DE3644189A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des schlupfs zwischen rotierenden teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Für die Synchronisation rotierender Teile, beispielsweise von Maschinen und/oder Aggregaten oder für den steuernden Eingriff in die Betätigung von Kupplungen ist es wichtig, ein exaktes Maß für den zwischen den Teilen herrschenden Schlupf (relative Drehzahldifferenz beider Teile) meßtechnisch erfassen zu können. Dieses Meßproblem wird dadurch erschwert, daß die Winkelgeschwindigkeit bzw. -beschleunigung antriebsseitiger Teile mehr oder minder starken, durch die Antriebsmaschine hervorgerufenen Un­ gleichförmigkeiten selbst im stationären bzw. quasi stationären Betrieb unterworfen sind. Diese in der Regel periodischen, aber stark nicht­ linearen Ungleichförmigkeiten werden z. B. bei Brennkraftmaschinen durch den Kurbeltrieb und die getaktete Arbeitsweise hervorgerufen und bei elektrischen Maschinen durch ungleichförmig über den Umfang des Luftspalts verteilte elektromagnetische Felder oder die Eigenschaften eines Kommu­ tators.

Aus der DE-Z "Das Industrieblatt", Stuttgart, Juli 1961, Seite 437 bis 438 und der DE-OS 17 73 376 ist es bekannt, den Schlupf mittels einer Ein­ richtung zu erfassen, die je einen Impulsgeber an einer ersten und einer zweiten Welle vorsieht; auf der einen, als Bezugswelle bezeichneten Welle sind nur eine oder wenige impulserzeugende Marken angeordnet, während auf der anderen ein Vielfaches davon angebracht sind. Es entspricht so bei Rotation der Teile eine niederfrequente und eine höherfrequente Impulsfolge. Mit der niederfrequenten wird ein Zähler gesteuert, der die Impulse der höherfrequenten Impulsfolge zählt. Die zwischen zwei oder mehr Impulsen der niederfrequenten Impulsfolge ermittelte Summe von Impulsen der höher­ frequenten ist dann nach Abzug der Verhältnisses aus der Anzahl der Marken auf den beiden Wellen ein direktes Maß für den Schlupf. Die Messung ist hierbei um so genauer, je größer das Verhältnis (bzw. das Vielfache) der Marken ist bzw. je mehr Impulsintervalle ausgewertet werden (je größer die Meßperiode ist).

Damit ist zwar das Schlupfmeßproblem an sich gelöst; ohne eine spezielle Anpassung dieser bekannten Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, bei von Antriebsmaschinen angetriebenen rotierenden Teilen ein Meßergebnis mit einer Güte zu erhalten, die besser als der Ungleichförmigkeitsgrad in der Winkelgeschwindigkeit der Antriebsmaschine ist.

Ferner ist es bei dieser Arbeitsweise notwendig, nach der Messung eine arithmetische Operation durchzuführen, da aus dem Zählergebnis zunächst noch das Verhältnis der Anzahl der auf den Wellen angeordneten Marken herauszu­ ziehen ist (Subtraktion). Hierbei ist eine zusätzliche Rechen- und/oder Logikschaltung notwendig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Schlupfs zwischen rotierenden Teilen zu schaffen, das bzw. die ein Meßergebnis mit vorgegebener Genauigkeit unter unterschiedlichen Randbedingungen in einfacher Weise liefert, ohne daß Ungleichförmigkeiten in der Winkelgeschwindigkeit von einem der rotierenden Teile das Meßergeb­ nis unzulässig verfälscht; die Vorrichtung soll zudem robust, einfach im Aufbau und kostengünstig in der Herstellung sein und eine gute Langzeit­ stabilität aufweisen.

Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 8 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merk­ male sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Vorteile der Erfindung sind in erster Linie darin zu sehen, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Schlupfs zwischen rotierenden Teilen geschaffen ist, daß unabhängig von unterschiedlichen Randbedingungen und dem Grad von Ungleichförmigkeiten in der Winkelge­ schwindigkeit eines der rotierenden Teile ein Meßergebnis vorgegebener Güte in einfacher Weise liefert. Die Vorrichtung ist zudem robust, einfach im Aufbau und kostengünstig in der Herstellung und weist eine gute Langzeit­ stabilität auf. Umfangreiche Abgleichmaßnahmen und Nachjustierungen sind nicht erforderlich. Durch eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich ferner ein Meßergebnis, aus dem ein Wert für den Schlupf ohne umfangs­ reiche arithmetische oder logische Operationen direkt ableitbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Impulsgeberein­ richtungen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild nach Fig. 2, jedoch erweitert um Schaltelemente zur Erfassung des Schlupfs über mehrere Meßperioden,

Fig. 4 ein Impulsdiagramm,

• a) einer niederfrequenten Impulsfolge,
• b) einer höherfrequenten Impulsfolge,
• c) ein Ausgangssignal eines zweiten monostabilen Multivibrators,
• d) eines Zählerstands eines Zählers,
• e) eines Steuersignals eines eine Zählrichtung des Zählers steuernden bistabilen Multivibrators,

Fig. 4 ein Blockschaltbild nach Fig. 2, jedoch mit einem Mikroprozessor,

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Programms zur Steuerung des Mikro­ rechners,

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Unterprogramms zur Bestimmung eines ganzzahligen Vielfachen a,

Fig. 7 ein Flußdiagramm nach Fig. 6, erweitert um die Bestimmung einer Motordrehzahl.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs gezeigt; eine Brennkraftmaschine 2 treibt über eine trennbare Kupplung 3, (Reibscheiben­ kupplung) und ein Getriebe 4 eine Antriebswelle 5 eines (nicht gezeigten) Achsantriebs an.

Einem antriebsseitigen Teil 6 der Kupplung 3 ist eine erste Impulsgeber­ einrichtung 7 zugeordnet. Diese weist einen mit dem antriebsseitigen Teil drehfest verbundenen ersten Impulsgeber 8 mit einer Anzahl von In impulsauslösenden, über seinen Umfang gleichmäßig verteilten Marken 9 auf, sowie einem relativ dazu feststehenden ersten Impulsaufnehmer 10. Dieser erzeugt bei Rotation des antriebsseitigen Teils an seinem Ausgang 11 eine niederfrequente Impulsfolge fn.

Der erste Impulsgeber kann auch auf einer (nicht gezeigten) Schwungscheibe der Brennkraftmaschine aungeordnet sein. Ferner ist bei Fahrzeugen, die mit einer digitalen Motorelektronik ausgestattet sind, bereits eine ent­ sprechende erste Impulsgebereinrichtung vorhanden (Bezugsmarkengeber), die selbstverständlich mitgenutzt werden kann.

Einem abtriebsseitigen Teil 12 der Kupplung 3 ist in gleicher Weise eine zweite Impulsgebereinrichtung 13 zugeordnet, die einen zweiten Impulsgeber 14 mit einer Anzahl von Ih impulsauslösenden zweiten Marken 15 und einen zweiten Impulsaufnehmer 16 aufweist. Der zweite Impulsaufnehmer 16 erzeugt bei Rotation des abtriebsseitigen Teils 12 an seinem Ausgang 17 eine höherfrequente Impulsfolge fh. Zur Funktionsweise der Impulsgeberein­ richtungen sei zunächst vorausgeschickt, daß die zweite Impulsgeberein­ richtung 13 ein ganzzahliges Vielfaches I an Marken trägt wie die erste Impulsgebereinrichtung 7. Das Meßprinzip besteht nun darin, daß Impulse der höherfrequenten Impulsfolge fh (von der zweiten Impulsgebereinrichtung 13 kommend), während wenigstens zwei Impulsen von der niederfrequenten Impuls­ folge fn (von der ersten Impulsgebereinrichtung 7 kommend) gezählt werden. Die niederfrequente Impulsfolge fn bestimmt sozusagen eine Meßperiode Tn = 1/fn für die Zählung der Impulse der höherfrequenten Impulsfolge fh. Aus dem damit erhaltenen Zählergebnis ze ist dann der Schlupf zwischen den rotierenden Teilen ableitbar (die mathematischen Grundlagen hierzu sind beispielsweise den genannten Entgegenhaltungen zu entnehmen). Wird das so beschriebene Meßverfahren jedoch unangepaßt zur Messung des Schlupfs an rotierenden Teilen, von denen eines durch eine Kraftmaschine angetrieben ist, übernommen, so können sich periodisch auftretende Ungleichförmigkeiten in der Winkelgeschwindigkeit oder -beschleunigung, wie sie durch die getaktete Arbeitsweise von Brennkraftmaschinen bzw. deren Kurbeltrieb ent­ stehen, verfälschend auf das Meßergebnis auswirken. Da diese Auswirkungen in der Regel stark nichtlinearer Natur sind, lassen sie sich selbst durch aufwendige analoge Filtermethoden nur schwer oder gar nicht aus dem Meß­ ergebnis beseitigen.

Die Besonderheit des Verfahrens (und der Vorrichtung) liegt nun darin begründet, daß die Meßperiode Tn und damit die Anzahl der impulserzeugenden Marken der ersten Impulsgebereinrichtung 7 so festgelegt wird, daß sich die Ungleichförmigkeiten gerade aufheben. Die Meßperiode Tn = 1/fn entspricht dann dem einfachen oder einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer der Ungleichförmigkeiten.

Bei Brennkraftmaschinen wird man die Meßperiode Tn entsprechend dem ein­ fachen oder einem ganzzahligen Vielfachen der reziproken Zündfrequenz oder der Zeit festlegen, die eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine für das Durchlaufen einer vollständigen Zündfolge benötigt, sofern sich zudem Ungleichmäßigkeiten in der Leistungsentfaltung einzelner Zylinder ein­ stellen. Das ganzzahlige Vielfache I, d. h., die Anzahl der Marken der zweiten Impulsgeberfolgeeinrichtung und eine Anzahl a ganzzahliger Vielfacher der Meßperioden Tn, während der der Schlupf gemessen wird, wird in bekannter Weise entsprechend der gewünschten Meßgenauigkeit (die Meßge­ nauigkeit wird um so größer, je höher I bzw. a sind) bzw. der erforder­ lichen Erfassungszeit für den Schlupf bestimmt.

Das in Fig. 2 abgebildete Blockschaltbild zeigt die elektronische Signal­ verarbeitung der niederfrequenten und der höherfrequenten Impulsfolge fn bzw. fh.

Das vom ersten Impulsaufnehmer 10 ankommende niederfrequente Impulssignal fn wird zunächst einer ersten Signalaufbereitungsschaltung 18 zugeführt, in der es in ein aufbereitetes Impulssignal mit einwandfrei weiterverarbeit­ baren Impulsen gewandelt wird. Sie kann beispielsweise Verstärker, Filter, Schwellwertdetektoren, Elemente zur galvanischen Entkopplung usw. umfassen.

Die Impulse des aufbereiteten Impulssignals werden in einem ersten mono­ stabilen Multivibrator 19 in Impulse definierter Impulsbreite umgeformt. Die erste Signalaufbereitungsschaltung 18 ist über den ersten monostabilen Multivibrator 19 mit einem Steuereingang 20 eines Speichers 21 und über einen lediglich einer Zeitverzögerung dienenden zweiten monostabilen Multi­ vibrator 22 mit einem ersten Steuereingang 23 eines Zählers 24 verbunden. Der Zähler 24 wird über einen Zähleingang 25 mit den von einer zweiten Signalaufbereitungsschaltung 26 aufbereiteten Impulsen der höherfrequenten Impulsfolge fh beaufschlagt. An einem Anfangswerteingang 27 des Zählers 24 ist ein Anfangswertgeber 28 über eine Dateneingabeleitung 29 angeschlossen. Der Anfangswertgeber kann hierbei in festverdrahteter Logik oder als Kodierschaltung oder als nichtflüchtiger Speicher (ROM, PROM, EPROM) realisiert sein.

An den Ausgang des Zählers 24 ist der Speicher 20 zur Zwischenspeicherung eines Zählergebnisses angeschlossen. Schließlich ist der Zähler 24 über einen zweiten Steuereingang 30 in seiner Zählrichtung steuerbar. Die Zählrichtung wird von einem bistabilen Multivibrator 31 (R-S-Flip-Flop) gesteuert; im gesetzten Zustand des Flip-Flops 31 zählt der Zähler 24 aufwärts und im umgesetzten abwärts. Der Setzeingang S wird von einem Ausgang 32 des Zählers angesteuert, wenn ein Zählerstand z den Wert 0 erreicht hat, während der Rücksetzeingang R mit dem Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators 22 verbunden ist.

Die elektronische Signalverarbeitung läuft folgendermaßen ab: Ein Impuls der niederfrequenten Impulsfolge fn wird nach Durchlaufen der ersten Impulsaufbereitungsschaltung 18 auf den Eingang des ersten monostabilen Multivibrators 19 geschaltet. An dessen Ausgang erscheint darauf ein in seiner Impulsbreite gekürzter, zeitlich geringfügig verzögerter Impuls, mit dem der Steuereingang 20 des Speichers 21 angesteuert wird; in diesen wird daraufhin ein augenblickliches Zählergebnis ze (Ende der alten Meßperiode) des Zählers 24 eingelesen, welches zur Weiterverarbeitung zwischenge­ speichert wird.

Das Ausgangssignal des ersten monostabilen Multivibrators 19 wird über den zweiten monostabilen Multivibrator 22 zeitverzögert auf den ersten Steuereingang 23 des Zählers geschaltet, der daraufhin einen vom Anfangs­ wertgeber 28 anstehenden Anfangswert za über die Dateneingabeleitung 29 und den Anfangswerteingang 27 einliest; gleichzeitig wird das Ausgangssignal auf den Rücksetzeingang des bistabilen Multivibrators 31 geschaltet, das daraufhin den Zähler 24 über den zweiten Steuereingang 30 auf Abwärtszählen umsteuert (Beginn der neuen Meßzeit Tn). Damit der Zählvorgang der über die zweite Signalaufbereitungsschaltung 26 und den Eingang 25 in den Zähler 24 gelangenden Impulse nicht gestört wird, sind die Impulslaufzeiten (Ver­ zögerungszeit) des ersten und zweiten monostabilen Multivibrators 19 und 22 so bemessen, daß ihre Summe kleiner als ihre kleinste vorkommende reziproke Impulsfrequenz Th = 1/fh der höherfrequenten Impulsfolge ist.

Nach Laden des Anfangswerts za wird der Zählerstand z also mit den Impulsen der höherfrequenten Impulsfolge fh abwärtsgezählt, bis am Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators 22 der nächste Impuls ansteht; dann wird er abgespeichert und der Zähler 24 wieder mit dem Anfangswert za geladen und der Vorgang beginnt von neuem.

Wenn allerdings der Zählerstand ze vor Ende der Meßperiode Tn den Wert 0 unterschreitet (abtriebsseitiges Teil dreht schneller als antriebsseitiges) wird das Flip-Flop 31 über den Ausgang 32 des Zählers 24 gesetzt, worauf dieser seine Zählrichtung umkehrt und aufwärts zählt. Ist bei der Schlupf­ messung außer dem Betrag auch das Vorzeichen von Interesse (welches Teil schneller dreht), so kann im Speicher 20 zudem der Zustand des Flip-Flops 31 abgespeichert werden (Datenleitung 33).

Soll der Schlupf s lediglich während einer Meßperiode Tn, sondern in einem ganzzahligen Vielfachen a davon erfaßt werden, so muß eine ent­ sprechende Anzahl von Impulsen der niederfrequenten Impulsfolge vor dem ersten monostabilen Multivibrator 19 unterdrückt werden (siehe Fig. 3). Dies kann beispielsweise mittels eines steuerbaren Frequenzteilers oder Zählerbausteins 34 in der Verbindungsleitung zwischen der ersten Signalauf­ bereitungsschaltung 18 und dem ersten monostabilen Multivibrator 19 erfolgen, die hierzu aufzutrennen ist. Im Falle der Verwendung eines Zählerbausteins 34 wird noch ein Dekoderbaustein 35 benötigt, der bei Erreichen eines bestimmten gewünschten Zählerstands einen Impuls an den ersten monostabilen Multivibrator 19 abgibt. Bei Erscheinen dieses Impulses am Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators 19 wird der Zählerbau­ stein 34 über die Leitung 36 zurückgesetzt.

Selbstverständlich muß in diesem Fall der Anfangswert zu za = a × I fest­ gesetzt und der Zählerstand neu interpretiert werden. Letzteres kann dadurch erfolgen, daß der Speicher 21 als Dekoder eingesetzt wird, d. h., daß ein jeweiliger Zählerstand ze und das ganzzahlige Vielfache a (und das Vorzeichenbit vom Flip-Flop 31) lediglich als zusammengesetzte, virtuelle Adresse aufzufassen ist und der entsprechende Schlupfwert in der jeweils adressierten Speicherzelle steht, von wo er über die Datenausgabeleitung des Speichers 21 ausgegeben werden kann.

Soll das ganzzahlige Vielfache a zudem variabel sein, so sind steuerbarer Teiler bzw. Zählerbaustein 34, Anfangswertgeber 28 und Speicher 21 an eine Datenleitung 37 anzuschließen, mit deren Hilfe diese Bausteine die Anzahl der zu unterdrückenden Impulse der niederfrequenten Impulsfolge fn, den Anfangswert za = a × I und die Dekodierung des Endwerts ze (s = ze × 100% : (a × I) bei Angabe des Schlupfs in Prozent, entsprechend anpassen.

Das ganzzahlige Vielfache a kann beispielsweise mit der Drehzahl des antriebsseitigen Teils 6 (entspricht der Brennkraftmaschinendrehzahl nmot) verändert werden, um z. B. die maximal erlaubte Zeit zur Erfassung des Meßwerts über den gesamten Drehzahlbereich voll auszunutzen oder die Genauigkeit des Meßergebnisses in interessierenden Meßbereichen zu erhöhen; a kann hierbei mittels einer Drehzahlmeßeinrichtung und einem Dekoderbau­ stein (nichtflüchtiger Speicherbaustein) ermittelt werden (nicht gezeigt).

Fig. 4 zeigt Impulsdiagramme der niederfrequenten Impulsfolge fn (Fig. 4a), der höherfrequenten Impulsfolge fh (Fig. 4b), eines Ausgangssignals des zweiten monostabilen Multivibrators 22 (Fig. 4c), des Zählerstands z des Zählers 24 (Fig. 4d) sowie das Ausgangssignals Q (Fig. 4e) des Flip-Flops 31 während eines ersten kürzeren Zeitintervalls (Meßperiode) zwischen den Zeitpunkten t 0 und t 1, und eines zweiten zeitgedehnten (verkürzt darge­ stellten) Zeitintervalls zwischen den Zeitpunkten t 1 und t 3, was einer höheren Drehzahl des abtriebsseitigen Teils 12 der Kupplung 3 entspricht.

Zum Zeitpunkt t 0 erscheint am Ausgang der ersten Signalaufbereitungs­ schaltung 18 ein Impuls (Fig. 4a), mit dessen Impulsvorderflanke die monostabilen Multivibratoren 19 und 22 in zeitlicher Reihenfolge getriggert werden. Mit der negativen Impulsflanke des daraufhin am Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators 22 erscheinenden verkürzten und zeitlich geringfügig verschobenen Impulses (Fig. 4c) wird der Anfangswert za (Fig. 4d) in den Zähler 24 geladen, der daraufhin mit den Impulsvorderflanken des höherfrequenten Impulssignals (fh) abwärtszählt.

Zum Zeitpunkt t 1 erscheint dann wieder ein Impuls der niederfrequenten Impulsfolge fn (Fig. 4a); das Zählergebnis ze (Fig. 4d) wird in den Speicher 24 übernommen und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich.

Im Zeitintervall von t 1 bis t 3 ist zusätzlich angenommen, daß der Zähler zum Zeitpunkt t 2 den Zählerstand "0" erreicht (Fig. 4d). Das Flip-Flop 32 wird angesteuert und gibt, geringfügig zeitlich verzögert, an seinem Ausgang Q ein Signal ab (Fig. 4e), das den Zähler von abwärts- auf aufwärtszählen umschaltet (Fig. 4d). Am Ende der Meßperiode (Zeitpunkt t 3) wird das Zählergebnis ze wieder in den Speicher übernommen, der Zähler 24 zu Beginn der neuen Meßperiode (t größer t 3) wieder auf seinen Anfangswert za gesetzt (Fig. 4d) und das Flip-Flop 31 wieder zurückgesetzt (Fig. 4e, abwärtszählen).

Fig. 5 zeigt ferner die (gerätetechnische) Lösung des Meßproblems mittels eines Mikrorechners 38. Die beiden Impulsfolgen fn und fh werden hier wiederum mittels zweiter Signalaufbereitungsschaltungen 39, 40 in Impulse gewandelt, deren Spezifikation dem verwendeten Mikrorechner (vorzugsweise einem mit wenigstens einem - nicht gezeigten - Hardwarezähler ausge­ statteten Ein-Chip-Mikrorechner, beispielsweise eines 8051 der Fa. Intel oder Siemens o. a.) angepaßt ist.

Die aufbereiteten Impulse der höherfrequenten Impulsfolge fh werden auf einen Zähleingang 41 des Hardwarezählers geschaltet, während die aufbe­ reiteten Impulse der niederfrequenten Impulsfolge fn einen Interrupteingang 42 ansteuern.

Über einen weiteren Eingang 43 kann noch ein Drehzahlgeber für die Brenn­ kraftmaschinendrehzahl nmot zur Bestimmung des Vielfachen a der Meßperiode Tn angeschlossen oder ein Wert für die Brennkraftmaschinendrehzahl nmot eingelesen werden, welcher beispielsweise von einem anderen Mikrorechner des Kraftfahrzeugs über eine Datenleitung 44 zur Verfügung gestellt werden kann. Alternativ hierzu ist es selbstverständlich auch möglich, die Brennkraftmaschinendrehzahl nmot aus der niederfrequenten Impulsfolge zu bestimmen. Diese triggert dann zusätzlich einen zweiten Hardwarezähler, der mit Impulsen einer auf Quarzzeit basierenden Referenz- oder Taktfrequenz beaufschlagt ist; die gezählten Impulse sind dann direkt proportional zur Periodendauer der Drehzahl, d. h., umgekehrt proportional zur Drehzahl.

Das in Fig. 6 gezeigte Flußdiagramm zeigt einen Programmablauf zur Steuerung des Mikrorechners 38. Es ist angenommen, daß der Hardwarezähler abwärtszählend ausgelegt ist. Nach einem Systemstart 45 wird ein Haupt­ programm geladen, das zunächst in einen Initialisierungsschritt 46 die Parameter aneu, aalt, z, za, ze, s, nmot, ta, tb und te mit Startwerten lädt. Das Hauptprogramm möge dann weiterlaufen, bis bei 47 durch einen Impuls der niederfrequenten Impulsfolge fn ein Interrupt INTO ausgelöst wird. Das Interruptprogramm INTO 48 vermindert zunächst ein neu festge­ setztes, ganzzahliges Vielfaches aneu um 1, 49 und überprüft, ob aneu bereits 0 ist, 50. Ist dies nicht der Fall, so ist die Anzahl ganzzahliger Vielfacher a der Meßperiode tn noch nicht erreicht und das Programm verzweigt über einen Punkt 51 zum Ende des Interruptprogramms INTO, 52, so daß der Mikrorechner 38 über Punkt 53 ins Hauptprogramm 54 zurückkehrt.

Ist aneu = 0, so wird in einem Unterprogramm aneu neu festgesetzt, 55. Diese Neufestsetzung erfolgt nach Maßgabe der Drehzahl der Brennkraft­ maschine 2 des antriebsseitigen Teils 6 so, daß das ganzzahlige Vielfache a der Meßzeit Tn = 1/fn kleiner als eine erforderliche maximale Meßdaten­ erfassungszeit Tmax ist; diese kann beispielsweise durch einen überge­ ordneten Steuerungs- oder Regelungsprozeß festgelegt sein. a kann hierbei lediglich einen Wert aus dem Zahlenraum der positiven ganzen Zahlen an­ nehmen.

Anschließend wird der Zähler 0 angehalten, 56 und der Zählerstand z 0 des Zählers 0 einer Variablen z zugewiesen, 57. Anschließend wird der Zähler mit einem Startwert za geladen, der vorzugsweise dem höchstmöglichen Zählerstand, z. B. der Hexadezimalzahl FFFF) entspricht, 58. Der Zähler 0 wird daraufhin wieder gestartet, 59. Durch Differenzbildung 60 wird aus dem Startwert za und der dem Zählerstand z 0 entsprechenden Variablen z ein Zählergebnis ze ermittelt, aus dem der Schlupf s ableitbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Zählergebnis durch einen Altwert aalt des ganzzahligen Vielfachen a der Meßperiode tn geteilt und davon das ganzzahlige Vielfache I abgezogen wird; zu einer Meßwertanpassung kann diese Differenz dann noch mit einem Faktor c, geteilt durch das Vielfache I, versehen werden, welcher zur Angabe des Schlupfs in Prozent zu 100 festzusetzen ist, 61.

Da c und I konstante Größen sind, ist eine Division lediglich bei dem Term ze/aalt notwendig. Diese ist jedoch zu umgehen, wenn a zu Zweierpotenzen gewählt wird (eine Division einer Dualzahl durch eine x-te Potenz der Zahl 2 entspricht einem x-maligen Rechtsschieben dieser Dualzahl), oder wenn der Schlupf aus einer in einem Speicherbereich des Mikrorechners 38 abgelegten Funktionstabelle mit den Eingangsgrößen ze und aalt ermittelt wird. Wie der Gleichung im Block 61 zu entnehmen ist, stellt diese eine Geradenschaar in einem (ze, s)-Diagramm dar, die einen Achsenabschnittspunkt auf der s-Achse bei c durchlaufen und eine (von aalt abhängige) Steigung von (aalt × I)/c aufweisen. Anschließend wird noch aalt zu aneu festgesetzt, 62, und über den Punkt 51 und den Block 52 ins Hauptprogramm 54 zurückgekehrt.

Die Neufestsetzung von aneu 55, 63, ist in den Unterprogrammen nach Fig. 7 und 8 gezeigt; dabei wird nach Fig. 7 lediglich ein Meßwert für die Drehzahl nmot der Brennkraftmaschine über die Datenleitung 44 eingelesen, 64, und aneu nach der weiter oben (Block 55) erläuterten Ungleichung festgelegt, 65.

Ist eine derartige Möglichkeit zur Abfrage der Drehzahl nmot nicht gegeben, so kann diese auch vom Mikrorechner 38 selbst erfaßt werden. Hierbei ist angenommen, daß der Mikrorechner 38 einen zweiten - nicht gezeigten - Zähler z 1 aufweist, der, wie oben beschrieben, mit einer Referenzfrequenz beaufschlagt wird, Fig. 8.

Das Unterprogramm 63 hält zunächst den Zähler 1 an, 67, und überträgt einen Zählerstand z 1 auf eine Bezugswertvariable tb, 68. Der Zähler 1 wird mit einem Startwert ta (höchstmöglicher Zählerstand FFFF hexadezimal) geladen, 69 und gestartet, 70.

Ein Zeitendwert te wird aus der Differenz des Startwerts ta und der Variablen tb berechnet, 71. Diese Differenz te wird schließlich durch den Altwert aalt geteilt und die Motordrehzahl nmot errechnet, 72, mit der letztendlich in der oben beschriebenen Weise wiederum der Neuwert aneu bestimmt wird, 65. Über das Programmende 66 von aneu kann dann wieder in das Interruptprogramm INTO zurückgekehrt werden.

Claims (19)

1. Verfahren zur Ermittlung des Schlupfs zwischen rotierenden Teilen, insbesondere zwischen einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Teil einer Kupplung eines mit einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei bei Rotation des antriebsseitigen Teils eine erste Impulsfolge (fn) mit einer Anzahl von (In) Impulsen pro Umdrehung und bei Rotation des abtriebsseitigen Teils eine zweite Impulsfolge (fh) mit einer Anzahl von (Ih) Impulsen pro Umdrehung erzeugt wird, und wobei die Anzahl (Ih) einem ganzzahligen Vielfachen (I) der Anzahl (In) entspricht (Ih = I × In), und wenigstens zwei aufeinanderfolgende Impulse der ersten Impulsfolge (fn) eine Meßperiode (Tn = 1/fn) zur Zählung von Impulsen der höherfrequenten Impulsfolge (fh) festlegen, derart, daß das Zählergebnis proportional dem zu bestimmenden Schlupf ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Meßperiode (Tn) und damit die Wahl der Anzahl (In) der pro Umdrehung erzeugten Impulse der ersten Impulsfolge (fn) so vorgenommen wird, daß sie einem ganzzahligen Vielfachen, wenigstens jedoch dem Ein­ fachen der Periodendauer antriebsseitiger Ungleichförmigkeiten in Winkel­ geschwindigkeit oder -beschleunigung entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßperiode (Tn) dem einfachen oder einem ganzzahligen Vielfachen der reziproken Zünd­ frequenz der Brennkraftmaschine (2) entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßperiode (Tn) einem einfachen oder einem ganzzahligen Vielfachen der Zeit ent­ spricht, die die Brennkraftmaschine (2) für das Durchlaufen einer voll­ ständigen Zündfolge benötigt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßperiode (Tn) einem einfachen oder einem ganzzahligen Vielfachen der Zeit ent­ spricht, die die Brennkraftmaschine (2) für das Durchlaufen einer halben Zündfolge benötigt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Schlupfs (Zählung der Impulse der ersten Impulsfolge) während einem ganzzahligen Vielfachen (a) der Meßperiode (Tn) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangswert (za) derart festgesetzt wird, daß er der Anzahl der bei gleicher Drehzahl der beiden Teile während der Meßperiode (Tn) bzw. dem ganzzahligen Viel­ fachen (a × Tn) davon (a = 1, 2, 3, . . .) erzeugten Impulse (Ih) der zweiten Impulsfolge (fh) entspricht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählung als Abwärtszählung von einem Anfangswert (za) aus erfolgt und nach Erreichen des Wertes "Null" vor Ende der Meßperiode (In) als Aufwärtszählung fortgesetzt wird.

8. Verfahren zur Ermittlung des Schlupfs zwischen rotierenden, mit impulsauslösenden Marken versehenen Teilen, insbesondere einem antriebs­ seitigen und einem abtriebsseitigen Teil einer Kupplung eines mit einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs mit einem dem antriebs­ seitigen Teil zugeordneten ersten Impulsgeber und einem, dem abtriebs­ seitigen Teil zugeordneten zweiten Impulsgeber, einem Zähler und einem Speicher, wobei der erste Impulsgeber (In) Marken des antriebsseitigen Teils abtastet und bei dessen Rotation eine erste Impulsfolge (fn) erzeugt, die über eine erste Signalaufbereitungsschaltung auf einen ersten Steuer­ eingang des Zählers und einen, ein Abspeichern eines auf einer Datenleitung vom Zähler anstehenden Zählwerts (ze) initiierenden Steuereingang des Speichers geschaltet ist und der zweite Impulsgeber in ihrer Anzahl (Ih = I × In) einem ganzzahligen Vielfachen (I) der Anzahl (In) ent­ sprechend (Ih) Marken des abtriebsseitigen Teils abtastet und bei dessen Rotation eine zweite Impulsfolge (fh) erzeugt, die über eine zweite Signalaufbereitungsschaltung auf einen Zähleingang des Zählers geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (In) der auf dem antriebs­ seitigen Teil (6) angeordneten Marken (9) so gewählt ist, daß eine sich aus der ersten Impulsfolge (fn) ergebende Meßperiode (Tn = 1/fn) einem ganzzahligen Vielfachen, wenigstens jedoch der einfachen Periodendauer antriebsseitiger Ungleichförmigkeiten in Winkelgeschwindigkeit und/oder -beschleunigung entspricht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zähler (24) ein Anfangswertgeber (28) angeschlossen ist, mittels dem, mit Eintreffen eines Impulses von der ersten Impulsfolge (fn) am ersten Steuereingang (23) des Zählers (24), ein Anfangswert (za) in diesen einge­ lesen wird, den der Zähler (24) mit Eintreffen eines jeden Impulses von der zweiten Impulsfolge (fh) abwärtszählt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangs­ wertgeber (28) im Zähler (27) integriert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anfangswert (za) mittels Kodierschaltern oder festverdrahteter Logik oder einem nichtflüchtigen Speicher vorgebbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (24) über einen zweiten Steuereingang (30) mittels eines bistabilen Multivibrators (31) in seiner Zählrichtung steuerbar ist, wobei der Zähler (24) im gesetzten Zustand des Multivibrators (31) aufwärts und im zurück­ gesetzten Zustand abwärtszählt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (24) eine Erkennungsschaltung aufweist, die bei Erreichen des Zählerstands "Null" ein Signal an einen Setzeingang (S) des bistabilen Multivibrators (31) ausgibt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die erste Signalaufbereitungsschaltung (18) aufbereitete erste Impulsfolge (fn) mittels eines ersten monostabilen Multivibrators (19) in ein erstes Impulssignal mit Impulsen definierter Länge gewandelt wird, welches auf den Steuereingang (20) des Speichers (21) und über einen zweiten mono­ stabilen Multivibrator (22) zeitverzögert auf den ersten Steuereingang (23) des Zählers (24) und den Rücksetzeingang des bistabilen Multivibrators (Flip-Flop) geschaltet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Impulsbreiten der vom ersten und zweiten Multivibrator (19, 20) ab­ gegebenen Impulse kleiner als die Impulsbreite der von der zweiten Signalaufbereitungsschaltung (26) abgegebenen Impulse ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die erste Signalaufbereitungsschaltung (18) und den ersten monostabilen Multivibrator (19) eine Zählschaltung (34) geschaltet ist, die ab einem bestimmten Zählerstand ein Ausgangssignal an den monostabilen Multivibrator (19) abgibt und von diesem nach dessen charakteristischer Impulslaufzeit zurückgesetzt wird.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine erste Im­ pulsgebereinrichtung (7) erzeugte, Interrupts auslösende, erste Impuls­ folge (fn) auf einen Interrupt-Eingang (41) und die durch eine zweite Impulsgebereinrichtung (13) erzeugte zweite Impulsfolge (fh) auf einen Zähleingang (42) eines an sich bekannten Mikrorechners geschaltet ist, der die Anzahl der am Zähleingang (42) während einer durch zwei aufeinander­ folgende Interrupts festgelegten Meßperiode (Tn) oder einem ganzzahligen Vielfachen (a) davon ankommenden Impulse von einem Anfangswert (za) subtrahiert und aus dem Zählergebnis den Schlupf ermittelt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das ganz­ zahlige Vielfache (a) entsprechend einer, auf der Zeit zwischen zwei Interrupts bestimmten Winkelgeschwindigkeit des antriebsseitigen Teils festgelegt wird.

19. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ganzzahlige Vielfache (a) der Meßzeit (Tn) kleiner als eine erforderliche maximale Meßdatenerfassungszeit (Tmax) ist.