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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit Parksperrenfunktion.
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Die
DE 10133695 offenbart ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Parksperrenfunktion. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst eine Schaltwelle und einen auf der Schaltwelle angeordneten Schaltfinger.
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Das erfindungsgemäße Getriebe mit Parksperrenfunktion umfasst eine Schaltwelle, ein auf der Schaltwelle angeordnetes Einlegelement, mindestens ein auf der Schaltwelle angeordnetes Auslegeelement, und ein Parksperrenschaltelement zum Schließen und Öffnen einer Parksperre, wobei das Parksperrenschaltelement derart ausgebildet ist, dass es mittels Drehung der Schaltwelle durch das sich aus einer Neutralstellung in eine Betätigungsstellung mitdrehende Einlegeelement in eine Öffnungsstellung und eine Schließstellung bewegbar ist, und das Parksperrenschaltelement mittels Drehung der Schaltwelle durch das mitdrehende Auslegeelement in seiner Stellung nicht veränderbar ist.
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Unter dem Begriff „Neutralstellung“ ist die Stellung des Einlegelementes zu verstehen, in der keine Wirkung auf das Parksperrenschaltelement, vorzugsweise auch keine Wirkung auf zum Getriebe gehörende Gangschaltelemente, ausgeübt wird, also das Parksperrenschaltelement weder in die Öffnungsstellung oder Schließstellung bewegt bzw. ein Gangschaltelement zum Einlegen eines Ganges betätigt wird. Die Neutralstellung kann insbesondere ein Bereich sein, der eine Vielzahl von Positionen umfasst.
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Das mindestens eine Auslegeelement kann gewährleisten, dass, wenn durch das Einlegeelement ein Gang des Getriebes eingelegt wird, zum Getriebe gehörende andere Gänge ausgelegt werden. Damit ist sichergestellt, dass immer nur ein einziger Gang eingelegt ist. Erfindungsgemäß wird verhindert, dass das mindestens eine Auslegeelement beim Einlegen eines Ganges das Parksperrenschaltelement und damit eine Parkbremse beeinflusst, insbesondere diese öffnet. Damit kann auf zusätzliche Sicherheitssysteme, die gewährleisten, dass beim Schalten der Gänge die Parksperre nicht geöffnet wird, verzichtet werden. Des Weiteren bietet die Erfindung die Möglichkeit, mittels eines Suchlaufes die Stellung des Einlegeelementes zu bestimmen, ohne dass die Gefahr besteht, die Parksperre zu öffnen. Dies ist dann vorteilhaft, wenn die Position des Einlegeelementes verloren gegangen ist, beispielsweise durch Unterspannung nicht abgespeichert wurde.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Stellung des Einlegeelements eines erfindungsgemäßen Getriebes umfasst die Schritte:
- a) Axiales Verschieben des Einlegeelements in beide Richtungen;
- b) Ermitteln, ob das Einlegeelement sich einer Neutralstellung oder einer Betätigungsstellung befindet;
- c) Falls sich das Einlegeelement in der Neutralstellung befindet, bestimmen der ursprünglichen Stellung des Einlegeelements;
- d) Falls sich das Einlegeelement in einer Betätigungsstellung befindet, drehen der Schaltwelle, so dass sich das Einlegeelement in der Neutralstellung befindet; Axiales Verschieben das Einlegeelementes und bestimmen der ursprünglichen Stellung des Einlegeelementes.
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Anstelle der Stellung des Einlegelementes können auch andere Werte bestimmt werden, die die Stellung des Einlegelementes mittelbar wiedergeben, insbesondere die Stellung von Motoren, die für die Bewegung der Schaltwelle verwendet werden. Solch mittelbare Bestimmung der Stellung des Einlegelementes sollen ebenfalls vom obigen Anspruch durch die Formulierung „bestimmen der Stellung des Einlegelementes“ umfasst werden. Neben einer axialen Stellung kann zusätzlich die Winkelstellung des Einlegelementes bestimmt werden.
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Insbesondere kann das Getriebe ein Doppelkupplungsgetriebe sein.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
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1a einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Getriebes mit einem Einlegeelement in Betätigungsstellung und einem Parksperrenschaltelement in Schließstellung,
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1b das Parksperrenschaltelement in Schließstellung und ein Auslegeelement,
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1c das Einlegeelement in Betätigungsstellung und das Parksperrenschaltelement in Öffnungsstellung,
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2 eine schematische Darstellung des Getriebes, und
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3 eine alternative Ausführungsform eines Parksperrenschaltelements.
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Die 1a, 1b und 1c zeigen ein Parksperrenschaltelement eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Getriebes in verschiedenen Positionen.
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Das Getriebe 1 mit Parksperrenfunktion umfasst eine Schaltwelle 4, ein auf der Schaltwelle angeordnetes Einlegelement 2, mindestens ein auf der Schaltwelle 4 angeordnetes Auslegeelement 3, und ein Parksperrenschaltelement 5 zum Schließen und Öffnen einer Parksperre (nicht gezeigt). Das Parksperrenschaltelement 5 ist derart ausgebildet, dass es mittels Drehung der Schaltwelle 4 durch das sich aus einer Neutralstellung (nicht gezeigt) in eine Betätigungsstellung (siehe 1a und 1c) mitdrehende Einlegeelement 2 in eine Öffnungsstellung (1c) und eine Schließstellung (1a) bewegbar ist. Hingegen ist das Parksperrenschaltelement 5 mittels Drehung der Schaltwelle 4 durch das mitdrehende Auslegeelement 3 in seiner Stellung nicht veränderbar (siehe 1b).
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In diesem Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 1 ein Doppelkupplungsgetriebe. Das Getriebe 1 umfasst mehrere Gänge a bis h und eine Parksperre P, die über zugehörige Gangschaltelemente bzw. das Parksperrenschaltelement 5 einlegbar und auslegbar sind, siehe 2. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Getriebes ist bekannt und wird deswegen nicht weiter ausgeführt.
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Das hier beschriebene Getriebe 1 verwendet zum Einlegen und Auslegen der Gänge bzw. zum Öffnen und Schließen der Parksperre zwei Aktuatoren, den Select-Aktuator und den Shift-Aktuator. Über den Select-Aktuator wird die Schaltwelle 4 (1) axial verschoben und über den Shift-Aktuator wird die Schaltwelle nach links oder rechts gedreht. Auf der Schaltwelle 4 sind neben dem Einlegelement 2 mehrere Auslegeelemente 3 angeordnet. Die Gänge können über das Einlegelement 2 ein- und ausgelegt werden. Über die Auslegeelemente können die Gänge nur ausgelegt werden. Mit Hilfe der Auslegeelemente wird sichergestellt, dass auf einer Welle niemals zwei Gänge gleichzeitig eingelegt werden können. Dies wird durch die geometrische Anordnung des Einlegelements 2 und der Auslegeelemente 3 auf der Schaltwelle 4 sowie durch die abwechselnde Anordnung der Schaltwelle 4 zu einer ersten Welle und zweiten Welle des Doppelkupplungsgetriebes (nicht gezeigt) sichergestellt. Wenn das Einlegelement 2 auf der Ebene eines Ganges von der ersten Welle steht, stehen gleichzeitig die Auslegeelemente 3 über allen anderen Gängen der ersten Welle. Wird nun der entsprechende Gang eingelegt, so werden zwangsläufig alle anderen Gänge der ersten Welle ausgelegt. Dieses Grundprinzip ist wichtig für die Sicherheit, weil durch das gleichzeitige Einlegen von zwei Gängen auf einer Welle das Getriebe 1 blockieren würde.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist das Parksperrenschaltelement 5 einen Schaltbereich mit einer Schaltfläche 6 auf. Wie bereits beschrieben, ist das Einlegelement 2 durch axiales Verschieben in den Schaltbereich und damit in Wirkstellung verschiebbar. Die Schaltfläche 6 ist derart konturiert, dass im Falle dessen, dass ein Auslegelement 3 sich im Schaltbereich befindet, durch Drehen der Schaltwelle 4 die Schaltfläche 6 durch das Auslegelement 3 nicht berührt wird und das Parksperrenschaltelement nicht in eine Öffnungsstellung bewegt wird, siehe 1b. Damit wird verhindert, dass ein Auslegeelement 3, das sich im Schaltbereich befindet, beim Einlegen eines Ganges das Parksperrenschaltelement und damit eine Parkbremse beeinflusst, insbesondere diese öffnet. Im Falle dessen, dass das Einlegelement 2 sich im Schaltbereich befindet, wird durch Drehen der Schaltwelle 4 die Schaltfläche 6 durch das Einlegeelement berührt und das Parksperrenschaltelement abhängig von einer Drehrichtung der Schaltwelle in eine Öffnungsstellung (1c) und eine Schließstellung (1a) bewegt.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind das Einlegeelement 2 und das mindestens eine Auslegeelement 3 jeweils als Schaltfinger ausgebildet. Das Einlegeelement 2 unterscheidet sich in seinen Abmaßen vom Auslegeelement 4, um zu gewährleisten, dass das Parksperrenschaltelement 5 vom Einlegelement 2 geschaltet, aber von einem Auslegelement 3 nicht beeinflusst wird. Das Einlegelement 2 ist hier als einfacher Schaltfinger ausgebildet, das Auslegelement als doppelter Schaltfinger. Zum obigen Zweck ist der Schaltfinger des Einlegelementes 2 in radialer Richtung deutlich länger als der doppelte Schaltfinger eines Auslegelementes 3 (in 1a und 1c gekennzeichnet durch den doppelt schraffierten Bereich an der Spitze des Schaltfingers).
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Der Schaltbereich des Parksperrenschaltelements 5 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Fenster gebildet. Ein Bereich der Innenfläche des Fensters stellt die Schaltfläche 6 dar. Durch axiales Verschieben der Schaltwelle 4 kann das Einlegeelement 2 oder ein Auslegeelement 3 in Eingriff mit dem Fenster gebracht werden.
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Weiterhin kann die mögliche Kraft vergrößert werden, die zum Auslegen der Parksperre ausgeübt werden kann. Dies geschieht, indem die Schaltfläche 6 bzw. die untere Kontur des Fensters nicht nur (wie oben beschrieben) nach unten verschoben wird, sondern, wie in 3 dargestellt, angeschrägt wird. Hierdurch wird der Winkelbereich zum Öffnen der Parksperre vergrößert und somit die Übersetzung zwischen Drehung des Shift-Motors und Weg der Parksperre verkleinert, so dass man mit dem zur Verfügung stehenden Drehmoment des Shift-Motors eine größere Kraft erzielen kann.
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Neben der Möglichkeit, bei eingelegter Parksperre alle Gänge schalten zu können, gewinnt man den Vorteil, einen Referenz-Suchlauf der Aktuatoren bei eingelegter Parksperre durchzuführen.
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Das Verfahren zum Bestimmen einer Stellung des Einlegeelements 2 des Getriebes 1 umfasst dabei die Schritte:
- a) Axiales Verschieben des Einlegeelements 2 in beide Richtungen;
- b) Ermitteln, ob das Einlegeelement 2 sich einer Neutralstellung oder einer Betätigungsstellung befindet;
- c) Falls sich das Einlegeelement 2 in der Neutralstellung befindet, bestimmen der ursprünglichen Stellung des Einlegeelements 2;
- d) Falls sich das Einlegeelement 2 in einer Betätigungsstellung befindet, drehen der Schaltwelle 4, so dass sich das Einlegeelement 2 in der Neutralstellung befindet; Axiales Verschieben das Einlegeelementes 2 und bestimmen der ursprünglichen Stellung des Einlegeelementes 2.
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Die Sensoren der beiden Aktuatoren, hier E-Motoren, sind inkrementelle Sensoren, die bei Bewegung des Motors messen, um welchen Drehwinkel der Motor gedreht wurde. Sobald einmal bekannt ist, wo beide Motoren stehen, kann über die Sensoren die aktuelle Position bestimmt werden. Normalerweise wird beim Abstellen des Fahrzeuges die Position des Shift- und Select-Motors abgespeichert. Allerdings kann es zum Beispiel durch Unterspannung vorkommen, dass die Positionen nicht abgespeichert werden können und somit ein Referenz-Suchlauf durchgeführt werden muss. Die Referenzposition wird dadurch ermittelt, indem die Aktuatoren gegen Anschläge gefahren werden. Aufgrund der Tatsache, dass je nach (unbekannter) Position des Select-Motors die Parksperre durch eine Links- oder Rechtsdrehung geöffnet werden kann, darf in einem System nach Stand der Technik der Referenz-Suchlauf nur durchgeführt werden, wenn der Fahrer aktiv den Wahlhebel aus „P“ herausbewegt hat und dabei die Bremse getreten hat. Andernfalls könnte sich das Fahrzeug ungewollt in Bewegung setzen. Durch die Tatsache, dass der Referenz-Suchlauf in extremen Situation bis zu 30 Sekunden dauern kann und dadurch, dass die Parksperre erst dann wieder eingelegt werden kann, wenn der Referenz-Suchlauf erfolgreich durchgeführt wurde, entsteht eine kritische Situation, die dazu führen könnte, dass der Fahrer sein Fahrzeug verlassen könnte, ohne die Parksperre einzulegen.
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Der Select-Motor kann das Einlegeelement 2 in axialer Richtung bewegen und der Shift-Motor das Einlegelement 2 drehen. Will man sicherstellen, dass die Parksperre nicht gelöst wird, waren in der ursprünglichen Auslegung nahezu alle Positionen außerhalb des Select-Kanals riskant. Gemäß der Erfindung hat man aber nun einen wesentlich größeren sicheren Bereich und man muss nur vermeiden, dass ein Bereich 10 des Schaltbereichs des Parksperrenschaltelements 5, siehe 2, von oben nach unten durchfahren wird, und dadurch die Parksperre gelöst wird. Mit dieser Einschränkung kann aus jeder beliebigen Position die aktuelle Position einfach bestimmt werden. Zunächst steuert man das Einlegelement 2 an die Anschläge rechts und links. Entweder erreicht man hierbei die volle mögliche Länge 8 des Select-Kanals oder die Breite 9 der Gang-Slots. Da hier keine vertikale Bewegung / Drehung durchgeführt wurde, ist kein Risiko einer Schaltung gegeben.
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Hat man die volle Länge des Select-Kanals gemessen, so kann an einem für die Referenz-Suche vorgesehenen Bereich am linken oder rechten Ende des Select-Kanals vertikal an beide Anschläge gefahren werden, ohne dass ein Gang ungewollt geschaltete werden kann.
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Hat man die Breite 9 der Gang-Slots gemessen, so kann man ohne das Risiko eines Auslegens der Parksperre das Einlegeelement 2 bis zum Anschlag nach oben fahren. Da die vertikale Entfernung des Anschlags zum Select-Kanal bekannt ist, kann man nun den Schalt-Finger um diese Länge nach unten fahren. Um das Risiko zu verkleinern, kann man während dieser Bewegung nach unten durch Anfahren der rechten und linken Begrenzung plausibilisieren, ob man sich tatsächlich im Gang-Slot befindet. Sobald man die Höhe des Select-Kanals erreicht hat, kann man nun, wie bereits oben beschrieben, die volle Länge des Select-Kanals messen und am linken oder rechten Ende des Select-Kanals dann über Drehung der Schaltwelle 4 an beide Anschläge fahren.
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Im Ergebnis hat man auf diese Weise die Stellung der Aktuatoren bzw. des Einlegeelementes 2 bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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