用于运行车辆的变速器的形状锁合切换元件的方法和控制器、变速器和车辆

技术领域

本发明涉及用于运行车辆的变速器的形状锁合切换元件的方法。

本发明还涉及用于运行车辆的变速器的形状锁合切换元件的控制器、带有这种控制器的变速器和带有这种变速器的车辆。

背景技术

车辆的驱动系除了具有驱动机组外还具有接在驱动机组和输出机构之间的变速器。变速器改变转速和扭矩并且因此在输出机构处提供驱动机组的牵引力供应。

在混动车辆中，驱动机组包括内燃机和电机。在也称为电动车辆的纯电车辆中，驱动机组仅包括至少一个电机。

车辆的变速器具有切换元件。在变速器的每个力锁合挡位中，第一数量的切换元件被闭合并且第二数量的切换元件被断开。为了实施从实际挡位到目标挡位的挡位变换，至少一个在实际挡位中闭合的切换元件而被断开并且至少一个在实际挡位中断开的切换元件为了目标挡位而闭合。

变速器的切换元件可以实施成摩擦锁合切换元件，如设计成离合器或制动器，以及设计成形状锁合切换元件，如卡爪。当形状锁合切换元件、如卡爪闭合时，可能在该切换元件处形成齿对齿状态，齿对齿状态阻止了形状锁合切换元件可以完全地和因此按规定地闭合。

为了使得能按规定运行带有形状锁合切换元件的变速器，需要在形状锁合切换元件处存在齿对齿状态时也能按规定解除这个齿对齿状态。

DE 10 2017 222 436 A1公开了一种用于运行带有变速器的机动车的驱动系的方法，变速器包括形状锁合切换元件，其中，当在形状锁合切换元件处识别到齿对齿状态时，驱控至少一个致动器，以便解除齿对齿状态。

需要一种用于运行车辆的变速器的形状锁合切换元件的方法和一种用于运行车辆的变速器的形状锁合切换元件的控制器，它们使得能简单地和可靠地解除在形状锁合切换元件处的齿对齿状态。

发明内容

基于此，本发明所要解决的技术问题是，创造用于运行车辆的变速器的形状锁合切换元件的新型的方法和控制器、带有这种控制器的变速器和带有这种变速器的车辆。

该技术问题通过按照权利要求1所述的方法解决。按照本发明，当识别到形状锁合切换元件的齿对齿状态时，依赖于形状锁合切换元件的电致动器的电流强度获知在变速器的变速器输入端处用于解除形状锁合切换元件的齿对齿状态所需的给定扭矩。

电致动器的电流强度对应流过电致动器的电流的大小。电流强度可以被测量或者特别是由所测得的电压计算得出。

用按本发明的方法能简单地和可靠地解除在变速器的形状锁合切换元件处的齿对齿状态。为此，首先建议，依赖于用于操纵形状锁合切换元件的电致动器的电流强度获知在变速器的变速器输入端处用于解除在形状锁合切换元件处的齿对齿状态所需的给定扭矩。因此可以在不需要摩擦锁合切换元件的情况下在形状锁合切换元件处可靠地和目标准确地解除齿对齿状态，更确切地说，没有为此在变速器输入端处施加的扭矩过大并且由此可能在变速器中引起损伤的风险。

优选地，驱控车辆的驱动机组、特别是车辆的电机，以便提供所获知的用于解除形状锁合切换元件的齿对齿状态的给定扭矩。这对在形状锁合切换元件处解除齿对齿状态而言是特别优选的。

优选按如下方式获知用于解除形状锁合切换元件的齿对齿状态所需的给定扭矩：

其中，M

优选依赖于电致动器的电流强度获知形状锁合切换元件的齿对齿状态。当在通过电致动器开始驱控形状锁合切换元件之后在一定的时长结束之前识别到电致动器的实际电流强度大于边界值时，那么将形状锁合切换元件的切换位置推断为形状锁合切换元件的齿对齿状态。当依赖于电致动器的电流强度也获知了形状锁合切换元件的齿对齿状态时，不需要位置传感器来获知齿对齿状态。

按本发明的控制器在权利要求6中定义。按本发明的变速器在权利要求8中定义并且按本发明的车辆在权利要求9中定义。

附图说明

由从属权利要求和接下来的说明书得出了优选的扩展设计方案。借助附图更为详细地阐释本发明的实施例，但本发明的实施例并不限于此。图中：

图1是构造成电动车辆的车辆的驱动系简图的方块图；并且

图2是构造成电动车辆的车辆的更为详细的、示例性的驱动系线路图。

具体实施方式

图1强烈示意性地示出了电动车辆的驱动系1。驱动系1包括作为驱动机组的电机2以及接在电机2和输出机构4之间的变速器3。

变速器3改变转速和扭矩并且因此在输出机构4处提供电机2的牵引力供应。

变速器3包括形状锁合切换元件5作为切换元件。形状锁合切换元件5中示出了两个切换元件半部5a、5b，它们在形状锁合切换元件5断开和闭合中相对彼此运动。在切换元件5的切换元件半部5a、5b之间的这种相对运动在形状锁合切换元件5断开和/或闭合中时通过电致动器6促成。

图1还示出了变速器控制器7和马达控制器8。

变速器控制器7控制和/调节变速器3的运行并且为此与变速器3交换数据。马达控制器8控制和/或调节电机2的运行并且为此与电机2交换数据。此外，马达控制器8和变速器控制器7彼此交换数据。

图2示出了构造成电动车辆的机动车的变速器3的示例性的实施例，变速器接在用作驱动机组的电机2和输出机构4之间。输出机构4中示出了输出机构4的被驱动的车桥的两个被驱动的车轮4a、4b。

图2的变速器3具有三个行星级9、10和11。在行星级9、10和11中分别示出了太阳轮9a、10a、11a、齿圈9b、10b、11b、行星轮9c、10c、11c和行星架9d、10d、11d。在图2中，用作驱动机组的电机2作用在行星级9的齿圈9a上。输出机构4联接到行星级11的行星架11d上。

图2的变速器3是能切换的，用以提供不同的挡位并且因此提供不同的传动比。形状锁合切换元件5用于切换。

在图2所示的切换状态中，变速器3的形状锁合切换元件5将行星级10的齿圈10b联接到行星级11的太阳轮11a上。

在与之不同的切换状态中，变速器3的形状锁合切换元件5将行星级10的太阳轮10a联接到行星级11的行星架11d上。

在形状锁合切换元件5处可能出现所谓的齿对齿状态，其导致了形状锁合切换元件5无法按规定闭合。本发明现在涉及这些细节，所述细节用于解除并且在一种有利的扩展设计方案中也用于识别在形状锁合切换元件5处的这种齿对齿状态。

当在形状锁合切换元件5处识别到存在齿对齿状态时，就依赖于形状锁合切换元件5的电致动器6的电流强度获知在变速器3的变速器输入端处用于解除形状锁合切换元件5的齿对齿状态，因此应当由电机2在变速器3的变速器输入端处提供该给定扭矩来解除齿对齿状态。

机动车的电机2然后被驱控以提供这种给定扭矩，以便在变速器3的变速器输入端处提供之前获知的给定扭矩并且因此解除形状锁合切换元件5的齿对齿状态。

优选按如下方式计算来获知用于解除形状锁合切换元件5的齿对齿状态所需的给定扭矩：

其中，

M

I

K

r

μ

r

M

变速器3的针对形状锁合切换元件5的有效摩擦系数μ

上述方程式的项

对应如下压紧力，电致动器6由于电致动器6的电流强度而将该压紧力施加到形状锁合切换元件5的接合套上。

因此若形状锁合切换元件5用施加在形状锁合切换元件5处的力矩M

优选依赖于致动器6的电流强度不仅获知了在变速器输入端处用于解除识别到的齿对齿状态所需的给定扭矩，更确切地说也依赖于致动器6的电流强度确定了，在形状锁合切换元件5处是否存在齿对齿状态。

这可以这样进行，即，当电致动器6开始驱控切换元件5时，启动定时器并且获知在开始驱控形状锁合切换元件5之后由电致动器6消耗的时长。此外还获知电致动器6的电流强度。若识别到，在通过电致动器6开始驱控形状锁合切换元件5之后，在一定的、控制侧预定的时长结束之前，电致动器6的电流强度大于在控制侧预定的边界值，那么推断出了在形状锁合切换元件5处存在齿对齿状态。

因此依赖于电致动器6的电流强度可以一方面推断出在形状锁合切换元件5处的齿对齿状态，还可以依赖于所述电流强度获知应当在变速器3的变速器输入端处提供的给定扭矩，以便可靠地解除形状锁合切换元件的齿对齿状态。

本发明还涉及一种控制器，其被设置成用于，在控制侧自动地实施按本发明的方法。这种控制器尤其是变速器控制器7。控制器是一种电子控制器，其具有用于执行按本发明的方法的硬件侧的器件和软件侧的器件。

属于硬件侧的器件有数据接口，以便与参与实施按本发明的方法的组件交换数据，因此例如与电致动器6以及与马达控制器8交换数据。此外，属于硬件侧的组件的还有用于进行数据处理的处理器和用于进行数据储存的存储器。属于软件侧的器件的有程序模块，其在控制器中实现以实施按本发明的方法。

如已经提到的那样，按本发明的控制器被设置成用于实施按本发明的方法。控制器因此被设置成用于，当识别到在形状锁合切换元件5处的齿对齿状态时，依赖于电致动器6的电流强度获知给定扭矩，在变速器3的变速器输入端处需要该给定扭矩来解除形状锁合切换元件的齿对齿状态所需的给定扭矩。此外，控制器还被设置成用于，依赖于这个给定扭矩要么直接地驱控电机2要么间接地通过控制器8驱控电机2。

此外，本发明还涉及车辆的带有这种控制器的变速器3以及带有这种变速器3的车辆，其中，车辆尤其是电动车辆。

附图标记列表

1 驱动系

2 电机

3 变速器

4 输出机构

4a 车轮

4b 车轮

5 形状锁合切换元件

5a 切换元件半部

5b 切换元件半部

6 电致动器

7 变速器控制器

8 马达控制器

9 行星级

9a 太阳轮

9b 齿圈

9c 行星轮

9d 行星架

10 行星级

10a 太阳轮

10b 齿圈

10c 行星轮

10d 行星架

11 行星级

11a 太阳轮

11b 齿圈

11c 行星轮

11d 行星架