DE102018206281A1

DE102018206281A1 - Stellvorrichtung mit einem Sensor, Steuervorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals eines solchen Sensors und Getriebe

Info

Publication number: DE102018206281A1
Application number: DE102018206281.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Kweseleit
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2019-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung (17) für ein Getriebe (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Rastierungseinrichtung (28) mit einem Wandlerausgangsglieds (23) und einem Sensor (32), der ausgebildet ist, die lineare Position des Wandlerausgangsglieds (23) in Form eines Sensorsignals zu erfassen, wobei die Rastierungseinrichtung (28) wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden (29.1, 29.2, 29.3) aufweist, welche ausgebildet sind, zumindest im Wesentlichen dieselbe Rastendposition des Wandlerausgangsglieds (23) zu bestimmen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuervorrichtung (18) zum Auswerten eines Sensorsignals eines Sensors (32) einer derartigen Stellvorrichtung (17) und ein Getriebe (1), insbesondere mit einer Kupplung (16) oder einer Parksperrenvorrichtung (9), die jeweils von der Stellvorrichtung (17) und/oder der Steuervorrichtung (18) betätigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuervorrichtung und ein Getriebe, insbesondere mit einer Parksperrenvorrichtung und/oder einer Allradkupplung, die jeweils von einer solchen Stellvorrichtung betätigt und/oder von einer solchen Steuervorrichtung angesteuert wird.
Die DE 10 2013 215 849 A1 beschreibt eine Antriebswandlervorrichtung zum Wandeln eines rotatorischen Antriebes einer Antriebseinrichtung in eine translatorische Betätigungsbewegung für ein Schaltelement einer Getriebeeinrichtung mit einer drehbaren und in axialer Richtung verstellbaren Kurvenscheibe, wobei die Kurvenscheibe mit Bahnbereichen mit definierten Steigungen ausgebildet ist, in deren Bereich die Kurvenscheibe jeweils mit wenigstens einem gehäusefesten Element in Wirkverbindung steht, derart, dass die Kurvenscheibe über der Drehbewegung der Kurvenscheibe in Abhängigkeit der Steigungen der Bahnbereiche translatorisch gegenüber dem wenigstens einem gehäusefestem Element verstellbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Stellvorrichtung zu schaffen, die auch unter Störeinflüssen zuverlässig arbeitet. Die verbesserte Stellvorrichtung soll insbesondere bei Parksperrenvorrichtungen und Allradkupplungen ein zuverlässigeres Schalten ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch eine Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Die Aufgabe wird somit gelöst durch eine Stellvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend

- ein linear verstellbar gelagertes Stellelement, das ausgebildet ist, in seiner montierten Anordnung in einem Getriebe ein Schaltglied einer Kupplung des Getriebes zu bewegen, derart dass in einem eingelegten Zustand des Stellelements der Stellvorrichtung ein erstes Kupplungsglied des Getriebes mit einem zweiten Kupplungsglied des Getriebes in Wirkverbindung steht und in einem ausgelegten Zustand des Stellelements das erste Kupplungsglied des Getriebes außer Wirkverbindung von dem zweiten Kupplungsglied des Getriebes ist,
- eine das Stellelement bewegende mechanische Wandlervorrichtung, die ausgebildet ist, eine Drehbewegung eines drehbar an der Wandlervorrichtung gelagerten Wandlereingangsglieds in eine lineare Bewegung eines Wandlerausgangsglieds der Wandlervorrichtung umzusetzen,
- einen an das Wandlereingangsglied angekoppelten Aktuator, der ausgebildet ist, das Wandlereingangsglied drehend zu bewegen, wobei das Wandlerausgangsglied an das Stellelement gekoppelt ist, so dass aufgrund einer durch den Aktuator erzeugten, drehenden Antriebsbewegung des Wandlereingangsglieds das Stellelement linear bewegt wird, sowie
- eine Rastierungseinrichtung, die einerseits eine Rastiermulde und zwei, die Rastiermulde begrenzende Rastiererhebungen und andererseits einen mit der Rastiermulde zusammenwirkenden Vorsprung aufweist, wobei die Rastierungseinrichtung ausgebildet ist, das Wandlerausgangsglied in einer Rastendposition zu verrasten, wenn der Vorsprung zwischen den beiden Rastiererhebungen positioniert in die Rastiermulde eingreift, und
- einen Sensor, der ausgebildet ist, die lineare Position des Wandlerausgangsglieds in Form eines Sensorsignals zu erfassen, wobei die Rastierungseinrichtung wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden aufweist, welche ausgebildet sind, zumindest im Wesentlichen dieselbe Rastendposition des Wandlerausgangsglieds zu bestimmen.

Die Stellvorrichtung dient zum Bewegen eines verstellbaren Glieds einer Kupplung, um die Kupplung in Eingriff zu bringen oder die Kupplung außer Eingriff zu bringen. Die Kupplung kann eine klauengeschaltete Kupplung sein. Die Kupplung kann insbesondere eine Allradkupplung sein. Außerdem kann die Kupplung auch durch eine Parksperrenvorrichtung gebildet werden, die ein Parksperrrad und ein Parksperrenklinke aufweist, welche ausgebildet sind in einem eingelegten Zustand der Parksperrenklinke in das Parksperrrad das betreffende Getriebe zu sperren und in einem ausgelegten Zustand das Getriebe freizugeben. Die Parksperrenvorrichtung bildet insoweit auch eine Kupplung zum Sperren und Freigeben des Getriebes.
Die Wandlervorrichtung ohne Rastierungseinrichtung betrachtet, kann beispielsweise wie in DE 10 2013 215 849 A1 beschrieben ausgebildet sein.
Bei einer Wandlervorrichtung, insbesondere einem mechanischen Rotations-Linearwandler mit einer Aktorik, die beispielsweise zur Klauen- und Parksperrenbetätigung verwendet werden kann, muss eine bestimmte Drehlage exakt eingeregelt und stromlos gehalten werden. Zur Rastierung in einer Zielposition kann die Wandlervorrichtung auf einem Umfang zwei Erhebungen aufweisen, an denen eine gehäusefeste Kontur oder Vorsprung in der Zielposition einrasten kann. Durch einen Sensor wird nach der Bewegungswandlung allerdings meist nur der Linearhub eines Wandlerausgangsglieds als Messgröße erfasst. Durch die üblicherweise hohe Übersetzung der Wandlervorrichtung kann nicht mit hinreichender Genauigkeit auf die Linearposition zurückgeschlossen werden. Mitunter kann ein Verfahren genutzt werden, dass die Bewegungsänderung beim Überfahren der Rastiererhebung über den Linearwegsensor erkennt und somit das Erreichen der Zielposition detektiert. Durch die hohe Übersetzung ist das Verfahren allerdings nicht sehr robust verwendbar, da es beispielsweise durch externe Störeinflüsse zu vorzeitigen Fehlerkennungen kommen kann oder statt der gewünschten ersten Rastiererhebung erst die zweite Rastiererhebung von dem Sensor erkannt wird. Resultat ist, dass ein sicheres Rastieren nicht zuverlässig möglich ist, da im Fehlerfall die gehäusefeste Kontur d.h. der Vorsprung sich noch vor der Rastiermulde oder bereits hinter der Rastiermulde befindet, ohne dass dieser Zustand eindeutig detektiert werden kann.
Die allgemeine Lösung besteht nun darin, statt eine Rastiermulde, d.h. zwei Rastiererhebungen mindestens drei Rastiermulden, d.h. mindestens vier Rastiererhebungen vorzusehen. Diese mindestens drei Rastiermulden, d.h. mindestens vier Rastiererhebungen dienen dem Zweck, dass eine Auswertung des Linearpositionssignals dahingehend modifiziert werden kann, dass mindestens zwei Rastierereignisse zur Bestätigung der sicher verrasteten Position über den Linearwegsensor ausgewertet werden können. Ein einzelnes Fehlereignis führt nun nicht mehr zu einem instabilen mechanischen Zustand und im Falle eines Nicht-Erkennens eines Rastierereignisses mindestens noch eine weitere Rastierung potentiell detektierbar ist, bevor ein instabiler mechanischer Zustand eintreten würde.
Der Vorsprung der Rastierungseinrichtung kann ortsfest positioniert sein, insbesondere in einer montierten Anordnung der Stellvorrichtung in einem Getriebe, an einem Getriebegehäuse des Getriebes ortsfest positioniert sein, und die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden können dabei an dem Wandlerausgangsglied angeordnet sein.
Der Vorsprung der Rastierungseinrichtung ist hinsichtlich seiner Position und Lage derart auf die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden konstruktiv abgestimmt, dass in der gewünschten, vorbestimmten Zielposition für das Stellelement der Vorsprung in eine der Rastiermulden formschlüssig eingreift. Die Zielposition kann beispielsweise eine erste Endstellung des Stellelements sein, in der die dem Stellelement zugeordnete Kupplung vollständig eingelegt ist. Die Zielposition kann alternativ beispielsweise auch eine zweite Endstellung des Stellelements sein, in der die dem Stellelement zugeordnete Kupplung vollständig ausgelegt ist.
Das Wandlerausgangsglied kann eine Kreisringwand aufweisen, die sich mit ihrer Symmetrieachse in Richtung der linearen Bewegung des Wandlerausgangsglieds erstreckt und die eine mit einer Steigung versehene Stirnwand aufweist, welche die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden aufweist. Das Wandlerausgangsglied rotiert angetrieben durch den Aktuator um eine Drehachse, wobei das Wandlerausgangsglied gleichzeitig linear in Richtung der Drehachse verstellt wird. Aufgrund der sehr hohen Übersetzung bildet eine relativ große Drehung des Wandlerausgangsglieds lediglich einen sehr kleinen Hub des Wandlerausgangsglieds ab. Da die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden sich entlang eines Umfangs auf der Stirnwand der Kreisringwand erstrecken, weichen die verschiedenen Höhenlagen des Wandlerausgangsglieds in den verschiedenen Rastierstellungen der jeweiligen Rastiermulde der wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden nur in einer sehr geringen Höhe voneinander ab. Die sehr geringen Höhenunterschiede sind dabei so gering, dass sie konstruktiv immer noch dieselbe Zielposition kennzeichnen, auch wenn die Drehlagen des Wandlerausgangsglieds für die verschiedenen Rastiermulden unterschiedlich sind.
Die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden können dadurch gebildet werden, dass wenigstens vier Rastiererhebungen in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Rastiermulde durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Rastiererhebungen gebildet wird.
Es können genau drei aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden vorgesehen sein, die dadurch gebildet werden, dass genau vier Rastiererhebungen in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Rastiermulde durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Rastiererhebungen gebildet wird. Der erste Fehlerfall, dass im Sensorsignal ein Peak auftritt, der keine Rastiererhebungen kennzeichnet, sondern durch eine Störung verursacht ist, kann steuerungstechnisch dadurch abgefangen werden, dass das Erreichen der Zeitposition erst dann als erkannt gilt, wenn zwei Peaks festgestellt wurden. Sollte der erste Peak ein fehlerhaftes Signal sein, dann wird jedenfalls durch den zweiten Peak zumindest die erste Rastiermulde angezeigt. Der zweite Fehlerfall, dass im Sensorsignal ein Peak fehlt, obwohl eine Rastiererhebungen übersprungen wurde, kann steuerungstechnisch dadurch abgefangen werden, dass auch hier das Erreichen der Zeitposition erst dann als erkannt gilt, wenn zwei Peaks festgestellt wurden. Sollte aufgrund des fehlenden ersten Peaks die erste Rastiermulde bereits übersprungen worden sein, dann verbleibt jedenfalls noch die dritte Rastiermulde, um einen zweiten ordnungsgemäßen Peak erzeugen zu können.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit können genau vier aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden vorgesehen sein, die dadurch gebildet werden, dass genau fünf Rastiererhebungen in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Rastiermulde durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Rastiererhebungen gebildet wird. So kann auch der Fehlerfall abgefangen werden, dass zwei aufeinanderfolgende Peaks jeweils ein fehlerhaftes Signal sein können.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit können genau fünf aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden vorgesehen sein, die dadurch gebildet werden, dass genau sechs Rastiererhebungen in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Rastiermulde durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Rastiererhebungen gebildet wird. So kann auch der Fehlerfall abgefangen werden, dass drei aufeinanderfolgende Peaks jeweils ein fehlerhaftes Signal sein können.
In allen Ausführungsvarianten kann der Sensor ausgebildet sein, die Rastendposition des Wandlerausgangsglieds anhand wenigstens eines Peaks im Sensorsignal, insbesondere aufgrund wenigstens eines Sprungs im Bewegungsverlaufs des Wandlerausgangsglieds zu erfassen, wenn eine der Rastiererhebungen des Wandlerausgangsglieds aufgrund einer Bewegung des Wandlerausgangsglieds über den Vorsprung der Rastierungseinrichtung überspringt.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Steuervorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals eines Sensors einer Stellvorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen offenbart, wobei die Steuervorrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, ein Sensorsignal des Sensors, das eine Information über die momentane lineare Position des Wandlerausgangsglieds aufweist, über einen Zeitabschnitt innerhalb eines Zeitraumes, in dem der Aktuator der Stellvorrichtung das Wandlerausgangsglieds bewegt, zu erfassen, und aus den im Zeitabschnitt erfassten mehreren Sensorsignalen einen zeitlichen Verlauf der linearen Positionen des Wandlerausgangsglieds zu bestimmen, und aus einer zeitlichen ersten Ableitung oder zweiten Ableitung des Verlaufs mindestens einen Peak zu ermitteln, der als Indiz des Erreichens einer Rastiermulde der Rastierungseinrichtung oder einer die Rastiermulde begrenzenden Rastiererhebung herangezogen wird.
Die Steuervorrichtung kann ausgebildet und eingerichtet sein, den Aktuator stillzusetzen, um eine durch den Aktuator angesteuerte Bewegung des Wandlerausgangsglieds zu beenden, sobald die Steuervorrichtung aus den Sensorsignalen wenigstens zwei aufeinanderfolgende Peaks, insbesondere genau zwei aufeinanderfolgende Peaks, genau drei aufeinanderfolgende Peaks oder genau vier aufeinanderfolgende Peaks ermittelt hat.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Getriebe, insbesondere Getriebe eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Stellvorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen offenbart, und/oder aufweisend eine Steuervorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen offenbart.
Das Getriebe kann ein im Getriebegehäuse des Getriebes gelagertes Parksperrrad aufweisen, das eine Verzahnung aufweist, und eine im Getriebegehäuse beweglich gelagerte Parksperrenklinke aufweisen, die ausgebildet ist, in einem eingelegten Zustand einer Parksperrenvorrichtung des Getriebes in die Verzahnung des Parksperrrades einzugreifen, um das Getriebe zu sperren, sowie aufweisend eine Stellvorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen offenbart, und/oder eine Steuervorrichtung wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen offenbart, wobei die Stellvorrichtung und/oder die Steuervorrichtung ausgebildet sind, die Parksperrenvorrichtung zu betätigen.
Das Getriebe kann ein im Getriebegehäuse des Getriebes gelagerte Kupplung, insbesondere Allradkupplung eines Allradgetriebes aufweisen, sowie eine Stellvorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen offenbart, und/oder eine Steuervorrichtung, wie nach einer oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen offenbart, wobei die Stellvorrichtung und/oder die Steuervorrichtung ausgebildet sind, die Kupplung, insbesondere die Allradkupplung zu betätigen.
Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieses exemplarischen Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder auch in anderen Kombinationen der Merkmale betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Die Figuren zeigen:

1 eine Schnittdarstellung durch eine beispielhafte Ausführungsform eines Allradgetriebes mit einer Allradkupplung, die eine Stellvorrichtung wie beschrieben aufweisen kann;
2 eine perspektivische Teilansicht des Inneren eines beispielshaften automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit einer Parksperrenvorrichtung, die von einer Stellvorrichtung wie beschrieben zu betätigen sein kann;
3 eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Stellvorrichtung, die beispielsweise zur Betätigung einer Parksperrenvorrichtung ausgebildet ist;
4 eine schematische Darstellung einer Rastierungseinrichtung, die lediglich eine einzige Rastiermulde aufweist;
5 eine schematische Darstellung einer Rastierungseinrichtung, die insgesamt drei Rastiermulden aufweist; und
6 eine grafische Darstellung eines beispielhaften Sensorsignals, das einen ersten Peak und einen zweiten Peak zeigt.

Das in 1 dargestellte Getriebe 1 weist ein Getriebegehäuse 2, in dem, unter anderem, eine Kupplung 16, insbesondere eine Allradkupplung 16a eines Allradgetriebes 1a angeordnet ist. Die Kupplung 16 bzw. die Allradkupplung 16a wird durch eine Stellvorrichtung 17 betätigt. Die Stellvorrichtung 17 ist mittels einer Steuervorrichtung 18 automatisch ansteuerbar.
Das in 2 dargestellte Getriebe 1 weist eine Parksperrenvorrichtung 9 auf. Das in 2 ausschnittsweise dargestellte Automatgetriebe 1b eines Kraftfahrzeugs weist neben anderen Komponenten des Getriebes 1 ein Getriebegehäuse 2, sowie ein Parksperrrad 3 und eine Parksperrenklinke 4 auf. Das Parksperrrad 3 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit einer Abtriebswelle 5 des Getriebes 1 verbunden. Die Abtriebswelle 5 ist ausgebildet zum Antreiben der Räder wenigstens einer Fahrwerksachse des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Zur Realisierung einer Parksperrfunktion an dem Kraftfahrzeug greift die an dem Getriebegehäuse 2 schwenkbar gelagerte Parksperrenklinke 4 in einem eingelegten Zustand in eine Verzahnung 6 des Parksperrrades 3 formschlüssig ein, derart, dass mittels der Parksperrenklinke 4 das Parksperrrad 3 gegen Drehen gesichert ist. Aufgrund einer solchen Drehsicherung des Parksperrrades 3 ist folglich auch die mit dem Parksperrrad 3 verbundene Abtriebswelle 5 gegen Drehen gesperrt, d.h. drehgesichert.
Die Parksperrenklinke 4 ist dabei mittels eines Klinkenbolzens 7 schwenkbar in dem Getriebegehäuse 2 gelagert, derart, dass die Parksperrenklinke 4 zwischen einer eingelegten Sperrposition, in der ein Vorsprung 8 der Parksperrenklinke 4 zwischen zwei Zähnen der Verzahnung 6 des Parksperrrades 3 formschlüssig eingreift und einer ausgelegten Freigabeposition, in welcher der Vorsprung 8 der Parksperrenklinke 4 außer Eingriff mit der Verzahnung 6 des Parksperrrades 3 steht, hin- und her bewegbar ist.
Das Bewegen, d.h. ein Verstellen der Parksperrenklinke 4 zwischen der eingelegten Sperrposition und der ausgelegten Freigabeposition erfolgt mittels der Parksperrenvorrichtung 9. Die Parksperrenvorrichtung 9 umfasst dazu unter anderem ein Sperrelement 10, das die Parksperrenklinke 4 entsprechend bewegt bzw. verstellt.
Die Parksperrenvorrichtung 9 ist demgemäß ausgebildet, in einem eingelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung 9 mit ihrem Sperrelement 10 die Parksperrenklinke 4 so zu positionieren, dass der Vorsprung 8 der Parksperrenklinke 4 in die Verzahnung 6 des Parksperrrades 3 eingreift und somit das Getriebe 1 sperrt, indem die Parksperrenklinke 4 über das Parksperrrad 3 die Abtriebswelle 5 sperrt.
Eine konkrete Ausführungsform einer Stellvorrichtung 17 ist in 3 dargestellt. Die Stellvorrichtung 17 ist in 3 am Beispiel einer Parksperrenvorrichtung 9 gezeigt, so dass die Stellvorrichtung 17 in Zusammenwirken mit dem Parksperrrad 3, der Parksperrenklinke 4, dem Sperrelement 10 und einer Führungsplatte 11, einer Verbindungsstange 12, einer Sperrelement-Stellfeder 13, einer Einlegefeder 14 und einem Aktuator 15 dargestellt ist.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Parksperrenvorrichtung 9 ein auf einer Verbindungsstange 12 verstellbar gelagertes Sperrelement 10 auf, das ausgebildet ist, die Parksperrenklinke 4 des Getriebes 1, 1b zu bewegen, derart dass in einem eingelegten Zustand (3) der Parksperrenvorrichtung 9 die Parksperrenklinke 4 formschlüssig in die Verzahnung 6 des Parksperrrades 3 des Getriebes 1 eingreift und in einem ausgelegten Zustand (nicht dargestellt) der Parksperrenvorrichtung 9 die Parksperrenklinke 4 außer Eingriff von der Verzahnung 6 ist. Das Parksperrrad 3 bildet insoweit in Zusammenwirken mit der Parksperrenklinke 4 eine Kupplung 16, nämlich eine Parksperrenkupplung 16b. Dabei bildet die Parksperrenklinke 4 ein Schaltglied 19 der Parksperrenkupplung 16b und die Verbindungsstange 12 zusammen mit dem Sperrelement 10 ein Stellelement 20 der Stellvorrichtung 17.
Die in 3 gezeigte Stellvorrichtung 17 weist demgemäß ein linear verstellbar gelagertes Stellelement 20 auf, das ausgebildet ist, in seiner montierten Anordnung in einem Getriebe 1, 1a, 1b ein Schaltglied 19 einer Kupplung 16, 16a, 16b des Getriebes 1, 1a, 1b zu bewegen, derart dass in einem eingelegten Zustand des Stellelements 20 der Stellvorrichtung 17 ein erstes Kupplungsglied (Parksperrenklinke 4) des Getriebes 1, 1a, 1b mit einem zweiten Kupplungsglied (Parksperrrad 3) des Getriebes 1, 1a, 1b in Wirkverbindung steht und in einem ausgelegten Zustand des Stellelements 20 das erste Kupplungsglied (Parksperrenklinke 4) des Getriebes 1, 1a, 1b außer Wirkverbindung von dem zweiten Kupplungsglied (Parksperrrad 3) des Getriebes 1, 1a, 1 b ist.
Die Stellvorrichtung 17 umfasst eine das Stellelement 20 bewegende mechanische Wandlervorrichtung 21, die ausgebildet ist, eine Drehbewegung eines drehbar an der Wandlervorrichtung 21 gelagerten Wandlereingangsglieds 22 in eine lineare Bewegung eines Wandlerausgangsglieds 23 der Wandlervorrichtung 21 umzusetzen.
Ein an das Wandlereingangsglied 22 angekoppelter Aktuator 15 der Stellvorrichtung 17 ist ausgebildet, das Wandlereingangsglied 22 drehend zu bewegen, wobei das Wandlerausgangsglied 23 an das Stellelement 20 gekoppelt ist, so dass aufgrund einer durch den Aktuator 15 erzeugten, drehenden Antriebsbewegung des Wandlereingangsglieds 22 das Stellelement 20 linear bewegt wird. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der 3 wird das Wandlereingangsglied 22 von einem Zahnrad gebildet, das mit einer Verzahnung 24 an dem Wandlerausgangsglied 23 kämmt. Das Wandlereingangsglied 22 sitzt dabei auf einer Welle 25, die von einem Stirnrad 26 angetrieben wird. Das Stirnrad 26 kämmt seinerseits mit einem nicht näher dargestellten Ritzel, das auf einer Motorwelle 27 des Aktuator 15 sitzt.
Die Stellvorrichtung 17 umfasst außerdem eine Rastierungseinrichtung 28, die einerseits eine Rastiermulde 29 und zwei, die Rastiermulde 29 begrenzende Rastiererhebungen 30.1, 30.2 und andererseits einen mit der Rastiermulde 29 zusammenwirkenden Vorsprung 31 aufweist, wobei die Rastierungseinrichtung 28 ausgebildet ist, das Wandlerausgangsglied 23 in einer Rastendposition zu verrasten, wenn der Vorsprung 31 zwischen den beiden Rastiererhebungen 30.1, 30.2 positioniert in die Rastiermulde 29 eingreift.
Ein Sensor 32 der Stellvorrichtung 17 ist ausgebildet, die lineare Position des Wandlerausgangsglieds 23 in Form eines Sensorsignals zu erfassen. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels erfasst der Sensor 32 die axiale Höhenstellung des Wandlerausgangsglieds 23 nicht unmittelbar, sondern lediglich mittelbar über eine Hubstange 33, an der mittels eines Wälzlagers 34 das Wandlerausgangsglieds 23 zwar drehbar, aber in axialer Richtung festgelegt gelagert ist. Der Sensor 32 der Stellvorrichtung 17 ist, schematisch angedeutet durch die Leitung 35, mit der Steuervorrichtung 18 verbunden.
Die 4 zeigt schematisch eine einfache Rastierungseinrichtung 28 mit einer einzelnen Rastiermulde 29 und genau zwei, die einzelne Rastiermulde 29 begrenzende Rastiererhebungen 30.1, 30.2. Der Vorsprung 31 der Rastierungseinrichtung 28 ist im Falle des Ausführungsbeispiels der 3 bis 5 ortsfest positioniert und die Rastiermulde 29 ist an dem drehbaren und höhenverstellbaren Wandlerausgangsglied 23 angeordnet. Das Wandlerausgangsglied 23 ist in 4 und 5 lediglich schematisch dargestellt und zwar in Form einer Rampe als eine Abwicklung der Steigung des Wandlerausgangsglieds 23. Das Wandlerausgangsglied 23 weist nämlich im Falle des Ausführungsbeispiels der 3 eine Kreisringwand auf, die sich mit ihrer Symmetrieachse in Richtung der linearen Bewegung des Wandlerausgangsglieds 23 erstreckt und die eine mit einer Steigung versehene Stirnwand aufweist, welche die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden 29.1, 29.2, 29.3 aufweist.
In der Ausführungsform gemäß 5 weist die Rastierungseinrichtung 28 bzw. das Wandlerausgangsglied 23 demgemäß drei aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden 29.1, 29.2, 29.3 auf.
Die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden 29.1, 29.2, 29.3 werden dadurch gebildet, dass wenigstens vier Rastiererhebungen 30.1, 30.2, 30.3, 30.4 in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend wie in 5 dargestellt angeordnet sind und jede Rastiermulde 29.1, 29.2, 29.3 durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Rastiererhebungen 30.1, 30.2, 30.3, 30.4 wie in 5 dargestellt gebildet wird.
Der Sensor 32 (3) ist ausgebildet, die Rastendposition des Wandlerausgangsglieds 23 anhand wenigstens eines Peaks P im Sensorsignal, insbesondere aufgrund wenigstens eines Sprungs im Bewegungsverlaufs des Wandlerausgangsglieds 23 zu erfassen, wenn eine der Rastiererhebungen 30.1, 30.2, 30.3, 30.4 des Wandlerausgangsglieds 23 aufgrund einer Bewegung des Wandlerausgangsglieds 23 über den Vorsprung 31 der Rastierungseinrichtung 28 überspringt.
Die Steuervorrichtung 18 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zum Auswerten des Sensorsignals (6) des Sensors 32 ausgebildet und eingerichtet, wobei das Sensorsignal des Sensors 32 eine Information über die momentane lineare Position des Wandlerausgangsglieds 23 aufweist, und die Steuervorrichtung 18 über einen Zeitabschnitt innerhalb eines Zeitraumes, in dem der Aktuator 15 der Stellvorrichtung 17 das Wandlerausgangsglieds 23 bewegt, das Sensorsignal erfasst und aus den im Zeitabschnitt erfassten mehreren Sensorsignalen einen zeitlichen Verlauf der linearen Positionen des Wandlerausgangsglieds 23 bestimmt, und aus einer zeitlichen ersten Ableitung oder zweiten Ableitung des Verlaufs den mindestens einen Peak P ermittelt, der als Indiz des Erreichens einer Rastiermulde 29 der Rastierungseinrichtung 28 oder einer die Rastiermulde 29 begrenzenden Rastiererhebung 30.1, 30.2, 30.3, 30.4 herangezogen wird.
Die Steuervorrichtung 18 ist dabei ausgebildet und eingerichtet, den Aktuator 15 stillzusetzen, um eine durch den Aktuator 15 angesteuerte Bewegung des Wandlerausgangsglieds 23 zu beenden, sobald die Steuervorrichtung 18 aus den Sensorsignalen wenigstens zwei aufeinanderfolgende Peaks P, insbesondere genau zwei aufeinanderfolgende Peaks P, genau drei aufeinanderfolgende Peaks P oder genau vier aufeinanderfolgende Peaks P ermittelt hat.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
1a: Allradgetriebes
1b: Automatgetriebe
2: Getriebegehäuse
3: Parksperrrad
4: Parksperrenklinke
5: Abtriebswelle
6: Verzahnung
7: Klinkenbolzen
8: Vorsprung
9: Parksperrenvorrichtung
10: Sperrelement
11: Führungsplatte
12: Verbindungsstange
13: Sperrelement-Stellfeder
14: Einlegefeder
15: Aktuator
16: Kupplung
16a: Allradkupplung
16b: Parksperrenkupplung
17: Stellvorrichtung
18: Steuervorrichtung
19: Schaltglied
20: Stellelement
21: mechanische Wandlervorrichtung
22: Wandlereingangsglied
23: Wandlerausgangsglied
24: Verzahnung
25: Welle
26: Stirnrad
27: Motorwelle
28: Rastierungseinrichtung
29, 29.1, 29.2, 29.3: Rastiermulden
30.1,30.2, 30.3, 30.4: Rastiererhebungen
31: Vorsprung
32: Sensor
33: Hubstange
34: Wälzlager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013215849 A1 [0002, 0007]

Claims

Stellvorrichtung für ein Getriebe (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend - ein linear verstellbar gelagertes Stellelement (20), das ausgebildet ist, in seiner montierten Anordnung in einem Getriebe (1) ein Schaltglied (19) einer Kupplung (16, 16a, 16b) des Getriebes (1) zu bewegen, derart dass in einem eingelegten Zustand des Stellelements (20) der Stellvorrichtung (17) ein erstes Kupplungsglied des Getriebes (1) mit einem zweiten Kupplungsglied des Getriebes (1) in Wirkverbindung steht und in einem ausgelegten Zustand des Stellelements (20) das erste Kupplungsglied des Getriebes (1) außer Wirkverbindung von dem zweiten Kupplungsglied des Getriebes (1) ist, - eine das Stellelement (20) bewegende mechanische Wandlervorrichtung (21), die ausgebildet ist, eine Drehbewegung eines drehbar an der Wandlervorrichtung (21) gelagerten Wandlereingangsglieds (22) in eine lineare Bewegung eines Wandlerausgangsglieds (23) der Wandlervorrichtung (21) umzusetzen, - einen an das Wandlereingangsglied (22) angekoppelten Aktuator (15), der ausgebildet ist, das Wandlereingangsglied (22) drehend zu bewegen, wobei das Wandlerausgangsglied (23) an das Stellelement (20) gekoppelt ist, so dass aufgrund einer durch den Aktuator (15) erzeugten, drehenden Antriebsbewegung des Wandlereingangsglieds (22) das Stellelement (20) linear bewegt wird, sowie - eine Rastierungseinrichtung (28), die einerseits eine Rastiermulde (29) und zwei, die Rastiermulde (29) begrenzende Rastiererhebungen (30.1, 30.2) und andererseits einen mit der Rastiermulde (29) zusammenwirkenden Vorsprung (31) aufweist, wobei die Rastierungseinrichtung (28) ausgebildet ist, das Wandlerausgangsglied (23) in einer Rastendposition zu verrasten, wenn der Vorsprung (31) zwischen den beiden Rastiererhebungen (30.1, 30.2) positioniert in die Rastiermulde (29) eingreift, und - einen Sensor (32), der ausgebildet ist, die lineare Position des Wandlerausgangsglieds (23) in Form eines Sensorsignals zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastierungseinrichtung (28) wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden (29.1, 29.2, 29.3) aufweist, welche ausgebildet sind, zumindest im Wesentlichen dieselbe Rastendposition des Wandlerausgangsglieds (23) zu bestimmen.
Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) der Rastierungseinrichtung (28) ortsfest positioniert ist, insbesondere in einer montierten Anordnung der Stellvorrichtung (17) in einem Getriebe (1), an einem Getriebegehäuse (2) des Getriebes (1) ortsfest positioniert ist, und die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden (29.1, 29.2, 29.3) an dem Wandlerausgangsglied (23) angeordnet sind.
Stellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerausgangsglied (23) eine Kreisringwand aufweist, die sich mit ihrer Symmetrieachse in Richtung der linearen Bewegung des Wandlerausgangsglieds (23) erstreckt und die eine mit einer Steigung versehene Stirnwand aufweist, welche die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden (29.1, 29.2, 29.3) aufweist.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei aufeinanderfolgend angeordneten Rastiermulden (29.1, 29.2, 29.3) dadurch gebildet werden, dass wenigstens vier Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Rastiermulde (29.1, 29.2, 29.3) durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) gebildet wird.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden (29.1, 29.2, 29.3) vorgesehen sind, die dadurch gebildet werden, dass genau vier Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Rastiermulde (29.1, 29.2, 29.3) durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) gebildet wird.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass genau vier aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden (29.1, 29.2, 29.3) vorgesehen sind, die dadurch gebildet werden, dass genau fünf Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Rastiermulde (29.1, 29.2, 29.3) durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) gebildet wird.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass genau fünf aufeinanderfolgend angeordnete Rastiermulden (29.1, 29.2, 29.3) vorgesehen sind, die dadurch gebildet werden, dass genau sechs Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) in insbesondere gleichen Abständen voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind und jede Rastiermulde (29.1, 29.2, 29.3) durch eine Begrenzung von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) gebildet wird.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (32) ausgebildet ist, die Rastendposition des Wandlerausgangsglieds (23) anhand wenigstens eines Peaks (P) im Sensorsignal, insbesondere aufgrund wenigstens eines Sprungs im Bewegungsverlaufs des Wandlerausgangsglieds (23) zu erfassen, wenn eine der Rastiererhebungen (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) des Wandlerausgangsglieds (23) aufgrund einer Bewegung des Wandlerausgangsglieds (23) über den Vorsprung (31) der Rastierungseinrichtung (28) überspringt.
Steuervorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals eines Sensors (32) einer Stellvorrichtung (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (18) ausgebildet und eingerichtet ist, ein Sensorsignal des Sensors (32), das eine Information über die momentane lineare Position des Wandlerausgangsglieds (23) aufweist, über einen Zeitabschnitt innerhalb eines Zeitraumes, in dem der Aktuator (15) der Stellvorrichtung (17) das Wandlerausgangsglieds (23) bewegt, zu erfassen, und aus den im Zeitabschnitt erfassten mehreren Sensorsignalen einen zeitlichen Verlauf der linearen Positionen des Wandlerausgangsglieds (23) zu bestimmen, und aus einer zeitlichen ersten Ableitung oder zweiten Ableitung des Verlaufs mindestens einen Peak (P) zu ermitteln, der als Indiz des Erreichens einer Rastiermulde (29.1, 29.2, 29.3) der Rastierungseinrichtung (28) oder einer die Rastiermulde (29.1, 29.2, 29.3) begrenzenden Rastiererhebung (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) herangezogen wird.
Steuervorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals eines Sensors (32) einer Stellvorrichtung (17) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (18) ausgebildet und eingerichtet ist, den Aktuator (15) stillzusetzen, um eine durch den Aktuator (15) angesteuerte Bewegung des Wandlerausgangsglieds (23) zu beenden, sobald die Steuervorrichtung (18) aus den Sensorsignalen wenigstens zwei aufeinanderfolgende Peaks (P), insbesondere genau zwei aufeinanderfolgende Peaks (P), genau drei aufeinanderfolgende Peaks (P) oder genau vier aufeinanderfolgende Peaks (P) ermittelt hat.
Getriebe, insbesondere Getriebe eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Stellvorrichtung (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eine Steuervorrichtung (18) nach Anspruch 9 oder 10
Getriebe nach Anspruch 11, aufweisend ein im Getriebegehäuse (2) des Getriebes (1) gelagertes Parksperrrad (3), das eine Verzahnung (6) aufweist, eine im Getriebegehäuse (2) beweglich gelagerte Parksperrenklinke (4), die ausgebildet ist, in einem eingelegten Zustand einer Parksperrenvorrichtung (9) des Getriebes (1) in die Verzahnung des Parksperrrades (3) einzugreifen, um das Getriebe (1) zu sperren, sowie aufweisend eine Stellvorrichtung (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eine Steuervorrichtung (18) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Stellvorrichtung (17) und/oder die Steuervorrichtung (18) ausgebildet sind, die Parksperrenvorrichtung (9) zu betätigen.
Getriebe nach Anspruch 11, aufweisend ein im Getriebegehäuse (2) des Getriebes (1) gelagerte Kupplung (16), insbesondere Allradkupplung (16a) eines Allradgetriebes (1a), sowie aufweisend eine Stellvorrichtung (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eine Steuervorrichtung (18) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Stellvorrichtung (17) und/oder die Steuervorrichtung (18) ausgebildet sind, die Kupplung (16), insbesondere die Allradkupplung (16a) zu betätigen.