DE10215503A1 - Elektrisch betätigtes Stellglied - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Kalibrieren der Gleichgewichtsposition, an welcher eine Ausgleichsfeder eines mittels Elektromotor angetriebenen Stellgliedes die elastische Last der Membranfeder einer Kupplung ausgleicht, die von dem Stellglied bedient wird, umfasst das Anlegen eines alternierenden Positionssignals mit großer Amplitude und hoher Frequenz zum Erregen des Elektromotors, wobei das Positionssignal den Positionen des Stellgliedes entspricht, welche die Gleichgewichtsposition überspannen, und das Messen der tatsächlichen Position des Stellgliedes durch einen Positionssensor, der dem Stellglied zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch betriebene Stellglieder und insbesondere ein elektrisch betriebenes Stellglied für eine Motorfahrzeug­ kupplung oder einen Gangwählmechanismus.

Elektrisch betriebene Stellglieder gemäß der vorliegenden Erfindung, wie zum Beispiel in GB 2325036, GB 2313885 oder GB 2309761 offenbart, auf deren Offenbarung explizit Bezug genommen wird und deren Inhalt aus­ drücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird, umfassen einen Elektromotor zum Steuern der Betätigung eines hydraulischen Hauptzylinders und, über einen Nehmerzylinder, einer Fahrzeugkupplung oder eines Übersetzungsverhältnis-Wählmechanismus. Bei solchen Stellgliedern kann der Elektromotor durch ein geeignetes Schaltgetriebe, zum Beispiel einen Schnecken- und Schneckenrad­ mechanismus, mit einer Schubstange verbunden sein, die durch eine Kurbel mit dem Schneckenrad verbunden ist, so dass die Drehung des Schneckenrades in eine lineare Bewegung der Schubstange umgesetzt wird. Das freie Ende der Schubstange ist an einem Kolben befestigt, der gleitend in einem Hauptzylinder eingeschlossen ist. Der Motor, der Getriebemechanismus und der Hauptzylinder sind vorzugsweise alle in einem gemeinsamen Gehäuse bereitgestellt.

Der Hauptzylinder des zuvor beschriebenen elektrischen Stellgliedes ist für gewöhnlich mit einem Kupplungsnehmerzylinder verbunden, so dass die Ausübung von Druck auf den Kupplungsnehmerzylinder eine Kupp­ lungsausrückgabel betätigt, die auf ein Kupplungsausrücklager wirkt, um eine Last zur Lösung der Kupplung anzulegen. Das Ausrücklager würde für gewöhnlich auf eine Membranfeder wirken, die normalerweise die Scheiben der Kupplung in reibschlüssigem Eingriff hält, wobei ein Nieder­ drücken der Membranfeder ein Auseinanderbewegen der Kupplungs­ scheiben bewirkt, so dass die Kupplung ausgerückt wird. Die Last, die von dem Elektromotor erzeugt wird, muss folglich ausreichen, die Membran­ feder in ausreichendem Maße zur Lösung der Kupplung niederzudrücken. Die Last, die von dem Elektromotor zur Lösung der Kupplung erzeugt wird, ist für gewöhnlich in der Größenordnung von 450 N.

Zur Verringerung der Größe des Elektromotors, der für solche Stellglieder erforderlich ist, wurde vorgeschlagen, eine Ausgleichsfeder in dem elekt­ rischen Stellglied zu integrieren, wobei die Ausgleichsfeder der Last ent­ gegenwirkt, die durch die Membranfeder ausgeübt wird. Die Ausgleichs­ feder kann zum Beispiel so angeordnet sein, dass sie vollständig zu­ sammengepresst ist, wenn die Kupplung vollständig eingerückt ist, wobei eine Last von zum Beispiel 250 N ausgeübt wird, die auf das elektrische Stellglied in die Bewegungsrichtung des Stellgliedes zur Lösung der Kupplung wirkt. Beim Lösen der Kupplung wird dann die anfängliche Last zum Niederdrücken der Membranfeder von der Ausgleichsfeder zugeführt, und obwohl sich diese Last in der Zeit, in welcher die Ausgleichsfeder und die Membranfeder im Gleichgewicht sind, verringert hat, muss der Elektro­ motor nur eine Last in der Größenordnung von 200 N bereitstellen, um die Kupplung vollständig zu lösen. Der Elektromotor kann daher durch die Verwendung der Ausgleichsfeder von 450 auf 500 N, der Anforderung ohne Ausgleichsfeder, auf 250 bis 300 N verkleinert werden.

Bei den elektrischen Stellgliedern der offenbarten Art stellt eine hohe stati­ sche Reibung im Schneckenrad eine Selbsthaltewirkung bereit. Wenn je­ doch die innere statische Reibung des Stellgliedes unzureichend ist, was wünschenswert sein kann, um die Effizienz des Stellgliedes zu optimieren, ist es möglich, wenn sich das Stellglied in Ruhestellung befindet, dass die Last, die von der Membranfeder ausgeübt wird, wenn die Kupplung gelöst ist, das Stellglied zurückdrängt, oder die Last, die von der Ausgleichsfeder ausgeübt wird, wenn die Kupplung eingerückt ist, das Stellglied nach vorne presst. Wenn der daraus entstehende Unterschied zwischen der tatsächlichen und der erforderlichen Position des Stellgliedes größer als eine vorbestimmte Toleranz ist, reaktiviert die Steuerung das Stellglied.

Für den Ausgleich der Kraft, die von der Membranfeder ausgeübt wird, die ein unbeabsichtigtes Wiedereinrücken der Kupplung ermöglichen könnte, wurde in der Deutschen Patentanmeldung Nr. DE 100 62 456.1, auf deren Offenbarung explizit Bezug genommen wird und deren Inhalt ausdrücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird, vorgeschlagen, wenn sich das Stellglied in Ruhestellung befindet, eine Spannung von für gewöhnlich 7 Prozent der maximalen PWM-Spannung an den Elektromotor in eine Richtung anzulegen, welche die Ausgleichs­ feder unterstützt und der Membranfeder entgegenwirkt. Diese Spannung legt eine Last an das Stellglied, die eine Rückwärtsbewegung des Stell­ gliedes unter der Last, die von der Membranfeder ausgeübt wird, verhin­ dert. Um jedoch eine Vorwärtsbewegung des Stellgliedes zu verhindern, wenn die Kupplung eingerückt ist, wird die 7 Prozent Spannung nur an­ gelegt, wenn die Last, die von der Ausgleichsfeder ausgeübt wird, gerin­ ger als jene ist, die von der Membranfeder ausgeübt wird.

Es ist daher eine Anforderung dieses Systems, die Gleichgewichtsposition zwischen der Ausgleichsfeder und der Membranfeder zu kennen. Bei Kupplungen mit Selbsteinstellern, welche die Position der Druckscheibe einstellen, um einen Abrieb der Reibungsflächen auszugleichen, bleibt die Gleichgewichtsposition im wesentlichen während der gesamten Le­ bensdauer der Kupplung unverändert. Bei solchen Kupplungen kann die Gleichgewichtsposition vorkalibriert sein. Wenn die Kupplung jedoch nicht mit Selbsteinstellern ausgestattet ist, ändert sich die Gleichgewichtspo­ sition signifikant, wenn sich die Komponenten der Kupplung abreiben. Bei solchen Kupplungen kann die zuvor beschriebenen 7 Prozent Span­ nungsstrategie nicht angewendet werden, und es muss eine weitaus kom­ plexere anpassungsfähige Strategie mit kontinuierlicher Stromzufuhr ausgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Kalibrieren der Kraft­ gleichgewichtsposition zwischen der Kupplung und Ausgleichsfeder bereit, sobald das System in einem Fahrzeug eingebaut ist, so dass die Gleich­ gewichtsposition in einem Linienende-Verfahren kalibriert und während der Lebensdauer des Fahrzeuges in regelmäßigen Abständen rekalibriert werden kann, zum Beispiel in routinemäßigen Fahrzeugwartungsinter­ vallen. Dadurch kann die 7 Prozent PWM-Spannungsstrategie bei Fahr­ zeugen mit Kupplungen ohne Selbsteinsteller angewendet werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Kalibrieren der Gleichgewichtsposition, bei welcher eine Aus­ gleichsfeder eines mittels Elektromotor angetriebenen Stellgliedes eine elastische Last in dem Mechanismus ausgleicht, der von dem Stellglied bedient wird, das Anlegen eines alternierenden Positionssignals mit gro­ ßer Amplitude und hoher Frequenz zum Erregen des Elektromotors, wobei das Positionssignal den Positionen des Stellgliedes entspricht, welche die Gleichgewichtsposition überspannen, und das Messen der tatsächlichen Position des Stellgliedes durch einen Positionssensor, der dem Stellglied zugeordnet ist.

Aufgrund der Kraft, die für die Ausgleichsfeder und die elastische Last, die durch den Mechanismus bei der anfänglichen Erregung in eine Richtung ausgeübt wird, charakteristisch ist, wenn zum Beispiel die Bewegung des Stellgliedes durch die Ausgleichsfeder unterstützt wird, bewegt sich das Stellglied rasch in die Gleichgewichtsposition, und die Bewegungsrate wird dann signifikant verringert, wenn der Motor der Last entgegenwirkt, die durch die elastische Last des Mechanismus ausgeübt wird. Ebenso bewegt sich das Stellglied bei umgekehrter Erregung des Motors rasch in die Gleichgewichtsposition zurück und dann langsam über die Gleich­ gewichtsposition hinaus, während die Ausgleichsfeder zusammengepresst wird. Folglich wird die tatsächliche Position des Stellgliedes auf der Gleichgewichtsposition zentriert. Je höher die Frequenz des alternieren­ den Signals ist, um so kürzer ist die Strecke, die über die Gleichgewichts­ position hinaus in jede Richtung zurückgelegt wird, und um so besser ist folglich die Einstellung der Gleichgewichtsposition. Gemäß einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel ist die Frequenz des alternierenden Positi­ onssignals 25 Hz oder höher, insbesondere wird vorzugsweise ein Positi­ onssignal von etwa 50 Hz verwendet.

Je näher der Mittelpunkt des Positionssignals der Gleichgewichtsposition ist, um so exakter ist die bestimmte Gleichgewichtsposition. Folglich kann eine iterative Technik verwendet werden, die aufeinanderfolgende Be­ stimmungen der Gleichgewichtsposition durchführt, wobei der Mittelpunkt des alternierenden Positionssignals auf der zuvor bestimmten Gleichge­ wichtsposition positioniert wird, bis die Gleichgewichtsposition mit dem Mittelpunkt des alternierenden Positionssignals zusammenfällt. Anfangs kann der Mittelpunkt des alternierenden Positionssignals so angeordnet werden, dass er mit einer theoretischen Gleichgewichtsposition zusam­ menfällt, die anhand der Konstruktionsmerkmale des Stellglie­ des/Mechanismus oder zumindest der letzten bekannten Gleichgewichts­ position, an welcher das Stellglied/der Mechanismus rekalibriert werden, zusammenfällt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun nur als Beispiel mit Be­ zugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:

Fig. 1 schematisch ein Fahrzeug mit einem durch einen Elektromotor angetriebenen Kupplungsstellglied zeigt;

Fig. 2 ausführlicher das durch einen Elektromotor angetriebene Kupp­ lungsstellglied/die Kupplung des Fahrzeuges zeigt, das in Fig. 1 darge­ stellt ist;

Fig. 3 typische Kurven für eine Last gegenüber der Stellgliedbewegung für die Kupplungsmembranfeder und die Stellgliedausgleichsfeder, die in Fig. 2 dargestellt sind, zeigt;

Fig. 4 eine Kurve der tatsächlichen Stellgliedausgangsposition zeigt, wenn alternierende Positionssignale großer Amplitude an das Stellglied bei unterschiedlichen Frequenzen angelegt werden;

Fig. 5 eine Kurve der tatsächlichen Stellgliedausgangsposition zeigt, wenn ein alternierendes Positionssignal hoher Frequenz an das Stellglied bei unterschiedlichen Amplituden angelegt wird; und

Fig. 6 eine Kurve der tatsächlichen Stellgliedausgangsposition zeigt, wenn der Mittelpunkt eines Positionssignals großer Amplitude und hoher Frequenz an das Stellglied angelegt wird, wobei der Mittelpunkt des alter­ nierenden Positionssignals in bezug auf die Gleichgewichtsposition der Stellglied/Kupplungsverbindung angelegt wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt, hat ein Fahrzeug 10 einen Innenverbrennungs­ motor 12, der mit einem Schaltgetriebe 14 durch eine Kupplung 16 ver­ bunden ist. Das Schaltgetriebe 14 ist durch eine Gelenkwelle 18 und Hinterachse 20 für den Antrieb der Hinterräder 22 des Fahrzeuges 10 an­ geschlossen.

Ein Gangwählhebel 24 ist mechanisch mit dem Schaltgetriebe 14 auf herkömmliche Weise für eine manuelle Wahl des Übersetzungsverhältnis­ ses verbunden. Das Einrücken und Ausrücken der Kupplung 16 wird von einem durch einen Elektromotor angetriebenen Kupplungsstellglied 16 gesteuert, wobei ein Sensor 32 an dem Gangwählhebel 24 ein Steuersig­ nal zu einer Steuereinheit 34 leitet, welches das Kupplungsstellglied 30 nach Bedarf zum Ausrücken und Wiedereinrücken der Kupplung 16 betä­ tigt, wenn ein Wechsel des Übersetzungsverhältnisses durch die Bewe­ gung des Gangwählhebels 24 eingeleitet wird.

Wie in Fig. 2 dargestellt, umfasst das Kupplungsstellglied 30 einen Gleichstrom-Elektromotor 40, der an dem Gehäuse 42 montiert ist. Der Motor 40 ist entweder direkt oder über einen Gangmechanismus mit un­ veränderlichem Verhältnis, eine Schnecke 44 und ein Scheckenrad 46, mit einer Schubstange 48 verbunden, wobei die Schubstange 48 mit einer Kurbel 50 verbunden ist, die dem Schneckenrad 46 zugeordnet ist, so dass die Drehung des Schneckenrades 46 in eine lineare Bewegung der Schubstange 48 umgesetzt wird. Anstelle des Schneckengetriebes 44, 46 können andere Verbindungsformen zur Übertragung der Drehbewegung des Elektromotors 40 zu der Schubstange 48 verwendet werden, zum Beispiel kann als Alternative ein Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, Stufenscheibenantrieb oder ein Getriebe mit Gewindespindel verwendet werden.

Die Schubstange 48 ist an ihrem freien Ende mit einem Kolben 54 eines hydraulischen Hauptzylinders 52 verbunden, wobei der hydraulische Hauptzylinder 52 integral in dem Elektromotorgehäuse 42 ausgebildet ist.

Die Schubstange 48 ist mit dem Kolben 52 durch eine Kugelstruktur 56 verbunden, die in eine teilkugelförmige Ausnehmung 58 eingeschnappt ist, welche axial zu dem Kolben 54 ausgebildet ist. Eine zylindrische Schrau­ bendruckfeder 60 wirkt zwischen dem Gehäuse 42 und einem Ring 62, der an der Schubstange 48 befestigt ist, um die Schubstange 48 zu dem geschlossenen Ende 64 des Hauptzylinders 52 zu schieben. Ein Schlitz 66 öffnet sich zu dem Hauptzylinder 52 an dessen Ende 64.

Ein Positionssensor 68 in Form eines linearen Potentiometers ist zur Be­ wegung mit der Schubstange 48 montiert, um ein Signal zu liefern, wel­ ches die Position der Schubstange 48 anzeigt.

Der Schlitz 66 des Hauptzylinders 52 ist mit einem Kupplungsnehmerzy­ linder 70 durch eine hydraulische Leitung 72 verbunden. Der Nehmerzy­ linder 70 wirkt auf eine Kupplungsausrückgabel 74, die auf das Ausrück­ lager 76 wirkt, um das Einrücken und Ausrücken der Kupplung 16 auf her­ kömmliche Weise zu steuern.

Die Kupplung 16 umfasst eine Reibungsscheibe 80, die diagonal mit der Antriebswelle 82 des Schaltgetriebes 14 verbunden ist. Die Reibungs­ scheibe 80 ist koaxial und zwischen einem Schwungrad 84, das antrei­ bend mit dem Motor verbunden ist, und einer Druckscheibe 86 befestigt, die über ein Kupplungsgehäuse 88 mit dem Schwungrad 84 zur Drehung mit diesem verbunden ist, wobei die Druckscheibe 86 axial in bezug auf das Schwungrad 84 bewegbar ist. Die Druckscheibe 86 wird durch eine Membranfeder 90 zu dem Schwungrad 84 gepresst, so dass die Rei­ bungsscheibe 80 dazwischen festgeklemmt wird, um Drehmoment zwischen dem Motor 12 und dem Schaltgetriebe 14 zu übertragen. Die Kupplung 16 wird beim Anlegen einer Last in Richtung des Schwungrades 84 auf den Innendurchmesser der Membranfeder 90, durch die Aus­ rückgabel 74 und das Ausrücklager 76 gelöst.

Anstelle einer hydraulischen Verbindung zwischen dem Kupplungsstell­ glied 30 und der Ausrückgabel 74, kann ein Kupplungsstellglied 30 durch eine pneumatische Verbindung oder mechanisch angeschlossen sein, wobei zum Beispiel die Schubstange 48 direkt auf die Ausrückgabel 74 wirken kann oder durch eine mechanische Verbindung oder ein Kabel an diese angeschlossen sein kann.

Wenn die Kupplung 16 vollständig eingerückt ist, befindet sich das Kupplungsstellglied 30 in der in Fig. 2 dargestellten Position, wobei die Schubstange 48 stark nach links verschoben ist, so dass der Kolben 54 des Hauptzylinders 52 sich an seiner Bewegungsgrenze entfernt vom Ende 64 befindet und die Feder 60 vollständig zusammengepresst ist.

Wenn der Elektromotor 40 zum Ausrücken der Kupplung 16 erregt wird, wird die Schubstange 48 nach rechts bewegt, so dass sich der Kolben 54 zu dem Ende 64 des Hauptzylinders 52 bewegt. Dadurch wird Fluid vom Hauptzylinder 52 zum Nehmerzylinder 70 verschoben. Der Nehmerzylin­ der 70 übt dadurch eine Last auf die Ausrückgabel 74 aus, welche das Ausrücklager 76 zu dem Schwungrad 84 bewegt und die Last auf den in­ neren Umfang der Membranfeder 90 ausübt, um die Last zu verringern, die dadurch auf die Druckscheibe 86 ausgeübt wird, wodurch die Klemmlast auf der Reibungsscheibe 80 verringert wird. Wie in Fig. 3 dar­ gestellt, ist zunächst die Last, die durch die vollständig ausgeglichene Feder 60 ausgeübt wird, höher als die Reaktionslast der Membranfeder 90, und folglich bewegen sich die Schubstange 48 und der Kolben 54 un­ ter der Last, die durch die Feder 60 ausgeübt wird. Folglich steht der Elektromotor 40 unter einer sehr geringen Last, die nur die Bewegung der Schubstange 48 unter der Wirkung der Feder 60 ermöglicht.

In der Gleichgewichtsposition, wenn die Last, die durch die Feder 60 aus­ geübt wird, die Reaktionslast der Membranfeder 90 ausgleicht, wird dann die Last, die für ein weiteres Ausrücken der Kupplung 16 erforderlich ist, durch den Elektromotor 42 bereitgestellt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Last, die auf die Membranfeder 90 zur vollständigen Lösung der Kupplung 16 ausgeübt wird, für gewöhnlich in der Größenordnung von 430 N. Die Rate der Ausgleichsfeder 60 ist derart, dass eine Last in der Größenordnung von 250 N bereitgestellt wird, wenn die Kupplung vollständig eingerückt ist und die Reaktionslast der Membranfeder 90 im Wesentlichen Null ist, wo­ bei die Last, die durch die Ausgleichsfeder 60 ausgeübt wird, auf etwa 210 N in der Gleichgewichtsposition fällt. Folglich muss der Elektromotor 40 imstande sein, eine ausreichende Last auszuüben, um die Membran­ feder 90 aus der Gleichgewichtsposition in die vollständig ausgerückte Position der Kupplung zu pressen, das heißt, von 210 N auf 430 N, und die Feder 60 aus der Gleichgewichtsposition in die vollständig eingerückte Position der Kupplung vollständig zusammenzupressen. Daher eignet sich ein Elektromotor 40, der so eingestellt ist, dass er eine Last von 220 N bis 250 N bereitstellt, anstatt einen Motor 40 zu erfordern, der Lasten von mehr als 430 N erzeugt. Wie in Fig. 3 dargestellt, unterscheidet sich die Gleichgewichtsposition beim Ausrücken der Kupplung 16 (BP_dsi) aufgrund der Hysterese der Membranfeder 90 von der Gleichgewichtsposition beim Einrücken der Kupplung 16 (BP_eng), die bei 4,5 mm bzw. 5,7 mm liegen.

Bei den elektrischen Stellgliedern der zuvor offenbarten Art bewirken die Lasten, die durch die Ausgleichsfeder 60 ausgeübt werden, wenn die Kupplung vollständig eingerückt ist, oder die Membranfeder 90, wenn die Kupplung vollständig ausgerückt ist, wenn keine signifikante Reibung im Mechanismus vorhanden ist, dass der Elektromotor 40, wenn er abge­ schaltet wird, zurückgedreht wird, so dass sich das Stellglied 30 aus der erforderlichen Position bewegen kann. Wenn sich während eines Gang­ wechsels die tatsächliche Position des Stellgliedes 30 von der erforderli­ chen Position um mehr als ein vorbestimmtes Maß unterscheidet, wird der Elektromotor 40 erneut erregt, um das Stellglied 30 in die gewünschte Position zurückzubewegen. Um dies zu vermeiden, wenn sich das Stell­ glied 30 in der Ruhestellung befindet, wurde vorgeschlagen, einen Strom an den Elektromotor 40 anzulegen, der ausreicht, um den Motor 40 in Po­ sition zu halten, aber nicht ausreicht, um eine Bewegung des Stellgliedes 30 zu verursachen. Für gewöhnlich wird eine Spannung von 7% der nor­ malen PWM-Spannung an den Elektromotor 40 für diesen Zweck ange­ legt. Diese 7% PMW-Strategie wird jedoch nur angewandt, wenn sich das Stellglied 30 in Ruhestellung während eines Gangwechsels befindet, wobei das Stellglied 30 zwischen der Gleichgewichtsposition und der vollständig ausgerückten Position der Kupplung 16 liegt. Wenn diese Strategie verwendet wird, ist es daher eine Anforderung, die Gleichge­ wichtsposition der Stellglied/Kupplungsanordnung exakt zu kennen.

Da sich die Gleichgewichtsposition der Stellglied/Kupplungsanordnung mit dem Abrieb der Reibflächen der Kupplung 16 ändert, ist es notwendig, die Stellglied/Kupplungsanordnung während der Lebensdauer des Fahr­ zeuges zu kalibrieren.

Fig. 4 zeigt die Wirkung des Anlegens eines Positionssignals, das bei Frequenzen von 5 Hz, 10 Hz, 25 Hz und 50 Hz alterniert, an den Elektro­ motor 40 des Stellgliedes 30. Das Positionssignal hat eine Amplitude von 6 mm, wobei der Mittelpunkt (MP) der Oszillation um den vorhergesagten Gleichgewichtspunkt der Stellglied- 30 /Kupplungs- 16 Anordnung liegt. Wenn das Positionssignal von der vollständig eingerückten Position der Kupplung 16 angelegt wird, bewegt der Elektromotor 40 unterstützt durch die Ausgleichsfeder 60 das Stellglied 30 rasch in die Gleichgewichtsposi­ tion. Das Stellglied 30 bewegt sich dann langsamer, da der Motor 40 selbst arbeitet, um die Reaktionskraft der Membranfeder 90 zu überwin­ den. Folglich erreicht das Stellglied selbst bei einer Frequenz von 5 Hz nicht die Position, die das Positionssignal benötigt, bevor das Positions­ signal umgekehrt wird. Bei Umkehr des Positionssignals stellt der Elekt­ romotor 40, unterstützt durch die Membranfeder 90 rasch das Stellglied 30 in die Gleichgewichtsposition zurück und bewegt sich dann langsamer, während der Motor 40 die Feder 60 zusammengepresst. Je höher die Frequenz des Positionssignals, um so weniger schießt das Stellglied über die Gleichgewichtsposition hinaus, und bei Frequenzen von 25 Hz und 50 Hz lässt sich das Stellglied 30 an der Gleichgewichtsposition nieder, wie durch Fig. 4 gezeigt wird.

Wie in Fig. 5 gezeigt, wird ein Positionssignal, das bei einer Frequenz von 50 Hz alterniert, und eine unterschiedliche Amplitude aufweist, an das Stellglied 30 angelegt. Wie in Fig. 5 gezeigt, lässt sich das Stellglied 30 bei kleineren Amplituden an dem Mittelpunkt des alternierenden Positi­ onssignals nieder, und um so größer die Amplitude ist, um so näher lässt sich das Stellglied 30 bei einer Position nieder, die der Gleichgewichts­ position des Stellgliedes 30 entspricht.

Schließlich, wie in Fig. 6 dargestellt, in welcher ein Positionssignal, das bei einer Frequenz von 50 Hz alterniert und eine Amplitude von 6 mm hat, an das Stellglied 30 angelegt wird, während der Mittelpunkt der Oszillation des Positionssignals verändert wird, wird gezeigt, dass sich die Genauig­ keit der Gleichgewichtspositionsbestimmung verbessert, wenn sich der Mittelpunkt des Positionssignals der Gleichgewichtsposition nähert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zum Kalibrieren der Gleichgewichtsposition eines Stellgliedes 30 ein Positionssignal, das bei einer Frequenz von 50 Hz alterniert und eine Amplitude von 6 mm hat, an das Stellglied 30 angelegt, und die tatsächliche Position des Stellgliedes 30, wie durch den Positionssensor 68 angezeigt, wird bestimmt. Zu Be­ ginn wird der Mittelpunkt des alternierenden Positionssignals so einge­ stellt, dass er mit der berechneten oder zuvor bestimmten Gleichge­ wichtsposition übereinstimmt.

Das Kalibrierungsverfahren wird dann wiederholt, wobei der Mittelpunkt des Positionssignals neu positioniert wird, so dass er mit der Gleichge­ wichtsposition übereinstimmt, die in dem vorangehenden Kalibrierungs­ verfahren bestimmt wurde, bis die Gleichgewichtspositionsbestimmung mit dem Mittelpunkt des Positionssignals übereinstimmt.

Verschiedene Modifizierungen können durchgeführt werden, ohne von der Erfindung Abstand zu nehmen. Obwohl zum Beispiel in dem zuvor be­ schriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Positionssignal, das bei 50 Hz alterniert, verwendet wurde, können Positionssignale, die bei 25 Hz oder mehr alternieren, verwendet werden. Ferner wird in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel zwar eine Amplitude von 6 mm ver­ wendet, aber es ist offensichtlich, dass die tatsächliche verwendete Amplitude von dem Bewegungsausmaß des Stellgliedes aus der vollstän­ dig eingerückten in die vollständig ausgerückte Position der Kupplung und der Stelle der Gleichgewichtsposition in bezug auf diese Extrempunkte der Bewegung abhängig ist.

Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf ein Kupplungsstellglied beschrieben wurde, ist sie gleichermaßen bei anderen elektronischen Motorstellgliedern anwendbar, die eine Ausgleichsfeder enthalten und zur Steuerung der Bewegung eines Mechanismus verwendet werden, der eine elastische Reaktionskraft erzeugt, zum Beispiel bei Stellgliedern, die in Gangwählmechanismen verwendet werden. Stellglied gemäß der vor­ liegenden Erfindung können auch in voll- oder halbautomatischen Getrie­ besystemen verwendet werden.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind vorgeschla­ gene Formulierungen unbeschadet der Erreichung eines weiteren Patent­ schutzes. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, Ansprüche für weitere Kombinationen von Merkmalen einzureichen, die zuvor nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbart wurden.

Rückverweise, die in den untergeordneten Ansprüchen verwendet wer­ den, beziehen sich auf die Weiterentwicklung des Gegenstandes des Hauptanspruchs durch die Merkmale des entsprechenden untergeord­ neten Anspruchs; sie sind nicht als Verzicht in bezug auf das Erreichen eines unabhängigen Gegenstandsschutzes für die Kombination von Merkmalen in den zugehörigen untergeordneten Ansprüchen zu verstehen.

Da der Gegenstand der untergeordneten Ansprüche in bezug auf den Stand der Technik zum Prioritätsdatum separate und unabhängige Erfin­ dungen darstellen kann, behält sich der Antragsteller das Recht vor, diese zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Ausscheidungserklä­ rungen zu machen. Ferner können sie auch unabhängige Erfindungen enthalten, die eine Konstruktion zeigen, die von einem der Gegenstände der vorangehenden untergeordneten Ansprüche unabhängig ist.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als eine Einschränkung der Erfindung anzusehen. Vielmehr ist im Umfang der vorliegenden Offenbarung ein großer Bereich von Verbesserungen und Modifizierungen, insbesondere jene Variationen, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die der Fachmann zum Beispiel durch Kombination einzelner mit jenen in der allgemeinen Beschreibung und den Ausführungsbeispielen in Erfahrung bringen kann, zusätzlich zu den Merkmalen und/oder Elementen oder Verfahrensstufen, die in den Ansprüchen beschrieben und in den Zeichnungen enthalten sind, möglich, mit dem Ziel, eine Aufgabe zu lösen, was zu einem neuen Gegenstand oder neuen Verfahrensstufen oder Abfolgen von Verfahrensstufen durch kombinierbare Merkmale führt, auch wenn sie die Herstellung, das Testen und Arbeitsprozesse betreffen.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungs­ vorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkma­ lskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden kön­ nen, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger An­ sprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Kalibrieren der Gleichgewichtsposition, an welcher eine Ausgleichsfeder eines mittels Elektromotor angetriebenen Stellgliedes eine elastische Last in dem Mechanismus ausgleicht, der von dem Stellglied bedient wird, umfassend das Anlegen eines alternierenden Positionssignals mit großer Amplitude und hoher Frequenz zum Erregen des Elektromotors, wobei das Positions­ signal den Positionen des Stellgliedes entspricht, welche die Gleichgewichtsposition überspannen, und das Messen der tatsäch­ lichen Position des Stellgliedes durch einen Positionssensor, der dem Stellglied zugeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das alternierende Positions­ signal bei einer Frequenz von 25 Hz oder mehr alterniert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das alternierende Posi­ tionssignal bei einer Frequenz in der Größenordnung von 50 Hz alterniert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das alternie­ rende Positionssignal eine Amplitude in der Größenordnung von 6 mm hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Mittelpunkt des alternierenden Positionssignals so angeordnet ist, dass er mit einer geschätzten Gleichgewichtsposition übereinstimmt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf­ einanderfolgende Kalibrierungen durchgeführt werden, wobei bei jeder Kalibrierung, die auf die anfängliche Kalibrierung folgt, der Mittelpunkt des alternierenden Positionssignals neu positioniert wird, so dass er mit der Gleichgewichtsposition übereinstimmt, die durch die vorangehende Kalibrierung bestimmt wurde, bis die be­ stimmte Gleichgewichtsposition mit dem Mittelpunkt des alternie­ renden Positionssignals übereinstimmt.