CN115777045A - 具有机电锁定功能的驻车锁致动系统、驱动装置及致动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的驻车锁致动系统(1)，包括：致动元件(2)，所述致动元件能够在锁定位置与解锁位置之间移动，在所述锁定位置中，所述机动车辆的驻车锁(3)启用，在所述解锁位置中，所述驻车锁(3)停用；锁定元件(4)，所述锁定元件设计成以形状配合的方式将所述致动元件(2)固定在所述解锁位置中；以及电动致动器(5)，所述电动致动器对所述锁定元件(4)具有调节作用，其中，具有自主电源(6)的电流电路(7)连接至所述电动致动器(5)，并且在所述电流电路(7)中使用双稳态开关(8)和与所述双稳态开关(8)串联布置的单稳态断开器(9)。本发明还涉及一种包括所述驻车锁致动系统(1)的驱动装置(15)以及一种用于致动所述驻车锁致动系统(1)的方法。

Description

具有机电锁定功能的驻车锁致动系统、驱动装置及致动方法
技术领域
本发明涉及用于机动车辆、优选地用于混合动力或纯电动机动车辆的驻车锁致动系统，该驻车锁致动系统具有：致动元件，该致动元件可以在锁定位置与解锁位置之间移动，在锁定位置中，机动车辆的驻车锁启用/机动车辆的输出部件被锁定以防止旋转，在解锁位置中，驻车锁停用/机动车辆的输出部件的旋转被释放，其中锁定元件设计成将致动元件以形状配合的方式固定/保持在其解锁位置中；以及电动致动器，该电动致动器对锁定元件具有调节作用。此外，本发明涉及具有该驻车锁致动系统的用于机动车辆的驱动装置和用于致动该驻车锁致动系统的方法。
背景技术
从现有技术中已知通用的驻车锁致动系统。例如，DE 10 2017 102 804A1公开了一种用于致动驻车锁的装置和方法。
从DE 10 2006 049 639 A1、DE 10 2007 006 354 A1、DE 10 2006 053762A1和DE10 2008 011 898 A1中已知其他驻车锁致动系统、特别是具有锁定元件和用于实现例如双稳态驻车锁状态的对应连接装置的其他驻车锁致动系统。
通过从现有技术中已知的这些设计，已经发现，尽管借助于驻车锁致动系统原则上确保了驻车锁自动关闭，但是机动车辆不可能处于车辆电气系统关闭或充电不足并且驻车锁保持关闭的运输状态。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种驻车锁致动系统，该驻车锁致动系统以简单的方式允许机动车辆独立于机动车辆的车辆电气系统的充电状态而运输。
根据本发明，这是通过将具有自主(第一)电源的电流电路连接至电动致动器并且在电流电路中使用双稳态开关和与双稳态开关串联布置的单稳态断开器来实现的。
单稳态断开器使得驻车锁能够在机动车辆处于操作中时以常规方式致动，并且确保其自动关闭功能。通过双稳态开关，还可以在机动车辆处于运输中时可靠地打开/解锁驻车锁。与车辆电气系统断开联接的电动致动器的自主电流电路可以以独立的方式操作，使得驻车锁可以在运输期间独立于车辆电气系统的电压被解锁。
其他有利实施方式在从属权利要求中要求保护并且在下面更详细地说明。
因此，如果电流电路配备有用于连接至外部电源的连接元件，则也是有利的。优选地，连接元件延伸到机动车辆的内部/乘客舱中，以便能够通过连接外部电源来致动驻车锁并在所有电源都发生故障的情况下关闭驻车锁。
此外，如果锁定元件设置有用于手动操作的机械按钮，则是有利的。这也使得能够可靠控制驻车锁，并且特别地在不需要电能的情况下手动关闭驻车锁。
如果单稳态断开器设计成使得其在其弹簧支承的基本位置中闭合，这也是有利的。因此，电流电路可以独立于车辆电气系统的电压而被致动。
因此，如果锁定元件被弹簧加载成使得当操作致动元件时，锁定元件自动地将其锁定在驻车锁的打开位置中和/或锁定元件在基本位置中压靠于致动元件，则也是有利的。因此，在系统的静止位置中，锁定元件迫使致动元件以形状配合的方式固定/保持在对应的位移位置中。
更优选地，致动元件被液压致动。这导致了可靠运行的驻车锁。
此外，本发明涉及一种用于机动车辆的驱动装置，该驱动装置具有根据上述实施方式中的至少一个实施方式的驻车锁致动系统以及控制单元，该控制单元可以联接或连接至车辆电气系统并且被连接成独立地致动双稳态开关和单稳态断开器。
在这方面，如果控制单元的控制单稳态断开器的第一子电路实现车辆电气系统电源与单稳态断开器的直接联接，则也是有利的。因此，驻车锁致动系统的连接以最简单的可能方式实现。
对此，替代性地，如果控制单元的控制单稳态断开器的第一子电路经由控制装置和/或单稳态闭合器实现车辆电气系统电源与单稳态断开器的间接联接，则是有利的。这导致了不同操作状态的可靠致动性。
如果控制单元的第二子电路也直接连接至电动致动器，则进一步简化了驻车锁致动系统的可致动性。
此外，本发明涉及一种用于致动根据上述实施方式中的至少一个实施方式的驻车锁致动系统的方法，其中，在第一操作状态下，双稳态开关闭合并且单稳态断开器断开，使得电流电路被中断并且锁定元件以形状配合的方式与致动元件接合，其中，致动元件被固定在其解锁位置中，并且在车辆电气系统的电压已降至零或低于特定极限的第二操作状态下，单稳态断开器自动闭合，使得电流电路闭合，并且电动致动器通过打破锁定元件与致动元件之间的形式配合而被驱动，使得致动元件自动移动到其锁定位置中。
在这方面，如果从第一操作状态(开始)通过断开双稳态开关切换至运输状态，则也是有利的。
换句话说，根据本发明实现了一种具有机电锁定功能的驻车锁模块(驻车锁致动系统)及用于对其进行致动的方法。正常的P功能(正常启用的驻车锁)可在打开式驻车锁断电的情况下实现。为此，提出了致动器经由双稳态开关和至少一个单稳态断开器进行通电以打开实际驻车锁致动器的保持元件(锁定元件)。如果双稳态开关闭合，则在电源故障的情况下或驻车锁待致动的情况下，致动器经由冗余电池供电。
附图说明
现在下面将参照各种附图更详细地说明本发明，在该上下文中还示出了各种示例性实施方式。
在附图中：
图1示出了根据第一示例性实施方式设计的根据本发明的驻车锁致动系统的示意图，其中可以看出驻车锁致动系统的基本结构，并且锁定元件将致动元件固定在其解锁位置，
图2示出了类似于图1的驻车锁致动系统的示意图，其中调节锁定元件的电动致动器现在经由车辆电气系统被致动，使得作用在驻车锁上的致动元件被释放，
图3示出了根据第二示例性实施方式设计的根据本发明的驻车锁致动系统的示意图，其中电动致动器现在连接至单个电流电路，并且系统处于驻车锁启用的静止位置，
图4示出了图3的驻车锁致动系统在第一操作状态下的示意图，在第一操作状态下，包含在电流电路中的单稳态断开器经由车辆电气系统断开，其中致动元件移动至其解锁位置中，使得锁定元件以形状配合的方式接合在致动元件中，
图5示出了图3的驻车锁致动系统的示意图，其中与图4相比，致动元件不经受液压压力，但是通过锁定元件防止其移动回到锁定位置中，
图6示出了图3的驻车锁致动系统的示意图，其中驻车锁致动系统处于第二操作状态，在第二操作状态下，电流电路闭合并且由此通电的致动器将锁定元件从与致动元件以形状配合的方式固定的位置移动，使得致动元件独立地到达锁定位置，
图7示出了图3的驻车锁致动系统的示意图，其中致动器现在借助于通过外部电源的连接元件被启用以便再次实现图6的状态，
图8示出了图3的驻车锁致动系统的示意图，其中锁定元件通过机械按钮解锁，
图9示出了图3的驻车锁致动系统的用以说明运输状态的示意图，其中双稳态开关经由车辆电气系统启用，使得双稳态开关断开并且同时致动元件压入到其解锁位置中并且锁定元件接合在致动元件中，
图10示出了类似于图9的驻车锁致动系统的示意图，其中与图9相比，致动元件不经受液压压力，但是在移动回到锁定位置之前被锁定元件阻止，使得在放电(第一)电源或供应不足的车辆电气系统的情况下，锁定元件将致动元件保持在其解锁位置中，
图11示出了根据第三示例性实施方式设计的根据本发明的驻车锁致动系统的示意图，其中与第一示例性实施方式相比，车辆电气系统不通过插入单稳态闭合器而是经由车辆电气系统的控制单元来控制断开器，以及
图12示出了根据第四示例性实施方式设计的根据本发明的驻车锁致动系统的示意图，其中车辆电气系统电源直接连接至单稳态断开器。
附图本质上纯粹是示意性的，并且仅旨在用于理解本发明的目的。相同的元件设置有相同的附图标记。原则上，还可以自由组合各种示例性实施方式的不同特征。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用在电动或混合动力机动车辆的驱动装置15中的驻车锁致动系统1。根据图1和图2的第一示例性实施方式的驻车锁致动系统1设计成致动驻车锁3，并且因此用于在驻车锁的启用状态与驻车锁的停用状态之间调节驻车锁3。
驻车锁致动系统1具有致动元件2，该致动元件机械地联接至其位置被标识的驻车锁3，并且该致动元件直接作用于驻车锁3。致动元件2液压地操作/致动。致动元件2在该实施方式中被实现为具有一体式活塞28的推杆27(以形成液压压力缸26)。
从图2还可以看出的是，致动元件2借助于复位弹簧24被弹簧加载，使得其在无压力状态下呈现基本位置并且被释放以进行移位，这与驻车锁3的锁定位置相对应。因此，致动元件2以锁定方式自动实现。尽管在图2中可以看出致动元件2的该锁定位置，但是在图1中已经实现了致动元件2的解锁位置，因为驻车锁3被停用。
提供了用于将致动元件2锁定在其解锁位置的锁定元件4。实现为销的锁定元件4被准备成用于形状配合地接合在致动元件2的凹部25/凹槽中。锁定元件4对准并且可以横向于致动元件2的纵向方向移动。锁定元件4通过偏置弹簧21朝向致动元件2的(径向)外侧部23偏置。因此，锁定元件4在基本位置/静止位置压靠于致动元件2或压在致动元件的外侧部23上。
如图1中可以看出的，在致动元件2的与解锁位置相对应的对应的轴向位置中，锁定元件4因此以形状配合的方式自动地接合在致动元件2中并且抵抗复位弹簧24的弹簧力，防止致动元件自动返回至锁定位置。
提供了用于将锁定元件4从其基本位置移动/移位到根据图2的与致动元件2脱离接触的第二位置/受力位置中的电动致动器5。此处，致动器5被实现为呈电动提升磁体的形式的线性致动器。致动器5被设计并且联接至锁定元件4，使得致动器可以使锁定元件4抵抗偏置弹簧21移动。
致动器5连接至自主电流电路7。根据本发明，电流电路7设置有其自身的(第一)电源6和串联连接的两个开关8、9。第一开关8实现为双稳态开关8并且在下文中称为双稳态开关，而第二开关9实现为单稳态断开器9并且在下文中称为单稳态断开器。
因此，双稳态开关8在两个不同的切换位置(闭合位置和断开位置)中是稳定的。单稳态断开器9朝向其闭合位置偏置。因此，当驱动单稳态断开器9时，受力位置与单稳态断开器的断开位置相对应。
为了控制电流电路7的两个开关8、9，开关8、9连接至车辆电气系统16的对应的子电路13、22。车辆电气系统16在图1中以简化形式示出，并且可以根据车辆电气系统电源18和控制单元17的控制装置19看出。在第一示例性实施方式中，单稳态断开器9经由单稳态闭合器20间接地致动，该单稳态闭合器又经由控制单元19控制。单稳态闭合器20朝向其断开位置偏置。因此，当驱动单稳态闭合器20时，受力位置与单稳态闭合器的闭合位置相对应。
在图1中实现的单稳态闭合器20的断开位置(基本位置)中，单稳态断开器9因此不被启用并且处于其闭合位置。如果单稳态闭合器20由控制单元19致动并且相应地供应有电流，则该单稳态闭合器闭合并且单稳态断开器9断开。因此，单稳态闭合器20用于选择性地断开和闭合车辆电气系统16的第一子电路13，其被实现为控制单稳态断开器9。
双稳态开关8经由车辆电气系统16的另一(第三)子电路22连接/可以被致动，并且具有图1中的断开位置。通过适当地致动该第三子电路22，双稳态开关8在其断开位置与闭合位置之间进行切换。
此外，车辆电气系统16的第二子电路14连接至致动器5。因此，在该实施方式中，致动器5也可以独立于电流电路7被驱动。通过图2，致动器5甚至经由该第二子电路14/车辆电气系统16被致动。
图1和图2中还标识了连接元件10和现有按钮12，连接元件和现有按钮可以一起或共同用于驻车锁致动系统1中。连接元件10用于连接优选地位于机动车辆的内部的外部电源11。因此，致动器5也可以经由该连接元件10并且独立于第一电源6和车辆电气系统16被直接致动。对此，替代性地或附加地，存在机械/手动操作按钮12。按钮12机械地直接联接至锁定元件4，并且因此允许从外部手动操作锁定元件4。
图3至图10示出了另一第二示例性实施方式，通过该实施方式可以特别清楚地看出驻车锁致动系统1的各种操作状态。该第二示例性实施方式基本上根据第一实施方式来构造和起作用，因此为了简洁起见，下面仅描述差异。
如图3中首先可以看出的，在驻车锁致动系统1的静止位置/基本位置中，在该实施方式中，不存在致动器5与车辆电气系统16的直接联接。因此，致动器5可以仅经由电流电路7或经由可选的连接元件10来致动。
通过图3，首先实现驻车锁3启用并且致动元件2因此位于其锁定位置的状态。锁定元件4被压入到其基本位置中并且与致动元件2的外侧部23接触，但是未与致动元件2形状配合接合。第一电源6和呈车辆电气系统电源18形式的第二电源都不启用，并且因此单稳态闭合器20断开并且单稳态断开器9闭合。双稳态开关8处于其断开位置中。
图4和图5还示出了在机动车辆的行驶状态下的正常(第一)操作状态。在图4中，首先驻车锁3被释放。为此，致动元件2借助于液压力从其锁定位置压入到其解锁位置中，其中锁定元件4与致动元件2的自动锁定/闩锁在到达解锁位置时发生。因此，在致动元件2的解锁位置中，锁定元件4与凹部25/致动元件2自动地形成形状配合接合。根据图5，在随后对致动元件2的部分重新进行压力降低之后，致动元件2由锁定元件4支承在解锁位置中。
在图4和图5中，车辆电气系统电源18和第一电流6两者均具有足够的充电/电压值状态。单稳态闭合器20启用并且因此闭合，使得电流电路7通过单稳态断开器9的启用/断开而断开。双稳态开关8处于其闭合位置中，使得在车辆电气系统电压下降的情况下能够自动关闭驻车锁3。
结合图6示出了在车辆电气系统16的电压已降至零或低于特定极限的第二操作状态下自动关闭驻车锁3的过程。如果车辆电气系统电压的下降使单稳态断开器9自动闭合，则电流电路7闭合，并且致动器5由第一电源6驱动，使得锁定元件4与致动元件2脱离形状配合锁定。然后，致动元件2自动移动至其锁定位置中。
图7和图8再次更详细地示出了连接元件10和按钮12的功能。因此，当车辆电气系统电源18放电时和当第一电源6放电时均可以将致动器5连接至连接元件10并且通过外部电源11来驱动该致动器，使得消除了锁定元件4与致动元件2之间的形状配合。也可以利用按钮12直接致动锁定元件4。
图9和图10示出了实现机动车辆的对应的运输状态。为此，双稳态开关8首先通过借助于车辆电气系统16进行的启用从第一操作状态开始进入其断开位置中(图9)。因此，电流电路7断开并且致动器5停用；当驻车锁3打开时，锁定元件4以形状配合的方式固定致动元件2。最后，如果车辆电气系统电源18和第一电源6两者均完全放电，则仍然可以移动机动车辆(图10)。
然后，图11图示了基本上基于第一示例性实施方式的第三示例性实施方式。与第一示例性实施方式相比，单稳态闭合器20在该实施方式中被省去，并且控制单元19经由第一子电路13直接连接至单稳态断开器9。因此，单稳态断开器9经由控制单元19直接致动。
根据图12，作为替代性方案，有利的是将车辆电气系统电源18直接连接至单稳态断开器9，并且经由该车辆电气系统电源18直接操作单稳态断开器9，并且使其在车辆电气系统电源18接通并充分充电的情况下保持在其断开位置中。
换句话说，优选地提出锁定元件4(销、钩、棘爪等)横向于驻车锁3的致动元件2，该锁定元件可以借助于机电线性致动器5(例如，提升磁体)断开电接合，并且被动地(例如，弹簧加载)位于致动元件2中的对应凹部25(横向凹槽、可选地为突出部，通常是形状配合的)中。形状配合元件25的位置被选择成使得一旦锁定元件4接合，驻车锁3就抵抗复位弹簧24的力保持打开。
除了车辆的车辆电气系统电流供应电路之外，驻车锁操作的致动还包括用于驻车锁3的单独(冗余)电路7，其不需要任何电子部件。因此，两个电池(也称为第一电源6和车辆电气系统电源18)可以用作电压源。致动经由三个电气开关8、9、20(例如，继电器/继电器开关)实现。
在第一变型中，用于直流供应(以解锁致动元件2并因此关闭驻车锁3)的电流电路7经由冗余电池(第一电源6)、单稳态断开器9和双稳态开关8运行。双稳态开关8经由车辆电气系统电池(车辆电气系统电源18)和驻车锁控制单元19来致动。
单稳态断开器9的致动经由车辆电气系统电池和单稳态闭合器20发生，单稳态闭合器经由车辆电气系统电池和驻车锁控制装置致动。
对于正常驱动，开关8将闭合或切换为闭合(稳定)。为了打开驻车锁3，闭合器20首先经由驻车锁控制装置19闭合。因此，用于致动断开器9的电流电路13闭合，使得断开器9断开。因此，用于驱动线性致动器5的电流电路7断开。如果驻车锁3现在被液压地打开，则保持元件(也称为锁定元件4)可以在弹簧加载下啮合(由于它没有由线性致动器5保持打开；图4)。
由于驻车锁3现在由锁定元件4保持打开(图5)，因此驻车锁致动缸26中的压力现在可以被移除以打开驻车锁3。
正常-P功能：如果车辆电气系统16发生故障(没有来自车辆电气系统电源18的电流)，则闭合器20断开；使得断开器9的电流电路13断开，使得其闭合。当断开器9闭合时，电流电路7经由冗余电池(第一电源6)闭合至线性致动器5，从而其使锁定元件4断开接合，并且因此关闭驻车锁3(图6)。
常规的关闭过程也可以以同样的方式进行。为此，对闭合器20的电流供应通过驻车锁控制单元19主动中断(图6)。
可选地，提出了为平行于线性致动器5的外部(例如，12V)电源11提供连接选项10(例如，在车辆内部)。如果车辆中的所有电池全部发生故障，则外部电源11可以通过拔出锁定元件4来关闭驻车锁3(图7)。
驻车锁3也可以通过可选的手动操作按钮12纯机械地关闭，该按钮直接使锁定元件4断开接合(图8)。
运输模式(打开驻车锁3，不管车辆中的所有电源的充电状态如何)通过断开双稳态开关8来启用。这中断了用于致动线性致动器5的电流电路7，使得没有电流可以流动至线性致动器5，不管存在的所有其他按钮和所有电池的充电状态如何(图9)。
驻车锁3现在可以液压地打开，使得锁定元件4接合并保持驻车锁3被动地打开。无论哪个电池充电或以哪种顺序发生故障，驻车锁3都保持打开，并且车辆可以自由滚动(图10)。
第二扩展变型(图1和图2)提供了不仅通过电池(第一电源6)而且还通过电池(车辆电源18)关闭驻车锁3的可能性。为此，提供了另一电路14，其将线性致动器5连接至电池(车辆电源18)和驻车锁控制单元19。因此，也可以实现与打开驻车锁有关的冗余。所有其他状态都保留。
在另外两个变型中，只需要两个开关8、9(继电器)。在第一附加变型(图11)中，断开器9经由车辆电气系统电池(车辆电气系统电源18)和电气控制器19直接供应。
在第二附加变型(图12)中，断开器9仅经由车辆电气系统电池供应，并且不再经由电气控制器19主动致动。这是可能的，因为驻车锁3的主动关闭可以经由线性致动器5的用于通过穿过车辆电气系统电池、电气控制器19和线性致动器5的电流电路7进行解锁的致动直接发生。
附图标记列表
1 驻车锁致动系统
2 致动元件
3 驻车锁
4 锁定元件
5 致动器
6 第一电源
7 电流电路
8 双稳态开关
9 单稳态断开器
10 连接元件
11 外部电源
12 按钮
13 第一子电路
14 第二子电路
15 驱动装置
16 车辆电气系统
17 控制单元
18 车辆电气系统电源
19 控制装置
20 单稳态闭合器
21 偏置弹簧
22 第三子电路
23 外侧部
24 复位弹簧
25 凹部
26 压力缸
27 推杆
28 活塞

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的驻车锁致动系统(1)，所述驻车锁致动系统：具有致动元件(2)，所述致动元件(2)能够在锁定位置与解锁位置之间移动，在所述锁定位置中，所述机动车辆的驻车锁(3)启用，在所述解锁位置中，所述驻车锁(3)停用；具有锁定元件(4)，所述锁定元件设计成以形状配合的方式将所述致动元件(2)固定在所述致动元件的解锁位置中；以及具有电动致动器(5)，所述电动致动器对所述锁定元件(4)具有调节作用，其特征在于，具有自主电源(6)的电流电路(7)连接至所述电动致动器(5)，并且在所述电流电路(7)中使用双稳态开关(8)和与所述双稳态开关(8)串联布置的单稳态断开器(9)。
2.根据权利要求1所述的驻车锁致动系统(1)，其特征在于，所述电流电路(7)配备有用于连接至外部电源(11)的连接元件(10)。
3.根据权利要求1或2所述的驻车锁致动系统(1)，其特征在于，所述锁定元件(4)设置有用于手动致动的机械按钮(12)。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的驻车锁致动系统(1)，其特征在于，所述单稳态断开器(9)设计成使得所述单稳态断开器在所述单稳态断开器的弹簧支承的基本位置中闭合。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的驻车锁致动系统(1)，其特征在于，所述锁定元件(4)弹簧加载成使得当所述致动元件(2)致动时，所述锁定元件将所述致动元件自动地锁定在所述驻车锁(3)的打开位置中和/或在基本位置中，所述锁定元件压靠于所述致动元件(2)。
6.一种用于机动车辆的驱动装置(15)，具有根据权利要求1至5中的一项所述的驻车锁致动系统(1)以及能够联接或连接至车辆电气系统电源(16)以独立地致动所述双稳态开关(8)和控制单元(17)所连接的所述单稳态断开器(9)的系统。
7.根据权利要求6所述的驱动装置(15)，其特征在于，所述控制单元(17)的控制所述单稳态断开器(9)的第一子电路(13)实现车辆电气系统电源(18)与所述单稳态断开器(9)的直接联接或者所述车辆电气系统电源(18)经由控制单元(19)和/或单稳态闭合器(20)与所述单稳态断开器(9)的间接联接。
8.根据权利要求6或7所述的驱动装置(15)，其特征在于，所述控制单元(17)的第二子电路(14)也直接连接至所述电动致动器(5)。
9.一种用于致动根据权利要求1至5中的一项所述的驻车锁致动系统(1)的方法，其中，在第一操作状态下，所述双稳态开关(8)闭合并且所述单稳态断开器(9)断开，使得所述电流电路(7)被中断并且所述锁定元件(4)以形状配合的方式与所述致动元件(2)接合，其中，所述致动元件(2)固定在所述致动元件的解锁位置中，并且在所述车辆电气系统(16)的电压已降至零或低于特定极限的第二操作状态下，所述单稳态断开器(9)自动闭合，使得所述电流回路(7)闭合，并且所述电动致动器(5)通过打破所述锁定元件(4)与所述致动元件(2)之间的形式配合而被驱动，使得所述致动元件(2)自动移动到所述致动单元的锁定位置中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过断开所述双稳态开关(8)从所述第一操作状态切换至运输状态。
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