DE102022213594A1 - Drivetrain with separating clutch unit with torque-limiting safety function - Google Patents

Drivetrain with separating clutch unit with torque-limiting safety function Download PDF

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Abstract

Antriebstrang (100) eines Fahrzeugs mit mindestens einer elektrischen Maschine (103) mit einer elektrisch angetriebenen Achse (101) des Antriebs, wobei die elektrische Maschine (103) über eine Klauenkupplung (102) mit der elektrisch angetriebenen Achse (101) verbindbar ist, wobei die Klauenkupplung (102) mit Betätigung eine integrierte Drehmomentbegrenzung enthält, indem die Klauen der Klauenkupplung (102) Zähne (110) mit positiv angewinkelten Zahnflanken aufweisen die dadurch hervorgerufene Öffnungskraft entgegen der über eine Aktuatoreinrichtung aufgebrachten Schließkraft wirkt.Drive train (100) of a vehicle with at least one electric machine (103) with an electrically driven axle (101) of the drive, wherein the electric machine (103) can be connected to the electrically driven axle (101) via a claw clutch (102), wherein the claw clutch (102) with actuation contains an integrated torque limitation in that the claws of the claw clutch (102) have teeth (110) with positively angled tooth flanks, the opening force caused thereby acts against the closing force applied via an actuator device.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebstrang eines Fahrzeugs mit mindestens einer elektrischen Maschine mit einer Primär- und einer Sekundärachse des Antriebs, wobei die elektrische Maschine über eine Klauenkupplung mit einer Primär- oder einer Sekundärachse verbindbar ist.The invention relates to a drive train of a vehicle with at least one electric machine with a primary and a secondary axle of the drive, wherein the electric machine can be connected to a primary or a secondary axle via a claw coupling.

Stand der TechnikState of the art

Fahrzeuge mit einer hybriden Antriebsstruktur weisen mindestens zwei Antriebsaggregate auf. Meist sind dies ein Verbrennungsmotor und mindestens ein Elektromotor. So kann das Antriebsmoment während des Fahrbetriebes des Hybridfahrzeuges von beiden Antriebsaggregaten oder auch nur von einem einzelnen aufgebracht werden.Vehicles with a hybrid drive structure have at least two drive units. These are usually an internal combustion engine and at least one electric motor. This means that the drive torque can be generated by both drive units or just by one when the hybrid vehicle is in operation.

Durch gewisse Fahrmanöver kann es auch in rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen zu Drehmomenten im Antriebsstrang kommen, die das Nennmoment des Antriebs übersteigen.Certain driving maneuvers can result in torques in the drive train, even in purely electrically powered vehicles, that exceed the nominal torque of the drive.

Bei solchen Manövern wird eine hohe Beschleunigung des Rades über das Getriebe auf die elektrische Maschine übertragen, die eine hohe Trägheit aufweist. Das torsionssteife System, die Übersetzung des Getriebes und die Trägheit des Rotors der elektrischen Maschine führen zu sehr hohen Drehmomenten im Antriebsstrang.During such maneuvers, a high acceleration of the wheel is transferred via the transmission to the electric machine, which has a high inertia. The torsionally rigid system, the gear ratio of the transmission and the inertia of the rotor of the electric machine lead to very high torques in the drive train.

Diese Drehmomentüberhöhung muss bei der Auslegung von Getriebebauteilen wie Zahnrädern, Lagern, Wellen etc. berücksichtigt werden und kann zu größeren, schwereren und teureren Bauteilen führen.This torque increase must be taken into account when designing transmission components such as gears, bearings, shafts, etc. and can lead to larger, heavier and more expensive components.

Eine Begrenzung dieser Drehmomentüberhöhung kann durch Schlupf in reibschlüssige Verbindungen wie Reibungskupplungen verhindert werden.A limitation of this torque increase can be prevented by slipping in frictional connections such as friction clutches.

Bei eingängigen elektrischen Antriebseinheiten ist üblicherweise keine Reibkupplung oder ähnliches verbaut, denn diese würde zu Mehrkosten, einer höheren Komplexität und auch zu höheren Verlusten, bspw. infolge Kupplungsschlupf oder Planschen führen.Single-speed electric drive units usually do not have a friction clutch or similar installed, as this would lead to additional costs, greater complexity and also higher losses, e.g. due to clutch slip or splashing.

DE 10 2008 042 056 A1 zeigt eine Vorrichtung für ein Fahrzeug welches eine elektrische Maschine und eine, von dieser elektrischen Maschine, antreibbare Achse aufweist, wobei die trennbare mechanische Kopplung zwischen der antreibbaren Achse und der elektrischen Maschine als einfaches robustes mechanisches Bauteil ausgeführt ist. EN 10 2008 042 056 A1 shows a device for a vehicle which has an electric machine and an axle which can be driven by this electric machine, wherein the separable mechanical coupling between the drivable axle and the electric machine is designed as a simple, robust mechanical component.

Die Trennung der elektrischen Maschine von der antreibbaren Achse erfolgt durch eine Klauenkupplung. Notwendige Synchronisationen beim Einkuppeln werden mittels der elektrischen Maschine durchgeführt. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass eine robuste, wartungs- und verschleißfreie und preisgünstige Bauart als Kupplung einsetzbar wird. In verschiedenen Fahrsituationen eines Hybridfahrzeugs ist es vorteilhaft, die elektrische Maschine von der Hinterachse zu trennen. Beispielsweise kann eine elektrische Maschine bei hohen Drehzahlen kein nennenswertes Drehmoment abgeben. Wenn zwischen elektrischer Maschine und der antreibbaren Achse kein Getriebe angeordnet ist, beispielweise aus Platz- oder Kostengründen, so ist es energetisch vorteilhaft, die elektrische Maschine bei hohen Drehzahlen von der Antriebsachse abzukoppeln, um ein verlustbehaftetes Mitdrehen der elektrischen Maschine zu vermeiden. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, beim freien Rollen des Fahrzeugs, die elektrische Maschine von der angetriebenen Achse zu trennen.The electric machine is separated from the driven axle by a claw clutch. Any synchronization required when engaging the clutch is carried out by the electric machine. The advantage of this design is that a robust, maintenance- and wear-free and inexpensive design can be used as the clutch. In various driving situations in a hybrid vehicle, it is advantageous to separate the electric machine from the rear axle. For example, an electric machine cannot deliver any significant torque at high speeds. If there is no gearbox between the electric machine and the driven axle, for example for space or cost reasons, it is energetically advantageous to decouple the electric machine from the drive axle at high speeds in order to avoid the electric machine rotating with its losses. For the same reason, it is advantageous to separate the electric machine from the driven axle when the vehicle is rolling freely.

US 11 167 649 B2 zeigt ein Fahrzeugsystem, umfassend: eine Primärachse und eine Sekundärachse, wobei die Sekundärachse eine Klauenkupplung mit Zähnen und einen Aktuator zum Öffnen und Schließen der Klauenkupplung enthält; eine erste elektrische Maschine, die mechanisch mit der Primärachse gekoppelt ist, und eine zweite elektrische Maschine, die mechanisch mit der Sekundärachse gekoppelt ist; und eine Steuerung, die ausführbare Befehle enthält, die in einem nicht-übertragbaren Speicher gespeichert sind, um ein Fahrzeug über die erste und die zweite elektrische Maschine zu beschleunigen, die Leistungsabgabe der zweiten elektrischen Maschine zu reduzieren und die Abgabe der ersten elektrischen Maschine zu erhöhen, wenn das Fahrzeug eine Schwellengeschwindigkeit erreicht, um die Klauenkupplung zu öffnen, wenn eine Ableitung einer Geschwindigkeit der zweiten elektrischen Maschine einen Schwellenwert überschreitet. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Deaktivieren der zweiten elektrischen Maschine nach dem Öffnen der Klauenkupplung. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, um die Leistung der elektrischen Maschine aufrechtzuerhalten, wenn die Ableitung der Geschwindigkeit der zweiten elektrischen Maschine den Schwellenwert überschreitet. Das Fahrzeugsystem beinhaltet, dass die Klauenkupplung über den Aktuator geöffnet wird. US 11 167 649 B2 shows a vehicle system comprising: a primary axle and a secondary axle, the secondary axle including a dog clutch with teeth and an actuator for opening and closing the dog clutch; a first electric machine mechanically coupled to the primary axle and a second electric machine mechanically coupled to the secondary axle; and a controller including executable instructions stored in non-transferable memory to accelerate a vehicle via the first and second electric machines, reduce the power output of the second electric machine, and increase the output of the first electric machine when the vehicle reaches a threshold speed, to open the dog clutch when a derivative of a speed of the second electric machine exceeds a threshold. The vehicle system further includes additional instructions to deactivate the second electric machine after opening the dog clutch. The vehicle system further includes additional instructions to maintain power to the electric machine when the derivative of the speed of the second electric machine exceeds the threshold. The vehicle system includes opening the dog clutch via the actuator.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein übermäßiges Drehmoment im Antriebsstrang zu begrenzen damit dieser leichter und somit kostengünstiger ausgelegt werden kann.The object of the invention is to limit excessive torque in the drive train so that it can be designed to be lighter and therefore more cost-effective.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Antriebstrang eines Fahrzeugs mit mindestens einer elektrischen Maschine mit mindestens einer elektrisch angetriebenen Achse, wobei die elektrische Maschine über eine Klauenkupplung mit der elektrisch angetriebenen Achse verbindbar ist, wobei die Klauenkupplung mit Betätigung eine integrierte Drehmomentbegrenzung enthält, indem die Klauen der Klauenkupplung Flanken mit einem in axialer Richtung abweisenden Winkel aufweisen.The task is solved with a drive train of a vehicle with at least one electric electrical machine with at least one electrically driven axle, wherein the electrical machine can be connected to the electrically driven axle via a claw coupling, wherein the claw coupling with actuation contains an integrated torque limitation in that the claws of the claw coupling have flanks with an angle deflecting in the axial direction.

Der Begriff Klauenkupplung ist dabei breit zu verstehen und umfasst allgemein eine formschlüssige trennbare Kupplung oder eine formschlüssige trennbare Mitnahmeverzahnung.The term claw coupling is to be understood broadly and generally includes a positive-locking, separable coupling or a positive-locking, separable driving toothing.

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Funktionsintegration eines Antriebsstrangs mit mindestens einer elektrisch angetriebenen Achse und einer zwischen der elektrischen Maschine und der angetriebenen Achse angeordneten schaltbare formschlüssige Trennkupplung.The invention relates to a functional integration of a drive train with at least one electrically driven axle and a switchable positive-locking separating clutch arranged between the electric machine and the driven axle.

Die Klauenkupplung weist eine Betätigung auf, die die Klauenkupplung bis zu einem Nenndrehmoment geschlossen hält.The claw clutch has an actuation that keeps the claw clutch closed up to a rated torque.

Die Betätigung enthält einen bistabilen elektromagnetisch betätigbaren Schaltaktuator und/oder eine Verriegelung, um die Schließkraft bis zum Nenndrehmoment aufzubringen.The actuator includes a bistable electromagnetically actuated switching actuator and/or a locking device to apply the closing force up to the nominal torque.

Die Klauenkupplung ist in einer Ausführungsform mit einem Federmechanismus versehen, sodass sie auch im stromlosen Zustand geschlossen bleiben kannThe claw coupling is provided in one embodiment with a spring mechanism so that it can remain closed even when de-energized

Die Drehmomentbegrenzung ist in die Klauenkupplung als Entkopplungseinheit integriert, so dass keine weiteren Bauteile verbaut werden müssen. Es handelt sich um eine formschlüssige Verbindung, welche keine zusätzlichen Verluste hervorruft.The torque limiter is integrated into the claw coupling as a decoupling unit, so that no additional components need to be installed. It is a positive connection that does not cause any additional losses.

Durch die Begrenzung unzulässig hoher Drehmomente im Antriebsstrang sind kleinere Lager, schmalere Zahnräder und ein leichteres, günstigeres und effizienteres System verbaubar.By limiting excessive torques in the drive train, smaller bearings, narrower gears and a lighter, cheaper and more efficient system can be installed.

Hohe Lastspitzen führen zu größeren Lagern und damit zu einem schwereren und weniger effizienten System. Insbesondere die nicht lastabhängigen Drehmomentverluste werden maßgeblich durch die Lagergröße beeinflusst. Unter diesem Gesichtspunkt führt eine Reduzierung dieser maximal auftretenden Lastspitzen zu einem kleineren, kostengünstigeren und effizienteren System.High load peaks lead to larger bearings and thus to a heavier and less efficient system. In particular, the non-load-dependent torque losses are significantly influenced by the bearing size. From this point of view, reducing these maximum load peaks leads to a smaller, more cost-effective and more efficient system.

Beschreibung der FigurenDescription of the characters

  • 1 zeigt eine Ausführungsform einer Klauenkupplung aus dem Stand der Technik, 1 shows an embodiment of a claw coupling from the prior art,
  • 2 zeigt ein Detail eines Kupplungszahns, nach 1, 2 shows a detail of a clutch tooth, after 1 ,
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Klauenkupplung, 3 shows a second embodiment of a claw coupling,
  • 4 zeigt ein Detail eines Kupplungszahns, 4 shows a detail of a clutch tooth,
  • 5 und 6 stellen die Betätigung der Klauenkupplung dar, 5 and 6 represent the operation of the claw clutch,
  • 7 Prinzipdarstellung, 7 Principle representation,
  • 8 zeigt eine beispielhafte Darstellung der Regelstrategie zur Bestromung des Aktuators. 8th shows an example of the control strategy for supplying current to the actuator.

7 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Antriebes mit einer elektrisch antreibbaren Achse 100, welche eine elektrische Maschine 103 sowie eine elektrisch antreibbare Achse 101 mit den Antriebsrädern 104 sowie einem Differenzial 105 aufweist. Die mechanische Kopplung zwischen der elektrischen Maschine 103 sowie der elektrisch antreibbaren Achse 101 wird mittels einer Klauenkupplung 102 realisiert. Wenn die Klauenkupplung 102 geschlossen ist, kann ein Drehmoment von der elektrischen Maschine auf die antreibbare Achse oder umgekehrt übertragen werden. Wenn die Klauenkupplung geöffnet ist, kann kein Drehmoment von der elektrischen Maschine auf die antreibbare Achse oder umgekehrt übertragen werden. 7 shows a schematic diagram of a drive with an electrically driven axle 100, which has an electrical machine 103 and an electrically driven axle 101 with the drive wheels 104 and a differential 105. The mechanical coupling between the electrical machine 103 and the electrically driven axle 101 is realized by means of a claw clutch 102. When the claw clutch 102 is closed, a torque can be transmitted from the electrical machine to the driven axle or vice versa. When the claw clutch is open, no torque can be transmitted from the electrical machine to the driven axle or vice versa.

Ein solche Klauenkupplung 102 ist in den 1 und 2 dargestellt. Um zu verhindern, dass sich die Klauenkupplung öffnet, werden entweder Zähne 110 mit geradlinigen Zahnflanken oder wie in 2 gezeigt, Zähne 110 mit Zahnflanken im Hinterschnitt verwendet.Such a claw coupling 102 is in the 1 and 2 To prevent the claw clutch from opening, either teeth 110 with straight tooth flanks or as in 2 shown, teeth 110 with tooth flanks in undercut are used.

Kern der Erfindung ist eine konstruktive Änderung der bestehenden axialen Klauenkupplung 102.The core of the invention is a structural modification of the existing axial claw coupling 102.

Die Zähne 110 der Klauenkupplung sind - wie in den 3 und 4 gezeigt - so gestaltet, dass sie eine Axialkraft F_a erzeugen, die die Entkopplungseinheit, also die Klauenkupplung 102 bei unzulässig hohen Drehmomenten öffnet.The teeth 110 of the claw clutch are - as in the 3 and 4 shown - designed in such a way that they generate an axial force F_a, which opens the decoupling unit, i.e. the claw coupling 102, at impermissibly high torques.

Sekundäre elektrische Antriebe werden häufig an der Vorderachse 101 eines Fahrzeugs montiert. Aufgrund der Bremskraftverteilung des Fahrzeugs können an der Vorderachse bei gewissen Fahrmanövern höhere Fehlbedienungsmomente, nämlich Drehmomentspitzen auftreten.Secondary electric drives are often mounted on the front axle 101 of a vehicle. Due to the vehicle's braking force distribution, higher operating errors, namely torque peaks, can occur on the front axle during certain driving maneuvers.

Die Erfindung besteht darin, die Zähne so zu gestalten, dass sie unter Last F_t eine Öffnungskraft F_a erzeugen. In 4 sind die positiv angewinkelten Zähne 110 der Klauenkupplung 102 dargestellt. Es ist ein Zahnprofil, dessen Flanken einen in axialer Richtung abweisenden Winkel aufweist.The invention consists in designing the teeth in such a way that they generate an opening force F_a under load F_t. In 4 the positively angled teeth 110 of the claw coupling 102 are shown. It is a tooth profile whose flanks have an angle that is directed away in the axial direction.

Eine positiv angewinkelte Klauenaufnahme in der Kupplungsscheibe 102a ist einfacher herzustellen als ein Zahnprofil mit Hinterschnitt und ermöglicht schnellere und kostengünstigere Fertigungsverfahren wie Sintern oder Feinschmieden. Das Zahnprofil ist ein Zahnprofil, dessen Flanken einen in axialer Richtung abweisenden Winkel aufweisen.A positively angled claw receptacle in the clutch disc 102a is easier to manufacture than a tooth profile with an undercut and enables faster and more cost-effective manufacturing processes such as sintering or fine forging. The tooth profile is a tooth profile whose flanks have an angle that is deflected in the axial direction.

Neben der Änderung der Zahnform muss auch die Betätigung 106 der Klauenkupplung 102 angepasst werden, um die Klauenkupplung 102 aktiv zu öffnen und zu schließen.In addition to changing the tooth shape, the actuation 106 of the claw clutch 102 must also be adjusted in order to actively open and close the claw clutch 102.

Die Betätigung 106 muss in der Lage sein, eine Schließkraft zu erzeugen, die größer ist als die resultierende Öffnungskraft der Zähne 110 bei Nenndrehmoment. Beim Überschreiten dieses Nenndrehmoments übersteigen die axialen Kräfte der Zähne 110 die Betätigungskraft und die Klauenkupplung öffnet. Aufgrund des Zahnprofils, dessen Flanken einen in axialer Richtung abweisenden Winkel aufweisen kann eine Rückstellfeder in der Aktuatoranordnung entfallen. Die Öffnungskraft der Zähne muss also bei Nenn- und kleineren Drehmomenten mit der Schließkraft des Antriebs 107 der Betätigung 106 ausgeglichen werden.The actuation 106 must be able to generate a closing force that is greater than the resulting opening force of the teeth 110 at the nominal torque. If this nominal torque is exceeded, the axial forces of the teeth 110 exceed the actuation force and the claw clutch opens. Due to the tooth profile, the flanks of which have an angle that is directed away in the axial direction, a return spring in the actuator arrangement can be omitted. The opening force of the teeth must therefore be balanced with the closing force of the drive 107 of the actuation 106 at nominal and smaller torques.

Dies kann realisiert werden durch einen bistabilen elektromagnetisch betätigbaren Aktuator nach 5. Der Elektromagnet muss aktiv sein, während die Kupplung geschlossen ist und wirkt auf die Aktuatorstange 108, die auch innerhalb des Aktuators geführt ist.This can be realized by a bistable electromagnetically actuated actuator according to 5 The electromagnet must be active while the clutch is closed and acts on the actuator rod 108, which is also guided inside the actuator.

Die Verriegelung 109 in der Betätigung 106 mit der Klauenkupplung 102 wird durch ein federbelastetes Kugel-Druckstück realisiert, welches die Stange 108 des Antriebs 107 des Aktuators in der Position „Klauenkupplung geschlossen“ verriegelt. In der verriegelten Stellung kann der Antrieb 107 deaktiviert werden. Der Antrieb muss die Kraft der Verriegelung 109 überwinden könnenThe locking 109 in the actuation 106 with the claw coupling 102 is realized by a spring-loaded ball pressure piece, which locks the rod 108 of the drive 107 of the actuator in the "claw coupling closed" position. In the locked position, the drive 107 can be deactivated. The drive must be able to overcome the force of the locking 109

Die axiale Öffnungskraft F_a ist eine Funktion von Kupplungsdurchmesser, Reibungsparametern wie Reibungskoeffizient µ und Zahnwinkel a.The axial opening force F_a is a function of coupling diameter, friction parameters such as friction coefficient µ and tooth angle a.

Verwendet man eine monostabile Betätigung 106 mit einem Federmechanismus im rotierenden System kann man die Klauenkupplung als normal geschlossen auslegen, so dass die Schaltgabel unbelastet ist. Dazu muss die Schließfeder im rotierenden System, zwischen Schaltmuffe und Schaltklaue angeordnet sein.If a monostable actuator 106 with a spring mechanism in the rotating system is used, the claw clutch can be designed as normally closed so that the shift fork is not loaded. To do this, the closing spring must be arranged in the rotating system, between the shift sleeve and the shift claw.

Das über die formschlüssige Mitnahmeverzahnung übertragene Drehmoment ruft infolge des Zahnprofils eine in axialer Richtung wirkende Reaktionskraft hervor. Es gilt ein direkt proportionaler Zusammenhang zwischen dem über die Mitnahmeverzahnung augenblicklich übertragenen Drehmoment und der in Öffnungsrichtung wirkenden Axialkraftkomponente, welche neben den Geometrie-Parametern vom Reibwert beeinflusst wird. In Kombination mit einer geeigneten, hinsichtlich ihrer maximalen Aktuierungs- bzw. Rastierkraft begrenzten, Aktuatoranordnung lässt sich eine drehmomentbegrenzende Funktion darstellen.The torque transmitted via the positive drive teeth causes a reaction force acting in the axial direction due to the tooth profile. There is a directly proportional relationship between the torque transmitted instantly via the drive teeth and the axial force component acting in the opening direction, which is influenced by the coefficient of friction in addition to the geometry parameters. In combination with a suitable actuator arrangement limited in terms of its maximum actuation or locking force, a torque-limiting function can be achieved.

8 zeigt eine beispielhafte Regelstrategie zur Bestromung eines monostabil wirksamen Aktuators in Ausführung nach 5. 8th shows an exemplary control strategy for supplying current to a monostable actuator in accordance with 5 .

Dabei ist der Aktuatorstrom mit I bezeichnet, das Drehmoment mit T und die Position des Schaltelementes mit s. Indizes „ist“, „soll“ und „max“ stehen für die jeweiligen aktuellen Werte, Sollwerte und MaximalwerteThe actuator current is designated by I, the torque by T and the position of the switching element by s. Indices “actual”, “desired” and “max” stand for the respective current values, target values and maximum values.

Dabei wird im Schritt S1 eine aktuelle Drehmomentanforderung Tsoll festgestellt. In Schritt S2 wird der proportionaler Aktuatorstrom Isoll ~ |Tsoll| ermittelt und die Position des Schaltelements beispielsweise mittels eines Positionssensors überwacht. Schritt S3 stellt fest, ob das Schaltelement in Endlage ist, Sist < Ssoll.In step S1, a current torque requirement T soll is determined. In step S2, the proportional actuator current I soll ~ |T soll | is determined and the position of the switching element is monitored, for example using a position sensor. Step S3 determines whether the switching element is in the end position, S ist < S soll .

Schritt S4 prüft, ob der Aktuatorstrom unter dem zulässigen Grenzwert liegt oder nicht, Iist < Imax. Sollte das nicht der Fall sein wird eine Überlast O diagnostiziert und der Ablauf springt zum Schritt S8.Step S4 checks whether the actuator current is below the permissible limit or not, I is < I max . If this is not the case, an overload O is diagnosed and the process jumps to step S8.

Schritt S5 prüft, ob der Aktuatorstrom unter einem Sollwert liegt, Iist < Isoll. Je nach Ergebnis der Abfrage folgt Schritt S6 oder S7 mit einer Erhöhung des Aktuatorstroms Isoll = list + ΔI oder einer Reduzierung des Aktuatorstroms I soll = I ist Δ I .

Figure DE102022213594A1_0001
Step S5 checks whether the actuator current is below a setpoint, I ist < I soll . Depending on the result of the query, step S6 or S7 follows with an increase in the actuator current Isoll = list + ΔI or a reduction in the actuator current I should = I is Δ I .
Figure DE102022213594A1_0001

Im Schritt S8 wird die Position des Schaltelements abgefragt.In step S8, the position of the switching element is queried.

Auf Positionsänderungen kann mit einer Stromänderung reagiert werden.Position changes can be responded to with a current change.

In Kombination mit einer hinreichend präzisen Lagebestimmung, bspw. durch einen in der Aktuatoranordnung integrierten Positionssensor, und einer geeigneten Regelstrategie kann das über die Mitnahmeverzahnung augenblicklich übertragene Drehmoment über den Zusammenhang von Aktuatorkraft und Aktuatorposition ermittelt werden. Somit lässt sich, zusätzlich oder alternativ zur drehmomentbegrenzenden Funktion, eine drehmomentsensierende Funktion realisieren.In combination with a sufficiently precise position determination, e.g. by means of a position sensor integrated in the actuator arrangement, and a suitable control strategy, the torque transmitted instantaneously via the drive gearing can be determined via the relationship between actuator force and actuator position. In this way, a torque-sensing function can be implemented in addition to or as an alternative to the torque-limiting function.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008042056 A1 [0008]DE 102008042056 A1 [0008]
  • US 11167649 B2 [0010]US 11167649 B2 [0010]

Claims (7)

Antriebstrang (100) eines Fahrzeugs mit mindestens einer elektrischen Maschine (103) mit mindestens einer elektrisch angetriebenen Achse (101), wobei die elektrische Maschine (103) über eine Klauenkupplung (102) mit der elektrisch angetriebenen Achse (101) verbindbar ist, wobei die Klauenkupplung (102) mit Betätigung eine integrierte Drehmomentbegrenzung enthält, indem die Klauen der Klauenkupplung (102) Zähne (110) mit einem Zahnprofil, dessen Flanken einen in axialer Richtung abweisenden Winkel aufweisen.Drive train (100) of a vehicle with at least one electric machine (103) with at least one electrically driven axle (101), wherein the electric machine (103) can be connected to the electrically driven axle (101) via a claw clutch (102), wherein the claw clutch (102) contains an integrated torque limitation when actuated, in that the claws of the claw clutch (102) have teeth (110) with a tooth profile whose flanks have an angle deflecting in the axial direction. Antriebsstrang (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplung (102) eine Betätigung (106) aufweist, die die Klauenkupplung (102) bis zu einem Nenndrehmoment geschlossen hält.Drivetrain (100) to Claim 1 , characterized in that the claw clutch (102) has an actuator (106) which keeps the claw clutch (102) closed up to a nominal torque. Antriebsstrang (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung einen bistabilen elektromagnetischen Aktuator enthält, um die Schließkraft bis zum Nenndrehmoment aufzubringen.Drivetrain (100) to Claim 2 , characterized in that the actuation includes a bistable electromagnetic actuator to apply the closing force up to the nominal torque. Antriebsstrang (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung eine Verriegelung (106) enthält, um die Schließkraft bis zum Nenndrehmoment aufzubringen.Drivetrain (100) to Claim 2 , characterized in that the actuator includes a locking device (106) to apply the closing force up to the nominal torque. Antriebsstrang (100) nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung einen bistabilen elektromagnetischen Aktuator und eine Verriegelung (106) enthält, um die Schließkraft bis zum Nenndrehmoment aufzubringen.Drivetrain (100) to Claim 3 and 4 , characterized in that the actuator includes a bistable electromagnetic actuator and a lock (106) to apply the closing force up to the nominal torque. Antriebsstrang (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplung mit einem Federmechanismus versehen ist, sodass sie im stromlosen Normalzustand geschlossen ist.Drivetrain (100) to Claim 1 , characterized in that the claw clutch is provided with a spring mechanism so that it is closed in the normal de-energized state. Verfahren zur Regelung des Drehmoments eines Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine hinreichend präzise Lagebestimmung durch einen in der Aktuatoranordnung integrierten Positionssensor erfolgt, und das aktuell übertragene Drehmoment über den Zusammenhang von Aktuatorkraft und Aktuatorposition ermittelt wird.Method for controlling the torque of a drive train according to one of the preceding claims, wherein a sufficiently precise position determination is carried out by a position sensor integrated in the actuator arrangement, and the currently transmitted torque is determined via the relationship between actuator force and actuator position.
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