DE102021210986A1

DE102021210986A1 - Method for closing a switching device

Info

Publication number: DE102021210986A1
Application number: DE102021210986.1A
Authority: DE
Inventors: Norman Schmidt-Winkel; Fabian Hartmann; Martin Ruider; Joao Bonifacio; Günter Wawrzik
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Verfahren zum Schließen einer Schalteinrichtung eines wenigstens eine elektrische Maschine aufweisenden Kraftfahrzeugs im Stillstand des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Kopplungseinrichtung eines Kraftahrzeugs, die dazu ausgebildet ist, einen ersten und einen zweiten Teilstrang eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs miteinander zu koppeln, umfassend die Schritte- Einleiten einer Schließbewegung der Schalteinrichtung- Erfassen einer Blockierstellung (5) der Schalteinrichtung- Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine zur Auflösung der Blockierstellung (5).Method for closing a switching device of a motor vehicle having at least one electric machine when the motor vehicle is stationary, in particular a coupling device of a motor vehicle which is designed to couple a first and a second partial train of a drive train of a motor vehicle to one another, comprising the steps of initiating a closing movement of the Switching device- detecting a blocking position (5) of the switching device- adjusting the torque of the electrical machine to release the blocking position (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schließen einer Schalteinrichtung eines wenigstens eine elektrische Maschine aufweisenden Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for closing a switching device of a motor vehicle having at least one electrical machine.

Schalteinrichtungen für Kraftfahrzeuge und Verfahren zum Betreiben, insbesondere zum Schließen, von Schalteinrichtungen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Als Schalteinrichtung im Rahmen der Anmeldung wird eine Einrichtung verstanden, die dazu ausgebildet ist, insbesondere formschlüssig, eine Kopplung zweier drehender oder drehbarer Getriebeelemente des Kraftfahrzeugs herzustellen. Die Schalteinrichtung kann beispielsweise als Klauenkupplung verstanden werden, die gegeneinander drehende oder drehbare Teile miteinander in Eingriff bringen kann, um eine drehfeste Verbindung der beiden Teile miteinander herzustellen.Switching devices for motor vehicles and methods for operating, in particular for closing, switching devices are basically known from the prior art. A switching device within the scope of the application is understood to be a device which is designed to couple two rotating or rotatable transmission elements of the motor vehicle, in particular in a form-fitting manner. The switching device can be understood, for example, as a claw clutch, which can bring parts that rotate or rotate in opposite directions into engagement with one another in order to establish a non-rotatable connection between the two parts.

Hierzu ist ferner aus dem Stand der Technik bekannt, dass in bestimmten Zuständen des Kraftfahrzeugs eine sogenannte Zahn-auf-Zahn-Stellung auftreten kann, in der eine Kopplung der beiden Getriebeelemente nicht möglich ist. Dies kann insbesondere dazu führen, dass eine vorgegebene Schaltzeit, d.h., eine Zeit bis zu der ein Schließvorgang abgeschlossen sein muss, überschritten wird oder, beispielsweise in einem Stillstand des Kraftfahrzeugs, in dem keine Relativbewegung der beiden Getriebeelemente auftritt, ein Schließen der Schalteinrichtung überhaupt nicht möglich ist.In this regard, it is also known from the prior art that in certain states of the motor vehicle a so-called tooth-on-tooth position can occur, in which a coupling of the two transmission elements is not possible. In particular, this can lead to a specified switching time, i.e. a time by which a closing process must be completed, being exceeded or, for example when the motor vehicle is stationary and there is no relative movement of the two transmission elements, the switching device may not be closed at all is possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Verfahren zum Schließen einer Schalteinrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for closing a switching device that is improved in comparison thereto.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Wie beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schließen einer Schalteinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine aufweist. Das Verfahren betrifft insbesondere das Schließen der Schalteinrichtung im Stillstand des Kraftfahrzeugs, welche Schalteinrichtung beispielsweise als Kopplungseinrichtung des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Schalteinrichtung kann somit einen ersten und einen zweiten Teilstrang eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs miteinander koppeln. Als Teilstrang bzw. Teilstränge eines Antriebsstrangs werden Unterbestandteile bzw. Unterbereiche des Antriebsstrangs verstanden. Zum Beispiel kann ein erster Teilstrang von einem zweiten Teilstrang durch Öffnen der Schalteinrichtung getrennt werden und durch Schließen der Schalteinrichtung können die beiden Teilstränge miteinander verbunden werden. Zum Beispiel kann ein Fahrbetrieb realisiert werden, in dem ein zweiter Teilstrang, der eine antreibbare Hinterachse umfasst, mit dem ersten Teilstrang, der eine antreibbare Vorderachse umfasst, gekoppelt werden kann. Ein solcher Teilstrang kann ebenso eine Verbindung zu einem Rad, zu einem Differenzial, zu einer Antriebseinrichtung oder jeder weiteren Komponente eines Antriebsstrangs betreffen. Die Aufteilung des Antriebsstrangs in einen ersten Teil und einen zweiten Teil ist daher grundsätzlich beliebig.As described, the invention relates to a method for closing a switching device of a motor vehicle, the motor vehicle having an electrical machine. The method relates in particular to the closing of the switching device when the motor vehicle is stationary, which switching device is designed, for example, as a coupling device of the motor vehicle. The switching device can thus couple together a first and a second partial train of a drive train of a motor vehicle. Sub-components or sub-areas of the drive train are understood as sub-train or sub-trains of a drive train. For example, a first sub-string can be separated from a second sub-string by opening the switching device and the two sub-strings can be connected to one another by closing the switching device. For example, a driving mode can be implemented in which a second sub-train, which includes a drivable rear axle, can be coupled to the first sub-train, which includes a drivable front axle. Such a sub-train can also relate to a connection to a wheel, to a differential, to a drive device or to any other component of a drive train. The division of the drive train into a first part and a second part is therefore fundamentally arbitrary.

Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Einleiten einer Schließbewegung der Schalteinrichtung
- Erfassen einer Blockierstellung der Schalteinrichtung
- Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine zur Auflösung der Blockierstellung.

The procedure includes the steps:

- Initiating a closing movement of the switching device
- Detection of a blocked position of the switching device
- Adjusting the torque of the electrical machine to release the blocked position.

Mit anderen Worten weist das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine auf, die als Antriebseinrichtung in dem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Die elektrische Maschine kann somit auch als „Traktionsantrieb“ ausgebildet sein und ein Drehmoment über die geschlossene Schalteinrichtung an wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs übertragen. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise rein elektrisch betrieben werden, indem die elektrische Maschine Drehmoment für den Antrieb des Kraftfahrzeugs erzeugt. Ebenso ist es möglich, dass die elektrische Maschine eines von mehreren Antriebsaggregaten darstellt, beispielsweise in Kombination mit wenigstens einer weiteren elektrischen Maschine und/oder mit einem Verbrennungsmotor.In other words, the motor vehicle has at least one electric machine, which is provided as a drive device in the motor vehicle. The electrical machine can thus also be designed as a "traction drive" and transmit a torque via the closed switching device to at least one wheel of the motor vehicle. The motor vehicle can be operated purely electrically, for example, in that the electric machine generates torque for driving the motor vehicle. It is also possible for the electric machine to be one of several drive units, for example in combination with at least one other electric machine and/or with an internal combustion engine.

Wird die Schließbewegung seitens der Schalteinrichtung eingeleitet, d.h., dass beispielsweise die beiden Getriebeelemente der Schalteinrichtung, im Speziellen Klauenelemente, aufeinander zu bewegt werden, kann während der Einleitung bzw. nach Einleitung der Schließbewegung erfasst werden, ob eine Blockierstellung in der Schalteinrichtung auftritt. Im Rahmen dieser Anmeldung wird als Blockierstellung insbesondere eine sogenannte „Zahn-auf-Zahn-Stellung“ verstanden. In der Blockierstellung ist es nicht möglich, die Schalteinrichtung zu schließen, da die beiden Getriebeelemente nicht miteinander in Eingriff gebracht werden können.If the closing movement is initiated by the shifting device, i.e. if the two gear elements of the shifting device, in particular the claw elements, are moved towards one another, it can be detected during the initiation or after initiation of the closing movement whether a blocked position occurs in the shifting device. In the context of this application, a so-called “tooth-on-tooth position” is understood as a blocking position. In the blocking position, it is not possible to close the switching device, since the two transmission elements cannot be engaged with one another.

Wie beschrieben, betrifft das Verfahren zum Schließen der Schalteinrichtung vorwiegend die Betriebssituation des Kraftfahrzeugs im Stillstand, das bedeutet, dass eine Abtriebsseite der Schalteinrichtung stillsteht. Soll die Schalteinrichtung somit geschlossen werden, werden die beiden Getriebeelemente aufeinander bewegt, sodass üblicherweise weder auf der Antriebsseite noch auf der Abtriebsseite eine Bewegung ausgeführt wird, da im Stillstand des Kraftfahrzeugs weder die Abtriebsseite noch die Antriebsseite bewegt wird. Eine solche Blockierstellung kann im Rahmen des hierin beschriebenen Verfahrens erfasst werden. Zur Auflösung der Blockierstellung kann anschließend durch die elektrische Maschine ein Drehmoment eingestellt werden. Dadurch kann eine Relativbewegung der Komponenten der Schalteinrichtung bewirkt werden, sodass die Blockierstellung aufgelöst wird.As described, the method for closing the shifting device primarily relates to the operating situation of the motor vehicle at a standstill, which means that an output side of the shifting device is at a standstill. If the shifting device is thus to be closed, the two transmission elements are moved towards one another, so that a movement is usually carried out neither on the input side nor on the output side, since in the still state of the motor vehicle, neither the driven side nor the driven side is moved. Such a blocking position can be detected as part of the method described herein. A torque can then be set by the electrical machine to resolve the blocking position. As a result, a relative movement of the components of the switching device can be brought about, so that the blocking position is released.

Somit kann vorgesehen sein, dass mittels der elektrischen Maschine ein Drehmoment auf die Antriebsseite der Schalteinrichtung aufgebracht und eine Differenzdrehzahl erzeugt wird. Wie beschrieben, bewegt sich der abtriebsseitige Teil der Schalteinrichtung im Stillstand des Kraftfahrzeugs nicht, da dieser mit den Rädern verbunden ist, die im Stillstand des Kraftfahrzeugs stillstehen. Üblicherweise wird im Stillstand des Kraftfahrzeugs auch an der Antriebsseite kein Drehmoment aufgegeben, da dies für den vorliegenden Betriebszustand, nämlich den Stillstand, nicht erforderlich ist. Wird seitens der elektrischen Maschine zur Auflösung des Blockierzustands in dem ersten Teilstrang ein Drehmoment aufgebracht, kann dies auf die Antriebsseite der Schalteinrichtung übertragen werden, sodass sich zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite die gewünschte Differenzdrehzahl einstellt.It can thus be provided that a torque is applied to the drive side of the switching device by means of the electric machine and a differential speed is generated. As described, the output-side part of the shifting device does not move when the motor vehicle is stationary, since it is connected to the wheels, which are stationary when the motor vehicle is stationary. Usually, when the motor vehicle is stationary, no torque is applied on the drive side either, since this is not necessary for the present operating state, namely when it is stationary. If the electric machine applies torque to resolve the blocking state in the first sub-train, this can be transmitted to the drive side of the shifting device, so that the desired differential speed is established between the drive side and the output side.

Durch das Einstellen der Differenzdrehzahl kann eine Relativbewegung zwischen den Getriebeelementen der Schalteinrichtung bewirkt werden, sodass sich eine erfasste Blockierstellung auflösen lässt und die beiden Getriebeelemente der Schalteinrichtung miteinander in Eingriff gebracht werden können. Durch das Auflösen der Blockierstellung ist somit letztlich eine Schließbewegung der Schalteinrichtung ausführbar bzw. kann die Schalteinrichtung nach Auflösen der Blockierstellung geschlossen werden. Anschließend ist es möglich, eine weitere Anforderung im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu betrachten. So kann das Drehmoment seitens der elektrischen Maschine entweder abgebaut werden bzw. kann nach Schließen der Schalteinrichtung kein weiteres Drehmoment aufgegeben werden oder, falls sich beispielsweise an den Stillstand ein Fahrzustand anschließt, kann Drehmoment seitens der elektrischen Maschine und/oder seitens einer weiteren Antriebseinrichtung, über die nun geschlossene Schalteinrichtung an den zweiten Teilstrang übertragen werden.By setting the differential speed, a relative movement between the transmission elements of the shifting device can be brought about, so that a detected blocking position can be released and the two transmission elements of the shifting device can be brought into engagement with one another. By releasing the blocking position, a closing movement of the switching device can thus ultimately be carried out or the switching device can be closed after the blocking position has been released. It is then possible to consider a further requirement in the operation of the motor vehicle. The torque can either be reduced by the electrical machine or no further torque can be applied after the switching device is closed, or if, for example, the standstill is followed by a driving state, torque can be increased by the electrical machine and/or by another drive device the switching device, which is now closed, can be transmitted to the second partial line.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens kann ein mittels der elektrischen Maschine aufgebrachtes Drehmoment basierend auf einer Drehmomentrampe aufgebracht werden. Die Drehmomentrampe kann hierbei zwischen einem Startwert und einem Endwert definiert werden. Die Drehmomentrampe kann insbesondere kontinuierlich ansteigen. Ebenso ist es möglich, dass die Drehmomentrampe stufenweise ansteigt. Durch den vergleichsweise langsamen rampenförmigen Anstieg des Drehmoments kann die Differenzdrehzahl ebenso langsam aufgebaut werden, sodass insbesondere im Vergleich mit dem schlagartigen Aufbringen eines vergleichsweise hohen Drehmoments die Relativbewegung zwischen den Getriebeelementen der Schalteinrichtung langsamer und kontinuierlicher eingeleitet werden kann. Dies führt insbesondere dazu, dass die Differenzdrehzahl stetig aufgebaut wird, sodass der Eingriff der beiden Getriebeelemente komfortabler durchgeführt werden kann. Hierdurch können insbesondere Schläge im Betrieb vermieden werden.According to a further embodiment of the method described, a torque applied by means of the electric machine can be applied based on a torque ramp. The torque ramp can be defined between a start value and an end value. In particular, the torque ramp can increase continuously. It is also possible for the torque ramp to increase in stages. Due to the comparatively slow ramped increase in torque, the differential speed can be built up just as slowly, so that the relative movement between the transmission elements of the shifting device can be initiated more slowly and continuously, especially in comparison with the sudden application of a comparatively high torque. In particular, this means that the differential speed is constantly built up, so that the engagement of the two transmission elements can be carried out more comfortably. In this way, in particular, impacts during operation can be avoided.

Startwert und Endwert der Drehmomentrampe können letztlich beliebig definiert werden. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Startwert ungleich null definiert wird, das bedeutet, dass die Drehmomentrampe bereits ab einem von null verschiedenen Startwert begonnen werden kann. Der Startwert kann somit bei null oder bei einem von null verschiedenen Startwert festgelegt werden, sodass der Anstieg der Drehmomentrampe nicht bei 0 Nm beginnen muss. Ebenso kann, beispielsweise in Abstimmung mit der konkreten Ausgestaltung des Antriebsstrangs, ein Minimalwert des Drehmoments festgelegt werden, bei dem die Drehmomentrampe begonnen werden soll. Dies begünstigt insbesondere, dass das Schließen der Schalteinrichtung schneller durchgeführt werden kann, da, beispielsweise experimentell, ermittelt werden kann, welche Differenzdrehzahl zumindest erreicht werden soll, um eine möglichst rasche Auflösung der Blockierstellung zu erreichen. Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf eine maximale Schaltzeit aus.The start value and end value of the torque ramp can ultimately be defined as desired. In this case, it can be provided in particular that the starting value is defined as not equal to zero, which means that the torque ramp can already be started from a starting value that is different from zero. The start value can thus be set at zero or at a non-zero start value, so that the torque ramp does not have to start at 0 Nm. A minimum value of the torque at which the torque ramp should begin can also be defined, for example in coordination with the specific design of the drive train. This particularly favors the fact that the switching device can be closed more quickly, since it can be determined, for example experimentally, which differential speed should at least be reached in order to achieve the fastest possible resolution of the blocked position. This has a particularly advantageous effect on a maximum switching time.

Das Verfahren kann ferner vorsehen, dass das mittels der elektrischen Maschine aufgebrachte Drehmoment reduziert wird, insbesondere auf null, wenn die Blockierstellung aufgelöst ist. Wie beschrieben, wird bei dem Verfahren zum Schließen der Schalteinrichtung das Drehmoment seitens der elektrischen Maschine erzeugt, um eine Relativbewegung zwischen den Getriebeelementen der Schalteinrichtung zu erzeugen, die letztlich die Blockierstellung, d.h. insbesondere die „Zahn-auf-Zahn-Stellung“, auflöst. Wird erfasst, dass die Schalteinrichtung den blockierten Schließvorgang fortsetzt, kann die Erzeugung bzw. Übertragung des Drehmoments seitens der elektrischen Maschine auf die Schalteinrichtung, insbesondere die Antriebsseite der Schalteinrichtung, beendet werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von einem sich an den Stillstand anschließenden Fahrzustand eine weitere Übertragung von Drehmoment seitens der elektrischen Maschine durchgeführt wird, beispielsweise wenn sich an den Stillstand ein Anfahrzustand anschließen soll.The method can also provide that the torque applied by means of the electric machine is reduced, in particular to zero, when the blocking position is released. As described, in the method for closing the switching device, the torque is generated by the electric machine in order to generate a relative movement between the gear elements of the switching device, which ultimately resolves the blocked position, i.e. in particular the "tooth-on-tooth position". If it is detected that the switching device is continuing the blocked closing process, the generation or transmission of the torque on the part of the electrical machine to the switching device, in particular the drive side of the switching device, can be terminated. Alternatively, it can be provided that a further transmission of torque is carried out by the electrical machine as a function of a driving state that follows standstill, for example if a starting state is to follow standstill.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass während dem Schließen der Schalteinrichtung das auf die Schalteinrichtung aufgebrachte Drehmoment auf null reduziert wird. Hierbei kann zunächst erreicht werden, dass seitens der elektrischen Maschine auf die Antriebsseite der Schalteinrichtung Drehmoment aufgebracht wird, sodass auch im Stillstand des Kraftfahrzeugs eine Relativbewegung zwischen den Getriebeelementen der Schalteinrichtung erreicht wird. Dabei kann beispielsweise eine definierte Differenzdrehzahl zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite eingestellt werden, wobei das Drehmoment, das seitens der elektrischen Maschine erzeugt und auf die Schalteinrichtung übertragen wird, bereits auf null reduziert werden kann, während die Schalteinrichtung geschlossen wird bzw. bevor die Schalteinrichtung komplett geschlossen wird. Dies erlaubt beispielsweise, dass zwar die Differenzdrehzahl eingestellt wird, jedoch während des eigentlichen Schließvorgangs, d.h., wenn die Getriebeelemente der Schalteinrichtungen miteinander in Eingriff gebracht werden, kein weiteres Drehmoment erzeugt wird. Dadurch lässt sich insbesondere erreichen, dass die Schalteinrichtung geschlossen wird und nach dem in Eingriff bringen der Getriebeelemente der Schalteinrichtung kein weiteres Drehmoment über die Schalteinrichtung übertragen wird, welches beispielsweise im Stillstand des Kraftfahrzeugs eine Verspannung des Antriebsstrangs erzeugen würde.According to a further embodiment of the method, it can be provided that the torque applied to the switching device is reduced to zero while the switching device is being closed. In this way, it can first be achieved that the electric machine applies torque to the drive side of the shifting device, so that a relative movement between the transmission elements of the shifting device is achieved even when the motor vehicle is stationary. For example, a defined differential speed between the input side and the output side can be set, with the torque generated by the electric machine and transmitted to the switching device being reduced to zero while the switching device is closed or before the switching device is completely closed is closed. This allows, for example, that although the differential speed is set, no further torque is generated during the actual closing process, ie when the gear elements of the shifting devices are brought into engagement with one another. In particular, this means that the shifting device is closed and, after the gear elements of the shifting device have engaged, no further torque is transmitted via the shifting device, which would produce tension in the drive train, for example when the motor vehicle is stationary.

Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass eine Veränderung der Differenzdrehzahl vor einem Schließvorgang ausgeführt wird. Das bedeutet insbesondere, dass zunächst eine Differenzdrehzahl bei geöffneter Schalteinrichtung erzeugt wird und der eigentliche Schließvorgang bei Erreichen der Differenzdrehzahl bzw. bei Erreichen einer gewünschten Differenzdrehzahl ausgeführt wird. Zum Beispiel kann die Differenzdrehzahl oberhalb eines Einspurfensters erzeugt werden, sodass durch das vorzeitige Beenden der Übertragung des Drehmoments gezielt ein Abfall der Differenzdrehzahl ausgenutzt wird, sodass die gewünschte Differenzdrehzahl letztlich beim Zufahren bzw. Schließen der Schalteinrichtung „von oben“ erreicht wird.Provision can also be made here for the differential speed to be changed before a closing process. This means in particular that a differential speed is first generated when the switching device is open and the actual closing process is carried out when the differential speed is reached or when a desired differential speed is reached. For example, the differential speed can be generated above a single-track window, so that a drop in the differential speed is exploited in a targeted manner by prematurely ending the transmission of torque, so that the desired differential speed is ultimately achieved when the shifting device is closed or closed “from above”.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Drehrichtung oder das Drehmoment der elektrischen Maschine umgekehrt wird, wenn der Schließvorgang stufenweise erfolgt und/oder die Drehmomentrampe keine Veränderung der Differenzdrehzahl bewirkt Durch Reibung in der Schalteinrichtung, insbesondere zwischen den Klauen einer Klauenkupplung, kann der Schließvorgang nach Auflösung der Zahn-auf-Zahn Stellung erneut zum Stehen kommen, d.h. der Schließvorgang erfolgt stufenweise. In diesem Fall befindet sich die Schalteinrichtung schon teilweise im Eingriff und eine Drehmomenterhöhung die elektrische Maschine bewirkt keine Differenzdrehzahl mehr. Um den Schließvorgang vollständig abzuschließen, muss die Reibung in der Schalteinrichtung, welche vom übertragenen Drehmoment hervorgerufen wird, verringert werden. Hierzu wird die Drehrichtung bzw. das Drehmoment der elektrischen Maschine kurz umgekehrt. Dies reduziert das übertragene Drehmoment und somit die Kraft, mit welcher die Elemente der Schalteinrichtung, insbesondere die Schaltklauen, gegeneinandergepresst werden. Die Reduktion dieser Anpresskraft wiederum reduziert die Reibung zwischen diesen Elementen, wodurch diese wieder zueinander bewegt werden können und der Schließvorgang abgeschlossen werden kann.In one configuration of the method, it can be provided that the direction of rotation or the torque of the electric machine is reversed if the closing process takes place in stages and/or the torque ramp does not cause any change in the differential speed. Due to friction in the shifting device, in particular between the claws of a claw clutch the closing process comes to a standstill again after the tooth-on-tooth position is released, i.e. the closing process takes place in stages. In this case, the switching device is already partially engaged and an increase in torque of the electric machine no longer causes a differential speed. In order to completely complete the closing process, the friction in the switching device, which is caused by the transmitted torque, must be reduced. For this purpose, the direction of rotation or the torque of the electric machine is briefly reversed. This reduces the transmitted torque and thus the force with which the elements of the shifting device, in particular the shifting claws, are pressed against one another. The reduction of this pressing force in turn reduces the friction between these elements, as a result of which they can be moved towards one another again and the closing process can be completed.

Das zuvor beschriebene Erfassen der Blockierstellung kann insbesondere mittels eines Sensors erfasst werden. Hierbei kann zum Beispiel die Position der Getriebeelemente überwacht werden, sodass eine Veränderung der Relativposition bzw. des Abstands wenigstens eines der Getriebeelemente bei Einleitung der Schließbewegung erfasst werden kann. Die Blockierstellung kann dabei absolut erfasst werden, beispielsweise unmittelbar an den Getriebeelementen bzw. der Schalteinrichtung. Ebenso ist es möglich, dass eine abgeleitete Erfassung durchgeführt wird, die eine indirekte Erfassung erlaubt, sodass auf den Zustand der Schalteinrichtung über die Position oder die Drehzahl wenigstens einer Komponente der Getriebevorrichtung geschlossen wird.The previously described detection of the blocking position can be detected in particular by means of a sensor. Here, for example, the position of the gear elements can be monitored, so that a change in the relative position or the distance of at least one of the gear elements can be detected when the closing movement is initiated. The blocking position can be detected absolutely, for example directly on the transmission elements or the switching device. It is also possible that a derived detection is carried out, which allows an indirect detection, so that the state of the switching device is inferred from the position or the speed of at least one component of the transmission device.

Daneben betrifft die Erfindung eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine elektrische Maschine und eine Schalteinrichtung umfasst, wobei die Getriebevorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Die Getriebevorrichtung kann insbesondere eine Steuerungseinrichtung aufweisen, die die entsprechenden Steuersignale erzeugt und an die einzelnen Komponenten der Getriebevorrichtung überträgt. So kann beispielsweise die elektrische Maschine entsprechend angesteuert werden, um das gewünschte Drehmoment zu erzeugen und dieses auf die Schalteinrichtung zu übertragen. Ferner kann die Schalteinrichtung derart angesteuert werden, dass das Schließen der Schalteinrichtung gemäß dem beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Getriebevorrichtung.In addition, the invention relates to a transmission device for a motor vehicle, which includes an electric machine and a shifting device, the transmission device being designed to carry out the method described above. The transmission device can in particular have a control device which generates the corresponding control signals and transmits them to the individual components of the transmission device. For example, the electrical machine can be controlled accordingly in order to generate the desired torque and transfer it to the switching device. Furthermore, the switching device can be controlled in such a way that the closing of the switching device is carried out according to the method described. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle comprising such a transmission device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines kombinierten Diagramms der Schließbewegung, der Drehzahl sowie des Drehmoments einer Schalteinrichtung für ein Kraftfahrzeug.The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the figures. The figure shows a schematic representation of a combined diagram of the closing movement, the speed and the torque of a shifting device for a motor vehicle.

Die Fig. zeigt zunächst ein erstes schematisches Diagramm 1, in dem die Schließbewegung einer Schalteinrichtung dargestellt ist. Die Schließbewegung kann beispielsweise mittels eines Positionssensors an einem der Getriebeelemente der Schalteinrichtung, beispielsweise einer bewegbaren Klaue, erfasst werden. Weiterhin ist ein zweites schematisches Diagramm 2 dargestellt, das synchron zu der Schließbewegung im Diagramm 1 die Drehzahl an einer Antriebsseite der Schalteinrichtung darstellt, welche Antriebsseite mit einer elektrischen Maschine der Getriebevorrichtung bzw. des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Zusätzlich ist in einem schematischen Diagramm 3 das von der elektrischen Maschine auf die Antriebsseite der Schalteinrichtung übertragene Drehmoment dargestellt.The figure first shows a first schematic diagram 1, in which the closing movement of a switching device is shown. The closing movement can be detected, for example, by means of a position sensor on one of the gear elements of the switching device, for example a movable claw. A second schematic diagram 2 is also shown, which synchronously with the closing movement in diagram 1 shows the rotational speed on a drive side of the shifting device, which drive side is coupled to an electric machine of the transmission device or of the motor vehicle. In addition, the torque transmitted from the electric machine to the drive side of the switching device is shown in a schematic diagram 3 .

In der Fig. ist ferner zu erkennen, dass zu einem Zeitpunkt 4 ein Schließbefehl der Schalteinrichtung umgesetzt werden soll, das bedeutet, dass die Getriebeelemente der Schalteinrichtung aufeinander zu bewegt werden, sodass sich die Position im Diagramm 1 verändert. Bei der Schließbewegung kann eine Blockierstellung 5 erfasst werden, die insbesondere eine sogenannte „Zahn-auf-Zahn-Stellung“ darstellt. Basierend auf der erfassten Blockierstellung 5 kann zu einem Zeitpunkt 6 die elektrische Maschine derart angesteuert werden, dass diese eine Drehmomentrampe 7 ausführt und somit Drehmoment auf die Schalteinrichtung, insbesondere die Antriebsseite der Schalteinrichtung, überträgt. Wie aus dem Diagramm 3 entnommen werden kann, wird die Drehmomentrampe 7 zwischen einem Startwert 8 und einem Endwert 9 durchgeführt, insbesondere bis zu einem Zeitpunkt 15, zu dem der Schließvorgang der Schalteinrichtung fortgesetzt wird, d.h. eine Positionsänderung in der Schalteinrichtung auftritt. In diesem Fall wird die Drehmomentrampe gestoppt bevor der Endwert 9 erreicht wird. Alternativ kann die Drehmomentrampe auch bis zum Endwert 9 gefahren werden (gepunkteter Verlauf). Hierbei darf bei der Festlegung für den Endwert 9 ein kritischer Wert nicht überschritten werden und weiterhin muss das Drehmoment nach Erreichen des Endwerts 9 über eine steilere Rampe reduziert werden, da sonst ein schädliches Verspannen des Antriebsstranges auftreten kann. Der Startwert 8 kann hierbei insbesondere von null verschieden sein, beispielsweise ein definiertes Anfangsdrehmoment bereitstellen, sodass die benötigte Schaltzeit reduziert werden kann. Der Verlauf des Drehmoments zwischen Startwert 8 und Endwert 9 kann kontinuierlich oder in festgelegten Stufen erfolgen.It can also be seen in the figure that at a point in time 4 a closing command of the switching device is to be implemented, which means that the gear elements of the switching device are moved towards one another, so that the position in diagram 1 changes. A blocking position 5 can be detected during the closing movement, which in particular represents a so-called “tooth-on-tooth position”. Based on the detected blocking position 5, the electric machine can be controlled at a point in time 6 in such a way that it executes a torque ramp 7 and thus transmits torque to the shifting device, in particular the drive side of the shifting device. As can be seen from Diagram 3, the torque ramp 7 is carried out between a start value 8 and an end value 9, in particular up to a point in time 15 at which the closing process of the switching device is continued, i.e. a change in position in the switching device occurs. In this case the torque ramp is stopped before the end value 9 is reached. Alternatively, the torque ramp can also be run up to the final value of 9 (dotted curve). When determining the final value 9, a critical value must not be exceeded and the torque must also be reduced via a steeper ramp after reaching the final value 9, since otherwise a damaging distortion of the drive train can occur. In this case, the starting value 8 can in particular be different from zero, for example providing a defined starting torque, so that the switching time required can be reduced. The torque curve between the start value 8 and the end value 9 can be continuous or in defined steps.

Durch das Aufbringen des Drehmoments auf die Schalteinrichtung mittels der Drehmomentrampe 7 wird, wie aus dem Diagramm 2 entnommen werden kann, eine Differenzdrehzahl 11 eingestellt. Wird eine gewünschte Differenzdrehzahl erreicht, kann die Schalteinrichtung vollständig geschlossen werden, sodass sich die Differenzdrehzahl 11 wieder abbaut, da beide Getriebeelemente der Schalteinrichtung drehfest miteinander verbunden sind.By applying the torque to the switching device by means of the torque ramp 7, a differential speed 11 is set, as can be seen from diagram 2. If a desired differential speed is reached, the shifting device can be closed completely, so that the differential speed 11 is reduced again, since both transmission elements of the shifting device are connected to one another in a torque-proof manner.

Hierbei ist es insbesondere möglich, dass die Differenzdrehzahl 11 zuerst eingestellt wird, d.h., dass die Drehmomentrampe 7 erzeugt wird, bis eine gewünschte Differenzdrehzahl eingestellt ist und anschließend kein weiteres Drehmoment auf die Schalteinrichtung von der elektrischen Maschine übertragen wird. Der eigentliche Schließvorgang kann somit drehmomentfrei durchgeführt werden, wobei sich die Differenzdrehzahl langsam, insbesondere reibungsbedingt, abbauen kann. Somit kann die gewünschte Differenzdrehzahl oberhalb eines „Einspurfensters“ liegen, das anschließend „von oben“ erreicht wird.It is particularly possible that differential speed 11 is set first, i.e. that torque ramp 7 is generated until a desired differential speed is set and then no further torque is transmitted to the switching device from the electrical machine. The actual closing process can thus be carried out torque-free, with the differential speed being able to decrease slowly, in particular due to friction. Thus, the desired differential speed can be above a "single-track window" that is then reached "from above".

Nach dem Schließvorgang der Schalteinrichtung kann in einem Fahrzustand 12 gefahren, insbesondere angefahren, werden. Hierzu kann beliebig Drehmoment gemäß Drehmomentverlauf 13 über die Schalteinrichtung übertragen werden, beispielsweise von einem ersten Teilstrang eines Antriebsstrangs, der die elektrische Maschine aufweist, zu einem zweiten Teilstrang des Antriebsstrangs, der über die Schalteinrichtung mit dem ersten Teilstrang verbunden ist. Dementsprechend stellt sich ein Drehzahlverlauf 14 ein, der dem Diagramm 2 entnommen werden kann. Hierbei verbleibt die Schalteinrichtung in der geschlossenen Position, sodass sich die Position im Diagramm 1 nicht verändert.After the switching device has closed, it is possible to drive, in particular to start, in a driving state 12 . For this purpose, any torque according to torque curve 13 can be transmitted via the shifting device, for example from a first sub-train of a drive train that has the electric machine to a second sub-train of the drive train that is connected to the first sub-train via the shifting device. Accordingly, a speed curve 14 is established, which can be seen in diagram 2. The switching device remains in the closed position so that the position in diagram 1 does not change.

BezugszeichenlisteReference List

1-31-3: Diagrammdiagram
44: Zeitpunkttime
55: Blockierstellungblocking position
66: Zeitpunkttime
77: Drehmomentrampetorque ramp
88th: Startwertseed
99: Endwertfinal value
1010: Zeitpunkttime
1111: Drehzahlrampespeed ramp
1212: Fahrzustanddriving condition
1313: Drehmomentverlauftorque curve
1414: Drehzahlverlaufspeed curve
1515: Zeitpunkttime

Claims

Method for closing a switching device of a motor vehicle having at least one electrical machine when the power is at a standstill vehicle, in particular a coupling device of a motor vehicle, which is designed to couple a first and a second partial train of a drive train of a motor vehicle to one another, characterized by the steps - initiating a closing movement of the switching device - detecting a blocked position (5) of the switching device - adjusting the torque the electrical machine to release the blocking position (5).

procedure after claim 1 , characterized in that applied by means of the electric machine, a torque on the drive side of the switching device and a differential speed is generated.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that a torque applied by means of the electrical machine is applied based on a torque ramp (7).

procedure after claim 3 , characterized in that a starting value (8) of the torque ramp (7) is set at zero or at a starting value other than zero.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the torque applied by means of the electrical machine is reduced, in particular to zero, when the blocking position (5) is released.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the closing of the switching device the torque applied to the switching device is reduced to zero.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a change in the differential speed is carried out before a closing process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of rotation or the torque of the electrical machine is reversed if the closing process takes place in stages and/or the torque ramp does not cause any change in the differential speed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blocking position (5) is detected by means of a sensor.

Transmission device for a motor vehicle, comprising an electric machine and a switching device, characterized in that the transmission device is designed to carry out the method according to one of the preceding claims.

Motor vehicle comprising a transmission device according to the preceding claim.