DE102018217473B4

DE102018217473B4 - Parksperrenmechanismus für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018217473B4
Application number: DE102018217473.3A
Authority: DE
Inventors: Gerd Beck; Sabine Gruber; Michael Wagner
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2022-03-10
Anticipated expiration: 2038-10-13
Also published as: DE102018217473A1

Abstract

Parksperrenmechanismus (1, 10 , 100, 1000) für ein Fahrzeug (F), umfassend- zumindest ein Parksperren-Steuermodul (SM),- eine Parksperre (5, 50, 500, 5000) mit einem ersten Blockierelement (2, 20, 200, 2000) und einem zweiten Blockierelement(4, 40, 400, 4000), welche bei eingelegter Parksperre (5, 50, 500, 5000) miteinander wechselwirken, und- ein Wählelement (W) zum Ein- oder Auslegen einer Parksperre (5, 50, 500, 5000), wobei das erste Blockierelement (2, 20, 200, 2000) mit einem elektrischen Antriebsstrang (3), umfassend eine elektrische Maschine, des Fahrzeugs (F) gekoppelt ist und das zweite Blockierelement (4, 40, 400, 4000) mit einem Stellelement (6, 60) gekoppelt ist, und- wobei das Parksperren-Steuermodul (SM) eingerichtet ist, einen Stillstand des Fahrzeugs (F) und ein mittels des Wählelements (W) gewünschtes Einlegen der Parksperre (5, 50, 500, 5000) zu detektieren und bei detektiertem Stillstand und detektiertem gewünschtem Einlegen der Parksperre (5, 50, 500, 5000) ein erstes Steuersignal (SS1) für den Antriebsstrang (3) erzeugt, welcher das erste Blockierelement (2, 20, 200, 2000) in eine zum zweiten Blockierelement (4, 40, 400, 4000) ausgerichtete Sperrposition (SP), insbesondere eine Winkelposition, positioniert bzw. vorpositioniert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Parksperrenmechanismus für ein Fahrzeug.
Es sind mechanische Parksperrensysteme zum Einlegen und Auslegen einer Parksperre für Fahrzeuge bekannt, welche beispielsweise ab einer Geschwindigkeit von kleiner 5 km/h einen Antriebsstrang des Fahrzeugs sperrt. Diese sind häufig aufwendig und benötigen viel Bauraum.
Parksperrensysteme aus dem Stand der Technik sind beispielsweise aus DE 10 2009 023 498 B4 , US 2014 / 0 284 169 A1 und DE 10 2017 102 402 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Parksperrenmechanismus für ein Fahrzeug anzugeben, welcher besonders sicher und einfach aufgebaut ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Parksperrenmechanismus, welcher die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Parksperrenmechanismus für ein Fahrzeug umfasst zumindest ein Parksperren-Steuermodul, eine Parksperre mit einem ersten Blockierelement und einem zweiten Blockierelement, welche bei eingelegter Parksperre miteinander wechselwirken, ein Wählelement, zum Beispiel einen Wählhebel, zum Auswählen einer gewünschten Parksperre, insbesondere zum Ein- oder Auslegen der Parksperre, wobei das erste Blockierelement mit einem elektrischen Antriebsstrang des Fahrzeugs gekoppelt ist und das zweite Blockierelement mit einem Stellelement gekoppelt ist, und wobei das Parksperren-Steuermodul eingerichtet ist, einen Stillstand des Fahrzeugs und ein mittels des Wählelements gewünschtes Einlegen der Parksperre zu detektieren und bei detektiertem Stillstand und detektierten gewünschtem Einlegen der Parksperre ein erstes Steuersignal für den Antriebsstrang erzeugt, welcher das erste Blockierelement in eine zum zweiten Blockierelement ausgerichtete Sperrposition, insbesondere eine Parksperrposition, beispielsweise eine vorgegebene Winkelposition, positioniert.
Der angegebene Parksperrenmechanismus hat zum Vorteil, dass eine bekannte mechanische Parksperrenfunktion in eine bestehende im Fahrzeug vorhandene Elektronik implementiert werden kann. Dadurch ist es möglich den Parksperrenmechanismus mit weniger mechanischen Elementen auszubilden und neue Parksperrenfunktionen, wie erhöhte Sicherheit, winkelgenaue Sperrpositionierungen, beispielsweise einer Verrastgeometrie oder einer Stift-Loch-Geometrie der Parksperre, zu gestalten. Durch die genaue, insbesondere winkelgenaue, Positionierung des ersten Blockierelements in eine Sperrposition, insbesondere Parksperrposition zum zweiten Blockierelement, kann die Parksperre sicher eingelegt werden, so dass das Fahrzeug gesperrt ist. Insbesondere sind durch eine solche Vorpositionierung des ersten Blockierelements mittels des Antriebsstrangs in die Sperrposition je nach Auslegung der Parksperre ungewollte Stellungen oder Fehlstellungen der Parksperre, wie Zahn-auf-Zahn-Stellungen bei einem Zahnradsperrmechanismus oder Pin-neben-Loch-Stellungen bei einem Pin-Loch-Sperrmechanismus, sicher vermieden.
Gemäß einer Weiterbildung erzeugt das Parksperren-Steuermodul ein zweites Steuersignal für das Stellelement, zum Beispiel einen Aktor, zum Positionieren des zweiten Blockierelements. Dabei wird das zweite Blockierelement mittels des Stellelements in einen Sperreingriff mit dem ersten Blockierelement gestellt oder gebracht. Durch die Vorpositionierung des ersten Blockierelements in seine zum zweiten Blockierelement ausgerichtete Sperrposition kann das zweite Blockierelement sicher in den Sperreingriff im ersten Blockierelement einfallen oder gelangen.
In einer möglichen Ausführungsform sind das erste Blockierelement und das zweite Blockierelement derart zueinander positioniert, dass diese axial miteinander in den Sperreingriff gelangen. Beispielsweise ist ein solcher axialer Sperrmechanismus der Parksperre als ein Bolzen-Bohrungs-Sperrmechanismus oder Pin-Loch-Sperrmechanismus oder Klauen-Sperrmechanismus oder Sperrrad mit axial abstehenden Zähnen, in welche eine Klinke oder Klaue eingreift, ausgebildet.
Eine weitere mögliche Ausführungsform sieht vor, dass das erste Blockierelement und das zweite Blockierelement derart zueinander positioniert sind, dass diese radial miteinander in den Sperreingriff gelangen. Beispielsweise ist ein solcher radialer Sperrmechanismus der Parksperre als ein Zahnrad-Zahnrad-Sperrmechanismus oder Klinken-Zahnrad-Sperrmechanismus ausgebildet.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung des Parksperrenmechanismus ist das erste Blockierelement als ein Zahnrad mit Sperrzähnen, beispielsweise mit einem äußeren, radial abstehenden Zahnkranz oder einem äußeren, axial abstehenden Zahnkranz, oder als Rad oder Scheibe mit Sperrbohrungen, insbesondere Vertiefungen oder Durchgangsbohrungen, ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung ist das zweite Blockierelement als Sperrklinke, Sperrbolzen, Stift, Sperrelement, Klinke, Klaue, Stab oder Bolzen ausgebildet.
Eine weitere mögliche Ausführungsform sieht vor, dass vor einem Lösen oder Auslegen der Parksperre, insbesondere des zweiten Blockierelements aus dem Sperreingriff am ersten Blockierelement, der Antriebsstrang, insbesondere eine elektrische Maschine des Fahrzeugs, gestartet wird. Hierdurch übernimmt die elektrische Maschine des Fahrzeugs ein Verrastmoment des ersten Blockierelements, wodurch ein zu einer Auslegung der Parksperre notwendiges Reibmoment reduziert wird.
In einer weiteren Ausführungsform legt das Fahrzeug beim Betätigen des Antriebsstrangs zum Positionieren des ersten Blockierelements in die vorgegebene Sperr-, insbesondere Parksperrposition relativ zum zweiten Blockierelement, eine maximale Strecke von 150 mm zurück.
Weiterhin offenbart die Erfindung, dass das Parksperrensteuergerät eingerichtet ist, um eine Fehlermeldung auszugeben und/oder eine Notbremsung einer Betriebsbremse zu aktivieren, wenn sich das Fahrzeug während des Einlegens der Parksperre nicht im Stillstand befindet. Zur Aktivierung der Notbremsung erzeugt das Parksperrensteuergerät ein Notbremssignal, welches der Betriebsbremse zum Auslösen einer Notbremsung zugeführt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:

1 eine schematische Blockdarstellung eines Parksperren-Steuermoduls zum Einlegen oder Auslegen eines Parksperrenmechanismus,
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Parksperrenmechanismus mit zwei Blockierelementen, welche in Wechselwirkung, aber nicht im Sperreingriff sind,
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Parksperrenmechanismus mit zwei Blockierelementen, welche in Wechselwirkung und im radialen Sperreingriff miteinander sind,
4 eine schematische Darstellung eines alternativen Parksperrenmechanismus mit zwei Blockierelementen, welche bei eingelegter Parksperre in einem axialem Sperreingriff sind,
5 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen Parksperrenmechanismus mit zwei Blockierelementen, welche bei eingelegter Parksperre in einem axialem Sperreingriff sind,
6 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen Parksperrenmechanismus mit zwei Blockierelementen, welche bei eingelegter Parksperre in einem radialen Sperreingriff sind,
7 ein Ablaufdiagramm für das Einlegen einer Parksperre, und
8 ein Ablaufdiagramm für das Auslegen der Parksperre.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Parksperren-Steuermodul SM für einen Parksperrenmechanismus 1 zum Einlegen einer Parksperre 5 an einem Fahrzeug F. Das Parksperren-Steuermodul SM ist beispielsweise Teil eines Programms eines Steuergerätes in dem Fahrzeug F, zum Beispiel ein Programmteil eines Brems-Steuergerätes.
Das Fahrzeug F ist als ein Elektrofahrzeug ausgebildet und umfasst einen Antriebsstrang 3 mit einer elektrischen Maschine, wie einem Elektromotor, und einer Traktionsbatterie, auch als Elektroantrieb bezeichnet.
Alternativ kann das Fahrzeug F ein Hybridelektrofahrzeug sein, welches eine elektrische Maschine und beispielsweise eine Verbrennungsmaschine im Antriebsstrang aufweist.
Der Antriebsstrang 3 des Fahrzeugs F, insbesondere dessen Stellelemente, Aktoren, Sensoren, Steuergeräte, etc., sind daten- und/oder signaltechnisch mit dem Parksperren-Steuermodul SM gekoppelt, beispielsweise drahtgebunden, zum Beispiel mittels eines Datenbussystems, wie einen CAN- oder LAN-Bussystem, oder drahtlos, zum Beispiel über eine Funk- oder Bluetooth-Verbindung.
Als eine erste Eingangsgröße E1 ist dem Parksperren-Steuermodul SM ein Signal ST über eine momentane Stellung eines Wählelements W, zum Beispiel eines Wählhebels, zuführbar. Beispielsweise wird dem Parksperren-Steuermodul SM als Signal ST eine Information darüber zugeführt, ob das Wählelement W in der Stellung „Parksperre EIN“ oder „Parksperre AUS“ gestellt ist. Durch Betätigung des Wählelements W beispielsweise in die Stellung „Parksperre EIN“ wählt ein Benutzer aus, dass die Parksperre 5 für das Fahrzeug F eingelegt werden soll. Durch Betätigung des Wählelements W beispielsweise in die Stellung „Parksperre AUS“ wählt ein Benutzer aus, dass die Parksperre 5 für das Fahrzeug F ausgelegt werden soll. Der jeweilige durch das Parksperren-Steuermodul SM ausgeführte Algorithmus zum Ein- bzw. Auslegen der Parksperre 5 wird nachfolgend sowohl anhand des Parksperrenmechanismus 1 strukturell als auch anhand der 7 und 8 funktionell beschrieben.
Als eine zweite Eingangsgröße E2 ist dem Parksperren-Steuermodul SM eine Information über die momentane Ist-Geschwindigkeit vist des Fahrzeugs F zuführbar. Beispielsweise wird dem Parksperren-Steuermodul SM ein Geschwindigkeitssignal von einem Geschwindigkeitssensor oder einem Motorsteuergerät zugeführt.
Als eine dritte Eingangsgröße E3 ist eine Zustandsmeldung ZM über mindestens eine Größe oder Funktion des Fahrzeugs F dem Parksperren-Steuermodul SM zuführbar. Beispielsweise ist als Zustandsmeldung ZM „Maschine AN“ oder „Maschine AUS“ und/oder eine Lage oder Stellposition des Antriebsstrangs, insbesondere der elektrischen Maschine, dem Parksperren-Steuermodul SM, zuführbar.
Als vierte Eingangsgröße E4 ist eine Rückmeldung RM von der Parksperre 5 dem Parksperren-Steuermodul SM zuführbar. Zum Beispiel ist dem Parksperren-Steuermodul SM als eine erste Rückmeldung RM „Parksperre eingelegt“ und/oder als eine zweite Rückmeldung RM „Parksperre ausgelegt“ zuführbar.
Das Parksperren-Steuermodul SM umfasst einen Algorithmus zum Einlegen bzw. Auslegen der Parksperre 5. Dabei werden die zugeführten Eingangsgrößen E1 bis E4 mittels des Algorithmus zu Ausgangsgrößen A1 bis A2 verarbeitet.
Als eine erste Ausgangsgröße A1 erzeugt das Parksperren-Steuermodul SM ein erstes Steuersignal SS1 für den Antriebsstrang 3. Das erste Steuersignal SS1 ist ein Steuersignal für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrischen Motor oder Inverter, zum Bereitstellen einer Sperrposition oder zum Übernehmen eines Sperrmoments.
Als eine zweite Ausgangsgröße A2 erzeugt das Parksperren-Steuermodul SM ein zweites Steuersignal SS2 für ein Stellelement 6 zum Einlegen bzw. Auslegen eines Sperreingriffs SE der Parksperre 5, wie es nachfolgend beschrieben wird.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Parksperrenmechanismus 1. Der Parksperrenmechanismus 1 ist nicht im Sperreingriff SE.
Der Parksperrenmechanismus 1 umfasst die Parksperre 5 mit zumindest einem ersten Blockierelement 2 und einem zweiten Blockierelement 4, die zumindest bei eingelegter Parksperre 5 miteinander wechselwirken.
Das erste Blockierelement 2 ist mit dem elektrischen Antriebsstrang 3 des Fahrzeugs F gekoppelt, insbesondere bewegungsgekoppelt. Beispielsweise sind das erste Blockierelement 2 und der Antriebsstrang 3 drehfest miteinander gekoppelt.
Dabei kann das erste Blockierelement 2 bei gewünschtem Einlegen der Parksperre 5 mittels des elektrischen Antriebsstrangs 3, insbesondere einem elektrischen Motor, um einen vorgegebenen Winkel α verstellt, beispielsweise gedreht, werden.
Hierzu ist das Parksperren-Steuermodul SM eingerichtet, einen Stillstand des Fahrzeugs F und eine mittels des Wählelements W gewünschte Parksperre 5 zu detektieren. Bei detektiertem Fahrzeugstillstand und detektierter gewünschter Parksperre 5 erzeugt das Parksperren-Steuermodul SM das erste Steuersignal SS1 für den Antriebsstrang 3, um das erste Blockierelement 2 in eine zum zweiten Blockierelement 4 ausgerichtete Sperrposition SP zu positionieren, wie in 3 dargestellt. Beispielsweise wird das erste Blockierelement 2 gemäß Pfeil P1 gedreht. Hierdurch wird eine sogenannte Zahn-auf-Zahn-Position der Parksperre 5 weitgehend vermieden.
Die Winkelposition des ersten Blockierelements 2 relativ zum zweiten Blockierelement 4 ist beispielsweise mittels eines am Antriebstrang 3 angeordneten Drehwinkelsensors ermittelbar. Hierdurch kann die erforderliche Verstellung des ersten Blockierelements 2 relativ zum zweiten Blockierelement 4 mittels des Parksperren-Steuermoduls SM ermittelt und entsprechend gesteuert werden.
Das Parksperren-Steuermodul SM ist weiterhin eingerichtet, das zweite Steuersignal SS2 für das Stellelement 6 zu erzeugen, welches das zweite Blockierelement 4 freigibt, so dass dieses in einen Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2 gelangt. Insbesondere bewegt sich das gelöste zweite Blockierelement 4 selbsttätig in den Sperreingriff SE in der Sperrposition SP mit dem ersten Blockierelement 2 gemäß Pfeil P2.
Das zweite Blockierelement 4 ist mit dem Stellelement 6 gekoppelt. Das Stellelement 6 umfasst beispielsweise ein konisches Ende 7. Das Stellelement 6 ist beispielsweise ein Aktor oder Motor.
Das erste Blockierelement 2 ist beispielsweise als ein Zahnrad oder Sperrrad 2.1 mit einer radialen Verrastung mit Rastzähnen 2.2 ausgebildet. Das zweite Blockierelement 4 ist beispielsweise als eine Sperrklinke mit zumindest einem Rastzahn 4.1 ausgebildet.
Das erste Blockierelement 2 und das zweite Blockierelement 4 sind in diesem ersten Ausführungsbeispiel als ein Klinken-Zahnrad-Sperrmechanismus ausgeführt und derart zueinander positioniert, dass diese radial miteinander in den Sperreingriff SE der Parksperre 5 gelangen können.
In 2 sind die beiden Blockierelemente 2 und 4 nicht im Sperreingriff SE; ihre Rastzähne 2.2 und 4.1 stehen aufeinander.
Gemäß 2 ist die Parksperre 5 somit ausgelegt und das Fahrzeug F befindet sich in Parkstellung. Das Wählelement W ist in der Stellung „Parksperre AUS“.
Ist eine Parksperre 5 des Fahrzeugs F gewünscht und mittels des Wählelements W eingelegt und befindet sich das Fahrzeug F im Stillstand, wird die Parksperre 5 in eine Position bewegt, in welcher das Stellelement 6 mit konischen Ende 7 gemäß Pfeil P3 das zweite Blockierelement 4 in Richtung des ersten Blockierelements 2 drückt, so dass das zweite Blockierelement 4 gemäß Pfeil P2 in Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2 gelangt, insbesondere bewegt oder gedrückt wird.
In diesem Sperreingriff SE ist die Parksperre 5 in der Sperrposition SP angeordnet. Dadurch ist der mit dem ersten Blockierelement 2 verbundene Antriebsstrang 3 blockiert und das Fahrzeug F befindet sich in Parkstellung und kann bis zu einem Auslegen der Parksperre 5 nicht bewegt werden.
Bei einem Auslegen der Parksperre 5 des Fahrzeugs F wird der Sperreingriff SE des zweiten Blockierelements 4 mit dem ersten Blockierelements 2 gelöst. Beispielsweise wird das Stellelement 6 mittels eines Antriebs, zum Beispiel eines Motors oder einer Feder, insbesondere einer Rückstellfeder 8, in seine Ausgangslage gemäß Pfeil P4 zurückgestellt, in welcher dieser nicht das zweite Blockierelement 4 im Sperreingriff SE hält, insbesondere drückt.
Das zweite Blockierelement 4 ist dadurch freigegeben und kann selbsttätig in seine Ausgangsposition gemäß Pfeil P5 zurückgestellt werden und außer Sperreingriff SE gelangen. Beispielsweise ist das zweite Blockierelement 4 mittels einer zugehörigen Rückstellfeder 9 in seine Ausgangsposition zurückstellbar, in welcher das zweite Blockierelement 4 nicht mehr in dem Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2 verweilt. Dadurch ist der verbundene Antriebsstrang 3 entriegelt und das Fahrzeug F kann bewegt werden.
Das erste Blockierelement 2 befindet sich während des Einlegens und während des Auslegens der Parksperre 5 im Stillstand. Das erste Blockierelement 2 wird vor dem Einlegen der Parksperre 5 vorpositioniert, wie oben beschrieben, um ein sicheres Einlegen der Parksperre 5 zu ermöglichen.
Anstelle von Rückstellfedern 8 und 9 für das Stellelement 6 und das zweite Blockierelement 4 können andere geeignete Antriebe vorgesehen sein.
Im Ausführungsbeispiel nach 2 und 3 sind das erste Blockierelement 2 und das zweite Blockierelement 4 derart zueinander positioniert, dass diese beim Sperreingriff SE radial ineinander greifen.
Beim Verfahren des ersten Blockierelements 2 um den vorgegebenen Winkel α in die Sperrposition SP legt das Fahrzeug F eine vorgegebene Strecke in einem Bereich von 50 mm bis 100 mm oder von maximal 150 mm zurück.
Darüber hinaus kann das Parksperren-Steuermodul SM eingerichtet sein, eine Fehlermeldung auszugeben und/oder eine Notbremsung mittels einer Betriebsbremse zu aktivieren, wenn sich das Fahrzeug F während des Einlegens der Parksperre 5 nicht im Stillstand befindet.
Beim Lösen oder Auslegen der Parksperre 5 übernimmt die elektrische Maschine des Antriebsstrangs 3 des Fahrzeugs F das Verrastmoment des ersten Blockierelements 2 und reduziert dadurch ein für das Lösen notwendiges Reibmoment.
Ist das Reibmoment reduziert, aktuiert der Aktor oder Motor das Stellelement 6, sodass dieses beispielsweise vom zweiten Blockierelement 4 gemäß Pfeil P4 weg bewegt wird und nicht mehr in Kontakt mit dem zweiten Blockierelement 4 steht oder dieses zumindest freigibt. Die Rückstellfeder 9 stellt das zweite Blockierelement 4 gemäß Pfeil P5 in eine Position, in welcher das zweite Blockierelement 4 nicht mehr im Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2 steht.
4 zeigt einen Parksperrenmechanismus 10 mit einer alternativen Ausführungsform für eine Parksperre 50. Das Parksperren-Steuermodul SM ist, wie oben beschrieben, eingerichtet.
Das erste Blockierelement 20 ist als ein Sperrrad 20.1 mit Sperrbohrungen 20.2 ausgebildet. Das zweite Blockierelement 40 ist als ein Sperrbolzen 40.1 ausgebildet.
Das erste Blockierelement 20 und das zweite Blockierelement 40 sind derart zueinander positioniert, dass diese im Sperreingriff SE axial ineinander greifen.
Wird die Parkstellung am Wählelement W eingelegt, stellt beispielsweise das Stellelement 60 das zweite Blockierelement 40 in eine Sperrposition SP gemäß Pfeil P3, in welcher dieses in Sperreingriff SE mit der Sperrbohrung 20.2 des ersten Blockierelements 20 gelangt und steht. Dadurch ist die Parksperre 50 eingelegt und der Antriebsstrang 3 des Fahrzeugs F blockiert. Folglich kann das Fahrzeug F nicht bewegt werden.
Wird die Parkstellung am Wählelement W ausgelegt, stellt das Stellelement 60 das zweite Blockierelement 40 in eine Position, in welcher dieser nicht mehr im Sperreingriff SE mit der Sperrbohrung 20.2 des ersten Blockierelements 20 steht. Dadurch ist die Parksperre 50 ausgelegt und der Antriebsstrang 3 des Fahrzeugs F ist verstellbar und folglich kann das Fahrzeug F bewegt werden.
Zum sicheren Einlegen der Parksperre 50 des zweiten Ausführungsbeispiels ist das erste Blockierelement 20 vorpositionierbar. Hierzu wird das erste Blockierelement 20 mittels des Antriebsstrangs 3 um einen vorgegebenen Winkel α in die Sperrposition SP gemäß Pfeil P1 verstellt, beispielsweise gedreht.
5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform für einen Parksperrenmechanismus 100, wobei das erste Blockierelement 200 beispielsweise als Sperrrad 200.1 und das zweite Blockierelement 400 als Sperrklinke 400.1 ausgebildet ist.
Weiterhin umfasst der Parksperrenmechanismus 100 einen Vorsprung 12 und ein Gegenlager 11, welche derart ausgebildet sind, dass diese bei gewünschter oder eingelegter Parksperre 500 das zweite Blockierelement 400 in Richtung des ersten Blockierelements 200 drücken gemäß Pfeil P7. Das erste Blockierelement 200 umfasst das Sperrrad 200.1, an welchem mindestens eine Sperrklinke 400.1 oder ein Rastzahn 200.2 in Richtung des zweiten Blockierelements 400 weist.
Der Vorsprung 12 weist beispielsweise eine Konusform auf. Darüber hinaus können mehrere Vorsprünge 12 vorgesehen sein. Der Vorsprung 12 ist Teil des Gegenlagers 11. Das Gegenlager 11 ist beispielsweise rad- oder scheibenförmig ausgebildet.
Hierdurch wird das zweite Blockierelement 400 in Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 200 gestellt.
Das erste Blockierelement 200 und das zweite Blockierelement 400 sind derart zueinander positioniert, dass diese im Sperreingriff SE in der Sperrposition SP axial ineinander greifen.
Zum sicheren Einlegen der Parksperre 500 des weiteren Ausführungsbeispiels ist das erste Blockierelement 200 vorpositionierbar. Hierzu wird das erste Blockierelement 200 mittels des Antriebsstrangs 3 um einen vorgegebenen Winkel α in die Sperrposition SP gemäß Pfeil P8 verstellt, beispielsweise gedreht.
6 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform für einen Parksperrenmechanismus 1000 mit einer Parksperre 5000, wobei das erste Blockierelement 2000 beispielsweise als Zahnrad oder Sperrrad 2000.1 mit mehreren Rastzähnen 2000.2 und das zweite Blockierelement 4000 beispielsweise als Bolzen 4000.1 mit einem Federelement, beispielsweise einer Rückstellfeder 9, ausgebildet ist.
Das erste Blockierelement 2000 und das zweite Blockierelement 4000 sind derart zueinander positioniert, dass diese im Sperreingriff SE radial ineinander greifen.
Wird die Parksperre 5000 am Wählelement W ausgelegt, schaltet beispielsweise das Stellelement 6 das zweite Blockierelement 4000 energielos, so dass beispielsweise der Bolzen 4000.1 mittels eines Federelements 9 in eine Position gestellt wird, in welcher dieses nicht mehr im Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2000 steht. Dadurch ist die Parksperre 5000 ausgelegt und der Antrieb 3 des Fahrzeugs F ist verstellbar und folglich das Fahrzeug F bewegbar.
Optional kann ein Federelement 9 beim zweiten Blockierelement 4000 entfallen. Beispielsweise wird das zweite Blockierelement 4000 beim Auslegen der Parksperre 5000 beispielsweise mittels eines Aktors oder Stellelements 6 aktuiert und in eine Position gestellt, in welcher dieses nicht mehr im Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2000 steht.
7 zeigt ein Flussdiagramm für das Parksperren-Steuermodul SM. Das Flussdiagramm stellt einen möglichen Ablauf für das Einlegen einer Parksperre 5, 50, 500 oder 5000 dar.
Hat der Fahrer des Fahrzeugs F das Fahrzeug F in Schritt S1 in Stillstand versetzt und das Wählelement W im Schritt S2 in Parkstellung gebracht oder gestellt, sendet das Wählelement W in Schritt S3 als Eingangssignal das Signal ST an das Parksperren-Steuermodul SM.
Hat das Parksperren-Steuermodul SM das Signal ST des Wählelements W empfangen, führt das Parksperren-Steuermodul SM im Schritt S4 eine Plausibilitätskontrolle durch, ob das Fahrzeug F in Stillstand ist.
Ist das Ergebnis der Plausibilitätskontrolle negativ, erteilt das Parksperren-Steuermodul SM keine Freigabe zum Einlegen der Parksperre 5, 50, 500 oder 5000 und gibt in Schritt S5 als Zustandsmeldung ZM eine Fehlermeldung an einen Fahrer des Fahrzeugs F aus und/oder aktiviert eine Notbremsung mittels einer Betriebsbremse, wenn sich das Fahrzeug F während des Einlegens der Parksperre 5, 50, 500 oder 5000 nicht im Stillstand befindet.
Ist das Ergebnis der Plausibilitätskontrolle positiv, erteilt das Parksperren-Steuermodul SM im Schritt S6 eine Freigabe und erzeugt ein erstes Steuersignal SS1 für den Antriebsstrang 3, mittels welchem das erste Blockierelement 2, 20, 200, 2000 in Schritt S7 in eine zum zweiten Blockierelement 4, 40, 400, 4000 vorgegebene Sperrposition SP, insbesondere eine Winkelposition, gestellt, beispielsweise gedreht, wird, wie es oben für die verschiedenen Ausführungsbeispiele näher beschrieben ist.
Beim Verstellen des ersten Blockierelements 2, 20, 200 oder 2000 mittels des Antriebsstrangs 3 im Schritt S7, beispielsweise einer Elektromaschine, legt das Fahrzeug F eine Fahrstrecke von beispielsweise maximal 150 mm zurück.
Hat der Antriebsstrang 3 das erste Blockierelement 2, 20, 200 oder 2000 in die vorgegebene Winkelposition gestellt, sendet der Antriebsstrang 3 in Schritt S8 als Zustandsmeldung ZM ein Signal ST über die Winkelposition an das Parksperren-Steuermodul SM und bestätigt dadurch die Position des ersten Blockierelements 2, 20, 200, 2000 relativ zum zweiten Blockierelement 4, 40, 400, 4000.
Hat das Parksperren-Steuermodul SM das Signal ST des Antriebsstrangs 3 empfangen, erzeugt dieses in Schritt S9 ein zweites Steuersignal SS2 für das Stellelement 6 oder einen Aktor, mittels welchem das zweite Blockierelement 4, 40, 400 oder 4000 in eine solche Position gestellt wird, in welcher das zweite Blockierelement 4, 40, 400, 4000 in Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2, 20, 200, 2000 gelangt.
Ist das zweite Blockierelement 4, 40, 400, 4000 in Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2, 20, 200, 2000 gestellt, wird eine Rückmeldung RM im Schritt S10 an das Parksperren-Steuermodul SM gesendet, dass die Parksperre 5, 50, 500, 5000 eingelegt ist. Beispielsweise ist hierfür ein nicht näher dargestellter Stellungssensor vorgesehen, der das Einfallen des zweiten Blockierelements 4, 40, 400, 4000 in das erste Blockierelement 2, 20, 200, 2000 zum Sperreingriff SE detektiert.
Im Schritt S11 ist das Fahrzeug F dadurch gesperrt und nicht bewegbar.
8 zeigt ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf beim Auslegen der Parksperre 5, 50, 500, 5000 darstellt.
In Schritt S'1 legt der Fahrer die eingelegte Parksperre 5, 50, 500, 5000 am Wählelement W aus. Daraufhin sendet das Wählelement W in Schritt S'2 ein Signal ST an das Parksperren-Steuermodul SM.
Im Schritt S'3 erzeugt das Parksperren-Steuermodul SM ein drittes Steuersignal SS3 für den Antriebsstrang 3. Der Antriebsstrang 3 übernimmt nach Empfang des dritten Steuersignals SS3 ein Verrastmoment des ersten Blockierelements 2, 20, 200, 2000.
In Schritt S'4 erzeugt das Parksperren-Steuermodul SM ein viertes Steuersignal SS4 an einen Aktor, insbesondere einen Motor, zum Auslegen der Parksperre 5, 50, 500, 5000, insbesondere zum Freigeben des zweiten Blockierelements 4, 40, 400, 4000. Hierdurch geht das zweite Blockierelement 4, 40, 400, 4000 selbsttätig aus dem Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2, 20, 200, 2000, wodurch die Parksperre 5, 50, 500, 5000 in Schritt S'5 ausgelegt wird. Beispielsweise legt der Aktor die Parksperre 5, 50, 500, 5000 aus, in dem er das Stellelement 6 oder das zweite Blockierelement 4, 40, 400, 4000 aktuiert. Aktuiert der Aktor das Stellelement 6, stellt beispielsweise die Rückstellfeder 9 das zweite Blockierelement 4, 40, 400, 4000 in eine Position, in welcher das zweite Blockierelement 4, 40, 400, 4000 nicht im Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2, 20, 200, 2000 steht.
Steht das zweite Blockierelement 4, 40, 400, 4000 nicht mehr im Sperreingriff SE mit dem ersten Blockierelement 2, 20, 200, 2000, wird im Schritt S'6 eine Zustandsmeldung ZM oder Rückmeldung RM an das Parksperren-Steuermodul SM gesendet, dass die Parksperre 5, 50, 500, 5000 ausgelegt ist.
Ist die Parksperre 5, 50, 500, 5000 ausgelegt, ist das Fahrzeug F in Schritt S'7 entsperrt.
Bezugszeichenliste

1, 10, 100, 1000: Parksperrenmechanismus
2, 20, 200, 2000: erstes Blockierelement
2.1, 20.1, 200.1, 2000.1: Sperrrad
2.2, 200.2, 2000.2: Rastzahn
20.2: Sperrbohrung
3: Antriebsstrang
4, 40, 400, 4000: zweites Blockierelement
4.1: Rastzahn
40.1, 4000.1: Sperrbolzen
400.1: Sperrklinke
5, 50, 500, 5000: Parksperre
6, 60: Stellelement
7: konisches Ende
8: Rückstellfeder
9: Rückstellfeder
11: Gegenlager
12: Vorsprung
A1-A2: Ausgangsgröße
E1-E4: Eingangsgröße
F: Fahrzeug
P1-P5: Pfeil
P7, P8: Pfeil
RM: Rückmeldung
SE: Sperreingriff
SM: Parksperren-Steuermodul
S1-S11: Schritt
S'1-S'7: Schritt
SS1, SS2, SS3, SS4: Steuersignal
SP: Sperrposition
ST: Signal
Vist: Ist-Geschwindigkeit
W: Wählelement
ZM: Zustandsmeldung
α: vorgegebener Winkel

Claims

Parksperrenmechanismus (1, 10 , 100, 1000) für ein Fahrzeug (F), umfassend - zumindest ein Parksperren-Steuermodul (SM), - eine Parksperre (5, 50, 500, 5000) mit einem ersten Blockierelement (2, 20, 200, 2000) und einem zweiten Blockierelement(4, 40, 400, 4000), welche bei eingelegter Parksperre (5, 50, 500, 5000) miteinander wechselwirken, und - ein Wählelement (W) zum Ein- oder Auslegen einer Parksperre (5, 50, 500, 5000), wobei das erste Blockierelement (2, 20, 200, 2000) mit einem elektrischen Antriebsstrang (3), umfassend eine elektrische Maschine, des Fahrzeugs (F) gekoppelt ist und das zweite Blockierelement (4, 40, 400, 4000) mit einem Stellelement (6, 60) gekoppelt ist, und - wobei das Parksperren-Steuermodul (SM) eingerichtet ist, einen Stillstand des Fahrzeugs (F) und ein mittels des Wählelements (W) gewünschtes Einlegen der Parksperre (5, 50, 500, 5000) zu detektieren und bei detektiertem Stillstand und detektiertem gewünschtem Einlegen der Parksperre (5, 50, 500, 5000) ein erstes Steuersignal (SS1) für den Antriebsstrang (3) erzeugt, welcher das erste Blockierelement (2, 20, 200, 2000) in eine zum zweiten Blockierelement (4, 40, 400, 4000) ausgerichtete Sperrposition (SP), insbesondere eine Winkelposition, positioniert bzw. vorpositioniert.
Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperren-Steuermodul (SM) ein zweites Steuersignal (SS2) für das Stellelement (6, 60) erzeugt, welches das zweite Blockierelement (4, 40, 400, 4000) freigibt, so dass dieses in einen Sperreingriff (SE) mit dem ersten Blockierelement (2, 20, 200, 2000) gelangt.
Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blockierelement (2, 20, 200, 2000) und das zweite Blockierelement (4, 40, 400, 4000) derart zueinander positioniert sind, dass diese axial miteinander in einen Sperreingriff (SE) gelangen.
Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blockierelement (2, 20, 200, 2000) und das zweite Blockierelement (4, 40, 400, 4000) derart zueinander positioniert sind, dass diese radial miteinander in einen Sperreingriff (SE) gelangen.
Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blockierelement (2, 20, 200, 2000) als ein Sperrrad (2.1, 20.1, 200.1, 2000.1) mit Sperrklinke (400.1), Rastzahn (2.2, 200.2, 2000.2) oder mit Sperrbohrung (20.2) ausgebildet ist.
Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Blockierelement (4, 40, 400, 4000) als Sperrklinke (400.1), Rastzahn (4.1) oder Sperrbolzen (40.1, 4000.1) ausgebildet ist.
Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Lösen der Parksperre (5, 50, 500, 5000), insbesondere Lösen des zweiten Blockierelements (4, 40, 400, 4000) aus dem Sperreingriff (SE) im ersten Blockierelement (2, 20, 200, 2000), der Antriebsstrang (3) gestartet wird.
Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen des Antriebsstrangs (3) zum Positionieren des ersten Blockierelements (2, 20, 200, 2000) in die Sperrposition (SP) relativ zum zweiten Blockierelement (4, 40, 400, 4000) das Fahrzeug (F) eine maximale Strecke von 150 mm zurücklegt.
Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Parksperren-Steuermodul (SM) eingerichtet ist, eine Fehlermeldung auszugeben und/oder eine Notbremsung mittels einer Betriebsbremse zu aktivieren, wenn sich das Fahrzeug (F) während des Einlegens der Parksperre (5, 50, 500, 5000) nicht im Stillstand befindet.
Verfahren zum Steuern eines Parksperrenmechanismus (1, 10, 100, 1000) für ein Fahrzeug (F), umfassend - zumindest ein Parksperren-Steuermodul (SM), - eine Parksperre (5, 50, 500, 5000) mit einem ersten Blockierelement (2, 20, 200, 2000) und einem zweiten Blockierelement(4, 40, 400, 4000), welche bei eingelegter Parksperre (5, 50, 500, 5000) miteinander wechselwirken, und - ein Wählelement (W) zum Ein- oder Auslegen einer Parksperre (5, 50, 500, 5000), wobei das erste Blockierelement (2, 20, 200, 2000) mit einem elektrischen Antriebsstrang (3), umfassend eine elektrische Maschine, des Fahrzeugs (F) gekoppelt ist und das zweite Blockierelement (4, 40, 400, 4000) mit einem Stellelement (6, 60) gekoppelt ist, mit den Schritten: - detektieren eines Stillstands des Fahrzeugs (F) durch das Parksperren-Steuermodul (SM), - detektieren eines gewünschten Einlegens der Parksperre (5, 50, 500, 5000) mittels des Wählelements (W) durch das Parksperren-Steuermodul (SM), - bei detektiertem Stillstand und detektiertem gewünschtem Einlegen der Parksperre (5, 50, 500, 5000) erzeugen eines ersten Steuersignals (SS1) für den Antriebsstrang (3) durch das Parksperren-Steuermodul (SM), - positionieren bzw. vorpositionieren des ersten Blockierelement (2, 20, 200, 2000) in eine zum zweiten Blockierelement (4, 40, 400, 4000) ausgerichtete Sperrposition (SP), insbesondere eine Winkelposition, durch den Antriebsstrang (3).
Verfahren zum Steuern eines Parksperrenmechanismus (1, 10 , 100, 1000)nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperren-Steuermodul (SM) ein zweites Steuersignal (SS2) für das Stellelement (6, 60) erzeugt, welches das zweite Blockierelement (4, 40, 400, 4000) freigibt, so dass dieses in einen Sperreingriff (SE) mit dem ersten Blockierelement (2, 20, 200, 2000) gelangt.
Verfahren zum Steuern eines Parksperrenmechanismus (1, 10 , 100, 1000) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Lösen der Parksperre (5, 50, 500, 5000), insbesondere Lösen des zweiten Blockierelements (4, 40, 400, 4000) aus dem Sperreingriff (SE) im ersten Blockierelement (2, 20, 200, 2000), der Antriebsstrang (3) gestartet wird.