DE102020131783A1

DE102020131783A1 - Kupplungs- und steuerungseinheit einschliesslich regelbarer kupplungseinheit mit geschwindigkeitssensor und verfahren zur steuerung der regelbaren kupplungseinheit unter verwendung von informationen vom geschwindigkeitssensor für park- /berganfahrvorgänge

Info

Publication number: DE102020131783A1
Application number: DE102020131783.2A
Authority: DE
Inventors: John W. Kimes; Philip B. Woodley
Original assignee: Means Industries Inc
Current assignee: Means Industries Inc
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-06-10
Also published as: CN112896137A; US11215245B2; US20210164526A1; CN112896137B

Abstract

Eine Kupplungseinheit weist ein zweites Kupplungselement, das drehbar gelagert ist und ein erstes Kupplungselement mit einem Geschwindigkeitssensor auf, um eine Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements abzutasten. Die Kupplungseinheit weist außerdem ein Vorwärts- und ein Rückwärtssperrelement auf, bewegbar zwischen (i) einer kuppelnden Stellung, in welcher die Sperrelemente mit dem zweiten Kupplungselement in Eingriff kommen, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in entgegengesetzten ersten und zweiten Richtungen zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung. Nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements so absinkt, dass sie kleiner ist als ein Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit, wird das Rückwärtssperrelement in die kuppelnde Stellung bewegt, während das Vorwärtssperrelement in der nicht kuppelnden Stellung gehalten wird. Unabhängig von einer Parkanweisung werden die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung gehalten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als ein Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Kupplungs- und Steuerungseinheiten einschließlich regelbarer Kupplungseinheiten mit Sensoren und Verfahren zur Steuerung der Kupplungseinheiten unter Verwendung von Informationen von den Sensoren.
HINTERGRUND
Kupplungseinheiten, wie zum Beispiel Schaltkupplungen, werden in einer Auswahl von Anwendungen genutzt, um Leistung selektiv von einem ersten rotierbaren antreibenden Element, wie etwa eine Antriebsscheibe oder -platte, in ein zweites unabhängig rotierbares, angetriebenes Element, wie etwa eine angetriebene Scheibe oder Platte zu koppeln. In einer bekannten Auswahl von Schaltkupplungen, die gewöhnlich als „Freilaufkupplung“ oder „Überholkupplung“ bezeichnet werden, rückt die Schaltkupplung ein, um das antreibende Element mit dem angetriebenen Element nur dann mechanisch zu kuppeln, wenn das antreibende Element in einer ersten Richtung relativ zu dem angetriebenen Element rotiert. Die Schaltkupplung erlaubt andererseits, dass das antreibende Element ungehindert in der zweiten Richtung relativ zum angetriebenen Element rotiert.
Ein Freilaufkupplungstyp (d. h., FLK) enthält koaxiale antreibende und angetriebene Platten mit ebenen Kupplungsvorderseiten, die in engem Abstand in nebeneinander gestellter Beziehung angeordnet sind. In der Vorderseite der antreibenden Platte sind an im winkligen Abstand angeordneten Stellen um eine Achse herum Taschen ausgebildet, wobei in jeder Tasche eine Strebe oder Sperrklinke angeordnet ist. In der Vorderseite der angetriebenen Platte sind Einschnitte ausgebildet und mit einem oder mehreren der Streben in Eingriff bringbar, wenn die antreibende Platte in einer ersten Richtung rotiert. Wenn die antreibende Platte in einer der ersten Richtung entgegengesetzten, zweiten Richtung rotiert, rücken die Streben aus den Aussparungen aus, wodurch eine Freilaufbewegung der antreibenden Platte bezüglich der angetriebenen Platte ermöglich wird.
Regelbare oder schaltbare Freilaufkupplungen sind eine Abweichung von herkömmlichen Entwürfen der Freilaufkupplungen. Bei schaltbaren FLKs wird eine zweite Reihe von Sperrelementen in Kombination mit einer Gleitplatte hinzugefügt. Mit der zusätzlichen Reihe von Sperrelementen sowie der Gleitplatte wird die FLK um mehrfache Funktionen ergänzt. Regelbare FLKs sind imstande, eine mechanische Verbindung zwischen rotierenden oder feststehenden Wellen in einer oder beiden Richtungen herzustellen. Außerdem sind regelbare FLKs imstande, in einer oder beiden Richtungen freizulaufen. Eine regelbare FLK enthält einen extern gesteuerten Auswahl- oder Steuerungsmechanismus. Die Bewegung dieses Auswahlmechanismus kann zwischen zwei oder mehreren Stellungen erfolgen, die unterschiedlichen Betriebsarten entsprechen.
Der hier verwendete Begriff „Sensor“ beschreibt einen Schaltkreis oder eine Einheit mit einem Abtastelement und anderen Bauteilen. Der hier verwendete Begriff „Magnetfeldsensor“ beschreibt einen Schaltkreis oder eine Einheit mit einem Magnetfeldabtastelement und Elektronik, die mit dem Magnetfeldabtastelement verbunden ist. Magnetfeldsensoren werden in vielfältigen Anwendungen genutzt, einschließlich eines Winkelsensors, der einen Winkel in einer Richtung eines Magnetfeldes abtastet, eines Stromsensors, der ein Magnetfeld abtastet, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch einen stromführenden Leiter übertragen wird, eines Magnetschalters, der die Nähe eines ferromagnetischen Objekts abtastet, eines Rotationsdetektors, der durchlaufende ferromagnetische Gegenstände abtastet, zum Beispiel magnetische Gebiete eines Ringmagneten, und eines Magnetfeldsensors, der eine Magnetfelddichte eines Magnetfeldes abtastet. Der hier verwendete Begriff „Magnetfeldtastelement“ beschreibt eine Vielfalt von elektronischen Elementen, die ein Magnetfeld abtasten können. Die Magnetfeldfühlelemente können Hall-Effekt-Elemente, Magnetwiderstandselemente oder Magnettransistoren sein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Kupplungseinheiten werden in Fahrzeuggetrieben verwendet, damit eine Unterbrechung des Antriebsdrehmoments (d. h., des Kraftflusses) bei bestimmten Gangschaltungen verhindert wird und um das Bremsen mit dem Motor beim Fahren im Leerlauf zu ermöglichen. Hybridantriebsstränge kombinieren einen konventionellen Motor und einen Elektromotor, um ein effizienteres Fahrzeug zu produzieren. Das Drehmoment von Motor und Elektromotor wird über das Getriebe auf die angetriebenen Räder des Fahrzeugs geleitet.
Für Zwecke dieser Offenlegung soll der Begriff „Kupplung“ so interpretiert werden, dass er Schaltkupplungen oder Bremsen einschließt, bei denen eine der Platten zum Antrieb verbunden ist mit einem Drehmomentabgabeelement eines Getriebes und die andere Platte zum Antrieb verbunden ist mit einem anderen Drehmomentabgabeelement oder bezüglich des Getriebegehäuse verankert und festgehalten wird. Die Begriffe „Kupplung“, „Schaltkupplung“ und „Bremse“ können untereinander austauschbar verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Kupplungs- und Steuereinheit umfasst eine regelbare Kupplungseinheit, erste und zweite elektromechanische Bauteile und eine Steuereinheit. Die regelbare Kupplungseinheit enthält ein erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement, das relativ zu dem ersten Kupplungselement drehbar um eine Achse gelagert ist. Das erste Kupplungselement weist eine erste Kupplungsvorderseite auf, die ausgerichtet ist, so dass sie radial gegenüberliegt bezüglich der Achse und besitzt einen Geschwindigkeitssensor. Das zweite Kupplungselement weist eine zweite Kupplungsvorderseite auf, die ausgerichtet ist, so dass sie radial gegenüberliegt bezüglich der Achse und besitzt Sperrprofilierungen. Die Kupplungselemente sind relativ zueinander angeordnet, so dass sich der Geschwindigkeitssensor in einer Gegenstellung in engem Abstand zu den Sperrprofilierungen befindet. Das erste elektromechanische Bauteil ist so gestaltet, dass es ein erstes Sperrelement zwischen (i) einer kuppelnden Stellung bewegt, in der das erste Sperrelement mit einer der Sperrprofilierungen in Eingriff kommt, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in einer ersten Richtung um die Achse zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung, in der das erste Sperrelement aus den Sperrprofilierungen ausgerückt ist. Das zweite elektromechanische Bauteil ist so gestaltet, dass es ein zweites Sperrelement zwischen (i) einer kuppelnden Stellung bewegt, in der das zweite Sperrelement mit einer der Sperrprofilierungen in Eingriff kommt, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung um die Achse zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung, in der das zweite Sperrelement aus den Sperrprofilierungen ausgerückt ist. Der Geschwindigkeitssensor ist so gestaltet, dass die Sperrprofilierungen abgetastet werden, die hinter dem Sensor rotieren, wenn das zweite Kupplungselement relativ zum ersten Kupplungselement um die Achse rotiert, um ein Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, das eine Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements anzeigt. Die Steuereinheit ist betriebsbereit, um das Geschwindigkeitssignal vom Geschwindigkeitssensor zu empfangen.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgestaltet zum Steuern von einem der elektromechanischen Bauteile, um das Sperrelement entsprechend dem einen der elektromechanischen Bauteile aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, und zum Steuern des anderen der elektromechanischen Bauteile, um das Sperrelement entsprechend dem anderen der elektromechanischen Bauteile in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements so absinkt, dass sie kleiner ist als ein Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
Die Steuereinheit kann ferner ausgestaltet sein zum Steuern von einem der elektromechanischen Bauteile, um das Sperrelement entsprechend dem einen der elektromechanischen Bauteile aus der kuppelnden Stellung zurück in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, und zum Steuern des anderen der elektromechanischen Bauteile, um das Sperrelement entsprechend dem anderen der elektromechanischen Bauteile in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements anschließend so zunimmt, dass sie größer ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
Die Steuereinheit kann des Weiteren ausgestaltet sein zum Steuern des ersten elektromechanischen Bauteils, um das erste Sperrelement aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, und zum Steuern des zweiten elektromechanischen Bauteils, um das zweite Sperrelement in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements in der zweiten Richtung so absinkt, dass sie kleiner ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit, um dadurch eine unbeabsichtigte Rotation des zweiten Kupplungselements in der ersten Richtung zu verhindern.
Die Steuereinheit kann außerdem ausgestaltet sein zum Steuern des zweiten elektromechanischen Bauteils, um das zweite Sperrelement aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, und zum Steuern des ersten elektromechanischen Bauteils, um das erste Sperrelement in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des ersten Kupplungselements in der ersten Richtung so abnimmt, dass sie kleiner ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit, um dadurch eine unbeabsichtigte Rotation des ersten Kupplungselements in der zweiten Richtung zu verhindern.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit zusätzlich oder alternativ dazu ausgestaltet zum Steuern der elektromechanischen Bauteile als Reaktion auf den Empfang einer Parkanweisung, die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements kleiner ist als ein Parkgeschwindigkeitsschwellenwert, und unabhängig vom Empfang der Parkanweisung zum Steuern der elektromechanischen Bauteile, um die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.
Die Steuereinheit kann eine Hauptsteuereinheit, eine mit dem ersten elektromechanischen Bauteil verbundene erste Zylinderspulensteuereinheit und eine mit dem zweiten elektromechanischen Bauteil verbundene zweite Zylinderspulensteuereinheit umfassen. Die Hauptsteuereinheit ist ausgestaltet zum Bereitstellen eines Steuersignals für die Zylinderspulensteuereinheiten als Reaktion auf den Empfang der Parkanweisung, welches die Zylinderspulensteuereinheiten anweist, die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen. Die Zylinderspulensteuereinheiten sind ausgestaltet zum Steuern der elektromechanischen Bauteile als Reaktion auf das Steuersignal, um die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements kleiner ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert. Die Zylinderspulensteuereinheiten sind des Weiteren ausgestaltet, um als Reaktion auf das Steuersignal das Steuersignal zu ignorieren und die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.
In einer Ausführungsform kann das erste Kupplungselement ferner zusätzlich oder alternativ dazu einen Positionssensor aufweisen, der ausgestaltet ist, um ein Positionssignal zu erzeugen, das anzeigt, ob das zweite Sperrelement sich in der kuppelnden oder nicht kuppelnden Stellung befindet. Die Steuereinheit ist betriebsbereit, um das Positionssignal zu empfangen und kann des Weiteren ausgestaltet sein, um als Reaktion auf den Empfang einer Rückwärtsanweisung, nachdem die Sperrelemente als Reaktion auf die Parkanweisung in die kuppelnde Stellung bewegt wurden, das zweite elektromechanische Bauteil steuern, um das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das erste elektromechanische Bauteil zu steuern, um das erste Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem Positionssignal zu prüfen, dass das zweite elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor anzuweisen auf der Basis eines Zustands zum Entfernen eines Drehmoments aus dem zweiten Sperrelement, so dass das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das erste elektromechanische Bauteil zu steuern, um das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom Positionssignal bestätigt wird.
In einer Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ dazu das erste Kupplungselement des Weiteren einen Positionssensor aufweisen, der ausgestaltet ist, um ein Positionssignal zu erzeugen, das anzeigt, ob das erste Sperrelement sich in der kuppelnden oder der nicht kuppelnden Stellung befindet. Die Steuereinheit ist betriebsbereit, das Positionssignal zu empfangen und kann außerdem ausgestaltet sein, das erste elektromechanische Bauteil als Reaktion auf den Empfang eines Antriebssignals, nachdem die Sperrelemente in die kuppelnde Stellung als Reaktion auf die Parkanweisung bewegt wurden, zu steuern, um das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das zweite elektromechanische Bauteil zu steuern, um das zweite Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem Positionssignal zu prüfen, dass das erste elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor auf der Basis eines Zustands zum Entfernen des Drehmoments aus dem ersten Sperrelement anzuweisen, so dass das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das zweite elektromechanische Bauteil zu steuern, um das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom Positionssignal bestätigt wird.
Es wird außerdem ein Verfahren zum Einsatz mit der Kupplungs- und Steuerungseinheit bereitgestellt.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Steuern, durch die Steuereinheit, eines der elektromechanischen Bauteile, um das dem einen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, und Steuern, durch die Steuereinheit, des anderen der elektromechanischen Bauteile, um das Sperrelement dem anderen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements so absinkt, dass sie kleiner ist als ein Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner zusätzlich oder alternativ dazu das Steuern, durch die Steuereinheit, des einen der elektromechanischen Bauteile umfassen, um das dem einen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement aus der kuppelnden Stellung zurück in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, und das Steuern, durch die Steuereinheit, des anderen der elektromechanischen Bauteile umfassen, um das dem anderen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements anschließend so ansteigt, dass sie größer ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ dazu des Weiteren das Steuern, durch die Steuereinheit, als Reaktion auf den Empfang einer Parkanweisung, der elektromechanischen Bauteile umfassen, um die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements kleiner ist als ein Parkgeschwindigkeitsschwellenwert, und das Steuern, durch die Steuereinheit, unabhängig vom Empfang der Parkanweisung, der elektromechanischen Bauteile, um die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren des Weiteren zusätzlich oder alternativ dazu als Reaktion auf den Empfang einer Rückwärtsanweisung, nachdem die Sperrelemente als Reaktion auf die Parkanweisung in die kuppelnde Stellung bewegt wurden, umfassen, dass die Steuereinheit das zweite elektromechanische Bauteil steuert, um das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das erste elektromechanische Bauteil steuert, um das erste Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem zweiten Positionssignal zu prüfen, dass das zweite elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor basierend auf einem Zustand anzuweisen, ein Drehmoment vom zweiten Sperrelement zu entfernen, so dass das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das erste elektromechanische Bauteil zu steuern, das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom zweiten Positionssignal bestätigt wird.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren außerdem zusätzlich oder alternativ dazu als Reaktion auf den Empfang einer Fahranweisung, nachdem die Sperrelemente als Reaktion auf die Parkanweisung in die kuppelnde Stellung bewegt wurden, umfassen, dass die Steuereinheit das erste elektromechanische Bauteil steuert, um das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das zweite elektromechanische Bauteil steuert, um das zweite Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem ersten Positionssignal prüft, dass das erste elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor basierend auf einem Zustand anweist, ein Drehmoment vom ersten Sperrelement zu entfernen, so dass das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das zweite elektromechanische Bauteil steuert, das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom ersten Positionssignal bestätigt ist.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine auseinandergezogene Darstellung einer Kupplungs- und Steuerungseinheit mit einer regelbaren Kupplungseinheit und einem Paar elektromechanischer Bauteile entsprechend einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht eine Teilansicht im Querschnitt der Kupplungs- und Steuerungseinheit mit beiden elektromechanischen Bauteilen in einer magnetisch „ausgeklinkten“ Stellung, wodurch die regelbare Kupplungseinheit sich in einem völligen „Schiebebetrieb“ befindet;
3 veranschaulicht eine Teilansicht im Querschnitt der Kupplungs- und Steuerungseinheit mit beiden elektromechanischen Bauteilen in einer magnetisch eingeklinkten Stellung, wodurch die regelbare Kupplungseinheit sich in einem völlig „gesperrten“ Betriebsmodus befindet;
4 stellt ein Blockdiagramm von (i) Komponenten der Kupplungs- und Steuerungseinheit dar, die Positionssensoren und einen Geschwindigkeitssensor der regelbaren Kupplungseinheit und die elektromechanischen Bauteile einschließen, und von (ii) Komponenten einer Systemsteuerung, die eine Hauptsteuereinheit und Zylinderspulensteuereinheiten einschließen, zur Steuerung der elektromechanischen Bauteile unter Verwendung von Informationen von Positionssensor und Geschwindigkeitssensor, um die regelbare Kupplungseinheit zu steuern.
5 veranschaulicht schematische Darstellungen eines Kraftfahrzeugs, das sowohl auf einem bergab als auch einem bergan zeigenden Gefälle geparkt ist (in Parkstellung);
6 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das charakteristische Arbeitsgänge darstellt zum Steuern der regelbaren Kupplungseinheit für einen Regelvorgang einer Parkeinstellung unter Verwendung von Informationen vom Geschwindigkeitssensor entsprechend einer Ausführungsform;
7 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das charakteristische Arbeitsgänge darstellt zum Steuern der regelbaren Kupplungseinheit für einen Berganfahrregelvorgang unter Verwendung von Informationen von Positionssensor und Geschwindigkeitssensor entsprechend einer Ausführungsform;
8A veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das charakteristische Arbeitsgänge darstellt zum Steuern der regelbaren Kupplungseinheit für einen Regelvorgang „Parken-auf-Rückwärtsgang“ unter Verwendung von Informationen von Positionssensor und Geschwindigkeitssensor entsprechend einer Ausführungsform; und
8B veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das charakteristische Arbeitsgänge darstellt zum Steuern der regelbaren Kupplungseinheit für einen Regelvorgang „Parken-auf-Vorwärtsgang“ unter Verwendung von Informationen von Positionssensor und Geschwindigkeitssensor entsprechend einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es sind hier ins Einzelne gehende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offengelegt, es soll jedoch verständlich werden, dass die offengelegten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen zum Ausdruck gebracht werden können. Die Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgerecht, einige Merkmale können überhöht sein oder auf ein Mindestmaß verkleinert, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sollen spezielle strukturelle und funktionale Einzelheiten, die hier offengelegt sind, nicht als einschränkend, sondern nur als repräsentative Basis zur technischen Lehre für den Fachmann interpretiert werden, um die vorliegende Erfindung verschiedenartig anzuwenden.
Mit Bezug jetzt auf 1, 2 und 3 ist eine Kupplungs- und Steuerungseinheit 10 entsprechend einer Ausführungsform gezeigt. 1 veranschaulicht eine auseinandergezogene Darstellung einer Kupplungs- und Steuerungseinheit 10. 2 und 3 veranschaulichen jeweilige Teilansichten einer Kupplung- und Steuerungseinrichtungseinheit 10 im Querschnitt. Wie es nachstehend erläutert wird, befindet sich in 2 die regelbare Kupplungseinheit 12 in einem völligen „Schiebebetrieb“, und in 3 befindet sich die regelbare Kupplungseinheit 12 in einem völlig „gesperrten“ Betriebsmodus.
Die Kupplung- und Steuerungseinheit 10 enthält eine regelbare Kupplungseinheit 12. Die regelbare Kupplungseinheit 12 enthält erste und zweite Kupplungselemente 16 und 18. Das erste Kupplungselement 16 ist in einer Position fixiert, so dass es an einem Getriebegehäuse festgelegt ist. Das zweite Kupplungselement 18 ist drehbar relativ zu dem ersten Kupplungselement 16 um eine Drehachse 20 angebracht.
Das zweite Kupplungselement 18 umfasst eine Kupplungsvorderseite 22, die so ausgerichtet ist, dass sie radial nach außen von der Drehachse 20 weg zeigt. Die Kupplungsvorderseite 22 des zweiten Kupplungselements 18 weist eine Anordnung von darin ausgebildeten Sperrprofilierungen, Zähnen oder Aussparungen („Rasten) 24 auf. Ein zweites Kupplungselement 18 weist eine Anordnung von Keilen 26 auf, die auf seinem Innendurchmesser ausgebildet sind, um mit einem antreibenden oder angetriebenen Element (nicht gezeigt) drehbar um eine Drehachse 20 zum Antrieb in Eingriff zu kommen. Weil die Kupplungsvorderseite 22 des Kupplungselements 18 Aussparungen 24 aufweist, kann das zweite Kupplungselement hier als eine „Aussparungsplatte“ bezeichnet werden.
Die regelbare Kupplungseinheit 12 enthält ferner einen Sperr- oder Haltering oder - platte („Halteplatte“) 28 zum Einsatz in eine ringförmige Ausnehmung einer axial verlaufenden Wand eines ersten Kupplungselements 16, um die Kupplungselemente 16 und 18 zusammenzuhalten. Es werden Kerbstifte 30 eingesetzt, um die Halteplatte 28 zu diesem Zweck am ersten Kupplungselement 16 zu befestigen.
Das erste Kupplungselement 16 umfasst eine Kupplungsvorderseite 32, die so ausgerichtet ist, dass sie der Drehachse 20 radial nach innen zugewandt ist. Die radial nach innen zugewandte Kupplungsvorderseite 32 des ersten Kupplungselements 16 und die radial nach außen zugewandte Kupplungsvorderseite 22 des zweiten Kupplungselements 18 liegen einander gegenüber, wenn die regelbare Kupplungseinheit 12 gemäß 2 und 3 zusammengebaut ist.
Das erste Kupplungselement 16 weist an seinem Außendurchmesser ein Paar von überhöhten Aufnahmeabschnitten 34a, 34b auf. Jeder Aufnahmeabschnitt 34a, 34b besitzt einen Schlitz (nicht dargestellt). Die Schlitze der Aufnahmeabschnitte 34a, 34b erstrecken sich vollständig durch das erste Kupplungselement 16 zur radial nach innen weisenden Kupplungsvorderseite 32 des ersten Kupplungselements.
Das erste Kupplungselement 16 umfasst außerdem ein Paar Sperrelemente, Streben oder Sperrklinken („Sperrstreben“) 36a, 36b. Gemäß 2 und 3 sind die Sperrstreben 36a, 36b jeweils in Taschen 40a, 40b der Aufnahmeabschnitte 34a, 34b des ersten Kupplungselements 16 angeordnet. Mit den Sperrstreben 36a, 36b sind jeweils Rückstellfedern 38a, 38b der Streben verbunden. Wie in 2 und 3 weiter gezeigt wird, sind die Rückstellfedern 38a, 38b der Streben jeweils in Federaussparungen (nicht nummeriert) der Aufnahmeabschnitte 34a, 34b und in betriebsbereiter Ausgestaltung mit ihren jeweiligen Sperrstreben 36a, 36b angeordnet. Weil die Aufnahmeabschnitte 34a, 34b des ersten Kupplungselements 16 Taschen 40a, 40b zur Aufnahme von Sperrstreben 36a, 36b aufweisen, kann das erste Kupplungselement hier als eine „Taschenplatte“ bezeichnet werden.
Die Sperrstreben 36a, 36b können sich jeweils zwischen der radial nach innen weisenden Kupplungsvorderseite 32 des ersten Kupplungselements 16 und der radial nach außen weisenden Kupplungsvorderseite 22 des zweiten Kupplungselements 18 zwischen einer in 2 gezeigten, nicht kuppelnden (oder auskuppelnden) Stellung und einer in 3 gezeigten, kuppelnden Stellung erstrecken, wenn die regelbare Kupplungseinheit 12 zusammengebaut ist.
Wie angegeben, ist jede Sperrstrebe 36a, 36b zwischen einer ersten (d. h., nicht kuppelnden) und einer zweiten (d. h., kuppelnden) Stellung bewegbar. Die in 2 gezeigte erste Stellung ist durch einen nicht aneinanderstoßenden Eingriff einer Sperrstrebe 36 mit einer krafttragenden Fläche der entsprechenden Tasche 40 des ersten Kupplungselements 16 und einem krafttragenden Ansatz einer Aussparung 24 des zweiten Kupplungselements 22 gekennzeichnet.
Die regelbare Kupplungseinheit 10 umfasst des Weiteren ein Paar von elektromechanischen Bauteilen 14a, 14b (hier auch als „Zylinderspulen“ bezeichnet). Die elektromechanischen Bauteile 14a, 14b enthalten jeweils ein hin- und hergehendes Element (z. B. Druckstempel, Stab, usw.) 42a, 42b. Die hin- und hergehenden Elemente 42a, 42b sind zwischen einer ausgefahrenen und einer eingezogenen Stellung bewegbar.
Gemäß 2 und 3 werden die elektromechanischen Bauteile 14a, 14b jeweils durch Aufnahmeabschnitte 34a, 34b des ersten Kupplungselements 16 aufgenommen. Das hin- und hergehende Element 42 eines elektromechanischen Bauteils 14 kann im Schlitz des entsprechenden Aufnahmeabschnitts 34 hin und her gehen. Zum Beispiel kann das hin- und hergehende Element 42a hin und her gehen, um die in der Tasche 40a des Aufnahmeabschnitts 34a angeordnete Sperrstrebe 36a quer durch einen Spalt zwischen den in radiale Richtung weisenden Kupplungsvorderseiten 32 und 22 des ersten und zweiten Kupplungselements 16 und 18 als Reaktion auf das elektromechanische Bauteil 14a, das ein elektrisches Steuersignal empfängt, zu bewegen. In diesem Fall greift die Sperrstrebe 36a aneinanderstoßend in eine der Aussparungen 24 des zweiten Kupplungselements 18 in einer in 3 gezeigten kuppelnden Stellung der Sperrstrebe 36a ein, um eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) des zweiten Kupplungselements 18 um die Drehachse 20 herum zu verhindern. Ebenso kann das hin- und hergehende Element 42b hin und her gehen, um die in der Tasche 40b des Aufnahmeabschnitts 34b angeordnete Sperrstrebe 36b quer durch einen Spalt zwischen den in radiale Richtung weisenden Kupplungsvorderseiten 32 und 22 des ersten und zweiten Kupplungselements 16 und 18 als Reaktion auf das elektromechanische Bauteil 14b, das ein elektrisches Steuersignal empfängt, zu bewegen. In diesem Fall greift die Sperrstrebe 36b aneinanderstoßend in eine der Aussparungen 24 des zweiten Kupplungselements 18 in einer in 3 gezeigten kuppelnden Stellung der Sperrstrebe 36b ein, um eine Drehung im Uhrzeigersinn (CW) des zweiten Kupplungselements 18 um die Drehachse 20 herum zu verhindern.
Wie es mit Bezug auf 3 beschrieben ist, verhindert die Sperrstrebe 36a in der kuppelnden Stellung eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) des zweiten Kupplungselements 18, und die Sperrstrebe 36b in der kuppelnden Stellung verhindert eine Drehung im Uhrzeigersinn (CW) des zweiten Kupplungselements 18. Somit kann die Sperrstrebe 36a als eine Sperrstrebe „vorwärts“ bezeichnet werden und die Sperrstrebe 36b kann als eine Sperrstrebe „rückwärts“ bezeichnet werden. Natürlich kann, abhängig von der Abmachung über die Benennung, die Sperrstrebe 36a stattdessen als Sperrstrebe „rückwärts“ bezeichnet werden, und die Sperrstrebe 36b kann als Sperrstrebe „vorwärts“ bezeichnet werden.
Jedes elektromechanische Bauteil 14 enthält vorzugsweise eine elektromagnetische Zylinderspule mit einem Gehäuse, das einen unteren Teil mit einer Öffnung aufweist, in dem sich das hin- und hergehende Element 42 an einem ersten Ende hin und her bewegt, und eine im Gehäuse gelagerte Magnetspule. Innerhalb des Gehäuses ist ein Anker zur axialen Bewegung zwischen einer ersten und zweiten Stellung gelagert, wenn die Magnetspule mit einem vorgegebenen elektrischen Strom versorgt wird. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Stellung definiert eine Hublänge, in welcher der Anker eine im Wesentlichen konstante Kraft in seiner Hublänge während einer Axialbewegung des Ankers zwischen der ersten und der zweiten Stellung ausübt. Das hin- und hergehende Element 42 wird durch eine Feder vorgespannt, die sich zwischen dem hin- und hergehenden Element und dem Anker erstreckt, um sich axial zwischen der ersten und zweiten Stellung zu bewegen. Diese Feder spannt das hin- und hergehende Element 42 zum zweiten Kupplungselement 18 hin vor. Jedes elektromechanische Bauteil 14 kann jeweils als ein auswählbarer Zylinderspuleneinsatz (SSI) bezeichnet werden.
Die regelbare Kupplungseinheit 10 umfasst des Weiteren ein Paar von Positionssensoren 44a, 44b. Die Positionssensoren 44a, 44b sind betriebsbereit, um die jeweilige Position der Sperrstrebe 36a, 36b zu tasten. Insbesondere sind die Positionssensoren 44a, 44b betriebsbereit, um jeweils zu tasten, ob die Sperrstreben 36a, 36b so eingezogen sind, dass sie sich in der nicht kuppelnden Stellung (in 2 gezeigt) befinden oder so ausgefahren sind, dass sie sich in der kuppelnden Stellung (in 3 gezeigt) befinden. Zu diesem Zweck sind die Positionssensoren 44a, 44b Magnetfeldsensoren, und die Sperrstreben 36a, 36b sind ferromagnetisch oder magnetisch. Alternativ dazu kann eine der Sperrstreben 36a, 36b oder beide einen Magneten oder Pressling aus Seltenen Erden von automobiltechnischer Qualität (nicht gezeigt) tragen oder halten, die in einer in der Außenfläche der Sperrstrebe ausgebildeten Öffnung eingebettet sein können. In diesem Fall ist die Sperrstrebe eine eisenfreie Strebe wie etwa eine Aluminiumstrebe.
Als Reaktion auf eine Bewegung einer Sperrstrebe 36 wird zwischen der kuppelnden und der nicht kuppelnden Stellung ein veränderliches Magnetfeld erzeugt. Gemäß 2 und 3 ist der Positionssensor 44a in einer Aussparung des ersten Kupplungselements 16 angrenzend an die Sperrstrebe 36a und zu dieser feststehend angeordnet. Der Positionssensor 44a kann damit einen Magnetfluss abtasten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das auf der Position der Sperrstrebe 36a beruht. Ebenso ist gemäß 2 und 3 der Positionssensor 44b in einer Aussparung des ersten Kupplungselements 16 angrenzend an die Sperrstrebe 36b und zu dieser feststehend angeordnet. Der Positionssensor 44b kann damit einen Magnetfluss abtasten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches auf der Position der Sperrstrebe 36b beruht.
Typischerweise besitzt jeder Positionssensor 44 drei Leitungen (Eingang, Ausgang und Masse) und stellt einen Gegentaktspannungsausgang allgemeiner Norm zur Verfügung, der auf der Position der entsprechenden Sperrstrebe 36 basiert. Der Positionssensor 44 detektiert genau die Position der entsprechenden Sperrstrebe 36 mit einem einzelnen Ausgang (d. h., Spannungsausgang). Die Leitungen des Positionssensors 44 erstrecken sich von dem Positionssensor heraus durch den entsprechenden Aufnahmeabschnitt 34 des ersten Kupplungselements 16. Die Leitungen sind an eine Zylinderspulensteuereinheit (in 4 gezeigt) angeschlossen, die mit einer Hauptsteuereinheit (in 4 gezeigt) gekoppelt ist. Die Zylinderspulensteuereinheit liefert Ansteuersignale an die Magnetspule des Betätigungsmagneten des elektromechanischen Bauteils 14, um das hin- und hergehende Element 42 als Reaktion auf Steuersignale von der Hauptsteuereinheit entsprechend zu bewegen. Indem eine die Position der Sperrstreben 36a, 36b betreffende Rückmeldung zur Verfügung gestellt wird, besitzt der sich daraus ergebende geschlossene Regelkreis eine verbesserte Empfindlichkeit, Genauigkeit und Wiederholbarkeit. Wie beschrieben wird und in 2 und 3 dargestellt ist, sind die Positionssensoren 44a, 44b im ersten Kupplungselement 16 integriert.
Die regelbare Kupplungseinheit 10 enthält des Weiteren einen Geschwindigkeitssensor 46. Der Geschwindigkeitssensor 46 ist betriebsbereit, um eine Geschwindigkeit der Aussparungen 24 des zweiten Kupplungselements 18 zu tasten, während die Aussparungen 24 hinter dem Geschwindigkeitssensor 46 rotieren, wenn das zweite Kupplungselement 18 relativ zu dem ersten Kupplungselement 16 um die Drehachse 20 rotiert. An sich ist der Geschwindigkeitssensor 46 betriebsbereit, um die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 zu messen. Zu diesem Zweck ist der Geschwindigkeitssensor 46 vorzugsweise ein Magnetfeldsensor, und die Aussparungen 24 sind ferromagnetisch oder magnetisch. Alternativ dazu können die Aussparungen 24 einen Magneten oder Pressling aus Seltenen Erden automobiltechnischer Qualität (nicht gezeigt) tragen oder halten, der in einer in der Außenfläche der Aussparungen ausgebildeten Öffnung eingebettet sein kann. In diesem Fall können die Aussparungen 24 eisenfreie Aussparungen wie Aussparungen aus Aluminium sein.
Als Reaktion auf eine Rotation der hinter dem Geschwindigkeitssensor 46 befindlichen Aussparungen 24 wird ein veränderliches Magnetfeld erzeugt. Wie in 2 und 3 gezeigt wird, ist ein Geschwindigkeitssensor 46 in einer Ausnehmung des ersten Kupplungselements 16 angeordnet, angrenzend an die Aussparungen 24 und mit diesen feststehend, die auf der radial nach außen weisenden Kopplungsvorderseite 22 des zweiten Kupplungselements 18 liegen. Der Geschwindigkeitssensor 46 kann damit den Magnetfluss abtasten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches der Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 zugrunde liegt, wenn die Aussparungen 24 hinter dem Geschwindigkeitssensor 46 rotieren, während das zweite Kupplungselement 18 relativ zu dem ersten Kupplungselement 16 um die Drehachse 20 rotiert.
Der Geschwindigkeitssensor 46 besitzt typischerweise zwei Leitungen und liefert einen Stromausgang basierend auf der Rotationsgeschwindigkeit von Aussparungen 24 hinter dem Geschwindigkeitssensor. Der Geschwindigkeitssensor 46 detektiert genau die Geschwindigkeit mit einem einzelnen Ausgang (d. h., Stromausgang). Die Leitungen des Geschwindigkeitssensors 46 erstrecken sich von dem Geschwindigkeitssensor heraus durch den entsprechenden Aufnahmeabschnitt 34 des ersten Kupplungselements 16. Die Leitungen sind an die Zylinderspulensteuereinheit (in 4 gezeigt) angeschlossen, welche mit der Hauptsteuereinheit (in 4 gezeigt) gekoppelt ist. Die Zylinderspulensteuereinheit liefert Ansteuersignale an die Magnetspule des Betätigungsmagneten des elektromechanischen Bauteils 14, um das hin- und hergehende Element 42 entsprechend als Reaktion auf Steuersignale von der Hauptsteuereinheit zu bewegen. Indem eine die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 betreffende Rückmeldung bereitgestellt wird, besitzt der sich daraus ergebende geschlossene Regelkreis eine verbesserte Empfindlichkeit, Genauigkeit und Wiederholbarkeit. Wie beschrieben wird und es in 2 und 3 gezeigt ist, ist der Geschwindigkeitssensor 46 im ersten Kupplungselement 16 integriert.
Wie es mit Bezug auf 1, 2 und 3 beschrieben ist, besitzt die Kupplungs- und Steuerungseinheit 10 die Merkmale, eine elektronisch gesteuerte Kupplungsbremse mit radialen, ein Drehmoment übertragenden Elementen (d. h., Sperrstreben 36a, 36b) zu sein. Eine erste Zylinderspule (d. h., elektromechanisches Bauteil 14a) steuert eine erste radiale Strebe (d. h., die Sperrstrebe 36a), indem die erste Strebe in eine Aussparungsplatte gedrückt wird (d. h., eine Aussparung 24 des zweiten Kupplungselements 18), so dass sie ein Drehmoment übertragen oder eine Rotation der Aussparungsplatte in einer ersten Richtung (d. h., der linksdrehenden Richtung) verhindern kann. Ebenso steuert eine zweite Zylinderspule (d. h., das elektromechanische Bauteil 14b) eine zweite radiale Strebe (d. h., die Sperrstrebe 36b), indem die zweite Strebe in die Aussparungsplatte (d. h., eine Aussparung 24 des zweiten Kupplungselements 18) gedrückt wird, so dass sie ein Drehmoment übertragen oder eine Rotation in einer zweiten Richtung, der ersten Richtung entgegengesetzt (d. h., der rechtsdrehenden Richtung), verhindern kann. Natürlich können eine zusätzliche Zylinderspule und eine Reihe (Reihen) von Streben für die linksdrehende Richtung und/oder eine zusätzlicher Zylinderspule und eine Reihe (Reihen) von Streben für die rechtsdrehende Richtung vorgesehen werden.
Im Ergebnis sind, wie es in 2 beschrieben ist, die Zylinderspulen 14 magnetisch in ausgeschalteter Position entsprechend der magnetischen Sperrkraft F eingeklinkt. An sich sind die hin- und hergehenden Elemente 42 eingezogen und berühren die Sperrstreben 36 nicht. Folglich sind die Rückstellfedern 38 der Streben ausgedehnt, wobei die Sperrstreben 36 aus den Aussparungen 24 ausgerückt sind und kein Drehmoment übertragen. Die Positionssensoren 44 detektieren, dass die Sperrstreben 36 in der ausgeschalteten Position sind. Folglich kann das zweite Kupplungselement 18 sowohl in rechtsdrehender Richtung als auch in linksdrehender Richtung rotieren (d. h., „Freilauf“ in rechtsdrehender Richtung oder linksdrehender Richtung).
Im Ergebnis sind, wie es in 3 beschrieben ist, die Zylinderspulen 14 magnetisch in einer eingeschalteten Position entsprechend der magnetischen Sperrkraft F eingeklinkt. An sich sind die hin- und hergehenden Elemente 42 ausgefahren und berühren die Sperrstreben 36. Folglich werden die Rückstellfedern 38 der Streben zusammengedrückt, wobei die Sperrstreben 36 mit den Aussparungen 24 in Eingriff kommen und ein Drehmoment übertragen. Die Positionssensoren 44 detektieren, dass die Sperrstreben 36 in eingeschalteter Position sind. Folglich werden die ersten und zweiten Kupplungselemente 16 und 18 miteinander verriegelt und mit dem Getriebegehäuse geerdet. An sich kann das zweite Kupplungselement 18 weder in rechtsdrehender Richtung noch in linksdrehender Richtung rotieren.
An sich sind erste und zweite Zylinderspulen und Reihen von Streben jeweils für die linksdrehende Richtung und die rechtsdrehende Richtung vorhanden, woraus sich mindestens zwei Zylinderspulen und mindestens zwei radiale Reihen von Streben für die Kupplungs- und Steuerungseinheit 10 ergeben. Die erste und die zweite Zylinderspule können zusammen oder unabhängig mit Strom versorgt werden, um vier Betriebsarten bereitzustellen: (1) Freilauf sowohl in rechtsdrehender Richtung als auch in linksdrehender Richtung (das zweite Kupplungselement 18 ist sowohl in rechtsdrehender Richtung als auch in linksdrehender Richtung rotierbar - sowohl erste Strebe 36a als auch zweite Strebe 36b befindet sich in nicht kuppelnder Stellung); (2) Freilaufkupplung linksdrehend (das zweite Kupplungselement 18 ist in linksdrehender Richtung rotierbar und in rechtsdrehender Richtung gesperrt - die erste Strebe 36a befindet sich in nicht kuppelnder Stellung und die zweite Strebe 36b in kuppelnder Stellung); (3) Freilaufkupplung rechtsdrehend (das zweite Kupplungselement 18 ist in linksdrehender Richtung rotierbar und in linksdrehender Richtung gesperrt - die erste Strebe 36a befindet sich in kuppelnder Stellung und die zweite Strebe 36b in nicht kuppelnder Stellung); und (4) sowohl in rechtsdrehender Richtung als auch in linksdrehender Richtung gesperrt (zweites Kupplungselement 18 ist sowohl in rechtsdrehender Richtung als auch in linksdrehender Richtung gesperrt

- sowohl die erste Strebe 36a als auch die zweite Strebe 36b befinden sich in der kuppelnden Stellung.

Diese Betriebsarten ermöglichen eine regelbare Kupplungseinheit 12, um ein Drehmoment (d. h., Getriebe) zu übertragen oder eine Rotation (d. h. Parksperre und Anfahren am Berg) zu verhindern. Wie beschrieben wird, besitzt jede Strebe einen zugeordneten Positionssensor zum Bestimmen des Zustands dieser einzelnen Strebe, d. h. EINGESCHALTET oder AUSGESCHALTET, wobei EINGESCHALTET bedeutet, dass sich die Strebe in kuppelnder Stellung befindet, und AUSGESCHALTET bedeutet, dass sich die Strebe in nicht kuppelnder Stellung befindet. Wie außerdem beschrieben wird, befindet sich ein Geschwindigkeitssensor in der geerdeten Laufscheibe (d. h., Geschwindigkeitssensor 46 ist im ersten Kupplungselement 16 integriert), um die Geschwindigkeit der rotierenden Laufscheibe relativ zur feststehenden Laufscheibe zu messen (d. h., die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 relativ zum ersten Kupplungselement 16 zu messen). Ausführungsformen stellen Steuerstrategien dafür bereit, wann die Zylinderspulen unter Verwendung von Informationen von den Sensoren mit Strom zu versorgen sind.
Mit Bezug jetzt auf 4 ist bei fortgesetztem Verweis auf 1, 2 und 3 ein Blockdiagramm von Bauteilen einer Kupplungs- und Steuerungseinheit 10 und Bauteilen einer Steuerung 50 gezeigt, um die regelbare Kupplungseinheit 12 zu steuern. Die Steuerung 50 ist ein Teil der Kupplungs- und Steuerungseinheit 10. Die in 4 gezeigten Bauteile der Kupplungs- und Steuerungseinheit 10 sind erste und zweite Positionssensoren 44a, 44b der Streben und ein Geschwindigkeitssensor 46 der regelbaren Kupplungseinheit 12 und erste und zweite Zylinderspulen 14a, 14b. Die in 4 gezeigten Bauteile der Steuerung 50 sind eine Hauptsteuereinheit 52 und erste und zweite Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b. Im Allgemeinen sind die Hauptsteuereinheit 52 und/oder die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b betriebsbereit, um die elektromechanischen Bauteile 14a, 14b unter Verwendung von Informationen von den Positionssensoren 44a, 44b und/oder dem Geschwindigkeitssensor 46 zum Regeln der regelbaren Kupplungseinheit 12 zu steuern.
Die Hauptsteuereinheit 52 und die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b sind elektronische Einrichtungen, wie zum Beispiel Prozessoren, Mikrokontroller oder dergleichen (z. B., Mikrocomputer). Die Hauptsteuereinheit 52 (z. B., eine Fahrzeugsteuereinheit) umfasst Motor- und Maschinensteuerungen oder eine Ansteuerlogik, die Steuerfunktionen einschließlich eines Getriebesteueralgorithmus ausführen. Wie in 4 angegeben, ist die Hauptsteuereinheit 52 betriebsbereit, den Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b für die Zylinderspulensteuereinheiten Steuersignale zu liefern, um die Zylinderspulen 14a, 14b entsprechend zu steuern.
Die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b sind jeweils „fahrzeugeigene“ Zylinderspulen 14a, 14b. Die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b steuern die Zylinderspulen 14a, 14b entsprechend Steuersignalen von der Hauptsteuereinheit 52, indem den Zylinderspulen Ansteuersignale geliefert werden. Die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b umfassen Zylinderspulensteuerungen oder eine Ansteuerlogik zur jeweiligen Steuerung von Zylinderspulen 14a, 14b mit den Ansteuersignalen, um die hin- und hergehenden Elemente 42a, 42b zwischen einer ausgefahrenen und einer eingezogenen Stellung zu bewegen. Wie oben beschrieben, berührt das hin- und hergehende Element die verbundene Sperrstrebe 36, wenn sich ein hin- und hergehendes Element 42 in ausgefahrener Stellung befindet, um die Sperrstrebe in die kuppelnde Stellung zu bewegen. Umgekehrt berührt, wenn, wie oben beschrieben, ein hin- und hergehendes Element 42 sich in der eingezogenen Stellung befindet, das hin- und hergehende Element die verbundene Sperrstrebe 36 nicht, und die Sperrstrebe wird durch die entsprechende Rückstellfeder 38 in die nicht kuppelnde Stellung vorgespannt. Im Grunde genommen wechselt die regelbare Kupplungseinheit 12 zwischen den Stellungen: vollkommen gesperrt, rechtsdrehend gesperrt, linksdrehend gesperrt und völlig überschritten, als Reaktion auf Ansteuersignale von den Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b, welche die Ansteuersignale als Reaktion auf Steuersignale von der Hauptsteuereinheit 52 bereitstellen.
Wie es in 4 angegeben ist, empfangen die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b Informationen, die hinweisend sind auf die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 vom Geschwindigkeitssensor 46. In dieser Hinsicht ist die Schaltung des Geschwindigkeitssensors 46, die das Geschwindigkeitssensorsignal des Geschwindigkeitssensors 46 überträgt, mit den Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b verbunden. Im Grunde genommen sind die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b angeordnet, um über die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 (d. h., Differenzgeschwindigkeit zwischen dem zweiten Kupplungselement 18 und dem [feststehenden] ersten Kupplungselement 16) in Kenntnis gesetzt zu werden.
Wie es in 4 weiter angegeben ist, empfängt die Hauptsteuereinheit 52 Informationen, die hinweisend sind auf die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18. In dieser Hinsicht leitet mindestens eine der Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b das Geschwindigkeitssensorsignal zur Hauptsteuereinheit 52 (in 4 nicht gezeigt) durch. An sich ist die Hauptsteuereinheit 52 angeordnet, um über die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 (d. h., Differenzgeschwindigkeit zwischen dem zweiten Kupplungselement 18 und dem [feststehenden] ersten Kupplungselement 16) in Kenntnis gesetzt zu werden.
Wie in 4 weiter angegeben ist, empfängt die Hauptsteuereinheit 52 vom ersten Positionssensor 44a Informationen, die hinweisend sind auf die Stellung der ersten Strebe 36a, und empfängt vom zweiten Positionssensor 44b Informationen, die hinweisend sind auf die Stellung der zweiten Strebe 36b. In dieser Hinsicht ist die Schaltung der Positionssensoren 44a, 44b, die die Positionssignale der Streben übertragen, jeweils mit den Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b verbunden, die wiederum die Positionssignale der Streben an die Hauptsteuereinheit 52 (in 4 nicht gezeigt) durchleiten. An sich ist die Hauptsteuereinheit 52 angeordnet, um über die Stellung (d. h., EINGESCHALTET oder AUSGESCHALTET) jeder Sperrstrebe 36a, 36b in Kenntnis gesetzt zu werden.
In einer Ausführungsform wird die Kupplungs- und Steuerungseinheit 10 im Getriebe eines Antriebsstrangs von einem Fahrzeug verwendet. Der Antriebsstrang umfasst einen Elektromotor, der angeordnet ist, um dem zweiten Kupplungselement 18 der regelbaren Kupplungseinheit 12 ein Drehmoment bereitzustellen. Der Antriebsstrang kann außerdem einen Motor umfassen, womit das Fahrzeug ein Hybridelektrokraftfahrzeug (HEV) sein kann. Abwechselnd kann der Antriebsstrang ohne Motor sein, womit das Fahrzeug ein Batterieelektrokraftfahrzeug (BEV) sein kann. Das Drehmoment von Elektromotor und Motor wird, falls vorhanden, über das Getriebe in die getriebenen Räder des Fahrzeugs eingeleitet.
Eine Herausforderung ist es, wie mit einer Kupplungseinheit etwa der das Drehmoment übertragenden, regelbaren Kupplungseinheit 12 „davon zu kommen“ ist, wenn sich das Fahrzeug in Parkstellung befindet. Die Herausforderung ist, wie eine Parkstellung nahtlos zu regulieren ist (d. h., aus Parkstellung umzuschalten), insbesondere, wenn das Fahrzeug auf einer Schräglage wie einem Hügel gemäß 5 geparkt ist. Im Allgemeinen wird, wenn das Fahrzeug in Parkstellung eingekuppelt ist, eine Seite der Kupplungseinheit belastet werden. Die Seite, die belastet ist, wird von einer Neigungsrichtung abhängig sein. So wird, wenn man aus einer Parkstellung herausgeht, eine gegebene Kupplungseinheit, die von einem Zustand 11 in einen Zustand 00 geht, normalerweise einen mechanischen Zustand von 01 oder 10 ergeben. Wenn eine Strebe aufgrund einer Neigung belastet ist, dann wird sie nicht ausgeschaltet. Folglich muss einem Verfahren gefolgt werden, um eine Strebe (aus Parkstellung herauskommen) freizuschalten, ohne das Fahrzeug zu bewegen oder zu verschieben und ohne Wahrnehmung von der Bedienperson.
Mit Bezug auf 5 ist eine weitere Erläuterung der belasteten Seite einer Kupplungseinheit wie zum Beispiel der regelbaren Kupplungseinheit 12 wie folgt. Während sich das Fahrzeug in Parkstellung befindet, sind erste und zweite Sperrstreben (ähnlich den Sperrstreben 36a, 36b) eingeschaltet. Während sich das Fahrzeug auf einer talseitigen Neigung gemäß 5 befindet, sind beide Sperrstreben eingeschaltet, wobei die erste Sperrstrebe belastet wird. Anschließend, wenn die Sperrstreben angewiesen werden, vom eingeschalteten Zustand (11) in den ausgeschalteten Zustand (00) zu gehen, wird nur die zweite Sperrstrebe ausschalten. Der elektrische Zustand der Kupplungseinheit wird ausgeschaltet sein, jedoch wird die Kupplungseinheit einen mechanischen Zustand von „eingeschaltet hängen geblieben“ (10) aufweisen. Umgekehrt sind, während sich das Fahrzeug auf einer Steigung in Parkstellung befindet, gemäß 5 beide Sperrstreben eingeschaltet, wobei die zweite Sperrstrebe belastet wird. Anschließend, wenn die Sperrstreben angewiesen werden, vom eingeschalteten Zustand (11) in den ausgeschalteten Zustand (00) zu gehen, wird nur die erste Sperrstrebe ausschalten. Der elektrische Zustand der Kupplungseinheit wird ausgeschaltet sein, jedoch wird die Kupplungseinheit einen mechanischen Zustand von „eingeschaltet hängen geblieben“ (01) aufweisen.
Um die hängen gebliebene Strebe auszuschalten, muss die hängen gebliebene Strebe entlastet werden. Die Straßenneigung (d. h., bergab oder bergauf) bewirkt, dass das Gewicht des Fahrzeugs die hängen gebliebene Strebe eingeschaltet hält. Zum Beispiel wird angenommen, dass die Richtung des Fahrzeugs, die nach vorn gerichtet ist, bergab ist. In diesem Fall wird, wenn die gewünschte Richtung rückwärts ist (REV), dann, wenn der Fahrer das Gaspedal drückt, das Fahrzeug beginnen, sich rückwärts zu bewegen, und die hängen gebliebene Strebe wird sich ablösen. Das Problem ist jedoch, wenn die gewünschte Richtung vorwärts (FWD) ist, weil der Weg, vorwärts zu gehen, darin besteht, zuerst rückwärts zu gehen, um die eine Vorwärtsbewegung verhindernde, hängen gebliebene Strebe auszuschalten. Umgekehrt wird angenommen, dass die Richtung des Fahrzeugs, die nach vorn gerichtet ist, bergauf ist. In diesem Fall wird, wenn die gewünschte Richtung vorwärts ist, dann, wenn der Fahrer das Gaspedal drückt, das Fahrzeug beginnen, sich vorwärts zu bewegen, und die hängen gebliebene Strebe wird sich ablösen. Das Problem ist jedoch, wenn die gewünschte Richtung rückwärts (REV) ist, weil der Weg, rückwärts zu gehen, darin besteht, zuerst vorwärts zu gehen, um die eine Rückwärtsbewegung verhindernde, hängen gebliebene Strebe auszuschalten.
Die Steuerung 50 ist betriebsbereit zum Steuern der regelbaren Kupplungseinheit 12 unter Verwendung von Informationen von den Positionssensoren 44a, 44b und dem Geschwindigkeitssensor 46, um sich mit der Herausforderung zu befassen, wie mit der ein Drehmoment übertragenden, regelbaren Kupplungseinheit „davon zu kommen ist“.
In einer Ausführungsform nutzt die Steuerung 50 eine Steuerstrategie mit Rückführung, um die regelbare Kupplungseinheit 12 auszuschalten, wenn eine Seite der regelbaren Kupplungseinheit ein Drehmoment überträgt. Bei Betrieb, wenn aus der Parkstellung herausgekommen ist, wird die Absicht des Fahrers durchgeleitet an die Hauptsteuereinheit 52, weil eine PS-Schaltung ein anderes Verfahren haben wird als eine PD-Schaltung. Folglich ist der erste Schritt bei dem Verfahren, die endende PRND-Stellung zu bestimmen und diese Daten an die Hauptsteuereinheit 52 durchzuleiten. Bei der Steuerung mit Rückführung leiten die Positionssensoren 44a, 44b die Positionen der Sperrstreben 36a, 36b an die Hauptsteuereinheit 52 durch. Dies ist das Rückkopplungssignal während der Umschaltung.
Für diese allgemeine Beschreibung der Umschaltung aus einer Parkstellung wird angenommen, dass das Fahrzeug bergab gezeigt hat und eine PD-Umschaltung ausgeführt wurde. Weil sich das Fahrzeug in Parkstellung befindet, sind beide Sperrstreben 36a, 36b eingeschaltet. Weil sich das Fahrzeug bergab gezeigt hat und weil das Fahrzeug vorwärts aus der Parkstellung gesteuert werden soll, überträgt die Sperrstrebe 36a ein Drehmoment. Die von der Steuerung 50 ausgeführte Steuerstrategie mit Rückführung weist die folgenden Schritte auf. Weil „Fahren““ gewählt wurde, wird die Hauptsteuereinheit 52 die Sperrstrebe 36a ausschalten, während die Sperrstrebe 36b eingeschaltet bleibt. Weil jedoch die Sperrstrebe 36a ein Drehmoment überträgt, ist die Sperrstrebe 36a eingeschaltet hängen geblieben.
Die eingeschaltete Sperrstrebe 36b verhindert, dass sich das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung bewegt. Die Hauptsteuereinheit 52 bewirkt anschließend, dass der Elektromotor beginnt, im umgekehrten Drehmoment zu beschleunigen. Während der Elektromotor ein umgekehrtes Drehmoment bereitstellt, wird unter Verwendung des Positionssensors 44a die Stellung der hängen gebliebenen, eingeschalteten Sperrstrebe 36a überwacht. Schließlich wird genügend umgekehrtes Drehmoment aufgebracht, um die hängen gebliebene, eingeschaltete Sperrstrebe 36a zu lösen. Selbst wenn umgekehrtes Drehmoment aufgebracht wurde, könnte sich aufgrund dessen, dass die Sperrstrebe 36b eingeschaltet gehalten wird, das Fahrzeug nicht bewegen und dadurch verhindert werden, dass sich das Fahrzeug in die umgekehrte Richtung bewegt. Sobald die hängengebliebene, eingeschaltete Sperrstrebe 36a frei ist und abschaltet, wird der Positionssensor 44a diese Daten zur Hauptsteuereinheit 52 senden, die kommunizieren, dass die Sperrstrebe 36a nicht mehr festklemmt. Unmittelbar darauf wird ein umgekehrtes Drehmoment von dem Elektromotor unterbrochen, und die Hauptsteuereinheit 52 wird die andere Sperrstrebe ausschalten (d. h., die Hauptsteuereinheit 52 wird die Sperrstrebe 36b ausschalten). Die Motorsteuerung wird zurück an den Fahrzeugführer durchgeleitet und wird auf das Gaspedal des Fahrzeugs ansprechen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Fahrzeug aus der Parkstellung und in Fahrstellung. Dieses Verfahren wird das Fahrzeug, ungeachtet der Größe und oder Richtung der Neigung, sanft aus der Parkstellung umschalten.
Mit Bezug jetzt auf 6 ist ein Ablaufdiagramm 60 gezeigt, das bildlich charakteristische Vorgänge zum Steuern der regelbaren Kupplungseinheit 12 für den Regelvorgang einer Parkeinstellung unter Verwendung von Informationen vom Geschwindigkeitssensor 46 darstellt. Der Regelvorgang einer Parkeinstellung soll verhindern, dass das Fahrzeug mit unsicherer Geschwindigkeit in eine Parkstellung übergeht. Das Fahrzeug geht durch Einschalten beider Sperrstreben 36a, 36b in eine Parkstellung über.
Zunächst wird angemerkt, dass bestimmte Parksysteme eine Parksperre nutzen. Diese Parksysteme sind ausgeführt, nicht oberhalb einer bemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit wie etwa 3 mph (ca. 5 km/h) einzugreifen. Falls ein Versuch unternommen wird, eine Parksperre oberhalb dieser Geschwindigkeit einzurücken, dann wird die Sperrklinke gegen den Parkgang einklinken und nicht einrücken.
Diese Funktion in dieser Offenlegung wird durch den Geschwindigkeitssensor 46 bereitgestellt, der die Geschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 liest. Der Geschwindigkeitssensor 46 meldet die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem zweiten Kupplungselement 18 und dem (feststehenden) ersten Kupplungselement 16. Falls diese relative Rotationsgeschwindigkeit zwischen dem zweiten Kupplungselement 18 und dem ersten Kupplungselement 16 größer ist als eine Schwellengeschwindigkeit zum Verriegeln, dann werden die Zylinderspulen 14a, 14b nicht mit Strom versorgt, um die Sperrstreben 36a, 36b einzuschalten. Spezieller, falls diese Differenzgeschwindigkeit größer ist als die Schwellengeschwindigkeit zum Verriegeln, dann werden die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b die Zylinderspulen 14a, 14b nicht mit Strom versorgen, unabhängig von jeder beliebigen Anweisung von der Hauptsteuereinheit 52, so zu verfahren. Dies schafft dadurch eine Art von „elektronischem“ Einklinken, analog dem mechanischen Einklinken, das in den oben angegebenen Parksystemen auftritt, bei denen die Sperre gegen den Parkgang einklinken und nicht einrücken wird. Im Gegensatz zum mechanischen Einklinken führt das elektronische Einklinken zu keinem mechanischen Verschleiß oder Abriss an den Sperrstreben und/oder den Aussparungen und besitzt auch keinen mechanischen Knacklaut.
Wie es in 6 gezeigt ist, löst der Regelvorgang einer Parkeinstellung mit der Hauptsteuereinheit 52 die Erzeugung eines Steuersignals aus, um beide Zylinderspulen 14a, 14b einzuschalten, wie es im Block 62 angegeben ist. Die Hauptsteuereinheit 52 erzeugt dieses Steuersignal als Reaktion auf die Anweisung des Fahrzeugführers, das Fahrzeug in eine Parkstellung zu versetzen. Die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b empfangen das Steuersignal von der Hauptsteuereinheit 52 und das Geschwindigkeitssignal vom Geschwindigkeitssensor 46, wie in Block 64 angegeben. Das Geschwindigkeitssignal ist hinweisend auf die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem zweiten Kupplungselement 18 und dem (feststehenden) ersten Kupplungselement 16. Die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b prüfen, ob die Differenzgeschwindigkeit (d. h., Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements 18 relativ zum ersten Kupplungselement 16) größer ist als eine Schwellengeschwindigkeit zum Verriegeln, wie es im Block 66 angegeben ist. Die Schwellengeschwindigkeit zum Verriegeln kann einer Fahrzeuggeschwindigkeit wie etwa 3 mph (ca. 4,8 km/h) entsprechen.
Falls die Differenzgeschwindigkeit größer als die Schwellengeschwindigkeit zum Verriegeln ist, dann ignorieren die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b das Steuersignal von der Hauptsteuereinheit 52 und versorgen die Zylinderspulen 14a, 14b, wie im Block 68a angegeben, nicht mit Strom. In diesem Fall bleiben die Zylinderspulen 14a, 14b ausgeschaltet, und die Sperrstreben 36a, 36b bleiben damit in der nicht kuppelnden Stellung. Dadurch wird verhindert, dass das Fahrzeug in eine Parkstellung geht.
Falls die Differenzgeschwindigkeit kleiner als die Schwellengeschwindigkeit zum Verriegeln ist, dann reagieren die Zylinderspulensteuereinheiten 54a, 54b auf das Steuersignal von der Hauptsteuereinheit 52 und versorgen die Zylinderspulen 14a, 14b, wie in Block 68b angegeben, mit Strom. In diesem Fall werden die Zylinderspulen 14a, 14b eingeschaltet, und die Sperrstreben 36a, 36b bewegen sich damit in die kuppelnde Stellung. Dadurch wird das Fahrzeug in eine Parkstellung versetzt.
Mit Bezug jetzt auf 7 ist ein Ablaufdiagramm 70 gezeigt, das bildlich charakteristische Vorgänge darstellt, um die regelbare Kupplungseinheit 12 für einen Berganfahrregelvorgang unter Verwendung von Informationen vom Geschwindigkeitssensor 46 zu steuern. An sich hat der Geschwindigkeitssensor 46 die weitere Funktion, eine passive Berganfahrfunktion zur Verfügung zu stellen.
Bei Betrieb, während das Fahrzeug sich im ersten Gang befindet und zu einem Halt im Leerlauf fährt oder bremst, wird der Geschwindigkeitssensor 46 detektieren, wenn die Differenzgeschwindigkeit unter einem Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit liegt. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, versorgt die Steuerung 50 die eine Zylinderspule selektiv mit Strom, was verhindert, dass das Fahrzeug rückwärts rollt. Die andere Zylinderspule, die eine Bewegung in der Vorwärtsrichtung verhindern würde, bleibt stromlos. Dies führt dazu, dass das Fahrzeug vorwärtsfahren kann, jedoch sperrt, wenn es rückwärts rollt. Der Geschwindigkeitssensor 46 detektiert, wenn die Differenzgeschwindigkeit über den Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit hinaus zunimmt. Nachdem die Differenzgeschwindigkeit über den Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit hinaus zugenommen hat, veranlasst die Steuerung 50, dass die mit Strom versorgte Zylinderspule ausschaltet.
Gemäß 7 startet insbesondere der Berganfahrregelvorgang mit der Hauptsteuereinheit 52 den Empfang des Geschwindigkeitssignals von dem Geschwindigkeitssensor 46 und stellt daraus fest, wenn die Differenzgeschwindigkeit so absinkt, dass sie kleiner ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit, wie es im Block 72 angegeben wird. Nach Absinken der Differenzgeschwindigkeit so, dass sie kleiner ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit, erzeugt die Hauptsteuereinheit 52 ein Steuersignal für die Zylinderspulensteuereinheit 54b, ihre Zylinderspule 14b einzuschalten, um die Sperrstrebe 36b umgekehrt in die kuppelnde Stellung zu bewegen, damit verhindert wird, dass das Fahrzeug rückwärts rollt, wie es im Block 74 angegeben wird. Die Zylinderspule 14a, die einer Sperrstrebe 36a nach vorn entspricht, die, wenn stromführend, eine Bewegung in Vorwärtsrichtung verhindern würde, bleibt wie im Block 76 angegeben, ausgeschaltet. Die Blöcke 74 und 76 resultieren darin, dass das Fahrzeug imstande ist, vorwärts zu fahren, jedoch sperrt, wenn es rückwärts rollt. Die Hauptsteuereinheit 52 empfängt fortgesetzt das Geschwindigkeitssignal vom Geschwindigkeitssensor 46 und stellt daraus fest, wenn die Differenzgeschwindigkeit so zunimmt, dass sie größer ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit, wie es im Block 78 angegeben wird. Nachdem die Differenzgeschwindigkeit über den Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit hinaus zugenommen hat, erzeugt die Hauptsteuereinheit 52 ein Steuersignal für die Zylinderspulensteuereinheit 54b, ihre Zylinderspule 14b auszuschalten, um die Sperrstrebe 36b umgekehrt in die nicht kuppelnde Stellung, wie im Block 79 angegeben, zu bewegen. Der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit kann einer Fahrzeuggeschwindigkeit, wie etwa 3 mph (ca. 4,8 km/h) entsprechen.
Die Kupplungs- und Steuerungseinheit 10 mit Geschwindigkeitssensor 46 besitzt ein aktuelles Parksystem mit NVH-Vorteil (Geräusch, Vibration, Rauigkeit). Wenn die aktuelle Parksperre eingeschaltet ist und auf ein Drehmoment von dem Fahrzeug, das sich entweder auf einem Abhang befindet oder gegen einen Bordstein gedrückt wird, reagiert, wird Energie in der Antriebsanlage gespeichert. Wenn die Parksperre aus der Parkstellung herausgezogen ist, wird diese gespeicherte Energie freigegeben, manchmal heftig, was einen lauten, hörbaren dumpfen Schlag verursacht. Es wurde versucht, dass sich Erstausrüstungsteile (OEM) mit diesem Problem mit komplizierten Hydrauliksteuerungen befassen, nur um zu veranlassen, diese gespeicherte Energie in andere Bauteile im Getriebe umzuleiten, was zu Ausfällen führt. Diese Offenlegung zeigt, wie Steuerstrategien, verbunden mit der Fähigkeit einer Vierstellungs-Schaltkupplung, in einem BEV (Batterieelektrofahrzeug) oder HEV (Hybridelektrofahrzeug) diese gespeicherte Energie bewältigt und sie ohne heftige Übertragung in das Getriebe oder Fahrzeug ableitet. Das Ergebnis ist ein nahtloses und leises Ausrücken aus einer Parkstellung auf jedem Gefälle oder vorbelasteten Zustand.
Mit Bezug jetzt auf 8A ist ein Ablaufdiagramm 90 gezeigt, das bildlich charakteristische Vorgänge darstellt, die regelbare Kupplungseinheit 12 für einen Regelvorgang „Parken-auf-Rückwärtsgang“ unter Verwendung von Informationen von den Positionssensoren 44a, 44b und dem Geschwindigkeitssensor 46 zu steuern. Zunächst wird, wie durch den Entscheidungsblock 92 dargestellt, der mit Bezug auf 6 beschriebene Regelvorgang einer Parkeinstellung geführt, um das Fahrzeug in eine Parkstellung zu versetzen. In Parkstellung sind beide Zylinderspulen 14a, 14b eingeschaltet. Der Regelvorgang zum Bewegen des Fahrzeugs aus der Parkstellung und in den Rückwärtsgang leitet dann mit der Hauptsteuereinheit 52 das Ausschalten der Rückwärtszylinderspule 14b ein, wie es in Block 94 angegeben ist. Die Hauptsteuereinheit 52 nutzt einen Positionssensor 44b, um zu bestimmen, ob die Rückwärtszylinderspule 14b ausgeschaltet wurde oder eingeschaltet hängen geblieben ist, wie es im Entscheidungsblock 96 angegeben ist. Während die Rückwärtszylinderspule 14b eingeschaltet hängen geblieben ist, bewirkt die Hauptsteuereinheit 52, dass der Elektromotor ein Drehmoment nach vorn hochfährt, wie es im Block 97 angegeben ist. Möglicherweise wird ein genügendes Drehmoment vorwärts aufgebracht, um die Rückwärtszylinderspule 14b freizugeben. Daraufhin wird die Hauptsteuereinheit 52 die Vorwärtszylinderspule 14a ausschalten, wie im Block 98 angegeben, und die Motorsteuerung wird zurück an den Fahrzeugführer durchgeleitet, wie es im Block 99 angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Fahrzeug aus der Parkstellung und im Rückwärtsgang. Wie es beschrieben ist, wird, während der Elektromotor in Vorwärtsrichtung hochläuft, die eingeschaltet gelassene Zylinderspule 14a jede unbeabsichtigte Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs verhindern, während die Rückwärtszylinderspule 14b mit gesperrtem Drehmoment entlastet wird.
Mit Bezug jetzt auf 8B ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, das bildlich charakteristische Vorgänge darstellt, die regelbare Kupplungseinheit 12 für einen Regelvorgang „Parken-auf-Vorwärtsgang“ unter Verwendung von Informationen von den Positionssensoren 44a, 44b und dem Geschwindigkeitssensor 46 zu steuern. Zunächst wird, wie durch den Entscheidungsblock 102 dargestellt, der mit Bezug auf 6 beschriebene Regelvorgang einer Parkeinstellung geführt, um das Fahrzeug in eine Parkstellung zu versetzen. In Parkstellung sind beide Zylinderspulen 14a, 14b eingeschaltet. Der Regelvorgang zum Bewegen des Fahrzeugs aus der Parkstellung und in den Vorwärtsgang leitet dann mit der Hauptsteuereinheit 52 das Ausschalten der Vorwärtszylinderspule 14b ein, wie es im Block 94 angegeben ist. Die Hauptsteuereinheit 52 nutzt den Positionssensor 44b, um zu bestimmen, ob die Vorwärtszylinderspule 14b ausgeschaltet wurde oder eingeschaltet hängen geblieben ist, wie im Entscheidungsblock 96 angegeben. Während die Vorwärtszylinderspule 14b eingeschaltet hängen geblieben ist, bewirkt die Hauptsteuereinheit 52, dass der Elektromotor ein entgegengesetztes Drehmoment hochfährt, wie es im Block 107 angegeben ist. Möglicherweise wird ein genügendes entgegengesetztes Drehmoment aufgebracht, um die Rückwärtszylinderspule 14b freizugeben. Daraufhin wird die Hauptsteuereinheit 52 die Rückwärtszylinderspule 14a ausschalten, wie im Block 108 angegeben, und die Motorsteuerung wird zurück an den Fahrzeugführer durchgeleitet, wie es im Block 109 angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt ist das Fahrzeug aus der Parkstellung und befindet sich im Vorwärtsgang. Wie es beschrieben ist, wird, während der Elektromotor in umgekehrter Richtung hochläuft, die eingeschaltet gelassene Rückwärtszylinderspule 14a jede unbeabsichtigte Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs verhindern, während die Vorwärtszylinderspule 14b mit gesperrtem Drehmoment entlastet wird.
Wie es beschrieben ist, kann die Kupplungs- und Steuerungseinheit 10 die Merkmale besitzen, eine hydraulische Steuerung von Schaltkupplungen ausschließen zu helfen, einen verringerten Einbauraum mit der radialen Geometrie zu besitzen, bei aktuellen Parksystemen hohes Geräusch, Vibration, Rauigkeit (NVH) ausschließen zu helfen, beim Ausrücken des aktuellen Parksystems, während sie um eine Berganfahrfunktion ergänzt wird.
Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, soll nicht beabsichtigt sein, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die Wörter, die in der Beschreibung verwendet werden, eher Wörter einer Beschreibung als einer Einschränkung, wobei verständlich werden soll, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale von verschiedenen umsetzenden Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Kupplungs- und Steuerungseinheit, umfassend: eine regelbare Kupplungseinheit mit einem ersten Kupplungselement und einem zweiten Kupplungselement, das relativ zum ersten Kupplungselement drehbar um eine Achse gelagert ist, das erste Kupplungselement eine erste Kupplungsvorderseite aufweist, die ausgerichtet ist, so dass sie bezüglich der Achse radial gegenüberliegt, und einen Geschwindigkeitssensor aufweist, das zweite Kupplungselement eine zweite Kupplungsvorderseite aufweist, die ausgerichtet ist, so dass sie bezüglich der Achse radial gegenüberliegt, und Sperrprofilierungen aufweist, die Kupplungselemente relativ zueinander angeordnet sind, so dass sich der Geschwindigkeitssensor in einer Gegenstellung in engem Abstand zu den Sperrprofilierungen befindet; ein erstes elektromechanisches Bauteil, ausgestaltet zum Bewegen eines ersten Sperrelements zwischen (i) einer kuppelnden Stellung, in der das erste Sperrelement mit einer der Sperrprofilierungen in Eingriff kommt, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in einer ersten Richtung um die Achse zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung, in der das erste Sperrelement aus den Sperrprofilierungen ausgerückt ist; ein zweites elektromechanisches Bauteil, ausgestaltet zum Bewegen eines zweiten Sperrelements zwischen (i) einer kuppelnden Stellung, in der das zweite Sperrelement mit einer der Sperrprofilierungen in Eingriff kommt, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in einer zweiten Richtung, der ersten Richtung entgegengesetzt, um die Achse zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung, in der das zweite Sperrelement aus den Sperrprofilierungen ausgerückt ist; wobei der Geschwindigkeitssensor so ausgestaltet ist, die Sperrprofilierungen abzutasten, die hinter dem Sensor rotieren, wenn das zweite Kupplungselement relativ zu dem ersten Kupplungselement um die Achse rotiert, um ein Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, das eine Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements anzeigt; und eine Steuereinheit, betriebsbereit zum Empfangen des Geschwindigkeitssignals von dem Geschwindigkeitssensor und ausgestaltet zum Steuern eines der elektromechanischen Bauteile, um das dem einen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen und das andere der elektromechanischen Bauteile so zu steuern, dass das dem anderen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement in der nicht kuppelnden Stellung gehalten wird, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements so absinkt, dass sie kleiner als ein Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit ist.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 1, wobei: die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern des einen der elektromechanischen Bauteile, um das dem einen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement aus der kuppelnden Stellung zurück in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements anschließend so ansteigt, dass sie größer als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit ist.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 1, wobei: die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern des ersten elektromechanischen Bauteils, um das erste Sperrelement aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, und zum Steuern des zweiten elektromechanischen Bauteils, um das zweite Sperrelement in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements in die zweite Richtung so abnimmt, dass sie kleiner ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit, um dadurch eine unbeabsichtigte Rotation des zweiten Kupplungselements in der ersten Richtung zu verhindern.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 3, wobei: die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern des ersten elektromechanischen Bauteils, um das erste Sperrelement aus der kuppelnden Stellung zurück in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements in der zweiten Richtung anschließend so zunimmt, dass sie größer ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 1, wobei: die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern des zweiten elektromechanischen Bauteils, um das zweite Sperrelement aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, und zum Steuern des ersten elektromechanischen Bauteils, um das erste Sperrelement in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des ersten Kupplungselement in der ersten Richtung so abnimmt, dass sie kleiner ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 5, wobei: die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern des zweiten elektromechanischen Bauteils, um das zweite Sperrelement aus der kuppelnden Stellung zurück in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des ersten Kupplungselements in der ersten Richtung anschließend so ansteigt, dass sie größer ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 1, wobei: die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern der elektromechanischen Bauteile als Reaktion auf den Empfang einer Parkanweisung, um die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements kleiner ist als ein Parkgeschwindigkeitsschwellenwert; und die Steuereinheit ferner ausgestaltet ist zum Steuern der elektromechanischen Bauteile, unabhängig vom Empfang der Parkanweisung, um die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 7, wobei: die Steuereinheit eine Hauptsteuereinheit, eine mit dem ersten elektromechanischen Bauteil verbundene erste Zylinderspulensteuereinheit und eine mit dem zweiten elektromechanischen Bauteil verbundene zweite Zylinderspulensteuereinheit umfasst; wobei die Hauptsteuereinheit ausgestaltet ist, als Reaktion auf den Empfang der Parkanweisung, ein Steuersignal für die Zylinderspulensteuereinheiten bereitzustellen, das die Zylinderspulensteuereinheiten anweist, die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen; die Zylinderspulensteuereinheiten ausgestaltet sind, als Reaktion auf das Steuersignal, die elektromechanischen Bauteile zu steuern, um die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements kleiner ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert; und die Zylinderspulensteuereinheiten des Weiteren ausgestaltet sind, als Reaktion auf das Steuersignal, das Steuersignal zu ignorieren und die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 7, wobei das erste Kupplungselement des Weiteren einen Positionssensor aufweist, der ausgestaltet ist, ein Positionssignal zu erzeugen, das angibt, ob sich das zweite Sperrelement in der kuppelnden oder nicht kuppelnden Stellung befindet; und die Steuereinheit betriebsbereit ist, das Positionssignal zu empfangen, und ferner ausgestaltet ist, als Reaktion auf den Empfang einer Rückwärtsanweisung, nachdem die Sperrelemente als Reaktion auf die Parkanweisung in die kuppelnde Stellung bewegt wurden, das zweite elektromechanische Bauteil zu steuern, um das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das erste elektromechanische Bauteil zu steuern, um das erste Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem Positionssignal zu prüfen, dass das zweite elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor basierend auf einem Zustand anzuweisen, ein Drehmoment von dem zweiten Sperrelement wegzunehmen, so dass sich das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das erste elektromechanische Bauteil zu steuern, um das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom Positionssignal bestätigt wird.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 7, wobei: das erste Kupplungselement des Weiteren einen Positionssensor aufweist, der ausgestaltet ist zum Erzeugen eines Positionssignals, das anzeigt, ob das erste Sperrelement sich in der kuppelnden oder nicht kuppelnden Stellung befindet; und die Steuereinheit betriebsbereit ist, das Positionssignal zu empfangen und des Weiteren ausgestaltet ist, als Reaktion auf den Empfang einer Fahranweisung, nachdem die Sperrelemente in die kuppelnde Stellung als Reaktion auf die Parkanweisung bewegt wurden, das erste elektromechanische Bauteil zu steuern, um das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das zweite elektromechanische Bauteil zu steuern, um das zweite Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem Positionssignal zu prüfen, dass das erste elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor basierend auf einem Zustand zum Entfernen eines Drehmoments von dem ersten Sperrelement anzuweisen, so dass das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das zweite elektromechanische Bauteil zu steuern, um das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom Positionssignal bestätigt wird.
Kupplungs- und Steuerungseinheit, umfassend: eine regelbare Kupplungseinheit mit einem ersten Kupplungselement und einem zweiten Kupplungselement, das relativ zu dem ersten Kupplungselement drehbar um eine Achse gelagert ist, wobei das erste Kupplungselement eine erste Kupplungsvorderseite aufweist, die ausgerichtet ist, so dass sie bezüglich der Achse radial gegenüberliegt, und einen Geschwindigkeitssensor aufweist, das zweite Kupplungselement eine zweite Kupplungsvorderseite aufweist, die ausgerichtet ist, so dass sie bezüglich der Achse radial gegenüberliegt, und Sperrprofilierungen aufweist, die Kupplungselemente relativ zueinander angeordnet sind, so dass sich der Geschwindigkeitssensor in einer Gegenstellung in engem Abstand zu den Sperrprofilierungen befindet; ein erstes elektromechanisches Bauteil, ausgestaltet zum Bewegen eines ersten Sperrelements zwischen (i) einer kuppelnden Stellung, in der das erste Sperrelement mit einer der Sperrprofilierungen in Eingriff kommt, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in einer ersten Richtung um die Achse zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung, in der das erste Sperrelement aus den Sperrprofilierungen ausgerückt ist; ein zweites elektromechanisches Bauteil, ausgestaltet zum Bewegen eines zweiten Sperrelements zwischen (i) einer kuppelnden Stellung, in der das zweite Sperrelement mit einer der Sperrprofilierungen in Eingriff kommt, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung um die Achse zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung, in der das zweite Sperrelement aus den Sperrprofilierungen ausgerückt ist; wobei der Geschwindigkeitssensor so ausgestaltet ist, die Sperrprofilierungen abzutasten, die hinter dem Sensor rotieren, wenn das zweite Kupplungselement relativ zu dem ersten Kupplungselement um die Achse rotiert, um ein Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, das eine Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements anzeigt; und eine Steuereinheit, betriebsbereit, das Geschwindigkeitssignal von dem Geschwindigkeitssensor zu empfangen, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist zum Steuern der elektromechanischen Bauteile als Reaktion auf den Empfang einer Parkanweisung, um die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements kleiner ist als ein Parkgeschwindigkeitsschwellenwert, und die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern der elektromechanischen Bauteile, unabhängig vom Empfang der Parkanweisung, um die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 11, wobei: die Steuereinheit eine Hauptsteuereinheit, eine mit dem ersten elektromechanischen Bauteil verbundene erste Zylinderspulensteuereinheit und eine mit dem zweiten elektromechanischen Bauteil verbundene zweite Zylinderspulensteuereinheit umfasst; wobei die Hauptsteuereinheit ausgestaltet ist zum Bereitstellen eines Steuersignals an die Zylinderspulensteuereinheiten als Reaktion auf den Empfang der Parkanweisung, das die Zylinderspulensteuereinheiten anweist, die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen; die Zylinderspulensteuereinheiten ausgestaltet sind zum Steuern der elektromechanischen Bauteile als Reaktion auf das Steuersignal, um die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements kleiner ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert; und die Zylinderspulensteuereinheiten des Weiteren ausgestaltet sind, als Reaktion auf das Steuersignal, das Steuersignal zu ignorieren und die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 11, wobei: die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern eines der elektromechanischen Bauteile, um das Sperrelement entsprechend dem einen der elektromechanischen Bauteile aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, und zum Steuern des anderen der elektromechanischen Bauteile, um das Sperrelement entsprechend dem anderen der elektromechanischen Bauteile in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements so absinkt, dass sie kleiner ist als ein Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 13, wobei: die Steuereinheit des Weiteren ausgestaltet ist zum Steuern des einen der elektromechanischen Bauteile, um das Sperrelement entsprechend dem einen der elektromechanischen Bauteile aus der kuppelnden Stellung zurück in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements anschließend so ansteigt, dass sie größer als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit ist.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 11, wobei: das erste Kupplungselement des Weiteren einen Positionssensor aufweist, der ausgestaltet ist, um ein Positionssignal zu erzeugen, das hinweisend darauf ist, ob das zweite Sperrelement sich in der kuppelnden oder nicht kuppelnden Stellung befindet; und die Steuereinheit betriebsbereit ist zum Empfang des Positionssignals, und ferner ausgestaltet ist, als Reaktion auf den Empfang einer Rückwärtsanweisung, nachdem die Sperrelemente als Reaktion auf die Parkanweisung in die kuppelnde Stellung bewegt wurden, zum Steuern des ersten elektromechanischen Bauteils, um das erste Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem Positionssignal zu prüfen, dass das zweite elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor anzuweisen, basierend auf einem Zustand, ein Drehmoment aus dem zweiten Sperrelement zu entfernen, so dass das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und zum Steuern des ersten elektromechanischen Bauteils, das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom Positionssignal bestätigt wird.
Kupplungs- und Steuerungseinheit nach Anspruch 15, wobei: das erste Kupplungselement des Weiteren einen Positionssensor aufweist, der ausgestaltet ist zum Erzeugen eines Positionssignals, das hinweisend darauf ist, ob das erste Sperrelement sich in der kuppelnden oder nicht kuppelnden Stellung befindet; und die Steuereinheit betriebsbereit ist zum Empfang des Positionssignals und des Weiteren ausgestaltet ist, als Reaktion auf den Empfang eines Fahrsignals, nachdem die Sperrelemente als Reaktion auf die Parkanweisung in die kuppelnde Stellung bewegt wurden, das erste elektromechanische Bauteil zu steuern, um das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das zweite elektromechanische Bauteil zu steuern, um das zweite Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem Positionssignal zu prüfen, dass das erste elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor basierend auf einem Zustand zum Entfernen eines Drehmoments aus dem ersten Sperrelement anzuweisen, so dass das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das zweite elektromechanische Bauteil zu steuern, um das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom Positionssignal bestätigt wird.
Verfahren zum Einsatz mit einer Kupplungs- und Steuerungseinheit, die aufweist (a) eine regelbare Kupplungseinheit mit einem ersten Kupplungselement und einem zweiten Kupplungselement, das relativ zu dem ersten Kupplungselement drehbar um eine Achse gelagert ist, wobei das erste Kupplungselement eine erste Kupplungsvorderseite aufweist, die ausgerichtet ist, so dass sie bezüglich der Achse radial gegenüberliegt, und einen Geschwindigkeitssensor aufweist, das zweite Kupplungselement eine zweite Kupplungsvorderseite aufweist, die ausgerichtet ist, so dass sie bezüglich der Achse radial gegenüberliegt, und Sperrprofilierungen aufweist, die Kupplungselemente relativ zueinander angeordnet sind, so dass sich der Geschwindigkeitssensor in einer Gegenstellung in engem Abstand zu den Sperrprofilierungen befindet; (b) ein erstes elektromechanisches Bauteil, ausgestaltet zum Bewegen eines ersten Sperrelements zwischen (i) einer kuppelnden Stellung, in der das erste Sperrelement mit einer der Sperrprofilierungen in Eingriff kommt, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in einer ersten Richtung um die Achse zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung, in der das erste Sperrelement aus den Sperrprofilierungen ausgerückt ist; und (c) ein zweites elektromechanisches Bauteil, ausgestaltet zum Bewegen eines zweiten Sperrelements zwischen (i) einer kuppelnden Stellung, in der das zweite Sperrelement mit einer der Sperrprofilierungen in Eingriff kommt, um dadurch eine Rotation des zweiten Kupplungselements in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung um die Achse zu verhindern, und (ii) einer nicht kuppelnden Stellung, in der das zweite Sperrelement aus den Sperrprofilierungen ausgerückt ist, wobei das Verfahren umfasst: Abtasten, unter Verwendung des Geschwindigkeitssensors, der Sperrprofilierungen, die hinter dem Sensor rotieren, wenn das zweite Kupplungselement relativ zu dem ersten Kupplungselement um die Achse rotiert, und Erzeugen, durch den Geschwindigkeitssensor, eines Geschwindigkeitssignals, das hinweisend ist auf eine Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements; Empfangen, durch eine Steuereinheit, des Geschwindigkeitssignals von dem Geschwindigkeitssensor; und Steuern, durch die Steuereinheit, eines der elektromechanischen Bauteile, um das dem einen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, und Steuern, durch die Steuereinheit, des anderen der elektromechanischen Bauteile, um das dem anderen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements so absinkt, dass sie kleiner ist als ein Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend: Steuern, durch die Steuereinheit, des einen der elektromechanischen Bauteile, um das dem einen der elektromechanischen Bauteile entsprechende Sperrelement aus der kuppelnden Stellung zurück in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements anschließend so ansteigt, dass sie größer ist als der Schwellenwert der Berganfahrgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend: Steuern, durch die Steuereinheit, als Reaktion auf den Empfang einer Parkanweisung, der elektromechanischen Bauteile, die Sperrelemente aus der nicht kuppelnden Stellung in die kuppelnde Stellung zu bewegen, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten kuppelnden Elements kleiner ist als ein Parkgeschwindigkeitsschwellenwert; und Steuern, durch die Steuereinheit, unabhängig vom Empfang der Parkanweisung, der elektromechanischen Bauteile, die Sperrelemente in der nicht kuppelnden Stellung zu halten, während die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Kupplungselements größer ist als der Parkgeschwindigkeitsschwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das erste Kupplungselement des Weiteren erste und zweite Positionssensoren aufweist, die ausgestaltet sind, um jeweils erste und zweite Positionssignale zu erzeugen, die hinweisend darauf sind, ob das erste und das zweite Sperrelement sich in der kuppelnden oder nicht kuppelnden Stellung befinden, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen, durch die Steuereinheit, der Positionssignale von den Positionssensoren; als Reaktion auf den Empfang einer Rückwärtsanweisung, nachdem die Sperrelemente als Reaktion auf die Parkanweisung in die kuppelnde Stellung bewegt wurden, die Steuereinheit das zweite elektromechanische Bauteil steuert, um das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das erste elektromechanische Bauteil steuert, um das erste Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem zweiten Positionssignal prüft, dass das zweite elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor anweist, basierend auf einem Zustand, ein Drehmoment aus dem zweiten Sperrelement zu entfernen, so dass das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das erste elektromechanische Bauteil steuert, um das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das zweite Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom zweiten Positionssignal bestätigt wird; und als Reaktion auf den Empfang einer Fahranweisung, nachdem die Sperrelemente als Reaktion auf die Parkanweisung in die kuppelnde Stellung bewegt wurden, die Steuereinheit das erste elektromechanische Bauteil steuert, um das erste Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, das zweite elektromechanische Bauteil steuert, um das zweite Sperrelement in der kuppelnden Stellung zu halten, aus dem ersten Positionssignal zu prüfen, dass das erste elektromechanische Bauteil in der kuppelnden Stellung hängen geblieben ist, eine Erhöhung des Drehmoments von einem Elektromotor anzuweisen, basierend auf einem Zustand, ein Drehmoment aus dem ersten Sperrelement zu entfernen, so dass das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, und das zweite elektromechanische Bauteil zu steuern, um das zweite Sperrelement in die nicht kuppelnde Stellung zu bewegen, nachdem das erste Sperrelement sich in die nicht kuppelnde Stellung bewegen kann, wie es vom ersten Positionssignal bestätigt wird.