Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebs- Stranges und einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeu ges.

Der Antriebsstrang umfasst zumindest ein Getriebegehäuse und ein darin ange ordnetes Kupplungsaggregat mit einer formschlüssig wirkenden Kupplung sowie eine Betätigungseinheit zur Betätigung der Kupplung. Die Kupplung umfasst zu mindest eine erste Kupplungskomponente und eine zweite Kupplungskomponen te, die bei Betätigung der Kupplung formschlüssig miteinander verbunden wer den. Ein derartiger Antriebsstrang ist insbesondere zur Verbindung einer elektrischen Maschine mit einer Antriebswelle bzw. mit einem Differential einer Antriebsach se des Fahrzeugs vorgesehen. Dabei kann über die Antriebswelle bzw. das Diffe rential eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine z. B. auf Räder des Fahr zeugs zum Antrieb des Fahrzeugs übertragen werden. Die Betätigung der Kupp- lung erfolgt auf Aufforderung, also z. B. durch Feststellen einer entsprechenden Aufforderung einer übergeordneten Steuerung oder eines Nutzers des Fahrzeuges.

Die Betätigungseinheit umfasst einen elektromagnetischen Aktuator mit einem Kolben, wobei der Kolben zur Betätigung der Kupplung aus einer Ausgangsposi- tion in eine Endposition verlagert wird. Zumindest der Kolben und die Kupplung können zumindest teilweise von einem Getriebefluid beaufschlagt sein. Eine Übertragung eines Drehmomentes über die Kupplungskomponenten soll insbe sondere erst nach Feststellung eines vollständig eingerückten Zustandes der Kupplungskomponenten erfolgen, in dem diese eine gesicherte formschlüssige Verbindung miteinander ausbilden. In diesem vollständig eingerückten Zustand ist der Kolben in der Endposition angeordnet.

Bei Antriebssträngen dieser Bauart kann sich zumindest der Kolben und die Kupplung zumindest teilweise (oder auch vollständig) in einem Getriebefluid, insbesondere einem Öl, befinden.

Es ist wünschenswert, dass ausgehend von einer Ausgangsposition die Endpositi on des Kolbens möglichst schnell erreicht wird, nach dem die Aufforderung zur Betätigung der Kupplung festgestellt wird. Bedingt durch die Induktivität eines elektromagnetischen bzw. Magnetspulen- Aktuators und dem zugehörigen Wider stand ist der Stromaufbau zur Erzeugung der Aktuatorstellkraft zeitlich maßgeb lich vorgegeben. Unter Berücksichtigung eines maximalen Stellstroms kann der Stromaufbau regelungstechnisch nicht verbessert werden.

Die Schließ-Schaltzeit des Kupplungsaggregats, also die Zeit in der der Kolben, ausgehend von der Ausgangsposition, die Endposition erreicht hat, kann mit dem Magnetspulen-Aktuator nicht verbessert werden, ohne den maximalen Stellstrom zu erhöhen. Eine Erhöhung des maximalen Stellstroms erfordert allerdings eine Auslegung aller stromführenden Bauteile, wie zum Beispiel die Leistungselektro nik, die der höheren maximalen Strombelastung entspricht. Dies zieht höhere Bauteilkosten mit sich.

Aus der WO 2018/157950 Al ist ein Antriebsstrang mit einem Kupplungsaggre gat, das in einem Getriebegehäuse angeordnet ist, bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik be schriebenen Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfah ren bereitzustellen, mit dem die Kupplung schneller betätigt werden kann. Damit soll insbesondere ein Antriebsstrang bereitgestellt werden, bei dem ein Drehmo- ment schneller über die Kupplung übertragen und den Rädern bereitgestellt wer den kann.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und einer Vorrichtung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hin zuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden kön nen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus wer den die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Er findung dargestellt werden.

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs vorge schlagen, wobei der Antriebstrang zumindest ein Getriebegehäuse und ein darin angeordnetes Kupplungsaggregat mit einer formschlüssig wirkenden Kupplung sowie eine Betätigungseinheit zur Betätigung der Kupplung aufweist. Die Kupp lung (z. B. eine Klauenkupplung) umfasst zumindest eine entlang einer axialen Richtung verlagerbare erste Kupplungskomponente und eine zweite Kupplungs komponente, die bei Betätigung der Kupplung formschlüssig miteinander verbun den werden. Die Betätigungseinheit umfasst einen elektromagnetischen Aktuator mit einem Kolben. Der Kolben wird zur Betätigung der Kupplung aus einer Aus gangsposition entlang der axialen Richtung in eine Endposition verlagert. Durch den Kolben wird die erste Kupplungskomponente betätigt und mit dem Kolben entlang der axialen Richtung verlagert. Die Kupplungskomponenten werden erst nach Erreichen eines Synchronisationszustands, wenn sich also die Drehzahlen der zu koppelnden Kupplungskomponenten z. B. nur minimal unterscheiden, mit einander formschlüssig verbunden. Eine Übertragung eines Drehmomentes über die Kupplungskomponenten erfolgt insbesondere erst nach Feststellung eines vollständig eingerückten Zustandes der Kupplungskomponenten, wobei bei diesem ersten Zustand der Kolben in der Endposition angeordnet ist.

Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Feststellen einer Aufforderung zur Betätigung der Kupplung und zur Her stellung der formschlüssigen Verbindung der Kupplungskomponenten mit einander, insbesondere zu einem ersten Zeitpunkt; b) Bestromen des Aktuators mit einem Vorstrom, wobei der Kolben in der Ausgangsposition angeordnet bleibt, insbesondere zu dem ersten Zeitpunkt; c) Einleiten einer Synchronisation der Drehzahlen der Kupplungskomponen ten, insbesondere zu dem ersten Zeitpunkt; d) Feststellen eines Erreichens des Synchronisationszustands durch die Kupp lungskomponenten, insbesondere zu einem zweiten Zeitpunkt; e) Bestromen des Aktuators mit einem Betätigungsstrom, wobei der Kolben aus der Ausgangsposition in die Endposition verlagert wird, insbesondere zu dem zweiten Zeitpunkt.

Die Verfahrensschritte a) bis e) können in der vorgeschlagenen Reihenfolge durchgeführt werden. Es ist möglich, dass die Verfahrensschritte teilweise oder vollständig einander zeitlich überlagernd ausgeführt werden. Die Schritte b) bis e) werden insbesondere nach Schritt a) eingeleitet. Es ist bevorzugt, dass nach Schritt a) alle weiteren Schritte b) bis e) ausgeführt werden. Insbesondere wird Schritt b) zeitgleich mit Schritt c) eingeleitet und zumindest zeitweise parallel zueinander durchgeführt. Insbesondere wird Schritt b) bis zum Einleiten von Schritt e) durchgeführt. Insbesondere wird Schritt e) nur dann durchgeführt, wenn gemäß Schritt d) der Synchronisationszustand festgestellt wird. Insbesondere kann bei Einleiten des Schrittes e) der Schritt b) noch nicht abgeschlossen, also z. B. der Vorstrom noch nicht bis zu seinem vorgesehenen Wert erhöht worden sein. Es ist bevorzugt, dass für jede im Antriebsstrang ausgelöste Betätigung des Ak tuators und/oder Bewegung des Kolbens aus der Ausgangsposition das hier vorge schlagene Verfahren ausgeführt wird.

Insbesondere umfasst der Antriebs sträng bzw. die Betätigungseinheit ein System zur Datenverarbeitung, z. B. ein Steuergerät, das Mittel zur Ausführung der Schritte des Verfahrens aufweist bzw. das zur Ausführung der Schritte des Ver fahrens geeignet ausgestattet, konfiguriert oder programmiert ist.

Insbesondere umfasst der elektromagnetische Aktuator eine Spule, die zur Verla gerung des Kolbens mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird.

Gemäß Schritt a) erfolgt insbesondere ein Feststellen einer Aufforderung zur Be tätigung der Kupplung, z. B. durch das System, insbesondere zu einem ersten Zeitpunkt. Die Aufforderung erfolgt insbesondere durch ein übergeordnetes Steu ergerät bzw. System oder durch einen Nutzer des Fahrzeuges. Das System des Antriebsstrang bzw. der Betätigungseinheit leitet danach, insbesondere zu dem ersten Zeitpunkt bzw. unmittelbar danach, die weiteren Schritte des Verfahrens, insbesondere die Schritte b) und c), bevorzugt parallel zueinander und besonders bevorzugt gleichzeitig, ein. Die Aufforderung zur Betätigung der Kupplung ist insbesondere auf die Herstellung der formschlüssigen Verbindung der Kupp lungskomponenten miteinander gerichtet.

Gemäß Schritt b) erfolgt eine Bestromung des Aktuators mit einem Vorstrom, insbesondere durch das System, wobei der Kolben in der Ausgangsposition ange ordnet bleibt. Es wird also insbesondere nicht ein zur Bewegung des Kolbens er forderlicher elektrischer Strom eingestellt. Bevorzugt ist der Vorstrom aber so groß wie möglich, wobei eine Bewegung des Kolben aber nicht erfolgen soll. Da bei wird der Kolben insbesondere nicht bewusst zurückgehalten, sondern die im Kupplungsaggregat bzw. in der Betätigungseinheit vorhandenen Widerstände werden durch den Vorstrom nicht überwunden.

Der Wert des Vorstroms kann insbesondere in Vorversuchen an Prototypen (und nicht an dem konkret vorliegenden Kupplungsaggregat) ermittelt werden. Alterna tiv oder zusätzlich kann der Wert des Vorstroms aber auch am konkret vorliegen den Kupplungsaggregat ermittelt werden, z. B. im Rahmen einer Prüfung des Kupplungsaggregats, des Antriebsstrangs oder eines fertig montierten Fahrzeuges oder sogar während des Betriebs eines Fahrzeuges. Der Wert des Vorstroms kann wiederholt ermittelt und bestimmt werden, z. B. in Abhängigkeit von Umge bungsbedingungen, wie z. B. Temperatur oder Zustand bzw. Art eines Getriebe fluids. Damit kann für bestimmte Betriebspunkte ein möglichst großer Vorstrom eingestellt werden.

Dabei kann z. B. der Wert eines Vorstroms kontinuierlich erhöht werden, bis eine Bewegung des Kolbens festgestellt wird. Der dabei vorliegende Wert des den Ak tuator beaufschlagenden Stroms kann dann mit einem Sicherheitsfaktor (insbe sondere kleiner „1“) multipliziert werden, so dass ein Wert für den Vorstrom fest gelegt wird, bei dem mit ausreichender Sicherheit eine Verlagerung des Kolbens ausgeschlossen werden kann. Der so ermittelte Wert des Vorstroms kann z. B. in dem System gespeichert und später im Betrieb des Fahrzeuges abgerufen werden.

Insbesondere werden zumindest der Kolben und die Kupplung zumindest teilwei se von einem Getriebefluid beaufschlagt. Gerade bei Vorliegen eines Getriebeflu ids bzw. der Anordnung der Komponenten in dem Getriebefluid kann eine Bewe gung des Kolbens stärker gehemmt werden. Dabei kann der Vorstrom insbesonde re auf einen höheren Wert erhöht werden.

Gemäß Schritt c) erfolgt ein Einleiten einer Synchronisation der Drehzahlen der Kupplungskomponenten, insbesondere durch das System, insbesondere zu dem ersten Zeitpunkt bzw. unmittelbar danach. Schritt c) erfolgt in Folge der Feststel lung einer Aufforderung zur Betätigung der Kupplung gemäß Schritt a). In Schritt c) werden die Drehzahlen der Kupplungskomponenten möglichst schnell mitei nander synchronisiert.

Gemäß Schritt d) erfolgt ein Feststellen eines Erreichens des Synchronisationszu stands durch die Kupplungskomponenten, insbesondere durch das System, insbe sondere zu einem zweiten Zeitpunkt. Die Drehzahlen der Kupplungskomponenten müssen einander dabei soweit gleichen, dass eine Kopplung der Kupplungskom ponenten möglich ist. Die Randbedingungen für die Kopplung, z. B. die Größe einer maximalen Differenzdrehzahl, können in dem System hinterlegt sein und gemäß Schritt d) abgeprüft werden. Das Vorliegen einer (minimalen) Drehzahldif ferenz ist dabei insbesondere vorgesehen, so dass eine Kopplung der Kupplungs komponenten möglich ist.

Ist ein Synchronisationszustand erreicht, erfolgt gemäß Schritt e) ein Bestromen des Aktuators mit einem Betätigungsstrom, wobei der Kolben aus der Ausgangs position in die Endposition verlagert wird. Der Betätigungsstrom ist insbesondere deutlich größer als der vorher anliegende Vorstrom. Mit dem Betätigungsstrom werden die, insbesondere auch in Schritt b) vorliegenden, Widerstände im Kupp lungsaggregat überwunden und der Kolben entlang der axialen Richtung zur Betä tigung der Kupplung verlagert. Schritt e) erfolgt insbesondere zu dem zweiten Zeitpunkt bzw. unmittelbar danach.

Insbesondere kann, wenn z. B. der Synchronisationszustand schnell erreicht wird, z. B. nach einem Stillstand eines Kraftfahrzeuges, Schritt b) zum Zeitpunkt der Einleitung von Schritt e) noch nicht abgeschlossen sein. Z. B. kann der Ist-Strom den zu erreichenden Wert des Soll-Vorstroms noch nicht erreicht haben, so dass der Ist-Strom direkt weiter auf den Wert des Betätigungsstroms erhöht wird. Durch eine Bestromung des Aktuators mit dem Vorstrom kann die Schaltzeit zum Schließen der Kupplung verbessert werden, ohne den maximalen Stellstrom erhö hen zu müssen. Um die Kupplung schließen zu können, müssen vor Betätigung des Aktuators bzw. vor einer Verlagerung des Kolbens beide Seiten der form- schlüssig wirkenden Kupplung, also die erste Kupplungskomponente und die zweite Kupplungskomponente, in ihren Drehzahlen synchronisiert werden. Wäh rend dieser Synchronisationsphase gemäß Schritt c) kann der elektromagnetische Aktuator mit einem definierten (Vor-)Strom vorbestromt werden, der einer Aktu- ierungskraft entspricht, die insbesondere noch unter der Haftreibgrenze der Betä- tigungseinheit liegt und somit nicht zu einem vorzeitigen und ungewollten Schlie ßen der Kupplung führen kann.

Nach der Synchronisationsphase wird der Aktuator dann zum Schließen der Kupplung auf den maximalen Stellstrom, den Betätigungsstrom, geregelt. Dadurch dass sich der maximale Stellstrom, also der Betätigungsstrom, nun nicht mehr von null Ampere, sondern von dem Wert des Vorstroms, der größer als null Ampere ist, aufbaut, wird die Zeit des Stromaufbaus verkürzt, was zu einer kürze ren Schaltzeit beim Schließen der Kupplung führt. Beträgt bei bekannten Kupplungsaggregaten die Zeit zwischen einer Einleitung des Betätigungsstroms (zu einem zweiten Zeitpunkt) und dem Erreichen der End position des Kolbens bzw. der ersten Kupplungskomponente (zu einem dritten Zeitpunkt) zwischen 85 und 115 Millisekunden (also die Zeitspanne zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem vierten Zeitpunkt), kann diese Zeit bis zum Er- reichen der Endposition (bei Bestromung mit Vorstrom: also die Zeitspanne zwi schen dem zweiten Zeitpunkt und einem vierten Zeitpunkt) durch die Bestromung des Aktuators mit dem Vorstrom auf ca. 65 bis 80 Millisekunden, also um ca. 20 Millisekunden verkürzt werden. Insbesondere beträgt der Vorstrom mindestens 20 % des Betätigungsstroms, ins besondere mindestens 25 % des Betätigungsstroms. Insbesondere beträgt der Vor strom höchstens 50 % des Betätigungsstroms, bevorzugt höchstens 35 % des Be tätigungsstroms.

Insbesondere wird ein Wert des Vorstroms bis zum Einleiten von Schritt e) kon stant gehalten. Konstant heißt insbesondere, dass der Wert des Vorstroms in die ser Zeit, nach Einleiten des Schrittes b) und/ oder nach dem Erreichen des vorbe stimmten Werts des Vorstroms und bis zum Einleiten von Schritt e), um höchs tens 10 %, bevorzugt um höchstens 5 %, variiert.

Insbesondere beträgt der Betätigungsstrom höchstens 6 Ampere, insbesondere höchstens 4 Ampere, bevorzugt höchstens 3,5 Ampere.

Insbesondere wird erst bei Überschreiten des Vorstroms eine Haftreibung der bei der Betätigung der Betätigungseinheit verlagerten Komponenten des Kupplungs aggregats durch den Aktuator überwunden. Insbesondere wird der Vorstrom so eingestellt, dass ein Strom, bei dem sich der Kolben im Rahmen von Vorversu chen bewegt hat, mindestens 5 % größer, bevorzugt mindestens 10 % größer, be sonders bevorzugt mindestens 20 % größer ist als der Wert des aktuell eingestell ten bzw. im Rahmen von Schritt b) eingestellten Vorstroms.

Insbesondere umfassen die Komponenten, deren Haftreibung durch den Betäti gungsstrom überwunden bzw. durch den Vorstrom gerade nicht überwunden wer den muss, zumindest den Kolben und zumindest eine oder alle der folgenden Komponenten:

• eine Gleitscheibe, die zwischen dem Kolben und einer Sensorscheibe ange ordnet ist;

• eine Sensorscheibe, die zur Ermittlung einer Lage des Kolbens mit einem Positionssensor zusammenwirkt; • eine Rückstellfeder, die als Energiespeicherelement eine Kraft zur Rückbe wegung des Kolbens aus der Endposition zurück in die Ausgangsposition bereitstellt;

• ein Nockenring als erste Kupplungskomponente

Die Gleitscheibe dient insbesondere zur Beabstandung von Bauteilen, die mit un terschiedlichen Drehzahlen rotieren. Über die Gleitscheibe wird eine Reibung der einander (sonst, also ohne Gleitscheibe) kontaktierenden Komponenten reduziert, so dass eine Relativverdrehung der Komponenten möglichst verlustfrei erfolgen kann. Über die Gleitscheibe kontaktiert der Kolben insbesondere die Sensorschei be und/ oder die erste Kupplungskomponente.

Die Sensorscheibe wirkt insbesondere mit einem ortfest positionierten Sensor zu sammen, der zur Erfassung der Lage des Kolbens vorgesehen ist. Die Sensor scheibe ist mit dem Kolben, der Gleitscheibe und/ oder der ersten Kupplungs komponente verbunden, so dass deren Verlagerung auf die Sensorscheibe übertra gen wird. Über den Sensor ist die Verlagerung der Sensorscheibe und damit die Verlagerung des Kolbens bzw. der ersten Kupplungskomponente ermittelbar.

Die Rückstellfeder dient insbesondere zur Rückbewegung des Kolbens zurück in die Ausgangsposition. Dabei wirkt die Rückstellfeder insbesondere mit der Sen sorscheibe zusammen und stützt sich an einer ortsfesten Komponente des Kupp lungsaggregats, z. B. dem Gehäuse, ab. Die Rückstellfeder speichert bei einer Verlagerung des Kolbens die zur Verlagerung erforderliche Arbeit und gibt diese nach Beenden der Betätigung des Aktuators an die Betätigungseinheit zurück. Damit kann der Kolben in die Ausgangsposition zurückbewegt werden.

Der Nockenring ist zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung, insbeson dere formschlüssig gegenüber der Elmfangsrichtung, mit der zweiten Kupplungs komponente ausgebildet. Die genannten Komponenten, insbesondere auch die Sensorscheibe, können sich innerhalb eines Getriebefluids, insbesondere einer Flüssigkeit, bewegen oder wer den dadurch zumindest beaufschlagt. Bei Vorliegen eines Getriebefluids wird die Bewegung der genannten Komponenten noch stärker gehemmt, so dass der Vor strom einen höheren Wert aufweist.

Insbesondere weist das Kupplungsaggregat einen Sensor zur Ermittlung der Lage des Kolbens auf. Der Sensor wirkt insbesondere mit der Sensorscheibe zusam men.

Insbesondere kann das System, das für die Ausführung des Verfahrens, z. B. im Fahrzeug, verantwortlich ist, „selbstlernend“ ausgeführt sein. Zum Beispiel kann der gemäß Schritt b) eingestellte Wert des Vorstroms in Abhängigkeit von ermit telten Umgebungsbedingungen festgelegt werden.

Es wird ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges vorgeschlagen, zumindest aufwei send ein Getriebegehäuse und ein darin angeordnetes Kupplungsaggregat mit ei ner formschlüssig wirkenden Kupplung sowie eine Betätigungseinheit zur Betäti gung der Kupplung. Die Kupplung umfasst zumindest eine entlang einer axialen Richtung verlagerbare erste Kupplungskomponente und eine zweite Kupplungs komponente, die bei Betätigung der Kupplung formschlüssig miteinander ver bindbar sind bzw. verbunden werden. Die Betätigungseinheit umfasst einen elekt romagnetischen Aktuator mit einem Kolben. Der Kolben ist, zur Betätigung der Kupplung und zur Verlagerung der ersten Kupplungskomponente, aus einer Aus gangsposition in eine Endposition verlagerbar bzw. wird bei der Betätigung der Kupplung verlagert. Die Kupplungskomponenten sind erst nach Erreichen eines Synchronisationszustands miteinander formschlüssig verbindbar. Zumindest der Kolben und die Kupplung können zumindest teilweise von einem Getriebefluid beaufschlagt sein.

Insbesondere umfasst der Antriebsstrang oder die Betätigungseinheit ein System zur Datenverarbeitung, z. B. ein Steuergerät, das Mittel zur Ausführung der Schritte des Verfahrens aufweist und/ oder das Mittel aufweist, die zur Ausfüh rung der Schritte des Verfahrens geeignet ausgestattet, konfiguriert oder pro grammiert sind.

Eine Übertragung eines Drehmomentes über die Kupplungskomponenten erfolgt insbesondere erst nach Feststellung eines vollständig eingerückten Zustandes der Kupplungskomponenten, für den der Kolben in der Endposition angeordnet ist. Insbesondere ist über einen Sensor eine Lage des Kolbens feststellbar.

Insbesondere wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, dass den beschriebenen Antriebs strang sowie davon antreibbare Räder aufweist.

Insbesondere ist zumindest ein System zur Datenverarbeitung vorgesehen, das Mittel aufweist, die das Verfahren initiieren und steuern und die zur Durchfüh rung des Verfahrens ausgestattet, konfiguriert oder programmiert sind.

Die Mittel umfassen z. B. Datenleitungen oder Übertragungseinrichtungen, die eine Übertragung von Befehlen, Messwerten, Daten oder ähnlichem zwischen den angeführten Elementen ermöglichen.

Es wird weiter ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das beschriebene Verfahren bzw. die Schritte des beschriebenen Verfahrens auszufüh ren. Es wird weiter ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das beschriebene Verfahren bzw. die Schritte des beschriebenen Verfahrens auszufüh ren.

Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf den Antriebsstrang, das Fahrzeug, das System zur Datenverarbeitung und/oder das computerimple mentierte Verfahren (also das Computerprogramm und das computerlesbare Spei chermedium) übertragbar und umgekehrt.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), ins besondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein kön nen.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zwei te“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegen ständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach Vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleich ermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der bei liegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbe sondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Be standteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinie- ren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1: eine Teilansicht eines Antriebstrangs in einer Seitenansicht im Schnitt; und

Fig. 2: ein Diagramm mit mehreren Verläufen.

Fig. 1 zeigt eine Teilansicht eines Antriebsstrangs 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Der Antriebsstrang 1 ist Teil eines Fahrzeugs 2. Der Antriebsstrang 1 umfasst ein Getriebegehäuse 3 und ein darin angeordnetes Kupplungsaggregat 4 mit einer formschlüssig wirkenden Kupplung 5 sowie eine Betätigungseinheit 6 zur Betätigung der Kupplung 5. Die Kupplung 5 umfasst eine entlang einer axia len Richtung 7 verlagerbare erste Kupplungskomponente 8 und eine zweite Kupp lungskomponente 9, die bei Betätigung der Kupplung 5 formschlüssig miteinan- der verbindbar sind bzw. verbunden werden. Die Betätigungseinheit 6 umfasst einen elektromagnetischen Aktuator 10 mit einem Kolben 11. Der Antriebsstrang 1 bzw. die Betätigungseinheit 6 umfasst ein System 32 zur Datenverarbeitung. Der Kolben 11 ist, zur Betätigung der Kupplung 5 und zur Verlagerung der ersten Kupplungskomponente 8, aus einer Ausgangsposition 12 in eine Endposition 13 verlagerbar bzw. wird bei der Betätigung der Kupplung 5 verlagert. Die Kupp lungskomponenten 8, 9 sind erst nach Erreichen eines Synchronisationszustands miteinander formschlüssig verbindbar. Zumindest der Kolben 11 und die Kupp lung 5 sind zumindest teilweise von einem Getriebefluid 14 beaufschlagt. Das System 32 umfasst Mittel, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignet ausgeführt und eingerichtet sind bzw. mit denen das Verfahren durch führt wird.

Der Aktuator 10 umfasst eine Spule 23, die zur Verlagerung des Kolbens 11 mit einem elektrischen Betätigungsstrom 17 beaufschlagt wird. Durch den Kolben 11 wird die Gleitscheibe 18 und über die Gleitscheibe 18 die Sensorscheibe 19 verla gert. Der Positionssensor 21 erfasst die Lage 20 der Sensorscheibe 19 und damit des Kolbens 11. Die Gleitscheibe 18 dient zur Beabstandung von Bauteilen, die mit unterschiedli chen Drehzahlen rotieren. Über die Gleitscheibe 18 wird eine Reibung der einan der (sonst, also ohne Gleitscheibe) kontaktierenden Komponenten reduziert, so dass eine Relativverdrehung der Komponenten möglichst verlustfrei erfolgen kann. Über die Gleitscheibe 18 kontaktiert der Kolben 11 die Sensorscheibe 19.

Die Sensorscheibe 19 wirkt mit dem ortsfest positionierten Positionsensor 21 zu sammen, der zur Erfassung der Lage 20 des Kolbens 11 vorgesehen ist. Die Sen sorscheibe 19 ist mit dem Kolben 11, der Gleitscheibe 18 und der ersten Kupp lungskomponente 8 verbunden, so dass deren Verlagerung auf die Sensorscheibe 19 übertragen wird. Über den Positionssensor 21 ist die Verlagerung der Sensor scheibe 19 und damit die Verlagerung des Kolbens 11 bzw. der ersten Kupp lungskomponente 8 ermittelbar.

Die Rückstellfeder 22 dient zur Rückbewegung des Kolbens 11 zurück in die Ausgangsposition 12. Dabei wirkt die Rückstellfeder 22 mit der Sensorscheibe 19 zusammen und stützt sich an einer ortsfesten Komponente des Kupplungsaggre gats 4, z. B. dem Getriebegehäuse 3, ab. Die Rückstellfeder 22 speichert bei einer Verlagerung des Kolbens 11 die zur Verlagerung erforderliche Arbeit und gibt diese nach Beenden der Betätigung des Aktuators 10 an die Betätigungseinheit 6 zurück. Damit kann der Kolben 11 in die Ausgangsposition 12 zurückbewegt werden.

Der Nockenring ist zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung, insbeson- dere formschlüssig gegenüber der Umfangsrichtung 33, mit der zweiten Kupp lungskomponente 9 ausgebildet. Die zweite Kupplungskomponente 9 ist mit der Achse 38 der Ausgleichsräder 39 des Differentials drehfest verbunden. Die Sei tenkegelräder 42 des Differentials sind mit den Rädern des Fahrzeuges 2 drehfest verbunden. Das Ausgleichsrad 39 ist drehbar auf der Achse 38 angeordnet und mit den Seitenkegelrädern 42 verbunden.

Der Differentialdeckel 40 und das, das Differential über das Getriebe mit der An triebseinheit verbindende Zahnrad 41 sind drehfest miteinander verbunden. Die erste Kupplungskomponente 8 ist drehfest mit dem Differentialdeckel 40 verbun- den.

Über die Kupplungskomponenten 8, 9 wird das Zahnrad 41 mit der Achse 38 drehfest verbunden. Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit mehreren Verläufen 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31. Auf der vertikalen Achse ist eine Drehzahl 16, eine Lage 20 und ein Strom 15, 17 auf getragen. Auf der horizontalen Achse ist die Zeit 34 aufgetragen.

Das Verfahren beginnt zu einem erstem Zeitpunkt 24 mit Schritt a). Dabei erfolgt ein Feststellen einer Aufforderung zur Betätigung der Kupplung 5 durch das Sys tem 32. Das System 32 der Betätigungseinheit 6 leitet danach die weiteren Schrit te des Verfahrens ein. Die Aufforderung zur Betätigung der Kupplung 5 ist auf die Herstellung der formschlüssigen Verbindung der Kupplungskomponenten 8, 9 miteinander gerichtet. Der erste Verlauf 25 zeigt den Verlauf des elektrischen Soll-Stroms, wenn kein Vorstrom 15 eingestellt werden soll. Es ist erkennbar, dass dabei eine Synchroni sation der Drehzahlen 16, siehe fünfter Verlauf 29, abgewartet wird, bevor der Soll-Strom zum zweiten Zeitpunkt 35 von dem Wert null auf den Wert des Betä tigungsstroms 17 erhöht wird.

Der zweite Verlauf 26 zeigt den Verlauf des elektrischen Ist-Stroms, der dem the oretisch geforderten Soll-Strom zeitlich nachfolgt und tatsächlich im Kupplungs aggregat 4 aufgeprägt wird.

Der sechste Verlauf 30 zeigt den Verlauf der Lage 20 der ersten Kupplungskom ponente 8, wenn kein Vorstrom 15 eingestellt wird. Die erste Kupplungskompo nente 8 wird durch den Kolben 11 betätigt, der sich entlang der axialen Richtung 7 zwischen einer Ausgangsposition 12 und einer Endposition 13 bewegt und diese Bewegung auf die erste Kupplungskomponente 8 überträgt. Zu einem vierten Zeitpunkt 37 erreicht die erste Kupplungskomponente 8 bzw. der Kolben 11 seine Endposition 13 entlang der axialen Richtung 7.

Der dritte Verlauf 27 zeigt den Verlauf des elektrischen Soll-Stroms, wenn ein Vorstrom 15 eingestellt wird. Der vierte Verlauf 28 zeigt den Verlauf des elektri schen Ist-Stroms, der dem theoretisch geforderten Soll-Strom gemäß drittem Ver lauf 27 zeitlich nachfolgt und tatsächlich im Kupplungsaggregat 4 aufgeprägt wird.

Es ist erkennbar, dass unmittelbar nach dem ersten Zeitpunkt 24 Schritt b) einge leitet wird. Gemäß Schritt b) erfolgt ein Bestromung des Aktuators 10 mit einem Vorstrom 15 durch das System 32, wobei der Kolben 11 in der Ausgangsposition 12 angeordnet bleibt. Es wird also nicht ein zur Bewegung des Kolbens 11 erfor derlicher elektrischer Strom, z. B. der Betätigungsstrom 17, eingestellt. Der Vor strom 15 ist aber so groß wie möglich, wobei eine Bewegung des Kolbens 11 aber nicht erfolgen soll. Dabei wird der Kolben 11 durch die im Kupplungsaggregat 4 bzw. in der Betätigungseinheit 6 vorhandenen Widerstände in der Ausgangsposi tion 12 zurückgehalten. Gemäß Schritt c) erfolgt ein Einleiten einer Synchronisation der Drehzahlen 16 der Kupplungskomponenten 8, 9, siehe fünfter Verlauf 29. Schritt c) erfolgt in Folge der Feststellung einer Aufforderung zur Betätigung der Kupplung 5 gemäß Schritt a), also ebenfalls unmittelbar nach dem ersten Zeitpunkt 24. In Schritt c) werden die Drehzahlen 16 der Kupplungskomponenten 8, 9 möglichst schnell miteinander synchronisiert. Hier ist dargestellt, dass eine Drehzahl 16 einer Kupp lungskomponente 8, 9 erhöht wird, bis eine (konstante) Drehzahl 16 der anderen Kupplungskomponente 9, 8 zum zweiten Zeitpunkt 35 erreicht ist.

Gemäß Schritt d) erfolgt ein Feststellen eines Erreichens des Synchronisationszu- Stands durch die Kupplungskomponenten 8, 9 durch das System 32. Die Drehzah len 16 der Kupplungskomponenten 8, 9 müssen einander dabei soweit gleichen, dass eine Kopplung der Kupplungskomponenten 8, 9 möglich ist, vorliegend dar gestellt durch den Übergang des fünften Verlaufs 29 hin zu einer konstanten Drehzahl 16 zum zweiten Zeitpunkt 35.

Ist ein Synchronisationszustand erreicht, erfolgt gemäß Schritt e) zum zweiten Zeitpunkt 35 ein Bestromen des Aktuators 10 mit einem Betätigungsstrom 17 (siehe dritter Verlauf 27 und zeitlich dem dritten Verlauf 27 nachfolgender vierter Verlauf 28), wobei der Kolben 11 aus der Ausgangsposition 12 in die Endposition 13 verlagert wird. Der Betätigungsstrom 17 ist deutlich größer als der vorher an liegende Vorstrom 15. Mit dem Betätigungsstrom 17 werden die auch in Schritt b) vorliegenden Widerstände im Kupplungsaggregat 4 überwunden und der Kolben 11 entlang der axialen Richtung 7 zur Betätigung der Kupplung 5 verlagert. Der siebte Verlauf 31 zeigt den Verlauf der Lage 20 der ersten Kupplungskompo nente 8, wenn ein Vorstrom 15 eingestellt wird. Die erste Kupplungskomponente 8 wird durch den Kolben 11 betätigt, der sich entlang der axialen Richtung 7 zwi schen einer Ausgangsposition 12 und einer Endposition 13 bewegt und diese Be- wegung auf die erste Kupplungskomponente 8 überträgt. Zu einem vierten Zeit punkt 37 erreicht die erste Kupplungskomponente 8 bzw. der Kolben 11 seine Endposition 13 entlang der axialen Richtung 7.

Die Endposition 13 des Kolbens 11 bzw. der ersten Kupplungskomponente 8 wird nun zu einem vierten Zeitpunkt 37 erreicht, der deutlich vor dem dritten Zeitpunkt 36 liegt. Dies kann in erster Linie auf den sich schneller einstellenden Betäti gungsstrom 17 zurückgeführt werden, der nun vom Wert des Vorstroms 15 auf den Wert des Betätigungsstroms 17 und nicht von null aus erhöht werden muss. Die mit dem vorgeschlagenen Verfahren mögliche Zeitersparnis ist durch den Abstand zwischen dem viertem Zeitpunkt 37 (Endposition 13 - vom Positions sensor 21 erkannt - ist erreicht, wenn Aktuator 10 mit Vorstrom 15 beaufschlagt wird) und dem dritten Zeitpunkt 36 (Endposition 13 ist erreicht, wenn Aktuator 10 von einem Wert null direkt mit dem Betätigungsstrom 17 beaufschlagt wird) er- kennbar.

B ezugszei chenli ste 1 Antriebsstrang

2 Fahrzeug

3 Getriebegehäuse

4 Kupplungsaggregat

5 Kupplung 6 Betätigungseinheit

7 axiale Richtung

8 erste Kupplungskomponente

9 zweite Kupplungskomponente

10 Aktuator 11 Kolben

12 Ausgangsposition

13 Endposition

14 Getriebefluid

15 Vor ström 16 Drehzahl

17 Betätigungsstrom

18 Gleitscheibe

19 Sensorscheibe

20 Lage 21 Positionssensor

22 Rückstellfeder

23 Spule

24 erster Zeitpunkt

25 erster Verlauf (Soll-Strom ohne Vorstrom) 26 zweiter Verlauf (Ist-Strom ohne Vorstrom) dritter Verlauf (Soll-Strom mit Vorstrom) vierter Verlauf (Ist-Strom mit Vorstrom) fünfter Verlauf (Drehzahl) sechster Verlauf (Lage erste Kupplungskomponente ohne Vorstrom) siebter Verlauf (Lage erste Kupplungskomponente mit Vorstrom) System

Umfangsrichtung

Zeit zweiter Zeitpunkt dritter Zeitpunkt vierter Zeitpunkt Achse

Ausgleichsrad

Differentialdeckel

Zahnrad

Seitenkegelrad