DE69501047T2

DE69501047T2 - Verfahren und Gerät zur automatischen Kupplungssteuerung mit PID-Regelung

Info

Publication number: DE69501047T2
Application number: DE69501047T
Authority: DE
Inventors: James Melvin Slicker
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: EP0668453B1; CN1050809C; BR9500863A; US5439428A; KR950031597A; KR100306981B1; CA2143061A1; CA2143061C; EP0668453A1; JP3639983B2; JPH0886322A; DE69501047D1; CN1113194A; ATE160435T1

Description

Technisches Feld der Erfindung

Beim technischen Feld der Erfindung handelt es sich um jenes der automatischen Kupplungssteuerungen und insbesondere der automatischen Kupplungssteuerungen mit geschlossener Regeischleife, und ein Verfahren zum Verringern der Schwingungsantwort beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs.

Hintergrund zu der Erfindung

In den vergangenen Jahren gab es ein zunehmendes Interesse an einer weiteren Automatisierung der Steuerung des Antriebsstrangs von Kraftfahrzeugen, und insbesondere der Steuerung des Antriebsstrangs von großen LKWs. Die Verwendung von automatischen Getrieben in PKWs und leichten LKWs ist durchaus bekannt. Das typische automatische Getriebe bei einem solchen Fahrzeug sieht einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und hydraulisch geschaltete Gänge vor, um das endgültige Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und den Antriebsrädern auszuwählen. Die Gangwahl basiert auf der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit und Ähnlichem. Es ist sehr wohl bekannt, dass diese automatischen Getrieben den Wirkungsgrad der Leistungsübertragung vom Motor auf die Antriebs- oder Kardanwelle vermindern bei gleichzeitiger Verminderung der Kraftstoffökonomie und der Leistung, verglichen mit der erfahrenen Betätigung eines handgeschalteten Getriebes. Solche hydrodynamischen automatischen Getriebe haben bei schweren LKWs zufolge der Verminderung des Wirkungsgrades beim Betrieb des Fahrzeugs keine weite Verbreitung erreicht.
Einer der Gründe für die Wirkungsgradminderung infolge der Verwendung eines hydrodynamischen automatischen Getriebes ist der Verlust, der in dem hydrodynamischen Drehmomentwandler auftritt. Der typische hydrodynamische Drehmomentwandler zeigt einen Schlupf und folglich einen Verlust an Drehmoment und Leistung in allen Betriebszuständen. Es ist ferner aus dem Stand der Technik bekannt, eine Sperre (Wandlerkupplung) für die Drehmomentwandler vorzusehen, um eine direkte Verbindung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle des Wandlers oberhalb bestimmter Motordrehzahlen zu erreichen. Diese Technik führt zu einer adäquaten Effizienz bei der Drehmomentsübertragung, wenn die Wandlerkupplung durchgekuppelt ist, liefert jedoch keinen Effektivitätsgewinn bei niedrigeren Drehzahlen.
Es wurde vorgeschlagen, die dem hydrodynamischen Drehmomentwandler innewohnenden Ineffizienz durch den Ersatz durch eine automatisch betätigte Reibungskupplung zu eliminieren. Dieser Ersatz führte zu einem anderen Problem, das bei der Verwendung von hydrodynamischen Drehmomentwandlern nicht auftaucht. Der mechanische Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zeigt typischerweise eine beträchtliche Torsionselastizität in dem Antriebsstrang zwischen dem Getriebe und den Antriebsrädern des Fahrzeugs. Diese Torsionsnachgiebigkeit kann in der Kardanwelle zwischen dem Getriebe und dem Differenzial oder der Achswelle zwischen dem Differenzial und den Antriebsrädern beobachtet werden. Häufig ist es der Fall, dass unterschiedliche Konstruktionsmerkmale verstärkt dazu führen bzw. es erfordern, dass dieser Antriebsstrang eine beachtliche Torsionselastizität zeigt. Das Vorliegen einer erheblichen Torsionsnachgiebigkeit in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges führt zu einer Schwingungsantwort beim Einrücken der Kupplung. Diese Schwingungsantworten können zu einer beachtlichen zusätzlichen Abnutzung der Komponenten des Antriebsstrangs und anderer Teile des Fahrzeugs beitragen. Außerdem können diese Schwingungsantworten nicht mehr akzeptable Schwingungen des Fahrgastraumes verursachen.
Die Schwingungsantwort des Antriebsstrangs auf das Einrücken der Kupplung hängt in großem Maße von der Art und Weise ab, wie sich die Eingangsdrehzahl des Getriebes, d.h. die Drehzahl der Kupplung an die Drehzahl des Motors annähert. Eine allmähliche Annäherung dieser Drehzahl, beispielsweise über eine abnehmende Exponentialfunktion, führt zu keinen Drehmomentsprung beim Übergang der Kupplung in die Haftreibung. Wenn die Drehzahlen sich abrupt annähern, dann wird ein Drehmomentstoß auf den Antriebsstrang übertragen, was zu einer Schwingungsantwort in dem Fahrzeugantriebsstrang führt. Die US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen SN 772 204 vom 7. Oktober 1991 mit dem Titel "CLOSED LOOP LAUNCH AND CREEP CONTROL FOR AUTOMATIC CLUTCH" lehrt die Minimierung oder Eliminierung der Torsionsschwingungen infolge der Elastizität in dem Antriebsstrang während des Einkuppelns der Kupplung, indem die Kupplungsbetätigung so gesteuert wird, dass sie ein weiches Einrücken bewirkt. Nachfolgende Patentanmeldungen, wie sie hier aufgelistet sind, sind Verbesserungen, die die Steuerung stabiler machen. Eine frühere Patentanmeldung mit dem Titel "CLOSED LOOP LAUNCH AND CREEP CONTROL FOR AUTOMATIC CLUTCH WITH ROBUST ALGORITHM", jetzt US- Patent mit dem Aktenzeichen 5 275 267, befasst sich mit demselben Problem und sieht ein Vorfilter vor, um die transiente Systemantwort zu formen, um die Notwendigkeit einer besonderen Spezialisierung für die einzelnen Fahrzeuge und Fahrzeugmodelle zu vermindern.
Im Einzelnen enthält das System eine Summiereinheit, der das Eingangsdrehzahlsignal und die zeitliche Ableitung der Motordrehzahl zugeführt wird. Das Ausgangssignal dieser Summiereinheit bildet das Eingangssignal für einen Integrator, dessen Ausgangssignal zu dem Motordrehzahlsignal addiert wird, wobei die Summe aus beiden Signalen das Eingangssignal für ein Vorfilter darstellt, um zuverlässig eine gewünschte Transientenantwort in der Regelschleife zu erreichen. Die US-Patentanmeldung SN 08/165 957 vom 14. Dezember 1993 mit dem Titel "METHOD AND APPARATUS FOR ROBUST AUTOMATIC CLUTCH CONTROL" basiert auf demselben System und verbessert weiter die Stabilität, indem die Wahrscheinlichkeit vermindert wird, dass der Motor durch schnelles Einrücken der Kupplung unter bestimmten Bedingungen überlastet wird, was zu einem Abfall der Motordrehzahl führt und sogar zu einem Rupfen der Kupplung, um ein Abwürgen des Motors zu vermeiden. Das in den obigen Anmeldungen dargestellte System enthält einen Schlupfintegrator oder tatsächlich zwei Integratoren in Serie, die die Gefahr in sich bergen, gegenüber inneren Schleifenveränderungen zu empfindlich zu sein, was zu Schwierigkeiten bei der Steuerung unter bestimmten Umständen führt.
Somit ist es von Vorteil, eine automatische Kupplungsbetätigung einer Reibkupplung zu schaffen, die die Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen innerhalb der Schleife vermindert und die eine bessere Steuerung ermöglicht. Diese Erfindung basiert zum Teil auf jener Vorarbeit und ergibt eine zusätzliche Stabilität. Die Stabilität gestattet die Massenfabrikation von Getrieben, die bei einem weiten Bereich von Schwerlastfahrzeugen anwendbar sind, ohne dass eine individuelle Anpassung für einen gegebenen LKW-Typ oder einen Lastbereich erforderlich ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen automatischen Kupplungscontroller, der in Verbindung mit einer Quelle für Antriebsenergie einer Reibkupplung und wenigstens einem ein Trägheitsmoment aufweisenden Antriebsrad zu verwenden ist, das mit der Reibkupplung in Verbindung steht, wobei diese Kombination eine Torsionsnachgiebigkeit aufweist, die eine Schwingungsantwort auf ein Drehmomenteingangssignal zeigt, und außerdem geht es bei der Erfindung um ein Verfahren zum Erzeugen eines Kupplungseinrücksignals. Der automatische Kupplungscontroller wird vorzugsweise in Verbindung mit einem Getriebeschaltcontroller verwendet. Der automatische Kupplungscontroller führt zu einem weichen Einrücken der Kupplung beim Anfahren des Fahrzeugs und nachfolgenden Getriebeschaltvorgängen, um die Schwingungsantwort auf das Einrücken der Kupplung zu minimieren. Dieser automatische Kupplungscontroller ist für große LKWs zweckmäßig.
Der automatische Kupplungscontroller erhält Eingangssignale von einem Motordrehzahlsensor und einem Getriebeeingangsdrehzahlsensor. Der Getriebeeingangsdrehzahlsensor erfasst die Drehzahl an dem Eingang des Getriebes, der wiederum den Ausgang der Reibkupplung darstellt. Der automatische Kupplungscontroller erzeugt ein Kupplungseinrücksignal, das einen Kupplungsaktuator zwischen einer vollständig ausgerückten und einer vollständig eingerückten Stellung steuert. Das Kupplungseinrücksignal führt zum Einrücken der Reibkupplung in einer Weise, die eine asymptotische Annäherung der Getriebeeingangsdrehzahl an eine Referenzdrehzahl verursacht. Dies minimiert die Schwingungsantwort auf Drehmomenteingangssignale an dem Trägheitsmoment aufweisenden Antriebsrad.
In einem Anfahrbetrieb, der einem normalen Anfahren des Fahrzeugs entspricht, oder nach Getriebeschaltvorgängen bewirkt das Kupplungseingangssignal, dass sich die Getriebeeingangsdrehzahl asymptotisch der Motordrehzahl annähert.
Der automatische Kupplungscontroller enthält einen PID-Regler, um ein vollständiges Einrücken der Kupplung innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach einem anfänglichen teilweisen Einrücken sicherzustellen. Jede lang andauernde Differenz zwischen dem Referenzsignal für die Getriebeeingangsdrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl bringt schlussendlich die Kupplung in den voll eingerückten Zustand. Bei dem Regler basiert die proportionale und die ingegrale Steuerung auf der Differenz der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl, während der Differenzialterm auch von dieser Differenz oder von der Eingangsdrehzahl alleine abgeleitet ist. Der PID- Regler ist verhältnismäßig unempfindlich gegenüber Variationen in der Schleife und zeigt stabile Steuercharakteristiken, die es ermöglichen, dass ein gegebenes Getriebe in unterschiedlichen Typen von großen LKWs zu verwenden ist, wobei die guten Steuereigenschaften beibehalten werden.
Der Kupplungscontroller enthält eine Anordnung, um die Notwendigkeit einer detaillierten Spezialisierung für die einzelnen Fahrzeuge und Fahrzeugmodelle zu vermindern. Der Ausgang des PID-Reglers arbeitet auf ein Vorfilter, das dazu dient, die transiente Systemantwort zu formen. Ein algebraischer Summierer formt das kontrollierte Fehlersignal, indem das Getriebeeingangsdrehzahlsignal von dem vorgefilterten Signal abgezogen wird. Dieses Fehlersignal gelangt in einen Frequenzkompensator, der eine ausreichende Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz hat, um die Empfindlichkeit der Regelschleife gegenüber Parameteränderungen äm Fahrzeug zu vermindern, wodurch die Steuerung zusätzlich stabil wird. Der Kompensator erzeugt ein Kupplungseinrücksignal zum Steuern des Einrückens der Kupplung in einer Weise, dass die Schwingungsantwort beim Kupplungseinrücken minimiert wird.
Der automatische Kupplungscontroller wird vorzugsweise in Gestalt diskreter Differenzgleichungen implementiert, die durch einen digitalen Mikrocontroller ausgeführt werden. Der Mikrocontroller verwirklicht einen Kompensator, der den Systemfehler vermindert, indem die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen erhöht wird, und er weist eine Übertragungsfunktion auf, die näherungsweise die inverse Übertragungsfunktion des Antriebsrades mit Trägheitsmoment ist. Die Übertragungsfunktion des Kompensators enthält ein Notch-Filter, das den Bereich der erwarteten Schwingungsantwort des Antriebsstrangs überdeckt. Die Bandbreite dieses Notch-Filters muss ausreichend sein, um einen Bereich von Frequenzen zu überdecken, da die Frequenz der Schwingungsantwort mit Anderungen bei der Fahrzeugbeladung und den Merkmalen des Antriebsstrangs variieren kann. Der Kompensator liefert vorzugsweise auch eine verstärkte Antwort im jenem Bereich von Frequenzen, in dem die Antwort des Antriebsstrangs ein Minimum aufweist, um die Schleifenverstärkung zu erhöhen und die Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen bei den Fahrzeugeigenschaften zu verringern.
Der Controller für die Kupplungsbetätigung speichert vorzugsweise Sätze von Koeffizienten für die einzelnen Differenzengleichungen entsprechend der jeweiligen Gangstufe des Getriebes ab. Der Controller für die Kupplungsbetätigung holt die Koeffizientensätze entsprechend der ausgewählten Gangstufe zurück. Diese zurückgerufenen Koeffizientensätze werden in sonst identischen diskreten Differenzengleichungeh zur Kupplungssteuerung verwendet.

Kurze Beschreibung der Figuren

Diese und andere Aufgaben und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den Figuren beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Fahrzeugantriebsstrangs zeigt, einschließlich dem erfindungsgemäßen Controller zur Kupplungsbetätigung zeigt;
Fig. 2 die typische Beziehung zwischen dem Einrücken der Kupplung und dem Kupplungsdrehmoment zeigt;
Fig. 3 die ideale Antwort der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl über der Zeit beim Anfahren eines Kraftfahrzeugs zeigt;
Fig. 4 die Funktion eines automatischen Kupplungscontrollers gemäß der Erfindung in Form eines Blockdiagramms zeigt; und
Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines PID-Reglers zeigt, wie er bei dem Controler nach Fig. 4 eingesetzt wird.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 veranschaulicht in schematischer Form den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges einschließlich dem automatischen Kupplungscontroller gemäß der Erfindung. Das Kraftfahrzeug weist einen Motor 10 als Quelle für Antriebsenergie auf. Bei einem großen LKW in der Ausführung, für die die vorliegende Erfindung besonders zweckmäßig ist, ist der Motor 10 ein Dieselmotor mit innerer Verbrennung. Eine Drosseleinrichtung 11, die typischerweise ein fußbetätigtes Pedal ist, steuert den Betrieb des Motors 10 über ein Drosselfilter 12. Das Drosselfilter 12 filtert das Pedalsignal, das zu dem Motor 10 gelangt, indem ein rampenförmig ansteigendes Drosselsignal übermittelt wird, das bei einer sprunghaften Pedalbetätigung bis zu dem entsprechenden Drosselwert ansteigt. Der Motor 10 erzeugt an der Kurbelwelle 15 ein Drehmoment. Ein Motordrehzahlsensor 13 erfasst die Drehzahl der Kurbelwelle 15. Die tatsächliche Stelle, an der mittels des Motordrehzahlsensors die Drehzahl erfasst wird, kann das Motorschwungrad sein. Der Motordrehzahlsensor 13 umfasst vorzugsweise ein vielzähniges Rad, dessen Zahnbewegung durch einen magnetischen Sensor erfasst wird.
Zu einer Reibkupplung 20 gehört eine feste Platte 21 und eine bewegliche Platte 23, die beide in der Lage sind, teilweise oder vollständig miteinander gekuppelt zu werden. Die feststehende Platte 21 kann durch das Schwungrad des Motors gebildet sein. Die Reibkupplung 20 kuppelt das von der Kurbelwelle 15 kommende Drehmoment in die Eingangswelle 25 ein, und zwar entsprechend dem Maß des Einrückens bzw. Reibschlusses zwischen der festen Platte 21 und der beweglichen Platte 23. Obwohl Fig. 1 nur ein einzelnes Paar, bestehend aus einer festen und einer beweglichen Platte zeigt, ist zu beachten, dass der Fachmann sofort erkennt, dass die Kupplung 20 auch mehrere Paare solcher Platten umfassen kann.
Ein typischer Zusammenhang zwischen übertragbarem Drehmoment und Kupplungsstellung ist in Fig. 2 veranschaulicht. Die Kurve 80 für den Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der Stellung der Kupplung beginnt für einen Bereich von Stellungen vor dem initialen Berührungspunkt 81 bei null. Das Kupplungsdrehmoment steigt monoton mit zunehmendem Einrücken der Kupplung an. Bei dem in Fig. 2 veranschaulichten Beispiel steigt das übertragene Kupplungsdrehmoment zunächst langsam und dann immer steiler an, bis das maximale Kupplungsdrehmoment beim vollen Einrücken am Punkt 82 erreicht ist. Die typische Auslegung einer Kupplung erfordert, dass das maximal übertragbare Kupplungsdrehmoment beim vollen Einrücken etwa 1,5 mal so groß ist wie das maximale Motordrehmoment. Dies stellt sicher, dass die Kupplung 20 das von dem Motor 10 maximal erzeugte Drehmoment ohne Schlupf übertragen kann.
Ein Kupplungsaktuator 27 ist mit der beweglichen Platte 23 verbunden, um die Kupplung 20 aus der ausgerückten Stellung über eine teilweise eingerückte Stellung bis zur voll eingerückten Stellung zu kontrollieren. Der Kupplungsaktuator 27 kann ein elektrischer, ein hydraulischer oder ein pneumatischer Aktuator sein und kann lageoder druckgesteuert sein. Der Kupplungsaktuator 27 steuert das Maß des Einrückens der Kupplung entsprechend einem Kupplungseinrücksignal, das von dem Controller 60 der Kupplungsbetätigung kommt.
Der Getriebeeingangsdrehzahlsensor 31 misst die Drehzahl der Eingangswelle 25, die die Eingangswelle für ein Getriebe 30 darstellt. Das Getriebe 30 weist auswählbare Übersetzungsstufen für die Antriebswelle 35 auf und steht unter der Kontrolle des Getriebeschaltcontrollers 33. Die Antriebs- oder Kardanwelle 35 ist mit einem Differential 40 verbunden. Ein Getriebeausgangsdrehzahlsensor 37 misst die Drehzahl der Kardanwelle 35. Der Getriebeeingangswellendrehzahlsensor 31 und der Getriebeausgangsdrehzahlsensor 37 weisen vorzugsweise dieselbe Bauart auf, wie der Motordrehzahlsensor 13 und liefern sowohl eine Richtungsinformation als auch ein Drehzahlsignal. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Fahrzeug von einem großen LKW gebildet ist, treibt das Differential 40 vier Achswellen 41 bis 44 an, die wiederum mit entsprechenden Rädern 51 bis 54 verbunden sind.
Der Getriebeschaltcontroller 33 erhält Eingangssignale von dem Gaspedal 11, dem Motordrehzahlsensor 13, dem Getriebeeingangswellendrehzahlsensor 31 und dem Getriebeausgangswellendrehzahlsensor 37. Der Getriebeschaltcontroller 33 erzeugt Gangauswahlsignale zur Steuerung des Getriebes 30 sowie Kupplungseinrück-/-ausrücksignale, die in den Controller 60 der Kupplungsbetätigung eingespeist werden. Der Getriebeschaltcontroller 33 ändert vorzugsweise die endgültige Gangstufe, die durch das Getriebe 30 bereitgestellt wird entsprechend der Gaspedalstellung, der Motordrehzahl, der Getriebeeingangswellendrehzahl und der Getriebeausgangswellendrehzahl. Der Getriebeschaltcontroller 33 erzeugt entsprechende Einrück- und Ausrücksignale für den Kupplungsbetätigungscontroller 60, abhängig davon, ob die Reibkupplungen 20 eingerückt oder ausgerückt sein sollte. Der Getriebeschaltcontroller übermittelt ferner ein Gangsignal an den Kupplungsbetätigungscontroller 60. Dieses Gangsignal gestattet es, den entsprechenden Koeffizientensatz entsprechend dem ausgewählten Gang zu laden. Es ist zu beachten, dass der Getriebeschaltcontroller 33 keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt und nicht weiter beschrieben wird.
Der Kupplungsbetätigungscontroller 60 liefert ein Kupplungseinrücksignal an den Kupplungsaktuator 27, um die Stellung der beweglichen Platte 23 zu kontrollieren. Hierdurch wird das Maß des Drehmomentes gesteuert, das von der Kupplung 20 entsprechend der Drehmoment/Kupplungsstellungskurve 80 nach Fig. 2 übermittelt wird. Der Kupplungsbetätigungscontroller 60 arbeitet unter der Steuerung des Getriebeschaltcontrollers 33. Der Kupplungsbetätigungscontroller 60 kontrolliert die Bewegung der beweglichen Platte 23 aus der ausgerückten Stellung in eine zumindest teilweise eingerückte oder die voll eingerückte Stellung, sobald er das Einrücksignal von dem Getriebeschaltcontroller 33 erhält. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass das Kupplungseinrücksignal eine gewünschte Kupplungsstellung bezeichnet. Der Kupplungsaktuator 27 umfasst vorzugsweise ein geschlossenes Regelschleifensystem, um die bewegliche Platte 23 in die gewünschte Stellung zu steuern. Es ist ferner möglich, dass das Kupplungseinrücksignal einen gewünschten Kupplungsdruck an dem Kupplungsaktuator 27 repräsentiert, was zu einer geschlossenen Regelschleife zur Steuerung dieses gewünschten Druckes führt. Abhängig von dem jeweiligen Fahrzeug ist es dem Kupplungsaktuator 27 möglich, auch gesteuert und nicht geregelt zu arbeiten. Die genauen Einzelheiten des Kupplungsaktuators 27 sind für die Erfindung nicht kritisch und werden nicht weiter erläutert.
Der Kupplungsbetätigungscontroller 60 erzeugt vorzugsweise mittels einer offenen Schleife ein vorbestimmtes gesteuertes Kupplungsausrücksignal, um die Kupplung 20 allmählich auszurücken, sobald das Ausrücksignal von dem Getriebeschaltcontroller 33 angekommen ist. Es wird vorausgesetzt, dass für dieses vorbestimmte Ausrücken der Kupplung 20 mittels einer offenen Regelschleife keine nachteiligen Schwingungsantworten auftreten.
Fig. 3 zeigt die Motordrehzahl 90 und die Getriebewelleneingangsdrehzahl 100 im Falle des Anfahrens, d.h. des Anfahrens aus dem Stillstand, um mit einer vernünftigen Geschwindigkeit weiterzufahren. Zunächst befindet sich die Motordrehzahl 90 auf Leerlaufdrehzahl. Danach erhöht sich die Motordrehzahl 90 monoton innerhalb des Zeitfensters nach Fig. 3. Die Motordrehzahl 90 wird entweder weiter erhöht oder bleibt konstant. Idealerweise wird die Motordrehzahl 90 so weit erhöht, bis das durch den Motor 10 erzeugte Drehmoment zu dem Drehmoment passt, das benötigt wird, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Bei höherer Last liegt diese Motordrehzahl in dem mittleren Bereich zwischen der Leerlaufdrehzahl und der maximalen Motordrehzahl. Diese konstante Motordrehzahl entspricht dem Drehmoment, das benötigt wird, um zu dem Kupplungsdrehmoment und dem Antriebsstrangdrehmoment zu passen und ein Gleichgewicht zwischen dem Motorausgangsdrehmoment und dem Fahrzeuglastdrehmoment zu erzeugen. Dieser Drehmomentwert stellt das ideale Kupplungsdrehmoment dar, da höhere Kupplungsdrehmomente den Motor 10 abwürgen würden und ein niedrigeres Kupplungsdrehmoment es der Motordrehzahl gestatten würde, zu stark anzusteigen. Schließlich beschleunigt das Fahrzeug bis zu einer Geschwindigkeit, bei der die Kupplung vollständig eingerückt werden kann. Anschließend steht das Gleichgewicht zwischen dem Motordrehmoment und dem Lastdrehmoment mittels der Drosseleinstellung unter der Kontrolle des Fahrers, und der Kupplungsbetätigungscontroller 60 befiehlt fortwährend ein vollständiges Einrücken der Kupplung.
Wenn das Fahrzeug angehalten wurde und die Kupplung 20 vollständig getrennt hat, ist die Getriebeeingangsdrehzahl 100 zunächst null. Dies ist der Fall beim Anfahren des Fahrzeugs, jedoch kann, wie weiter unten erläutert wird, dieselbe Technik verwendet werden, um ein sanftes Kupplungseinrücken zu erreichen, wenn die Gänge geschaltet werden, während das Fahrzeug fährt. Somit kann die Getriebeeingangsdrehzahl zunächst einen Wert entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit aufweisen. Beim teilweisen Einrücken der Kupplung 20 steigt die Getriebeeingangsdrehzahl 100 an und nähert sich asymptotisch der Motordrehzahl 90. An einem Punkt 101 ist die Getriebeeingangsdrehzahl 100 hinreichend dicht an die Motordrehzahl 90 herangekommen, um ein volles Einrücken der Kupplung 20 zu erreichen, ohne dass die Torsionsnachgiebigkeit des Antriebsstrangs des Fahrzeugs angeregt wird. An diesem Punkt ist die Kupplung 20 vollständig eingerückt. Anschließend folgt die Getriebeeingangsdrehzahl 10 der Motordrehzahl 90, bis die Kupplung 20 ausgerückt wird, wenn durch den Getriebecontroller 33 die nächst höhere Gangstufe ausgewählt wird. Das System arbeitet vorzugsweise auch in Fällen, in denen das Fahrzeug nicht angehalten ist und die anfängliche Getriebeeingangsdrehzahl von null verschieden ist.
Fig. 4 veranschaulicht schematisch die Steuerfunktion des Kupplungsbetätigungscontrollers 60. Wie bereits in Fig. 1 gezeigt, bekommt der Kupplungsbetätigungscontroller 60 das Drosselsignal von dem Gaspedal 11, das Motordrehzahlsignal von dem Motordrehzahlsensor 13 und das Getriebeeingangsdrehzahlsignal von dem Getriebeeingangsdrehzahlsensor 31. Der Kupplungsbetätigungscontroller 60, wie er in Fig. 4 veranschaulicht ist, erzeugt ein Kupplungseinrücksignal, das in den Kupplungsaktuator 27 zwecks Betatigung der Reibkupplung 20 eingespeist wird. Obwohl in Fig. 4 nicht gezeigt, bestimmen das Maß der Kupplungsbetätigung zusammen mit der Gaspedalstellung, der Motordrehzahl und den Fahrzeugcharakteristiken die Getriebeeingangsdrehzahl, die von dem Getriebeeingangsdrehzahlsensor 31 erfasst wird und die an den Kupplungsbetätigungscontroller 60 geliefert wird. Demzufolge ist das Steuerschema gemäß Fig. 4 ein geschlossenes Regelsystem.
Die in Fig. 4 veranschaulichte Steuerfunktion wird nur für Kupplungsstellungen zwischen dem Berührungspunkt 81 und dem vollständigen Einrücken benötigt. Kupplungseinrückstellungen, die unterhalb des entsprechenden Berührungspunktes 81 liegen, führen nicht dazu ein Drehmoment übertragen zu können, da die Kupplung 20 vollständig ausgerückt ist. Vorzugsweise gehört zu dem Kupplungsbetätigungscontroller 60 eine Maßnahme zur Erkennung der Kupplungsstellung entsprechend dem Berührungspunkt 81. Erkennungstechniken hierfür sind aus dem Stand der Technik bekannt. Lediglich als Beispiel sei genannt, dass die Kupplungsstellung am Berührungspunkt 81 bestimmt werden kann, indem das Getriebe 30 in den Leerlauf geschaltet wird und die Kupplung 20 solange in Richtung Einrücken bewegt wird, bis der Getriebeeingangsdrehzahlsensor 31 zum ersten Male eine Rotation erfasst. Beim Erhalt des Einrücksignals von dem Getriebeschaltcontroller 33 bringt der Kupplungsbetätigungscontroller 60 die Kupplung 20 vorzugsweise schnell zu einem Punkt, der dem Berührungspunkt 81 entspricht. Dies setzt den Nullpunkt für die Kupplungseinrücksteuerung auf den Berührungspunkt 81. Anschließend wird das Einrücken der Kupplung durch die Steuerfunktion gemäß Fig. 4 kontrolliert.
Der Kupplungsbetätigungscontroller 60 wird vorzugsweise mittels einer Mikrocontrollerschaltung realisiert. Die Eingangssignale entsprechend der Motordrehzahl, der Getriebeeingangsdrehzahl und der Gaspedaleinstellung müssen in digitaler Form vorliegen. Diese Eingangssignale werden vorzugsweise mit einer Rate gesampelt, die mit der Arbeitsgeschwindigkeit des Mikrocontrollers verträglich und die schnell genug ist, um die gewünschte Steuerung zu erreichen. Wie vorstehend erläutert, werden die Motordrehzahl, die Getriebeeingangsdrehzahl und die Getriebeausgangsdrehzahl vorzugsweise mit vielzähnigen Rädern erfasst, deren Zahnrotation mittels magnetischer Sensoren erkannt wird. Die von den magnetischen Sensoren erkannten Impulszüge werden während vorbestimmter Zeitintervalle gezählt. Die entsprechenden Zählerstände sind direkt der gemessenen Drehzahl proportional. Zur richtigen Steuerung muss das Vorzeichen des Getriebeeingangsdrehzahlsignals negativ sein, wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt. Somit wird eine Erkennungsform für die Drehrichtung der Eingangswelle 25 benötigt. Eine solche Richtungserkennung ist bekannt und wird nicht weiter beschrieben. Die Gaspedaleinstellung wird vorzugsweise mittels eines Analogsensors erfasst, beispielsweise mittels eines Potentiometers. Dieses analoge Gaspedalsignal wird mittels eines Analog- Digital-Wandlers zur Verwendung durch den Mikrocontroller digitalisiert Der Mikrocontroller führt die in Fig. 4 durch diskrete Differenzengleichungen veranschaulichte Prozesse in bekannter Weise aus. Die Steuerprozesse, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht sind, sollten deswegen als Hinweis darauf angesehen werden, wie der Mikrocontroller zu programmieren ist, mit dem anstelle diskreter Hardware die Erfindung umgesetzt wird. Es ist leicht möglich, mit demselben Mikrocontroller sowohl den Kupplungsbetätigungscontroller 60 als auch den Getriebeschaltcontroller 33 zu verwirklichen, wenn der Mikrocontroller hinreichend leistungsfähig und richtig programmiert ist. Es wird davon ausgegangen, dass ein Intel Mikrocontroller 80C196 eine ausreichende Rechenkapazität aufweist, um in dieser Weise arbeiten zu können.
Das Motordrehzahlsignal ist das Referenzsignal für die Steuerung; d.h. das Motordrehzahlsignal stellt die gewünschte Getriebeeingangsdrehzahl dar. Der Kupplungsbetätigungscontroller 60 enthält einen PID-Regler 65 (Proportional-Integral-Differenzial-Regler), wie er am besten in Fig. 5 zu ersehen ist. Die Getriebeeingangsdrehzahl von dem Getriebeeingangsdrehzahlsensor 31 wird von der Motordrehzahl in dem algebraischen Summierer 64 abgezogen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Der PID-Regler 65 enthält einen Verstärker 84, der an den Ausgang des Summierers 64 angeschlossen ist, um die Verstärkung einzustellen sowie einen Integrator 86, der das verstärkte Fehlersignal integriert, das zu einem algebraischen Summierer 67 gelangt. Das Fehlersignal wird außerdem durch einen Verstärker 88 verstärkt, um einen Proportionalterm für den Summierer 67 zu liefern. Der Differenzialterm für den Summierer 67 wird durch einen Verstärker 94 und einen Differenzierer 96 bereitgestellt, die in Abhängigkeit von dem Getriebeeingangsdrehzahlsignal arbeiten. Das Proportional-, das Integral- und das Differenzsignal werden in dem Summierer miteinander addiert. Regler dieser Art sind aus der Regelungstechnik bekannt und können in unterschiedlichen Arten aufgebaut sein. Beispielsweise kann der Differenzialanteil aus dem Fehlersignal ebenso abgeleitet werden wie der Proportional- und der Integralanteil.
Der algebrische Summierer 67 speist den Eingang des Vorfilters 68. Das Ausgangssignal von dem Vorfilter 68 wird in den algebraischen Summierer 69 eingespeist. Der algebraische Summierer 69 bekommt außerdem das gemessene Getriebeeingangsdrehzahlsignal von dem Getriebeeingangsdrehzahlsensor 31. Der algebraische Summierer 69 bildet die Differenz zwischen dem vorgefilterten Signal des Vorfilters 68 der Getriebeeingangsdrehzahl. Diese Differenz wird in den Kompensator 70 eingespeist. Der Kompensator 70 enthält ein näherungsweise inverses Modell der Torsionsschwingungsantwort des Fahrzeugs auf Drehmomenteingangsdsignale. Der Kompensator 70 weist eine frequenzabhängige Verstärkung auf, die so gewählt ist, dass sie Veränderungen in der Regelschleifenantwort auf den Kupplungsbetätigungscontroller 60 zufolge Änderungen in der Übertragungsfunktion in dem Fahrzeugantriebsstrang vermindert, und er weist insbesondere eine erhöhte Verstärkung bei niedrigen Frequenzen auf, um die Stabilität des Systems zu erhöhen. Die Bestimmung der Übertragungsfunktion des Kompensators 70 wird weiter unten beschrieben. Der Kompensator macht die innere Schleife, die eine gewisse Ungewissheit aufweist, vorhersagbar, so dass das System mit dem PID-Regler 65 steuerbar ist, um eine asymptotische Annäherung der Eingangsdrehzahl an die Motordrehzahl zu erreichen. Das Vorfilter arbeitet mit dem Kompensator zusammen, um eine gut gedämpfte Übertragungsfunktion zweiter Ordnung zur Steuerung durch den PID-Regler zu bilden. Die Eigenschaft des Vorf ilters 68 und die Art und Weise, wie es festgelegt wird, wird unten weiter erläutert. Das Vorfilter und der Kompensator werden in dieser Beschreibung getrennt behandelt, da sie jedoch in Serie angeordnete Komponenten sind, können sie zu ein und derselben Einheit miteinander verbunden werden, d.h. beide Funktionen können durch eine einzige Übertragungsfunktion oder die äquivalente diskrete Differenzengleichung oder Satz von Gleichungen ausgedrückt werden.
Ausgehend von einem Motordrehzahldifferenzialsignal wird in dem Kupplungseinrücksignal noch ein Vorwärtssignal mitgeliefert. Der Differenziationskompensator oder Beschleunigungskompensator 73 erzeugen ein Digitalsignal, das von der Änderungsgeschwindigkeit der Motordrehzahl abhängig ist, jedoch gefiltert wird, um eine abrupte Abnahme zufolge einer geringen Motorverzögerung zu verhindem. Dieses differenzierte Motordrehzahlsignal und sein Integral, erzeugt durch den Integrator 74, wird in den algebraischen Summierer 71 eingespeist. Der algebraische Summierer 71 summiert das Ausgangssignal des Kompensators 70, das differenzierte Motordrehzahlsignal von dem Beschleunigungskompensator 73 und das Integralsignal von dem Integrator 74, um das Kupplungseinrücksignal zu erzeugen. Der Kupplungsaktuator 27 verwendet dieses Kupplungseinrücksignal, um das Maß des Einrückens der Kupplung zu kontrollieren.
Das Vorwärtssignal gestattet eine bessere Antwort des Kupplungsbetätigungscontrollers 60, wenn die Motordrehzahl erhöht wird. Unter der Bedingung der Motordrehzahlerhöhung verursacht das Vorwärtssignal ein schnelles Einrücken der Kupplung 20 proportional zu der Geschwindigkeit der Motorbeschleunigung. Bei voll durchgetretenem Gaspedal kann sich die Motordrehzahl schnell erhöhen, ehe ein Drehmoment im Antriebsstrang aufgebaut ist. Dies liegt daran, weil die Geschwindigkeit der Antwort des Kupplungsbetätigungscontrollers 60 ohne diese Vorwärtsantwort langsam ist, verglichen mit der Scheitelmotordrehzahlantwort. Mit diesem Vorwärtssignal führt die schnelle Motorbeschleunigung zu einem schnelleren Kupplungseinrücken als sonst. Das zusätzliche Einrücken der Kupplung neigt dazu, das Hochlaufen der Motordrehzahl zu beschränken, indem von dem Motor zusätzliches Drehmoment abgefordert wird. Sobald die Motordrehzahl einen konstanten Wert erreicht, geht der Differenzialanteil auf null und der Integrator 74 hält die Kupplung eingerückt, wie dies benötigt wird, um den Anstieg der Motordrehzahl zu begrenzen. Andere Teile der Steuerfunktionen dienen sodann dazu, eine asymptotische Konvergenz der Getriebeeingangsdrehzahl mit der Referenzdrehzahl herzustellen.
Das Vorfilter 68 und der Kompensator 70 führen unterschiedliche und komplementäre Funktionen in dem Kupplungsbetätigungscontroller 60 aus. Die Übertragungsfunktionen des Vorfilters 68 und des Kompensators 70 werden wie folgt bestimmt. Die Übertragungsfunktion des Kompensators 70 wird so gewählt, dass die Empfindlichkeit der Übertragungsfunktion der geschlossenen Schleife gegenüber Anderungen der Parameter des Antriebsstrangs vermindert wird. Dies wird erreicht, indem eine ausreichende Schleifenverstärkung als Funktion der Frequenz bereitgestellt wird. Wenn die Empfindlichkeit der Übertragungsfunktion H(ω) für die geschlossene Schleife, bezogen auf die Übertragungsfunktion des Antriebsstrangs G(ω) SH(ω)G(ω) ist, dann gilt
wobei C(ω) die Übertragungsfunktion des Kompensators 70 darstellt. Die Betrachtung dieser Beziehung zeigt, dass die Empfindlichkeit SH(ω)G(ω) willkürlich auf null gebracht werden kann, indem die Verstärkung des Kompensators erhöht wird. Stabilitäts- und Rauschprobleme setzen praktische Grenzen für die maximale Verstärkung des Kompensators. Deswegen wird die Übertragungsfunktion C(ω) des Kompensators 70 bei allen Frequenzen ω hoch genug gewählt, um Veränderungen in der Übertragungsfunktion der geschlossenen Schleife auf einen akzeptablen Wert zu begrenzen, der als Bemessungskriterium vorgegeben ist. Eine vergrößerte Stabilität ergibt sich, indem die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen betont wird.
Der Kompensator 70 enthält ein angenähertes inverses Modell für die Torsionsschwingungsantwort. Bei dem typischen schweren LKW, bei dem diese Erfindung anzuwenden ist, verursacht die Torsionsnachgiebigkeit des Antriebsstrangs, dass die Übertragungsfunktion des Antriebsstrangs ein Paar leicht gedämpfte Pole aufweist, die im Bereich zwischen 2 und 5 Hz liegen können. Der genaue Wert hängt von den Fahrzeugparameterwerten ab. Die inverse Antwort des Komparators 50 führt zu einem Notch-Filter im Bereich dieser Pole. Das Frequenzband des Notch-Filters ist breit genug, um den Bereich der erwarteten Fahrzeugfrequenzantworten abzudecken. Der typische Schwerlast-LKW zeigt in der Übertragungsfunkion auch ein Paar komplexer Nullstellen in dem Frequenzbereich zwischen 1 und 2 Hz. Diese komplexen Nullstellen neigen dazu, die Systemschleifenverstärkung zu vermindern und führen dazu, dass das System empfindlicher gegenüber Veränderungen in den Fahrzeugcharakteristiken in diesem Frequenzbereich ist. Der Kompensator 70 führt vorzugsweise zu einem Paar einfacher Nullstellen in diesem Frequenzbereich, um die Schleifenverstärkung zu erhöhen und die Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen in den Fahrzeugeigenschaften zu vermindern. Somit zeigt die Gesamtantwort des geschlossenen Regelsystems starke gedämpfte Eigenwerte, die zu weniger Schwingungen des Systems führen.
Das Vorfilter 68 wird dazu verwendet, zuverlässig eine gewünschte Transientenantwort der geschlossenen Regelschleife zu erhalten. Die Übertragungsfunktion H(ω) der geschlossenen Regelschleife ohne das Vorfilter 68 lautet:
wobei C(ω) die Übertragungsfunktion des Kompensators 70 und G(ω) die Übertragungsfunktion des Antriebsstrangs darstellen. Die oben erwähnte Bemessung für den Kompensator 60 berücksichtigt nur die Verminderung der Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen der Antriebsstrangantwort G(ω). Dies führt typischerweise bei einer Antwort des geschlossenen Systems H(ω) zu einer unzweckmäßigen Zeitantwort. Das Bemessungsziel für das Vorfilter und den Kompensator besteht darin, ein vorhersagbares Antwortverhalten zu erzeugen, um den PID-Regler in die Lage zu versetzen, eine asymptotische Konvergenz zwischen der Getriebeeingangsdrehzahl und der Motordrehzahl während der Betätigung der Kupplung 20 zu erreichen. Die Übertragungsfunktion H(ω) mit dem Vorfilter 68 lautet:
wobei F(ω) die Übertragungsfunktion des Vorfilters 68 bedeutet. Das Vorfilter 68 ist ein Tiefpassfilter mit einem Durchlassband, das auf die Bemessungsgeschwindigkeit des PID-Reglers bezogen ist.
Die oben ausgeführte Bestimmung des Antwortverhaltens des Vorfilters 68 und des Kompensators 70 entspricht der quantitativen Rückkopplungstheorie nach Horowitz. Diese Theorie wird in "Quantitative Feedback Theory" von 1. M. Horowitz, LEE Proceedings, Vol 129, PT.d., No. 6, November 1982 beispielhaft erläutert. Die Auswahl für die Antwort des Filters 68 und des Kompensators 70 führt zu einem System, das stabil ist, d.h. das in der Lage ist, richtig in einem weiten Bereich von Fahrzeugbedingungen zu reagieren.
Wie oben erwähnt, werden die Elemente nach Fig. 4 vorzugsweise mittels diskreter Differenzengleichungen in einem Mikrocontroller implementiert. Derartige Gleichungen sind speziell in den oben erwähnten Patentanmeldungen geoffenbart. Die Eigenschaften des Kompensators und des Vorfilters können jedoch aus den nachfolgenden Gleichungen und diskreten Differenzengleichungen leicht durch den Fachmann abgeleitet werden. Für den Kompensator lautet die Übertragungsfunktion:
In ähnlicher Weise lautet die Übertragungsfunktion des Vorfilters:
Die vorliegende Erfindung kann vorteilhafterweise beim Wiedereinkuppeln nach einem Schalten des Getriebes verwendet werden. In diesem Falle werden dieselben Steuervorgänge, wie in Fig. 4 gezeigt, verwendet einschließlich der oben aufgeführten Übertragungsfunktionen für das Vorf ilter 68 und den Kompensator 70. Wenn mittels Differenzengleichungen ausgedrückt, unterscheiden sich die Steuerprozesse für das Getriebeschalten von jenen für das Anfahren hinsichtlich der Wahl der in den Gleichungen verwendeten Koeffizienten. Ein entsprechender Satz für diese Koeffizienten wird aus einem Koeffizientenspeicher 75, abhängig von dem Gangsignal von dem Getriebeschaltcontroller 33, abgerufen. Der ausgewählte Satz von Koeffizienten kann ferner Integrationskoeffizienten für den Integrator 74 und Koeffizienten für den Differenziator 73 umfassen. Hinsichtlich anderer Aspekte arbeitet die Erfindung in derselben Weise, wie oben, beschrieben.
Die Steuerprozesse gemäß der Erfindung sind gegenüber Variationen in dem Antwortverhalten des Fahrzeugs robust. Es wird angenommen, dass der hier beschriebene automatische Kupplungscontroller in der Lage ist, Änderungen in der Fahrzeugbeladung bei einem Einzelfahrzeug und Veränderungen in dem Antwortverhalten zwischen unterschiedlichen Kombinationen von Motor, Kupplung und Antriebsstrangschwingungsantwort zwischen unterschiedlichen Fahrzeugen zu beherrschen. Deswegen muss der automatische Kupplungscontroller gemäß der Erfindung nicht für ein spezielles Fahrzeug spezialisiert werden. Somit ist der erfindungsgemäße automatische Kupplungscontroller leichter für eine Vielzahl von Fahrzeugen herzustellen.
Die Ausführungsformen der Erfindung, für die ein exklusives Eigentum oder ein Privileg beansprucht wird, sind wie folgt definiert:

Claims

1. Kombination, zu der eine durch eine Drossel (11) gesteuerte Quelle (10) für Antriebsenergie, eine Reibkupplung (20), deren Eingangswelle (15) mit der Quelle (10) für Antriebsenergie verbunden ist und die eine Ausgangswelle (25) aufweist, und wenigstens ein ein Trägheitsmoment aufweisendes Antriebsrad (51, 54) gehören, das an die Ausgangswelle (25) der Reibkupplung (20) angekuppelt ist, die eine Torsionselastizität aufweist, die zu einer Schwingung in Abhängigkeit von dem eingeleiteten Drehmoment führt, wobei eine automatische Kupplungssteuereinrichtung aufweist:

einen Motordrehzahlsensor (13), der mit der Quelle (10) für Antriebsenergie verbunden ist, um ein Motordrehzahlsignal entsprechend der Drehzahl der Quelle (10) für Antriebsenergie zu liefern;

einen Getriebeeingangsdrehzahlsensor (31), der mit der Ausgangswelle (25) der Reibkupplung (20) verbunden ist, um ein Getriebeeingangsdrehzahlsignal entsprechend der Drehzahl der Ausgangswelle (25) der Reibkupplung (20) zu erzeugen;

einen Kupplungsaktuator (27), der mit der Reibkupplung (20) verbunden ist, um das Einrücken der Reibkupplung (20) aus der ausgerückten in die vollständig eingerückte Stellung entsprechend einem Kupplungseinrücksignal zu betätigen; und

eine Steuerung (60), die an den Motordrehzahlsensor (13), den Getriebeeingangsdrehzahlsensor (31) und den Kupplungsaktuator (27) angeschlossen ist und zu der gehören:

Mittel (64), um die Differenz zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Eingangsdrehzahlsignal zu ermitteln:

ein PID-Regler (65), der lediglich in Abhängigkeit von der Differenz arbeitet, um ein Reglerausgangssignal zu erzeugen;

ein Vorfilter (68), das an den PID-Regler (65) angeschlossen ist, um ein gefiltertes PID-Signal zu erzeugen;

einen ersten algebraischen Addierer (69), der an den Getriebeeingangsdrehzahlsensor (31) und das Vorfilter (68) angeschlossen ist, um ein erstes algebraisches Summensignal zu erzeugen, das der Differenz zwischen (1) dem gefilterten PID-Signal und (2) dem Getriebeeingangsdrehzahlsignal entspricht; und

ein Kompensator (70), der an den ersten algebraischen Addierer (69) angeschlossen ist, um die Schleifenverstärkung zu vermindern und um das Kupplungseinrücksignal zu erzeugen, das dem Kupplungsaktuator (27) zugeführt wird, damit die Reibkupplung (20) so eingerückt wird, dass die Getriebeeingangsdrehzahl sich asymptotisch der Motordrehzahl annähert.

2. Automatische Kupplungssteuerung nach Anspruch 1, bei der der PID-Regler (65) einen Integrator (86) aufweist, dessen Eingangsssignal die Differenz ist, um eine Komponente des Reglerausgangssignals zu erzeugen.

3. Automatische Kupplungssteuerung nach Anspruch 1, zu der es ferner gehört,

dass die Mittel (64) zum Bestimmen der Differenz einen zweiten algebraischen Addierer (64) umfassen, um die Differenz zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Eingangsdrehzahlsignal zu ermitteln;

dass der PID-Regler (65) einen Integrator (86) aufweist, der an den zweiten algebraischen Addierer (64) angeschlossen ist und der in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Motordrehzahlsignal und dem Eingangssignal arbeitet, um einen integralen Term des Reglerausgangssignals zu erzeugen;

dass ein differenzierender Kompensator (73) in Abhängigkeit von dem Motordrehzahlsignal arbeitet, um ein Führungssignal zu erzeugen;

dass der zweite Integrator (64) in Abhängigkeit von dem Führungssignal arbeitet, um ein zweites Integratorsignal zu erzeugen; und

dass Mittel (71) vorhanden sind, um das Ausgangssignal des Kompensators (73), das Führungssignal und das zweite Integratorsignal zu summieren, um das Kupplungseinrücksignal zu erzeugen.

4. Kombination, zu der ein durch eine Drossel (11) gesteuerter Motor, ein Getriebe (30) mit einer Eingangswelle (25), ein von dem Getriebe (30) angetriebenes Antriebsrad (51...54) und eine Reibkupplung (20), die zwischen dem Motor (10) und der Getreibeeingangswelle (25) liegt und die eine Torsionselastizität aufweist, die zu einem Schwingungsantwortverhalten in Abhängigkeit von dem eingeleiteten Drehmoment führt, und eine automatische Kupplungssteuereinrichtung (27, 60) gehören, die Sensoren für die Pedalstellung, für die Motordrehzahl (13) und für eine Eingangswellendrehzahl (31) und einen Kupplungsaktuator (27) aufweist, der an die Reibkupplung (20) angekuppelt ist, um das Einrücken der Reibkupplung (20) aus dem ausgerückten in die vollständig eingerückte Stellung entsprechend einem Kupplungseinrücksignal zu steuern, wobei ein Verfahren zum Erzeugen eines Kupplungseinrücksignals die Schritte aufweist, gemäß denen:

ein Fehlerwert zwischen der Motordrehzahl und der Eingangswellendrehzahl bestimmt wird;

ein Proportional-Integral-Differenzialwert nur aus dem Fehlerwert zwischen der Motordrehzahl und der Eingangswellendrehzahl erzeugt wird;

der PID-Wert gefiltert wird;

durch Subtrahieren der Eingangswellendrehzahl von dem gefilterten PID-Wert ein Fehler erzeugt wird; und

durch Erzeugen eines kompensierten Ausgangswertes der Fehler kompensiert wird, wobei der Ausgangswert eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen in der Reaktion auf die Drehmomenteinspeisung zu den Antriebsrädern hat, um das Kupplungseinrücksignal zu erzeugen, damit die Reibkupplung in einer Weise einrückt, die bewirkt, dass sich das Getriebeeingangsdrehzahlsignal asymptotisch dem Motordrehzahlsignal nähert.

5. Verfahren zum Erzeugen eines Kupplungseinrücksignals nach Anspruch 4, zu dem es gehört:

dass der Schritt des Erzeugens eines PID-Wertes, das Erzeugen eines integralen Terms und eines proportionalen Terms aus dem Fehlerwert beinhaltet.

6. Verfahren zum Erzeugen eines Kupplungseinrücksignals nach Anspruch 4, zu dem ferner der Schritt gehört:

dass der Schritt des Erzeugens eines PID-Wertes, das Erzeugen eines integralen Terms sowie eines proportionalen Terms aus dem Fehlerwert, das Erzeugen eines Differenzialterms aus entweder wenigstens der Eingangswellendrehzahl oder der Motordrehzahl und das Summieren des integralen Terms, des proportionalen Terms und des Differenzialterms umfasst.

7. Verfahren zum Erzeugen eines Kupplungseinrücksignals nach Anspruch 4, das ferner die Schritte aufweist, wonach:

die Motordrehzahl differenziert wird, um ein Vorwärtssignal zu erzeugen;

das Vorwärtssignal integriert wird und

das Vorwärtssignal, das integrierte Vorwärtssignal und der kompensierte Ausgangswert miteinander verknüpft werden, um das Kupplungseinrücksignal zu erzeugen.