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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ausfallsichere Vorrichtungen für ein elektronisches Schaltsystem, das unter Verwendung eines elektrischen Signals einen Bereichs-Auswahlvorgang bei einem Automatikgetriebe ausführt, das in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, und betrifft insbesondere eine ausfallsichere Vorrichtung, die in der Lage ist, Räder in zuverlässiger Weise festzusetzen, selbst wenn bei der Auswahl eines Park-Bereichs ein Verriegelungsmechanismus nicht betätigt ist.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
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Bei einem Automatikgetriebe, das in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, schaltet ein Fahrer zwischen den Bereichen Vorwärtsfahrt (D), Neutral (N), Rückwärts (R) und Parken (P), indem er einen Bereichsauswahlvorgang mittels eines Schalthebels oder dergleichen ausführt.
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Eine solche Bereichs-Schalteinrichtung ist typischerweise durch ein manuell betätigbares Ventil gebildet, das durch eine mechanische Verbindungseinrichtung mit dem Schalthebel verbunden ist. Jedoch ist in jüngerer Zeit ein sogenanntes Shift-by-wire-System bzw. elektronisches Schaltsystem vorgeschlagen worden, bei dem die Bereichsauswahl durch ein elektrisches Signal erfolgt, ohne dass eine mechanische Verbindungseinrichtung zwischen dem Bereichswählschalter und dem Automatikgetriebe vorhanden ist.
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Bei einem solchen elektronischen Schaltsystem werden die Schaltzustände Vorwärtsfahrt, Rückwärts und Neutral durch Schalten des Ventils mittels einer Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Bereichsauswahlvorgang erzeugt, und wenn der Bereich Parken ausgewählt wird, dann wird der mechanische Verriegelungsmechanismus betätigt, die Ausgangswelle des Automatikgetriebes wird blockiert, und das Fahrzeug wird an einer Bewegung gehindert.
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Bei dem vorstehend beschriebenen System kann es jedoch zu einer unbeabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs kommen, wenn in dem Bereich Parken nicht der geeignete Zustand eingenommen wird, beispielsweise wenn der Verriegelungsmechanismus aufgrund eines Fehlers oder dergleichen nicht betätigt wird, obwohl der Fahrer den Vorgang zum Auswählen des Bereichs Parken ausgeführt hat.
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Als eine herkömmliche ausfallsichere Technik in Verbindung mit solchen elektronischen Schaltsystemen beschreibt z. B. die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
JP 2007-032 819 A eine Konfiguration, bei der eine akustische oder optische Warnung an den Fahrer abgegeben wird, wenn sich der Schaltbereich des Automatikgetriebes innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach Eingabe einer P-Bereichs-Anweisung durch den Fahrer nicht in den Bereich P bewegt.
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Ferner beschreibt die
JP 2007-284 036 A eine Konfiguration, bei der die Betätigung des Verriegelungsmechanismus, der in dem P-Bereich des Automatikgetriebes betätigt wird, mit der Betätigung einer elektrischen Parkbremsenvorrichtung gekoppelt ist, und wenn ein Schaltvorgang von dem Bereich P in den Fahrbereich stattfindet, wird die Parkbremse nach dem Lösen des Eingriffs des Verriegelungsmechanismus gelöst, während bei der Ausführung eines Schaltvorgangs von dem Fahrbereich in den Bereich P der Verriegelungsmechanismus eingerückt wird und eine Parkbremse in einen Bremszustand versetzt wird.
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Bei der in der
JP 2007-032 819 A beschriebenen Technik erfolgt zwar eine Warnung, wenn ein Fehler auftritt, jedoch werden die Räder möglicherweise nicht festgesetzt, und wenn der Fahrer die Warnung ignoriert oder nicht korrekt reagiert, kann eine Bewegung des Fahrzeugs nicht verhindert werden.
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In Situationen, in denen eine elektrische Parkbremsvorrichtung bei der Auswahl des Bereichs Parken automatisch betätigt wird, wie dies in dem Dokument
JP 2007-284 036 A beschrieben ist, kann das Fahrzeug zwar an einer Bewegung gehindert werden, doch wenn die elektrische Parkbremse somit bei jeder Auswahl des Bereichs Parken immer betätigt wird, nimmt die Betätigungshäufigkeit der elektrischen Parkbremsvorrichtung zu, der Energieverbrauch steigt, und es wird schwierig, die mechanische Haltbarkeit sicherzustellen.
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Da ferner die Parkbremsvorrichtung in kalten Regionen einfrieren kann, gibt es Fälle, in denen der Fahrer die Parkbremse nicht nutzt. Dadurch kann eine solche gekoppelte Steuerung des Park-Bereichs und der elektrischen Parkbremsvorrichtung durch den Fahrer selbst aufgehoben werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In Anbetracht des Vorstehenden besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer ausfallsicheren Vorrichtung für ein elektronisches Schaltsystem, die in der Lage ist, die Räder auch in einer solchen Situation zuverlässig festzusetzen, in der ein Verriegelungsmechanismus bei der Auswahl eines Bereichs Parken nicht betätigt wird.
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Gemäß einem ersten Aspekt bietet die vorliegende Erfindung eine ausfallsichere Vorrichtung für ein elektronisches Schaltsystem, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
- – eine Park-Bereichs-Betätigungseinheit, mit der ein Fahrer eine Anforderung zum Schalten in einen Park-Bereich eingibt;
- – eine Steuereinheit, die einen Zustand eines Automatikgetriebes in Reaktion auf die Schaltanforderung von der Park-Bereichs-Betätigungseinheit in einen Park-Bereichs-Zustand ändert;
- – eine Fehler-Bestimmungseinheit, die feststellt, ob es sich bei einem tatsächlichen Zustand des Automatikgetriebes um den Park-Bereichs-Zustand handelt oder nicht; und
- – eine Bremsvorrichtung, die die Räder eines Fahrzeugs mittels einer Betätigungseinrichtung bremst.
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Die Steuereinheit bremst die Räder mittels der Bremsvorrichtung, wenn die Fehler-Bestimmungseinheit feststellt, dass es sich bei dem tatsächlichen Zustand des Automatikgetriebes nicht um den Park-Bereichs-Zustand handelt, nachdem die Anforderung zum Schalten in den Park-Bereich von der Park-Bereichs-Betätigungseinheit abgegeben worden ist.
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Mit einer derartigen Konfiguration können die Räder festgesetzt werden, und eine unbeabsichtigte Bewegung des Fahrzeugs kann durch das Bremsen der Räder mittels der Bremsvorrichtung verhindert werden, wenn es sich aufgrund eines Fehlers bzw. Defekts oder dergleichen bei dem tatsächlichen Zustand des Automatikgetriebes nicht um den Park-Bereichs-Zustand handelt, obwohl eine Anforderung zum Schalten in den Park-Bereich vorliegt.
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Wenn kein Fehler vorliegt, ist es ferner nicht notwendig, die elektrische Parkbremsvorrichtung jedes Mal zu betätigen, wenn der Park-Bereich ausgewählt wird. Auf diese Weise kann die Betätigungshäufigkeit der elektrischen Parkbremsvorrichtung reduziert werden, und die mechanische Haltbarkeit derselben lässt sich in einfacher Weise gewährleisten. Darüber hinaus kann auch der zum Betreiben der elektrischen Parkbremse erforderliche Strom reduziert werden.
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Vorzugsweise weist die Bremsvorrichtung eine elektrische Parkbremsvorrichtung auf, bei der eine Parkbremse mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung betrieben wird.
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Mit einer derartigen Konfiguration kann durch Verwenden einer elektrischen Parkbremsvorrichtung als Bremsvorrichtung für einen ausfallsicheren Betrieb das Fahrzeug in einem gestopptem Zustand gehalten werden, und zwar auch ohne Zufuhr von elektrischem Strom oder das Aufbringen von mechanischer Kraft, nachdem der Bremszustand eingenommen worden ist.
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Vorzugsweise weist das Automatikgetriebe einen Verriegelungsmechanismus auf, der durch eine Betätigungseinrichtung angetrieben wird und die Rotation einer Ausgangswelle blockiert, wenn ein Schalten in den Park-Bereich erfolgt, wobei die Fehler-Bestimmungseinheit auf der Basis der Betriebspositionsinformation der Betätigungseinrichtung feststellt, ob es sich bei dem tatsächlichen Zustand des Automatikgetriebes um den Park-Bereichs-Zustand handelt oder nicht.
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Auf diese Weise kann der Zustand des Park-Verriegelungsmechanismus mit einer einfachen Konfiguration festgestellt werden, und die ausfallsichere Steuerung kann in angemessener Weise ausgeführt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration der ausfallssicheren Vorrichtung für ein elektronisches Schaltsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Findung; und
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2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Konzepts der Steuerung, die bei der ausfallsicheren Vorrichtung der 1 ausgeführt wird.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Ziel der Schaffung einer ausfallsicheren Vorrichtung für ein elektronisches Schaltsystem, die die Räder auch dann zuverlässig festsetzen kann, wenn bei der Auswahl eines Park-Bereichs ein Verriegelungsmechanismus nicht betätigt wird, dadurch erreicht, dass die elektrische Parkbremsvorrichtung in einen Bremszustand versetzt wird, wenn von dem Fahrer eine Park-Bereichs-Anforderung abgegeben wird und ein Schalten in den Park-Bereich aufgrund eines Fehlers oder dergleichen nicht ausgeführt werden kann.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Ein Ausführungsbeispiel der ausfallsicheren Vorrichtung für ein elektronisches Schaltsystem (wobei diese im folgenden einfach als ”ausfallsichere Vorrichtung” bezeichnet wird) gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden erläutert.
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Die ausfallsichere Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist in einem Kraftfahrzeug, wie z. B. einem Personenkraftwagen, vorgesehen, das mit einem elektronischen Schaltsystem ausgestattet ist, das die Auswahl des Bereichs Vorwärtsfahrt (D), des Bereichs Rückwärts (R), des Bereichs Neutral (N) sowie des Bereichs Parken (P) durch ein elektrisches Signal ausführt, ohne dass dabei ein mechanischer Verbindungsmechanismus zwischen einem Automatikgetriebe, wie z. B. einem stufenlos verstellbaren Getriebe (CVT) oder einem Stufenautomatikgetriebe, und einer Bereichsauswahl-Betätigungseinheit, wie z. B. einem Schalthebel, verwendet wird.
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1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Konfiguration der ausfallsicheren Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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Wie in 1 gezeigt, ist die ausfallsichere Vorrichtung mit einer elektronischen Schaltsteuereinheit 10, einem Park-Verriegelungsmechanismus 20, einer Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30, einem Park-(P-)Bereichs-Schalter 40 und einer elektrischen Parkbremsvorrichtung 50 ausgestattet.
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Die elektronische Schaltsteuereinheit 10 steuert den Park-Verriegelungsmechanismus 20 oder dergleichen und weist beispielsweise eine Informationsverarbeitungseinheit, wie z. B. eine CPU, eine Speichereinheit, wie z. B. einen RAM oder einen ROM, eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle sowie eine diese Komponenten verbindende Busleitung auf.
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Die elektronische Schaltsteuereinheit 10 ist mit einer Fehler-Bestimmungseinheit 11 ausgestattet, die einen Fehler des Park-Verriegelungsmechanismus 20, der Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30 und dergleichen feststellt.
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Die Fehler-Bestimmungseinheit 11 wird im folgenden noch ausführlicher beschrieben.
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Der Park-Verriegelungsmechanismus 20 sorgt für eine mechanische Blockierung der Ausgangswelle und verhindert eine Bewegung des Fahrzeugs, wenn sich das Automatikgetriebe in dem Park-Bereichs-Zustand befindet.
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Bei der Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30 handelt es sich z. B. um eine elektrische Betätigungseinrichtung, die einen Elektromagneten und einen Elektromotor besitzt und auf der Basis eines Treibersignals von der elektronischen Schaltsteuereinheit 10 betrieben wird, den Park-Verriegelungsmechanismus 20 ansteuert und einen Übergang von einem gelösten Zustand in einen Verriegelungszustand oder von dem Verriegelungszustand in den gelösten Zustand veranlasst.
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Die Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30 ist durch einen mechanischen Verbindungsmechanismus mit dem Park-Verriegelungsmechanismus 20 gekoppelt.
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Die Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30 ist mit einem Schalt-Positionssensor 31 ausgestattet.
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Der Schalt-Positionssensor 31 erfasst die Position (Schaltposition) des beweglichen Bereichs der Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30, die durch den Verbindungsmechanismus mit dem Park-Verriegelungsmechanismus 20 gekoppelt ist.
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Der Schalt-Positionssensor 31 überträgt Schaltpositionsinformation, die den erfassten Wert beinhaltet, zu der elektronischen Schaltsteuereinheit 10.
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Der P-Bereichs-Schalter 40 ist in einem Betätigungsbereich, wie z. B. einem Schalthebel, vorgesehen, der von dem Fahrer zum Eingeben eines Bereichsauswahlvorgangs verwendet wird, wobei der P-Bereichs-Schalter 40 in den Zustand EIN verbracht wird, wenn der Fahrer den Vorgang zum Auswählen des P-Bereichs ausführt.
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Der P-Bereichs-Schalter 40 übermittelt ein P-Bereichs-Anforderungssignal zu der elektronischen Schaltsteuereinheit 10, wenn der EIN-Zustand eingenommen wird.
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Die elektronische Schaltsteuereinheit 10 steuert das Hydraulikventil des Automatikgetriebes, ansprechend auf das P-Bereichs-Anforderungssignal, gibt einen Nicht-Fahrzustand vor, in dem sowohl die Vorwärts-Kupplung als auch die Rückwärts-Kupplung ausgerückt sind, übermittelt ein Treibersignal zu der Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30 und versetzt den Park-Verriegelungsmechanismus 20 in einen Verriegelungszustand.
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Die elektrische Parkbremsvorrichtung 50 fixiert die Räder und verhindert eine Bewegung des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug geparkt ist.
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Die elektrische Parkbremsvorrichtung 50 weist eine Parkbremse 51, eine Parkbremsen-Betätigungseinrichtung 52 sowie eine elektrische Parkbremsen-Steuereinheit 53 auf.
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Bei der Parkbremse 51 handelt es sich beispielsweise um eine mechanische Trommelbremse, die an einer Hinterradnabe des Fahrzeugs vorgesehen ist.
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Die Parkbremse 51 ist z. B. durch eine Trommel, die auf der Innendurchmesserseite des Rotors der als Betriebsbremse verwendeten Scheibenbremse gebildet ist, sowie durch einen Antriebsmechanismus gebildet, der eine Bremsbacke, bei der es sich um ein Reibungselement handelt, in Anlage an der Innendurchmesserseite der Trommel bringt.
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Die Parkbremsen-Betätigungseinrichtung 52 treibt die Parkbremse 51 beispielsweise durch eine mechanische Verbindungseinrichtung, wie z. B. einen Bowdenzug, an und bewirkt einen Wechsel zwischen einem Bremszustand und einem gelösten Zustand.
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Die Parkbremsen-Betätigungseinrichtung 52 weist z. B. einen Elektromotor und einen Getriebezug auf, der die Ausgangsrotation desselben vermindert und den Bowdenzug strafft oder lockert.
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Die elektrische Parkbremsen-Steuereinheit 53 übermittelt ein Treibersignal zu der Parkbremsen-Betätigungseinrichtung 52 und steuert die Parkbremsen-Betätigungseinrichtung 52.
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Die elektrische Parkbremsen-Steuereinheit 53 kann mit der elektronischen Schaltsteuereinheit 10 beispielsweise unter Verwendung eines CAN-Kommunikationssystem kommunizieren, bei dem es sich um ein an Bord eines Fahrzeugs vorgesehenes LAN-System handelt.
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Die ausfallsichere Steuerung, die in der vorstehend beschriebenen ausfallssicheren Vorrichtung ausgeführt wird, wird im folgenden erläutert.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der ausfallsicheren Steuerung.
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Der Ablauf der Schritte wird im folgenden beschrieben.
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Schritt S01: Bestimmen des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins des P-Bereichs-Anforderungssignals
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Die elektronische Schaltsteuereinheit 10 stellt fest, ob ein P-Bereichs-Anforderungssignal von dem P-Bereichs-Schalter 40 eingegeben worden ist oder nicht.
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Wenn das P-Bereichs-Anforderungssignal eingegeben worden ist, übermittelt die elektronische Schaltsteuereinheit 10 ein Treibersignal zu der Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30, das die Betätigungseinrichtung dazu veranlasst, den Park-Verriegelungsmechanismus 20 zu verriegeln.
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Zu diesem Zeitpunkt gibt eine Getriebe-Steuereinheit (in der Zeichnung nicht dargestellt, einen Nicht-Fahrzustand vor, in dem sowohl die Vorwärts-Kupplung als auch die Rückwärts-Kupplung des Automatikgetriebes ausgerückt sind.
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Anschließend fährt die Verarbeitung mit einem Schritt S02 fort.
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Wenn das P-Bereichs-Anforderungssignal nicht eingegeben worden ist, endet die Verarbeitung (Rücksprung).
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Schritt S02: Erfassung und Bestimmen eines Fehlers, der den P-Bereich unmöglich macht
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Die Fehler-Bestimmungseinheit 11 der elektronischen Schaltsteuereinheit 10 stellt fest, ob bei dem elektronischen Schaltsystem ein Fehler aufgetreten ist oder nicht.
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Die Fehlerbeispiele, die in dem vorliegenden Fall Gegenstand der Bestimmung sind, beinhalten ein mechanisches Blockieren der Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30, einen Ansteuerschaltungsfehler (z. B. offener Schaltkreis, Kurzschluss, Masse und dergleichen) der Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30, einen Fehler (z. B. offener Schaltkreis, Kurzschluss, Masse und dergleichen) des Schaltpositionssensors 31, einen Kommunikationsfehler (z. B. Kurzschluss, Masse, Bus-Aus, Datenanomalie und dergleichen) des CAN-Kommunikationssystems oder dergleichen sowie einen Fehler bzw. Defekt bei der eigentlichen elektronischen Schaltsteuereinheit 10.
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Wenn ein Fehler festgestellt wird, fährt die Verarbeitung mit einem Schritt S03 fort.
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Wird kein Fehler festgestellt, endet die Verarbeitung (Rücksprung).
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Schritt S03: Bestimmen der tatsächlichen Schaltposition
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Die Fehler-Bestimmungseinheit 11 der elektronischen Schaltsteuereinheit 10 erhält Information bezüglich der aktuellen Schaltposition von dem Schaltpositionssensor 31 der Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung 30.
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Wenn es sich bei der empfangenen Schaltposition um die Position handelt, die dem inhärenten Park-Bereichs-Zustand entspricht (der Position, in der die Ausgangswelle des Automatikgetriebes blockiert werden kann), endet die Verarbeitung.
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Wenn es sich bei der empfangenen Schalt-Position nicht um die dem inhärenten Park-Bereichs-Zustand entsprechende Position handelt, führt die Verarbeitung mit einem Schritt S04 fort.
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Schritt S04: Anforderung der elektrischen Parkbremsen-Betätigung
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Die elektronische Schaltsteuereinheit 10 übermittelt ein Betätigungsanforderungssignal zu der elektrischen Parkbremsen-Steuereinheit 53 der elektrischen Parkbremsvorrichtung 50.
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Die elektrische Parkbremsen-Steuereinheit 53, die das Betätigungsanforderungssignal empfangen hat, übermittelt ein Treibersignal zu der Parkbremsen-Betätigungseinrichtung 52, ändert den Zustand der Parkbremse 51 von dem gelösten Zustand in den Bremszustand und beendet die Verarbeitung.
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Wenn bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Fehler bei dem Park-Verriegelungsmechanismus des elektronischen Schaltsystems oder bei der Betätigungseinrichtung desselben auftritt und die Ausgangswelle des Automatikgetriebes nicht blockiert wird, obwohl der Fahrer eine P-Bereichs-Anforderung abgibt, kann eine Bewegung des Fahrzeugs verhindert werden, indem die elektrische Parkbremsvorrichtung in Form einer ausfallsicheren Steuerung in einen Bremszustand versetzt wird.
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MODIFIKATIONEN
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen und Änderungen möglich. Diese Modifikationen und Änderungen liegen ebenfalls im technischen Rahmen der vorliegenden Erfindung.
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Beispielsweise sind die Konfiguration des elektronischen Schaltsystems sowie der Fehler, der Gegenstand der Bestimmung ist, nicht auf die Konfiguration bzw. den Fehler des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt.
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Ferner wird bei dem Ausführungsbeispiel das Fahrzeug an einer Bewegung gehindert, indem eine elektrische Parkbremse betätigt wird, wenn ein Fehler auftritt. Alternativ hierzu kann das Fahrzeug auch unter Verwendung einer Betriebsbremse an einer Bewegung gehindert werden, indem z. B. eine Betriebsmodus-Steuervorrichtung, die einen Fluiddruck der Betriebsbremse erzeugen kann, sowie eine Fluiddruck-Haltevorrichtung verwendet werden, die den Bremsdruck aufrecht erhält.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektronische Schaltsteuereinheit
- 11
- Fehler-Bestimmungseinheit
- 20
- Park-Verriegelungsmechanismus
- 30
- Park-Verriegelungsbetätigungseinrichtung
- 31
- Schaltpositionssensor
- 40
- P-Bereichs-Schalter
- 50
- elektrische Parkbremsvorrichtung
- 51
- Parkbremse
- 52
- Parkbremsen-Betätigungseinrichtung
- 53
- Parkbremsen-Steuereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2007-032819 A [0006, 0008]
- JP 2007-284036 A [0007, 0009]
