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Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein einem ersten drehenden oder drehbaren Teil zugeordnetes erstes Kopplungselement und ein einem zweiten drehenden oder drehbaren Teil zugeordnetes zweites Kopplungselement, wobei die Kopplungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Zieldrehzahl zwischen dem ersten und dem zweiten Kopplungselement einzustellen und das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement formschlüssig zu koppeln.
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Kopplungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die dazu ausgebildet sind, zwei drehende bzw. drehbare Teile miteinander lösbar zu koppeln, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Eine solche Kopplungsvorrichtung kann beispielsweise ein Losrad mit einer Welle, zwei Losräder miteinander oder zwei Wellen miteinander koppeln und die Kopplung aufheben, wenn der jeweilige Teilstrang des Antriebsstrangs abgekoppelt werden soll. Grundsätzlich können somit alle beliebigen drehbaren Teile einer Getriebeeinrichtung lösbar gekoppelt werden. Zum Beispiel kann dazu die Kopplungsvorrichtung im Rahmen einer sogenannten „disconnect unit“ verwendet werden, um einen Teil des Antriebsstrangs abzukoppeln, beispielsweise wenn Kraftstoff und CO2 eingespart werden soll, wenn der abzukoppelnde Teil nicht für die aktuelle Fahrsituation benötigt wird.
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Insbesondere bei der Kopplung der beiden Teile ist es bekannt, dass eine Zieldrehzahl zwischen den beiden Kopplungselemente eingestellt werden muss, damit die formschlüssige Kopplung hergestellt werden kann. Die Zieldrehzahl wird hierzu üblicherweise leicht abweichend von einer Drehzahlgleichheit gewählt, um bei auftretenden Zahn-auf-Zahn-Stellungen ein Auflösen durch eine geringe relative Drehung der Kopplungselemente zu ermöglichen. Mit anderen Worten wird üblicherweise ein Kopplungselement auf das andere Kopplungselement zu bewegt, um deren Verzahnungen bzw. Klauen in Eingriff zu bringen. Hierzu wird die Differenzdrehzahl der beiden Kopplungselemente überwacht und die Bewegung des bewegbaren Kopplungselements ausgelöst, wenn die angepasste Drehzahl eine bestimmte Drehzahlschwelle übersteigt. Mit anderen Worten wird zur Durchführung des Kopplungsvorgangs die antriebsseitige Drehzahl üblicherweise auf die Drehzahl des Abtriebs angepasst, sodass die Kopplungsvorrichtung geschlossen werden kann bzw. der Schließvorgang eingeleitet werden kann, wenn die Anpassung nahezu abgeschlossen ist.
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Dabei sind üblicherweise eine sogenannte Reaktionszeit und eine sogenannte Flugzeit berücksichtigt, also diejenige Zeit, die von der Auslösung des Kopplungsvorgangs bis zu einer tatsächlichen Bewegung des bewegbaren Kopplungselements verstreicht und diejenige Zeit, die das Kopplungselement für die Bewegung in den gekoppelten Zustand benötigt. Mit anderen Worten ist die Auslösung des Kopplungsvorgangs bzw. die Bewegung des Kopplungselements auf den Verlauf der Anpassung der Drehzahl auf die Zieldrehzahl abgestimmt. Hierbei sind jedoch Fahrsituationen bekannt, bei denen sich die Drehzahl, insbesondere abtriebsseitig, spontan signifikant verändern kann, sodass der zuvor abgestimmte Kopplungsvorgang nicht mehr bei der gewünschten Zieldrehzahl durchgeführt wird. Wird beispielsweise ein vergleichsweise starker Bremsvorgang ausgeführt, verändert sich die Drehzahl der Abtriebsseite, sodass die Anpassung auf die Zieldrehzahl von dem ursprünglichen Vorgang abweicht. Ist in diesem Zustand die Bewegung des Kopplungselements bereits ausgelöst, kann der Kopplungsvorgang nicht optimal durchgeführt werden. Im schlimmsten Fall wird das Kopplungselement bei der Kopplung abgewiesen bzw. treten akustische Abweichungen auf oder es tritt eine Zahn-auf-Zahn-Stellung auf, die vor der Kopplung aufgelöst werden muss, sodass sich die Schaltzeit verlängert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Kopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
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Die Erfindung wird durch eine Kopplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Kopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein erstes und ein zweites Kopplungselement aufweist. Eines der beiden Kopplungselemente ist bewegbar, um die formschlüssige Kopplung zwischen dem ersten Kopplungselement und dem zweiten Kopplungselement herzustellen. Beispielsweise kann als erstes Kopplungselement eine bewegbare Klaue verstanden werden, die mit einem als Kopplungskörper ausgebildeten zweiten Kopplungselement gekoppelt werden soll. Im Rahmen dieser Anmeldung sind die Begriffe „erstes“ und „zweites“ daher beliebig austauschbar bzw. übertragbar. Im Rahmen dieser Anmeldung wird daher allgemein Bezug auf ein „bewegbares Kopplungselement“ genommen, wobei die Beschreibung beliebig auf ein erstes, ein zweites oder beide Kopplungselemente übertragen werden kann. Die Bewegung des bewegbaren Kopplungselements wird durch einen entsprechenden Aktor erzeugt. Grundsätzlich kann der Aktor beliebig ausgeführt sein, wobei es im Rahmen dieser Anmeldung besonders vorteilhaft ist, wenn der Aktor als elektromechanischer Aktor ausgeführt wird, da dies die Bewegung des bewegbaren Kopplungselements verbessert.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kopplungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, das erste und/oder das zweite Kopplungselement vor Erreichen der Zieldrehzahl in wenigstens eine Zwischenposition zu stellen. Durch das Verbringen des bewegbaren Kopplungselements, also beispielsweise des ersten und/oder des zweiten Kopplungselements in die Zwischenposition wird erreicht, dass die „Flugzeit“ des Kopplungselements in die gekoppelte Stellung reduziert werden kann. Mit anderen Worten wird das bewegbare Kopplungselement bereits vor Erreichen der Zieldrehzahl bewegt, nämlich in eine Zwischenposition, die näher an der gekoppelten Stellung des bewegbaren Kopplungselements liegt als die Ausgangsstellung. In diesem Rahmen kann beispielsweise eine Ausgangsstellung definiert werden, in der die Kopplungsvorrichtung in dem entkoppelten Zustand vorliegt. Ferner kann eine Endstellung definiert werden, in der die Kopplungsvorrichtung im vollständig gekoppelten Zustand vorliegt.
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Die Zwischenposition liegt ersichtlich zwischen der Ausgangsstellung und der Endstellung, sodass das bewegbare Kopplungselement in der Zwischenposition bereits in Richtung des jeweils anderen Kopplungselements bewegt wurde. Der restliche Weg, den das bewegbare Kopplungselement somit zurücklegen muss, wird um diejenige Strecke verkürzt, die die Zwischenposition bereits von der Ausgangsstellung entfernt liegt. Letztlich muss das Kopplungselement somit nur noch einen verkürzten Weg zurücklegen, sodass negative Auswirkungen auf die Drehzahlanpassung nicht mehr über die gesamte Strecke zwischen Ausgangsstellung und Endstellung auftreten können, sondern die Zeit, die noch für den Kopplungsvorgang benötigt wird, signifikant verkürzt werden kann.
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Die Zieldrehzahl, die im Rahmen dieser Anmeldung verwendet wird, ist insbesondere eine von einer Drehzahlgleichheit abweichende Drehzahl. Beispielsweise kann die Zieldrehzahl um 10 rpm von einer Drehzahlgleichheit zwischen dem ersten und dem zweiten Kopplungselement abweichen, wobei die Kopplung insbesondere „vorsynchron“ ausgeführt werden kann. Als Zieldrehzahl kann somit eine geringe Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl des ersten Kopplungselements und der Drehzahl des zweiten Kopplungselements eingestellt werden. Hierbei wird insbesondere die Drehzahl des antriebsseitigen Kopplungselements auf die Drehzahl des abtriebsseitigen Kopplungselements angepasst bzw. die Drehzahl des antriebsseitigen Kopplungselements derart angepasst, dass sich die gewünschte Zieldrehzahl zwischen dem ersten und zweiten Kopplungselement einstellt. Daneben ist es ebenso möglich, als Zieldrehzahl eine Drehzahlgleichheit zwischen den beiden Kopplungselementen anzustreben.
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Die Kopplungsvorrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Kopplungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, das erste und/oder das zweite Kopplungselement zur Vorbereitung des Kopplungsvorgangs vor Erreichen der Zieldrehzahl in genau eine Zwischenposition zu bewegen. Die Zwischenposition kann beispielsweise so eingestellt sein, dass ein noch für die Kopplung zurückzulegender Weg möglichst gering ausfällt, die Zwischenposition jedoch so gewählt wird, dass auch bei auftretenden Toleranzen, in den Bauteildimensionen bzw. in der Positionierung der Kopplungselemente ein unbeabsichtigtes vorzeitiges Koppeln ausgeschlossen werden kann. Die Zwischenposition kann beispielsweise eingenommen werden, wenn ein Kopplungsvorgangs ansteht, jedoch bevor der Kopplungsvorgangs ausgelöst bzw. ausgeführt wird. Soll beispielsweise im Rahmen der Fahrstrategie bzw. Betriebssituation der gekoppelte Zustand durch die Kopplungsvorrichtung hergestellt werden, kann im Vorfeld das bewegbare Kopplungselement bereits in die Zwischenposition verbracht werden, um bei Auslösen des Kopplungsvorgangs nur noch möglichst wenig Weg zurücklegen zu müssen.
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Die beschriebene Zwischenposition kann beispielsweise fest vorgegeben sein. Die Zwischenposition kann dabei durch Messen bzw. Erfassen oder durch Definition vorgegeben werden. Beispielsweise kann eine Abweichung bzw. ein „Offset“ berücksichtigt werden, um stets sicherzustellen, dass das bewegbare Kopplungselement in der Zwischenposition keinen Kontakt zu dem anderen Kopplungselement besitzt. Ebenso ist es möglich, die Zwischenposition regelmäßig zu überprüfen und gegebenenfalls nachzustellen, beispielsweise um Verschleiß oder Abweichungen in der Kopplungsvorrichtung auszugleichen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Kopplungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, das erste und/oder das zweite Kopplungselement in Vorbereitung des Kopplungsvorgangs vor Erreichen der Zieldrehzahl in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl zu bewegen. Nach dieser Ausgestaltung können insbesondere mehrere Zwischenpositionen vorgesehen sein, in die das bewegbare Kopplungselement bewegt werden kann. Insbesondere ist eine synchrone Bewegung des bewegbaren Kopplungselements realisierbar, bei der die Position des Kopplungselements direkt in Abhängigkeit von der aktuellen Differenzdrehzahl eingestellt wird. Mit anderen Worten kann das bewegbare Kopplungselement umso näher an das jeweils andere Kopplungselement verbracht werden, je näher die aktuelle Differenzdrehzahl sich der Zieldrehzahl nähert. Entfernt sich die Differenzdrehzahl von der Zieldrehzahl, kann das bewegbare Kopplungselement entsprechend weiter weg von dem anderen Kopplungselement gestellt werden.
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Hierbei ist es insbesondere möglich, dass sowohl die Position, die Geschwindigkeit als auch die Änderung der Position bzw. die Änderung der Geschwindigkeit des bewegbaren Kopplungselements sich proportional zu der Differenzdrehzahl bzw. deren Änderung verändert oder eingestellt wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das bewegbare Kopplungselement so lange auf das andere Kopplungselement zu bewegt wird, wie sich die aktuelle Differenzdrehzahl der Zieldrehzahl nähert. Entspricht die aktuelle Differenzdrehzahl schließlich der Zieldrehzahl, kann die Kopplung vollständig hergestellt werden. Dabei kann insbesondere vermieden werden, dass eine Abweichung in der Differenzdrehzahl, beispielsweise durch abruptes Abbremsen des Kraftfahrzeugs, dazu führt, dass der Kopplungsvorgang noch ausgeführt wird, da in einem solchen Fall die Bewegung des bewegbaren Kopplungselements entsprechend der sich ändernden Differenzdrehzahl verändert wird. Ändert sich die Differenzdrehzahl abrupt, kann beispielsweise eine Bewegung des Kopplungselements ausgesetzt oder korrigiert werden.
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Die Kopplungsvorrichtung kann hierbei dazu ausgebildet sein, die Differenzdrehzahl der beiden Kopplungselemente zu erfassen und bei Erreichen oder Unterschreiten einer Grenzdrehzahl die Kopplungselemente zu verbinden. Mit anderen Worten kann eine Grenzdrehzahl definiert werden, die erreicht oder unterschritten werden muss, um den Kopplungsvorgang schließlich auszulösen. Wie beschrieben, kann das bewegbare Kopplungselement bereits in die wenigstens eine Zwischenposition oder synchron mit der Änderung der Differenzdrehzahl bzw. dem Annähern an die Zieldrehzahl, auf das andere Kopplungselement zu bewegt werden. Wird schließlich die Grenzdrehzahl überschritten, insbesondere eine verbleibende Abweichung von der Zieldrehzahl unterschritten, kann der Kopplungsvorgang schließlich durchgeführt werden, indem das bewegbare Kopplungselement durch den Aktor auf das andere Kopplungselement zugefahren wird, bis die Kopplung hergestellt ist. Da sich die beiden Kopplungselemente, wie beschrieben, bereits angenähert haben, ist ein Anhalten des Kopplungselements bzw. ein Abbremsen des Kopplungselements nicht mehr erforderlich. Stattdessen kann der Aktor eine kontinuierliche Bewegung des Kopplungselements in die gekoppelte Position vornehmen, was sich positiv auf die Schaltzeit auswirkt.
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Die Kopplungsvorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Bewegung wenigstens eines Kopplungselements und/oder wenigstens eine Zwischenposition wenigstens eines Kopplungselements, insbesondere in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl der Kopplungselemente, zu korrigieren. Wie beschrieben, kann das wenigstens eine bewegbare Kopplungselement in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kopplungselementen gestellt bzw. bewegt werden. Die Bewegung kann entsprechend pausiert werden oder verlangsamt oder beschleunigt werden. Ebenso ist es möglich, das Kopplungselement sowohl in Kopplungsrichtung als auch in Entkopplungsrichtung zu bewegen, um die aktuelle Zwischenposition des Kopplungselements, zum Beispiel kontinuierlich, an die aktuelle Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kopplungselemente anzupassen. Findet ein starkes Abbremsen des Kraftfahrzeugs statt, kann das wenigstens eine bewegbare Kopplungselement entsprechend wieder von dem anderen Kopplungselement entfernt werden. Die Korrektur der Zwischenposition des bewegbaren Kopplungselements kann insbesondere so lange ausgeführt werden, bis die Grenzdrehzahl erreicht ist und der Schließvorgang durchgeführt wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Kopplungsvorrichtung wenigstens eine Position des ersten Kopplungselements und/oder des zweiten Kopplungselements erfassen. Insbesondere kann die Kopplungsvorrichtung die Position des bewegbaren Kopplungselements erfassen. Die Erfassung kann entweder aktiv erfolgen, beispielsweise über einen Positionssensor an dem wenigstens einen bewegbaren Kopplungselement oder durch verschiedene Erfassungsmethoden, beispielsweise durch Erfassen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung und somit indirekten Ermittlung der Position.
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Beispielsweise kann ein Aktor dazu verwendet werden, die Position des Kopplungselements zu erfassen, zum Beispiel über das Zählen der Umdrehungen bei einem elektromechanischen Aktor. Hierbei kann insbesondere zunächst eine feste Zwischenposition eingenommen werden, in die das bewegbare Kopplungselement gestellt wird, bevor die Zieldrehzahl erreicht ist. Wenn die Positionserfassung des bewegbaren Kopplungselements vorliegt, kann die kontinuierliche Bewegung des Kopplungselements in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl durchgeführt werden. Hierbei wird insbesondere sichergestellt, dass die Position des bewegbaren Kopplungselements stets korrekt bekannt ist, sodass ein unbeabsichtigtes vorzeitiges Schließen der Kopplungsvorrichtung ausgeschlossen werden kann. Die Position des Kopplungselements kann in definierten zeitlichen Abständen oder ereignisbasiert, beispielsweise nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden oder Schließvorgängen oder Zündroutinen, erneut erfasst werden.
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Die Kopplungsvorrichtung ferner kann ferner dazu ausgebildet sein, einen auftretenden Klauenzwischenzustand der Kopplungselemente, insbesondere eine Klauenklemmung oder eine Zahn-auf-Zahn-Stellung, zu erfassen und wenigstens ein Kopplungselement in Abhängigkeit von dem Klauenzwischenzustand zu bewegen. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass bei einem trotz des beschriebenen Schließvorgangs auftretenden Klauenzwischenzustand, eine Bewegung des bewegbaren Kopplungselements durchgeführt wird, um den Klauenzwischenzustand aufzulösen. Hierbei kann die Bewegung des Kopplungselements durch die Kopplungsvorrichtung basierend darauf gesteuert werden, welcher Art der Klauenzwischenzustand ist. Bei einem als Klauenklemmung ausgebildeten Klauenzwischenzustand, d.h., wenn die Klauen des ersten Kopplungselements in den Klauen des zweiten Kopplungselements klemmen, kann die Betätigungskraft erhöht werden, d.h., dass der Aktor das bewegbare Kopplungselement unter höherer Schließkraft in die Klauen des anderen Kopplungselements drücken kann. Bei einem erfassten Klauenzwischenzustand, der als Zahn-auf-Zahn-Stellung identifiziert wurde, kann die Betätigungskraft zunächst reduziert werden, um eine Drehung der beiden Kopplungselemente relativ zueinander zu vereinfachen, um die Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung zu beschleunigen. Anschließend kann die Kopplung durch Erhöhung der Betätigungskraft hergestellt werden.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, dass eine zuvor beschriebene Kopplungsvorrichtung umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kopplung zweier Kopplungselemente einer Kopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei zwischen einem einem ersten drehenden oder drehbaren Teil des Kraftfahrzeugs zugeordneten ersten Kopplungselement und einem einem zweiten drehenden oder drehbaren Teil des Kraftfahrzeugs zugeordneten zweiten Kopplungselement eine Zieldrehzahl eingestellt und das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement formschlüssig gekoppelt werden, wobei das erste und/oder das zweite Kopplungselement vor Erreichen der Zieldrehzahl in wenigstens eine Zwischenposition gestellt werden. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Kopplungsvorrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar. Die zuvor beschriebene Kopplungsvorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 einen beispielhaften Schließvorgang nach dem Stand der Technik;
- 2 einen beispielhaften Schließvorgang nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 einen beispielhaften Schließvorgang nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4 einen beispielhaften Schließvorgang nach einem dritten Ausführungsbeispiel; und
- 5 einen beispielhaften Schließvorgang nach einem vierten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen beispielhaften Schließvorgang einer Kopplungsvorrichtung nach dem Stand der Technik. Das schematische Diagramm zeigt eine Kurve 1 der Drehzahl des bewegbaren Kopplungselements der Kopplungsvorrichtung bzw. der Differenzdrehzahl zwischen zwei Kopplungselementen der Kopplungsvorrichtung und eine Kurve 2 des Verstellwegs des wenigstens einen bewegbaren Kopplungselements. Um die Kopplungsvorrichtung zu schließen, wird die Drehzahl gemäß Kurve 1 auf eine Zieldrehzahl 3 angepasst. Die Zieldrehzahl 3 kann dabei eine bestimmte, insbesondere geringe, Relativdrehung zwischen den beiden Kopplungselementen vorsehen. Als Kopplungselement kann insbesondere eine bewegbare Klaue und ein Kupplungskörper, beispielsweise an einem Rad oder einer Welle eines Getriebes des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Hierbei kann entweder die Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kopplungselementen betrachtet werden, die auf die Zieldrehzahl 3 reduziert werden soll, oder, wie dargestellt, kann, insbesondere antriebsseitig, die Drehzahl eines der Kopplungselemente, insbesondere ein im entkoppelten Zustand stehendes Kopplungselement, auf eine definierte Drehzahl beschleunigt werden, damit sich zwischen den beiden Kopplungselementen die Zieldrehzahl einstellt.
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Wie gezeigt, steigt die Drehzahl des Kopplungselements gemäß Kurve 1 an, um zu einem geplanten Zeitpunkt den Schließvorgang auszuführen, d.h., insbesondere kurz vor Erreichen einer Synchron-Drehzahl 4 die Zieldrehzahl 3 zu erreichen, um die Kopplungsvorrichtung 1 schließen zu können. Der beschriebene Schließvorgang bzw. Kopplungsvorgang kann durch eine Steuerungseinrichtung geplant werden, zum Beispiel in Übereinstimmung mit einer Fahrstrategie oder Schaltstrategie oder dergleichen. Um zu dem entsprechenden Zeitpunkt die Zieldrehzahl 3 zu erreichen, wird das bewegbare Kopplungselement zu einem Zeitpunkt 5 aktiviert bzw. wird der Kopplungsvorgang zu dem Zeitpunkt 5 begonnen. Das bewegbare Kopplungselement führt somit beginnend mit dem Zeitpunkt 5 eine Bewegung 6 aus, wobei zunächst eine Reaktionszeit und eine Flugzeit des bewegbaren Kopplungselements verstreicht, bis das bewegbare Kopplungselement das andere Kopplungselement erreicht. Die Reaktionszeit gibt insbesondere die Zeit an, die verstreicht, bis sich das bewegbare Kopplungselement zu bewegen beginnt und die Flugzeit gibt an, wie lange das bewegbare Kopplungselement benötigt, um die Verzahnung des anderen Kopplungselements zu erreichen, insbesondere eine zahn-auf-Zahn-Stellung zu erreichen.
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In der gezeigten Betriebssituation ist eine Abweichung 7 dargestellt, die die Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kopplungselementen verändert. Beispielsweise wird die Abweichung 7 durch einen starken Bremseingriff erzeugt, der zu einer Veränderung der Drehzahl auf der Abtriebsseite, also der Drehzahl des jeweils anderen Kopplungselements, führt. Da die Abweichung 7 nach dem Zeitpunkt 5 auftritt, wurde die Bewegung des bewegbaren Kopplungselements bereits eingeleitet, sodass das Kopplungselement letztlich nicht mehr aufgehalten werden kann. Dies führt dazu, dass bei Erreichen der Verzahnung des anderen Kopplungselements die Zieldrehzahl 3 nicht erreicht wurde, sodass der Kopplungsvorgang nicht optimal durchgeführt werden kann.
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Um den Kopplungsvorgang zu verbessern, wird, wie in 2-5 dargestellt, vorgeschlagen, eine Zwischenposition 8 einzunehmen, um Auswirkungen bzw. Abweichungen zu verringern bzw. zu vermeiden. In den schematischen Diagrammen aus 2-5 sind wiederum die Drehzahl gemäß Kurve 1 und der Betätigungsweg bzw. die Position des bewegbaren Kopplungselements gemäß Kurve 2 über der Zeit aufgetragen. Soll ein Kopplungsvorgang durchgeführt werden, wird das bewegbare Kopplungselement zunächst auf eine Zwischenposition 8 bewegt, die zwischen einer Ausgangsposition 9 bzw. Ausgangsstellung, in der die Kopplungsvorrichtung vollständig geöffnet ist und einer Endposition 10 bzw. Endstellung, in der die Kopplungsvorrichtung vollständig geschlossen ist, liegt. Von der Zwischenposition 8 aus, ist eine Zahn-auf-Zahn-Stellung 11 für das bewegbare Kopplungselement deutlich näher und somit deutlich schneller zu erreichen. Mit anderen Worten wird die Wegstrecke bzw. die Bewegungszeit deutlich verkürzt, in der Abweichungen 7 (vgl. 1) einen negativen Einfluss auf den Kopplungsvorgang besitzen können.
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Mit anderen Worten wird das bewegbare Kopplungselement bereits näher an das andere Kopplungselement heranbewegt, um anschließend, insbesondere bei Überschreiten einer Grenzdrehzahl 12 oder Unterschreiten eines definierten Grenzwerts für die Differenzdrehzahl, der Kopplungsvorgang auszuführen und die Kopplungsvorrichtung zu schließen. Dabei ist zwischen der Zwischenposition 8 und der Zahn-auf-Zahn-Stellung 11 deutlich weniger Wegstrecke zurückzulegen als von der Ausgangsposition 9 in die Zahn-auf-Zahn-Stellung 11.
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3 zeigt das zuvor in Bezug auf 2 beschriebene Verfahren bzw. dem beschriebenen Kopplungsvorgang bei Auftreten einer Abweichung 7. Wird beispielsweise ausgehend von dem Zeitpunkt 5 ein Schließvorgang eingeleitet, indem ausgehend von der Zwischenposition 8 das bewegbare Kopplungselement auf das dazu korrespondierende weitere Kopplungselement zu bewegt wird, kann, bei Auftreten der Abweichung 7, eine Korrektur 13 des Betätigungswegs bzw. der Position des bewegbaren Kopplungselements durchgeführt werden. Die Korrektur 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Bewegung des bewegbaren Kopplungselements in Entkopplungsrichtung dargestellt. Mit anderen Worten wird in diesem Ausführungsbeispiel aufgrund der Abweichung 7 das bewegbare Kopplungselement 7 zurück in Richtung der Ausgangsposition 9 bzw. zurück auf die Zwischenposition 8 bewegt. Als Korrektur 13 kann letztlich auch ein Pausieren der Bewegung, ein Verlangsamen der Bewegung, ein Beschleunigen der Bewegung oder, wie gezeigt, ein Umkehren der Bewegung des bewegbaren Kopplungselements durchgeführt werden.
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Wird, beispielsweise nach dem Zeitpunkt 5, wie auch in Bezug auf 1 beschrieben, durch starken Bremseingriff, die Differenzdrehzahl zwischen den Kopplungselementen ungeplant verändert, kann, statt den Kopplungsvorgang durchzuführen, das Kopplungselement wieder zurück auf die Zwischenposition 8 bewegt werden, bis die Grenzdrehzahl überschritten wurde. Hierbei kann aus der Zwischenposition 8, wie zuvor beschrieben, das bewegbare Kopplungselement in die Endposition 10 bewegt werden, sodass die Zieldrehzahl 3 entsprechend bei Schließen der Kopplungsvorrichtung erreicht werden kann.
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4, 5 zeigen das beschriebene Verfahren nach einem dritten und vierten Ausführungsbeispiel. Hierbei wird, wie gezeigt, das bewegbare Kopplungselement in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kopplungselemente bewegt. In einem Abschnitt 14 der Kurve 2 ist ersichtlich, dass das bewegbare Kopplungselement synchron zur Veränderung der Differenzdrehzahl zwischen Kopplungselement bewegt werden kann. Das bedeutet, dass bei einer Angleichung der beiden Drehzahlen, also einer Anpassung der Differenzdrehzahl in Richtung der Zieldrehzahl 3, auch eine Annäherung des bewegbaren Kopplungselements an das weitere Kopplungselement durchgeführt wird. Das bedeutet, dass das bewegbare Kopplungselement immer weiter an das weitere Kopplungselement angenähert werden kann, solange sich die Drehzahlen der beiden Kopplungselemente aneinander angleichen bzw. der Zieldrehzahl 3 annähern. Wie in 4 dargestellt, kann das bewegbare Kopplungselement somit in Richtung der Zahn-auf-Zahn-Stellung 11 bewegt werden, wobei sich die Position, die Geschwindigkeit, sowie die Änderung der Position und die Änderung der Geschwindigkeit des bewegbaren Kopplungselements an die Veränderung der Differenzdrehzahl anpassen lassen.
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Das bewirkt, dass das bewegbare Kopplungselement genau in der erforderlichen Geschwindigkeit an das weitere Kopplungselement bewegt wird, die erforderlich ist, um ab dem Zeitpunkt 5 ein Schließen der Kopplungsvorrichtung einzuleiten, sodass die Zieldrehzahl 3, wie gewünscht, erreicht werden kann.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kopplungsvorgangs der Kopplungsvorrichtung, wobei Abweichungen 7 in der Differenzdrehzahl gemäß Kurve 1 auftreten. Hierbei kann der Kurvenabschnitt 14 entsprechend durch Korrekturen 13 verändert werden, um flexibel auf die auftretenden Abweichungen 7 reagieren zu können. Die Position des bewegbaren Kopplungselements wird somit durch Verlangsamen, Beschleunigen, Pausieren oder Rückstellen der Bewegung des bewegbaren Kopplungselements gezielt gesteuert, um das Kopplungselement stets im Einklang mit der Veränderung der Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kopplungselementen zu stellen. Passt sich die Differenzdrehzahl schneller der Zieldrehzahl 3 an, kann auch die Bewegung des Kopplungselements schneller erfolgen. Verändert sich die Differenzdrehzahl langsamer bzw. entfernt sich diese von der Zieldrehzahl 3 kann auch die Bewegung des bewegbaren Kopplungselements verlangsamt, pausiert oder umgekehrt werden.
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Dies bewirkt, dass entsprechend der Abweichung 7 der Zeitpunkt 5, zu dem der Schließvorgang vollständig eingeleitet wird, korrekt gewählt werden kann, sodass das tatsächliche Überschreiten der Grenzdrehzahl 12 gemäß der Korrektur 7 als Zeitpunkt 5 verwendet wird. Somit wird verhindert, dass der Schließvorgang durchgeführt wird, obwohl die Abweichung 7 zu einer Veränderung der Differenzdrehzahl geführt hat, sodass, wie in 1 gezeigt, der Schließvorgang nicht optimal durchgeführt werden kann. Stattdessen wird erreicht, dass die Zwischenposition des Kopplungselements stets im Einklang mit der Veränderung der Differenzdrehzahl gewählt werden kann. Somit können die beiden Kopplungselemente aufeinander zu bewegt werden und sich in der Zahn-auf-Zahn-Stellung 11 genau bei Überschreiten der Grenzdrehzahl 12 berühren, sodass ein Schließvorgang bei Erreichen der Zieldrehzahl 3 durchgeführt werden kann.
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Der in Bezug auf die Fig. bzw. die einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Kopplungsvorgang bzw. das Verfahren zur Kopplung kann auf einer geeigneten Kopplungsvorrichtung ausgeführt werden. Die Kopplungsvorrichtung kann Bestandteil eines Kraftfahrzeug sein. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind daher auf das Kraftfahrzeug und die Kopplungsvorrichtung übertragbar. Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig untereinander austauschbar, miteinander kombinierbar und aufeinander übertragbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2
- Kurve
- 3
- Zieldrehzahl
- 4
- Synchrondrehzahl
- 5
- Zeitpunkt
- 6
- Bewegung
- 7
- Abweichung
- 8
- Zwischenposition
- 9
- Ausgangsposition
- 10
- Endposition
- 11
- Zahn-auf-Zahn-Stellung
- 12
- Grenzdrehzahl
- 13
- Korrektur
- 14
- Abschnitt
