zunächst einen Meßwert t₁ ergibt, der für die Temperatur ϑ gilt.

Dieser Meßwert t₁ wird nach dem erläuterten Kompensa tionsverfahren temperaturkompensiert, wodurch sich der Wert t *|1 [t₁(ϑ_B)] ergibt.

Die Auswerteeinrichtung vergleicht diesen Wert t *|1 mit dem Verschleiß-Warnwert t *|SW nach Gleichung [17] und generiert eine Verschleißwarnung an den Fahrer, wenn der Wert t *|SW, erreicht oder sogar unterschritten wird:

t *|1 ≦ t *|SW [18]

Neben der Aufgabe der Verschleißerkennung kann der Kupplungssensor auch zur Erkennung des ausgerückten Zustandes für ein teil- oder ein vollautomatisiertes Getriebe benutzt werden.

Hierzu wird von dem temperaturkompensierten Meßwert t *|1 ausgegangen, der, wie vorstehend erläutert, für die eingerückte Kupplung [Kupplung zu] für einen bestimmten Verschleißzustand gilt. Entsprechend Formel [14] ent spricht diesem Meßwert ein Weg x₁:

x₁ = m_E (t *|1 - t *|SZ) + x_Z [19]

Die Bedingung für die ausgerückte Kupplung ist dadurch gegeben, daß sich ein Wert x₂ einstellt, der in Bezug auf den Wert x₁ um die Weg-Breite Δx_A des Ausrückfensters vergrößert ist:

x₂ = x₁ +Δx_A [20]

Durch Einsetzen der Beziehung nach Formel [13] in Formel [20] erhält man

x₂ = m_E (t₁- t_SZ) + x_Z + Δt *|A = m_E (t *|1) + Δt *|A - t *|SZ) + x_Z [21]

Damit erhält man den temperaturkompensierten Sensor- Meßwert t *|2 für den Zustand der hinreichend ausgerückten Kupplung [entspricht dem oben erläuterten vollendeten Beginn des Ausrückzustandes] als Summen-Meßwert, der als Vergleichswert zur Ermittlung dieses Zustandes dient:

t *|2 = t *|1 + Δt *|A [23]

Wenn also von einer Getriebesteuerung für ein teil- oder vollautomatisches Getriebe ein Schaltwunsch an gemeldet ist, so wird die Auswerteeinrichtung in kurzen Abständen den Weg am Sensor messen und mit dem Meßwert t *|2 nach Formel [23] vergleichen. Sobald dieser Wert erreicht ist, wird von der Auswerteeinrichtung die Information "Kupplung offen" an die Getriebesteuerung weitergeleitet, damit die Schaltung durchgeführt werden kann.

Wie erläutert, wird bei einem Schaltwunsch der Sensor in vergleichsweise kurzen Zeitabständen abgefragt. Um zu einer Entscheidung über die ausgerückte Kupplung zu kommen, sind kurze Rechenzeiten erforderlich und in diesem Falle wäre die Durchführung der Temperaturkom pensation auf iterativer Basis zu zeitaufwendig.

In diesem Fall kann auf die Iteration verzichtet werden, da die Wege x₂ und x₁ im Vergleich zu dem gesamten Weg-Meßbereich eng benachbart sind und somit der Temperarturkoeffizient, der für den Weg x₁ [Kupplung zu] auf iterative Weise ermittelt worden ist, mit guter Näherung auch für den Weg x₂ [Kupplung offen] verwendet werden kann. Zur Umrechnung des unkompensierten Meßwertes t₂(ϑ) in den temperaturkom pensierten Meßwert t *|2 wird der Wert T_knbenutzt, der bei der vorhergehenden iterativen Berechnung als Näherungs wert für den Sensor-Meßwert t *|1 ermittelt worden ist [vgl. Fig. 2, Schritt (5)]; dieser Temperatur koeffizient wurde wie erläutert zu nicht kritischen Zeiten ermittelt, er wurde abgespeichert und steht für die nun zeitkritische Umrechnung zur Verfügung. Unter Verwendung dieses Temperaturkoeffizienten ergibt sich der temperaturkompensierte Summen-Meßwert t *|2 zu:

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung des temperaturkompensier ten Meßwertes und zur Kalibrierung eines Wegsensors mit folgenden Merkmalen:

a) es ist ein Wegsensor vorgesehen, der als induk tiver Wegsensor ausgebildet ist;
b) es wird eine Meßtemperatur ermittelt, die aus der bei einer Messung vorliegenden Temperatur des Wegesensors und/oder dessen Umgebungstempe ratur besteht;
c) es wird ein bei der Meßtemperatur gültiger Sen sor-Meßwert ermittelt;
d) der Sensor-Meßwert wird temperaturkompensiert, indem dieser unter Verwendung eines für den Sensor geltenden Temperaturkoeffizienten und der Temperaturdifferenz zwischen der Meßtem peratur und einer Bezugstemperatur auf den bei der Bezugstemperatur gültigen Sensor-Meßwert umgewandelt wird;
e) Die Bestimmung des zunächst unbekannten Tempe raturkoeffizienten erfolgt unter Verwendung von zwei Funktionen;
f) die erste Funktion basiert auf der Temperatur- Abhängigkeit des Sensor-Meßwertes;
g) die zweite Funktion basiert auf der bezogen auf einen Sensortyp bekannten Abhängigkeit des Sen sor-Temperaturkoeffizienten bei der Bezugstem peratur vom Sensor-Meßwert;
h) zur Lösung der zwei Funktionen wird ein itera tives Verfahren angewendet;
i) ein temperaturkompensierter Sensor-Meßwert wird durch Kalibrierung in einen Meßwert mit einer mechanischen Längeneinheit umgerechnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) Die erste Funktion wird festgelegt, indem der mathematische Zusammenhang der Temperatur-Ab hängigkeit des Sensor-Meßwertes nach dem Sen sor-Meßwert bei der Bezugstemperatur aufgelöst wird;
b) die zweite Funktion wird festgelegt, indem der mathematische Zusammenhang der Abhängigkeit des Sensor-Temperaturkoeffizienten vom Sensor-Meß wert nach dem Temperaturkoeffizienten aufgelöst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) es wird erstmalig ein geeigneter Temperatur koeffizient angenommen und in die erste Funk tion eingesetzt;
b) das Ergebnis der Berechnung nach der ersten Funktion, ein Sensor-Meßwert, wird in die zweite Funktion eingesetzt, was zu einem ver besserten Temperaturkoeffizienten führt;
c) in einer Folge von Schritten wird jeweils das Ergebnis der Berechnung nach der ersten Funk tion in die zweite Funktion und das Ergebnis der Berechnung nach der zweiten Funktion in die erste Funktion eingesetzt, bis ein Abbruchkri terium erreicht ist;
d) das Abbruchkriterium ist gegeben, wenn sich ein Ergebnis aus einer Berechnung nach der zweiten Funktion und/oder ein Ergebnis nach der ersten Funktion seit seiner letztmaligen Berechnung um weniger als eine vorgegebene Größe unterschei det.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kalibrie rung eine Kalibriergerade verwendet wird, die durch einen ersten und einen zweiten Kalibrierpunkt fest gelegt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor zur Messung des Verschiebungs-We ges einer Ausrück-Betätigungseinrichtung für eine Fahrzeugkupplung vorgesehen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) die Kalibrierung wird mit der Inbetriebnahme einer Fahrzeugkupplung vorgenommen;
b) der erste Kalibrierpunkt wird durch den Ver schiebungs-Weg für die vollständig eingerückte Kupplung festgelegt;
c) der zweite Kalibrierpunkt wird durch den Ver schiebungs-Weg für den Beginn der vollendet ausgerückten Kupplung festgelegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand der vollständig eingerückten Kupp lung eingestellt wird, indem die Ausrück-Betäti gungseinrichtung in den energielosen Zustand ver setzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Fahrbetrieb ein sich verschleißabhängig ver ändernder Verschiebungs-Weg für die vollständig eingerückte Kupplung bestimmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschleiß-Warnwert als derjenige Verschie bungs-Weg bestimmt wird, bei dem der Kupplungsbelag eine bestimmte Restbelagstärke aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschleiß-Warnung an den Fahrer ausgelöst wird, wenn der sich verschleißabhängig verändernde Verschiebungs-Weg für die vollständig eingerückte Kupplung den Verschleiß-Warnwert zumindest erreicht oder unterschreitet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Sensor-Meßwert, der sich in Bezug auf den gesamten Meßbereich in einem vergleichsweise kleinen Abstand zu einem anderen Sensor-Meßwert befindet, auf die Durchführung des iterativen Verfahrens zur Bestimmung des Tempera turkoeffizienten bei der Meßtemperatur verzichtet wird, und stattdessen der bekannte Temperaturkoef fizient des anderen Sensor-Meßwertes verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des für den Sensor-Weg geltenden Temperaturkoeffizienten bei der Meßtemperatur zu nicht kritischen Zeiten durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zu nicht kritischen Zeiten bestimmte Temperaturkoeffizient in einem Speicher abgespei chert wird, um dort für zeitkritische Berechnungen zur Verfügung zu stehen.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichswert zur Ermittlung des Zustandes der hinreichend ausgerück ten Kupplung ein Summen-Meßwert aus dem temperatur kompensierten Sensor-Meßwert für die eingerückte Kupplung und der Wegbreite des Ausrückfensters als temperaturkompensierten und normierten Zeitwert gebildet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturkompensation des Summen-Meßwertes der Temperaturkoeffizient des Sensor-Meßwertes für die eingerückte Kupplung verwendet wird.