DE10028350A1 - Kombinierte Steuereinrichtung für die Feststellbrems- und Parksperrenfunktion von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Eine kombinierte Steuereinrichtung für die Feststellbrems- und Parksperrenfunktion von Kraftfahrzeugen mit Automatik- oder automatisiertem Handschalt-Getriebe sieht eine Integration der Feststellbrems- und Parksperrenfunktion in ein gemeinsames System vor, bei dem bei Wahl der Parkstellung auch die Feststellbremseinrichtung (10) aktiviert und die Fahrzeugbremse festgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Steuereinrichtung für die Feststellbrems- und Parksperrenfunktion von Kraftfahrzeu­ gen mit Automatik- oder automatisiertem Handschalt-Getriebe. Unter Feststellbremsfunktion ist dabei nicht nur die Funktion der herkömmlicherweise durch ein separates Bremspedal links neben der üblichen Pedalerie betätigbaren Feststellbremse, sondern auch der per Stockhebel auf der Mittelkonsole betä­ tigbaren Handbremse zu verstehen.

Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, daß die er­ wähnten automatischen Getriebe verschiedene Fahrstufen zur Verfügung stellen, die mit den Buchstaben P, R, N und D (P: Park, R: Reverse, N: Neutral, D: Drive) abgekürzt werden. Diese Fahrstufen werden mit einem Wählhebel im Fahrzeug ange­ wählt und korrespondieren mit dem eigentlichen Getriebezu­ stand. Dabei werden in der Stellung D z. B. bei einem 6-Gang-Automatik-Getriebe die verschiedenen Gänge im Getriebe hyd­ raulisch geschaltet. Die Ansteuerung erfolgt dabei durch Ven­ tile, die wiederum durch eine elektronische Getriebesteuerung angesteuert werden.

Die Verbindung zwischen einem dabei beteiligten hydraulischen Wählschieber im Getriebe und dem Wählhebel im Fahrzeuginnen­ raum wird bei den derzeit in Serie eingesetzten Getriebekon­ zepten durch ein Gestänge oder einen Bowdenzug realisiert.

Zur Sicherung des abgestellten Fahrzeuges in der Stellung P (Parkstellung) ist eine sogenannte Parksperre oder Schalt­ sperre (shift-lock) vorgesehen, die ein Wegrollen des abge­ stellten Fahrzeuges verhindert. Die Funktion dieser Parksper­ re läßt das Einlegen einer Fahrstufe R oder D aus der Wählhe­ belstellung P nur dann zu, wenn das Bremspedal und der Zünd­ schlüssel betätigt sind. Bei bekannten Automatikgetrieben ist diese Parksperre in das Getriebe integriert und wirkt auf die sogenannte Rastenplatte ein. Dort rastet nämlich eine Sperr­ klinke in der Stellung P mit Federkraft in die Rastenplatte ein und verhindert so die Wählhebelbetätigung. Durch Betäti­ gung des Bremspedals und des Zündschlüssels wird mit einem Bowdenzug die Sperrklinke ausgerückt und die Rastenplatte entriegelt. Nachdem die Wählhebelstellung P verlassen ist, kann die Sperrklinke nicht mehr einrasten, da in der Kontur der Rastenplatte keine entsprechenden Rastausnehmungen vor­ handen sind. In dieser Stellung bleibt der Bowdenzug zwischen Sperrklinke und Bremspedal gespannt und gibt über einen Aus­ lösehebel am Bremspedal den zweiten Bowdenzug zum Zündschloß frei. Dadurch wird ein Abziehen des Zündschlüssels während des Fahrbetriebes durch einen Sperrschieber im Zündschloß verhindert. Der Zündschlüssel kann demgegenüber nur dann ab­ gezogen werden, wenn der Bowdenzug zwischen Lenkschloß und Bremspedal gespannt wird und über den Sperrschieber den Zünd­ schlüssel entriegelt. Dieses Spannen des Bowdenzuges erfolgt mit dem erwähnten Sperrhebel durch den zweiten Bowdenzug, so­ bald die Sperrklinke in die Rastenplatte eingerastet ist.

Eine bekannte Alternative zur mechanischen Auslegung der Parksperre wird mit Hilfe einer integrierten Getriebesteue­ rung realisiert, wobei über einen geeigneten Aktuator, z. B. ein Schieber-Ventil, die Parksperre elektrisch eingelegt und wieder entriegelt wird. In dieser Version kann der erwähnte Sperrhebel und der ihm zugeordnete Bowdenzug entfallen, ein Aktuator und eine mechanische Sperreinrichtung sind jedoch immer noch erforderlich.

Moderne Getriebekonzepte, wie sie kurz- bis mittelfristig in die Serienkonstruktion von Fahrzeugen einfließen werden, se­ hen aus Kosten- und Qualitätsgründen die Integration der Ge­ triebeelektronik direkt in das Getriebe vor, was unter "me­ chatronischer Getriebesteuerung" verstanden wird. Die mecha­ nische Verbindung zwischen Getriebe und Wählhebel entfällt dabei. Stattdessen wird die Übermittlung der Stellung P, R, N oder D des Wählhebels im Fahrzeuginnenraum zum Getriebe über elektrische Verbindungen realisiert. Dieses Konzept wird als "shift-by-wire-Konzept" bezeichnet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf der Basis der mechatronischen Getriebesteuerung und des shift-by-wire-Konzeptes sowie weiterer Fahrzeug-Funktionen auf einfache Weise eine Parksperrenfunktion eines Automatikgetriebes zu realisieren.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des An­ spruches 1 angegebenen konstruktiven und funktionstechnischen Merkmale einer kombinierten Steuereinrichtung für die Feststellbrems- und Parksperrenfunktion von Kraftfahrzeugen gelöst. Demnach ist vorgesehen

• - eine manuelle Fahrstufen-Eingabeeinheit für die Fahrstufe des Fahrzeuges,
• - eine damit verbundene elektronische Wahlmeldeeinheit, die an einen Fahrzeug-Steuerbus angeschlossen ist,
• - eine ebenfalls an den Fahrzeug-Steuerbus angeschlossene elektronische Getriebesteuerung, die Aktuatoren zur Ein­ stellung des Getriebes in die jeweils gewünschte, von der Wahlmeldeeinheit gemeldete Fahrstufe ansteuert,
• - eine elektronische Feststellbremseinrichtung mit
• - einem elektronischen Feststellbremsfunktions-Steuer­ gerät,
• - einer damit verbundenen manuellen Feststellbrems- Eingabeeinheit für die Deaktivierung/Aktivierung der Handbremsfunktion, und
• - einem ebenfalls mit dem Steuergerät verbundenen Aktuator für die Fahrzeugbremse,
• - ein mit dem Fahrzeug-Steuerbus über eine Schnittstelle ge­ koppelter Bremspedalsensor zur Überwachung der Betätigung des Bremspedals, und
• - eine Ablaufsteuerung der vorstehenden Komponenten derart, daß bei Wahl der Parkstellung an der Fahrstufen-Eingabe­ einheit über die Wahlmeldeeinheit und den Steuerbus die Feststellbremseinrichtung aktiviert und die Fahrzeugbremse festgestellt wird.

Grundsätzlich wird also aufgrund der vorstehenden Ablaufsteu­ erung bei Anwahl der Fahrstellung P (Parken) die Fahrzeug­ bremse festgestellt und damit ein Wegrollen des Fahrzeuges verhindert.

Weitere Verriegelungsmechanismen, wie ein unbeabsichtigtes Lösen der Bremse oder ein Anwählen von Fahrstufen bei undefi­ nierten Fahrzeugzuständen wird durch die in den Unteransprü­ chen angegebenen Maßnahmen verhindert. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hierzu auf die folgende Beschreibung ver­ wiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer kombinierten Steuereinrich­ tung für die Feststellbrems- und Parksperrenfunkti­ on von Kraftfahrzeugen, und

Fig. 2 ein Flußdiagramm der in der Steuereinrichtung rea­ lisierten Ablaufsteuerung.

Bei einem shift-by-wire-Konzept eines automatisierten Hand­ schalt- oder Automatikgetriebes ist das "Rückgrat" der Fahr­ zeug-Steuerbus 1, der z. B. durch einen CAN-Bus realisiert wird. An diesem Steuerbus 1 sind nicht nur die noch zu erör­ ternden Komponenten der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, sondern auch andere elektronische Steuergeräte, wie z. B. das sogenannte "keyless-Go-System" angeschlossen. In dieses Sys­ tem kann eine entsprechende Wegfahrsperren-Funktion integ­ riert sein, die genauso wie verschiedene diagnose- oder si­ cherheitsrelevante Systeme auf den Steuerbus 1 zugreift.

Für die Feststellbrems- und Parksperrenfunktion sind - wie aus Fig. 1 hervorgeht - einerseits verschiedene, dem eigent­ lichen Getriebe zugeordnete Komponenten relevant. So ist eine Fahrstufen-Eingabeeinheit 2 vorgesehen, bei der es sich bei­ spielsweise um Tipptasten am Lenkrad des Fahrzeuges handelt. Über diese Tipptasten wird zum einen die gewünschte Fahrstufe P, R, N oder D ausgewählt. Innerhalb der Fahrstufe D werden ferner über diese Tipptasten 3, 4 der Fahrstufen-Eingabeein­ heit die verschiedenen Gänge 1-5 bei einem 5-Gang-Getriebe angewählt. Die Fahrstufen-Eingabeeinheit 2 ist zur Anbindung an den Fahrzeug-Steuerbus 1 mit einer elektronischen Wahlmel­ deeinheit 5 gekoppelt, die die Information über die gewählte Fahrstufe/Gang gemäß dem verwendeten Busprotokoll kodiert an den Steuerbus 1 übergibt. Ferner steuert die Wahlmeldeeinheit 5 eine Anzeigeeinrichtung 6 z. B. in Form eines LCD-Displays im Armaturenbrett des Fahrzeuges an. Dort wird die jeweils gewählte Fahrstufe/Gang visualisiert, wie dies in Fig. 1 durch einen Pfeil bei der Parkstellung P angedeutet ist.

Zum Getriebekomplex gehört ferner eine ebenfalls an den Fahr­ zeug-Steuerbus 1 angeschlossene elektronische Getriebesteue­ rung 7. Diese steuert Aktuatoren 8, 9 an, die die gewählte Fahrstufe P, R, N oder D sowie den entsprechenden Gang ein­ stellen.

In die gesamte Steuereinrichtung ist ferner eine elektroni­ sche Feststellbremseinrichtung einbezogen, die im vorliegen­ den Falle eine Handbremseinrichtung 10 ist und ein an den Fahrzeug-Steuerbus 1 angeschlossenes, elektronisches Handbremsfunktions-Steuergerät 11 aufweist. Diesem Handbrems­ funktions-Steuergerät 11 ist eine manuelle Handbrems-Eingabeeinheit 12 zugeordnet, die den üblichen Handbrems-Stockhebel zwischen den Vordersitzen eines Fahrzeuges er­ setzt. Über diese Handbrems-Eingabeeinheit 12 wird vom Fahrer die Handbremsfunktion aktiviert bzw. deaktiviert. Die Fest­ stellung der Fahrzeugbremse erfolgt durch einen Handbremsen-Aktuator 13, der über eine Ansteuerung durch das Handbrems­ funktions-Steuergerät 11 die Fahrzeugbremse anzieht bzw. wie­ der löst.

Schließlich ist ein Bremspedalsensor 14 vorgesehen, der die Betätigung des Bremspedals überwacht und ein entsprechendes Signal ausgibt. Der Bremspedalsensor 14 ist dabei über das ebenfalls an dem Fahrzeug-Steuerbus 1 angeschlossene ABS- System 15 in die Steuereinrichtung eingebunden. Letzteres stellt praktisch die Schnittstelle zwischen dem Fahrzeug- Steuerbus 1 und dem Bremspedalsensor 14 dar.

Anhand von Fig. 2 ist nun die bei der kombinierten Steuerein­ richtung für die Handbrems- und Parksperrenfunktion reali­ sierte Ablaufsteuerung der vorstehend erörterten Komponenten wie folgt zu erläutern:
Schritt 20: Abfrage, ob vom Fahrer an der Fahrstufen-Ein­ gabeeinheit 2 die Parkstellung P gewählt wur­ de; falls ja ("j" in Fig. 2), wird von der Wahlmeldeeinheit 5 über den Fahrzeug-Steuerbus 1 die aktuell gewünschte Fahrstufe P an die elektronische Getriebesteuerung 7 und das Handbremsfunktions-Steuergerät 11 übermittelt;
Schritt 21: daraufhin Ansteuern des Handbrems-Aktuators 13 durch das Handbremsfunktions-Steuergerät 11 und dauerhafte Aktivierung der Handbremse des Fahrzeuges;
Schritt 22: im Handbremsfunktions-Steuergerät 11 wird ein Merker "Verriegelung der Handbremse" gesetzt, d. h. die Handbremse ist elektronisch verrie­ gelt und kann über die Handbrems-Eingabeein­ heit 12 mit den beiden Tastschaltern 16 ("Handbremse-Ein") und 17 ("Handbremse-Aus") nicht mehr gelöst werden;
Schritt 23: in der Wahlmeldeeinheit 5 wird die Parkstel­ lung P elektronisch verriegelt, so daß die An­ wahl einer von Fahrstufe P abweichenden Fahr­ stufe R, N, D verhindert wird;
Schritt 24: Abfrage über den Fahrzeug-Steuerbus 1, ob der Bremspedalsensor 14 das Bremssignal gesetzt hat, die Bremse also getreten ist; trifft dies zu ("j" in Fig. 2), so schreitet die Ab­ laufsteuerung fort zu;
Schritt 25: in der Wahlmeldeeinheit 5 wird die Fahrstufe P entriegelt, d. h. der Fahrer kann eine davon abweichende Fahrstufe R, N oder D über die Fahrstufen-Eingabeeinheit 2 eingeben;
Schritt 26: Abfrage, ob eine von P abweichende Fahrstel­ lung gewählt wurde; trifft dies zu ("j" in Fig. 2), schreitet die Ablaufsteuerung fort zu;
Schritt 27: die elektronische Verriegelung der Handbremse im Handbremsfunktions-Steuergerät 11 wird zu­ rückgesetzt, d. h., daß der Fahrer über die Handbrems-Eingabeeinheit 12 die Handbremse wieder lösen kann.

Falls die Abfrage-Schritte 20, 24 und 26 als Ergebnis ein "nein" ("n" in Fig. 2) erhalten, wird die gesamte Ablaufrou­ tine verlassen und mit einem festgelegten Takt neu gestartet.

Als optionale Funktionen können auf der Basis der erfindungs­ gemäßen Steuereinrichtung auch eine sogenannte "Auto-P-Funktion" sowie eine "automatische" Steigungs-Anfahrthilfe-Funktion (sogenannte "Auto-Hill-Holder-Funktion") realisiert werden.

Bei der Auto-P-Funktion wird über eine Abfrageroutine ermit­ telt, ob die Zündung des Fahrzeuges ausgeschaltet ist. Trifft dies zu, wird die Fahrstufe P automatisch eingelegt und die Handbremse aktiviert.

Die automatische Hill-Holder-Funktion wird bei Automatik- Getrieben dadurch realisiert, daß gegen ein Zurückrollen des Fahrzeuges an Steigungen quasi eine langsame Vorwärtsfahrt initiiert wird. Dieses ist bei automatisierten Handschaltge­ trieben an sich nur durch eine schleifende Aktivierung der Kupplung zu realisieren, was aus Verschleißgründen nicht ge­ wünscht ist. Auf der Basis der vorliegenden erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist es nun möglich, eine automatische Hill- Holder-Funktion dadurch zu realisieren, daß die Steuerein­ richtung die Feststellbremsfunktion durch Anziehen der Fest­ stellbremse aktiviert. Dadurch wird das Fahrzeug gehalten, wobei bei Gasgeben und Beginnen der Vorwärtsfahrt die Fest­ stellbremse entsprechend gelöst werden kann.

Zusammenfassend weist die erfindungsgemäße kombinierte Steu­ ereinrichtung für die Feststellbrems- und Parksperrenfunktion von Kraftfahrzeugen mit Automatik oder automatisiertem Hand­ schalt-Getriebe verschiedene Vorteile auf:

• - Die für die mechanische Realisierung der Parksperrenfunk­ tion im Getriebe notwendigen Komponenten, wie mechanische und hydraulische Bauteile mit entsprechenden Aktuatoren und deren Ansteuerelektronik können entfallen.
• - Die Steuereinrichtung kann auch in Fahrzeugen mit automa­ tisierten Handschaltgetrieben eingesetzt werden, wobei die in der üblichen Getriebetechnik konzeptbedingt nur in "echten" Automatikgetrieben implementierte Parksperren­ funktion ohne nennenswerten Zusatzaufwand nachgebildet werden kann.
• - Dementsprechend können die Module zur Eingabe der vom Fah­ rer gewünschten Fahrstufe oder des gewünschten Ganges in Form von z. B. Tasten am Lenkrad als Gleichteil für Automat- und automatisierte Handschalt-Getriebe eingesetzt werden.
• - Die Handbremse kann über die Fahrstufen-Eingabeeinheit insbesondere deren Gang-Tipp-Tasten durch Anwahl der Park­ stellung eingelegt werden. Eine zusätzliche manuelle Akti­ vierung kann entfallen.
• - Die kombinierte Steuereinrichtung kann auch mit einer iso­ lierten, also z. B. im Motorraum plazierten Getriebesteue­ rung, die nicht in das Getriebe integriert ist, realisiert werden.

Claims (7)

1. Kombinierte Steuereinrichtung für die Feststellbrems- und Parksperrenfunktion von Kraftfahrzeugen mit Automatik- oder automatisiertem Handschalt-Getriebe, gekennzeichnet durch
eine manuelle Fahrstufen-Eingabeeinheit (2) für die Fahrstufe des Fahrzeuges,
eine damit verbundene elektronische Wahlmeldeeinheit (5), die an einen Fahrzeug-Steuerbus (1) angeschlossen ist,
eine ebenfalls an den Fahrzeug-Steuerbus (1) angeschlos­ sene elektronische Getriebesteuerung (7), die Aktuatoren (8, 9) zur Einstellung des Getriebes in die jeweils ge­ wünschte, von der Wahlmeldeeinheit (5) gemeldete Fahr­ stufe ansteuert,
eine elektronische Feststellbremseinrichtung (10) mit
einem elektronischen Feststellbremsfunktions-Steuer­ gerät (11),
einer damit verbundenen manuellen Feststellbrems- Eingabeeinheit (12) für die Deaktivierung/Aktivierung der Feststellbremsfunktion, und
einem ebenfalls mit dem Steuergerät (11) verbundenen Aktuator (13) für die Fahrzeugbremse,
einen mit dem Fahrzeug-Steuerbus (1) über eine Schnitt­ stelle (15) gekoppelten Bremspedalsensor (14) zur Über­ wachung der Betätigung des Bremspedals, und
eine Ablaufsteuerung der vorstehenden Komponenten der­ art, daß bei Wahl der Parkstellung an der Fahrstufen- Eingabeeinheit (2) über die Wahlmeldeeinheit (5) und den Steuerbus (1) die Feststellbremseinrichtung (10) akti­ viert und die Fahrzeugbremse festgestellt wird.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufsteuerung bei aktivierter Feststellbremse eine elektronische Verriegelung der Parkstellung vornimmt, die nur durch eine Betätigung des Bremspedals lösbar ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ablaufsteuerung bei aktivierter Park­ stellung eine elektronische Verriegelung der Feststell­ bremse vornimmt, die nur durch eine Deaktivierung der Parkstellung lösbar ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die manuelle Fahrstufen- Eingabeeinheit (2) durch einen Fahrstufen-Wählhebel auf der Fahrzeug-Mittelkonsole oder eine Tipptasten-Eingabeeinheit (3, 4) am Lenkrad des Fahrzeuges gebildet ist.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremspedalsensor (14) und seine Schnittstelle (15) mit dem Fahrzeug-Steuerbus (1) Teil des Anti-Blockier-Bremssystems des Fahrzeuges sind.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß durch die Ablaufsteuerung bei abgeschalteter Zündung automatisch die Parkstellung akti­ vierbar ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß durch die Ablaufsteuerung eine Steigungs-Anfahrhilfe-Funktion durch automatische Aktivie­ rung und Deaktivierung der Feststellbremsfunktion reali­ sierbar ist.