DE102019217495A1

DE102019217495A1 - Parksperrensystem, Fahrzeug mit einem Parksperrensystem, sowie Verfahren zum Betreiben eines Parksperrensystems

Info

Publication number: DE102019217495A1
Application number: DE102019217495.7A
Authority: DE
Inventors: Thilo Schmidt; Christian Popp
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-05-20

Abstract

Es wird ein Parksperrensystem (1) mit einer Betätigungseinheit (3, 4, 5) zum Ein- und Auslegen einer Parksperre (2) beschrieben. Die Betätigungseinheit (3 bis 5) ist mittels eines elektromagnetischen Aktors (16) in unbestromtem Zustand des Aktors (16) in einem Betriebszustand haltbar, den die Betätigungseinheit (3 bis 5) in ausgelegtem Zustand und/oder in eingelegtem Zustand der Parksperre (2) aufweist. Es sind eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit vorgesehen. Die Sendeeinheit erzeugt während einer Betätigung der Sendeeinheit einen elektrischen Impuls und gibt ein darauf basierendes Steuersignal an die Empfangseinheit aus. Des Weiteren ist ein elektrischer Energiespeicher vorgesehen. Der elektromagnetische Aktor (16) ist bei Vorliegen des Steuersignals der Sendeeinheit mittels elektrischer Energie, die im Energiespeicher gespeichert ist, in einen die Betätigungseinheit (3 bis 5) freigebenden Betriebszustand überführbar, so dass die Parksperre ein- oder auslegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Parksperrensystem eines Fahrzeuggetriebes mit einer Betätigungseinrichtung zum Ein- und Auslegen einer Parksperre gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Parksperrensystem sowie ein Verfahren zum Betreiben des Parksperrensystems.
Aus der Praxis sind Parksperrensysteme für Fahrzeuge bekannt, die mit Automatgetrieben oder elektrischen Antrieben ausgeführt sind, um Abtriebe der Fahrzeuge jeweils drehfest halten zu können. Solche Parksperrensysteme werden zunehmend elektrifiziert, weshalb beispielsweise zwischen dem Fahrgastraum und dem Automatgetriebe keine mechanische Verbindung zur Übermittlung eines Fahrerwunsches vorliegt. Üblicherweise werden Parksperren der Parksperrensysteme jeweils durch eine hydraulische Druckbetätigung einer Betätigungseinheit entgegen einer Federkraft einer Federeinheit ausgelegt und in drucklosem Zustand der Betätigungseinheit über die vorgespannte Federeinheit eingelegt. Den Betätigungseinheiten ist jeweils eine Sperreinrichtung zugeordnet, über die eine Betätigung der Parksperren durch die Betätigungseinheiten anforderungsgemäß sperrbar ist. Dabei sind die Sperreinrichtung oftmals über einen Elektromagnet aktivier- und deaktivierbar.
Die Parksperren werden beispielsweise durch die Sperreinrichtungen in ausgelegtem Betriebszustand gehalten, solange die Elektromagneten bzw. die elektromagnetischen Aktoren bestromt werden. In unbestromtem Zustand der Elektromagneten und in drucklosem Zustand der Betätigungseinheiten geben die Sperreinrichtungen die Betätigungseinheiten frei und die Parksperren werden eingelegt.
Bei weiteren Parksperrensystemen verriegelt jeweils die Sperreinrichtung die Betätigungseinheit und die Parksperre wird in ausgelegtem Betriebszustand gehalten, wenn der Elektromagnet nicht bestromt wird. Das bedeutet, dass die Betätigungseinheit erst bei Anliegen eines elektrischen Impulses am Elektromagnet entriegelt werden kann, um die Parksperre einlegen zu können.
Nachteilhafterweise kann die Parksperre bei einem Funktionsausfall des Automatgetriebes oder eines Bordnetzes durch eine Bedienperson eines Fahrers eines Fahrzeuges, das mit einem der vorbeschriebenen Parksperrensysteme ausgeführt ist, nicht mehr anforderungsgemäß betätigt oder nicht in den eingelegten Betriebszustand überführt werden, wenn der Elektromagnet aufgrund des Funktionsausfalls nicht mehr bestrombar ist. Dadurch wird einerseits eine Fahrzeugverfügbarkeit eingeschränkt und andererseits können sicherheitskritische Betriebszustände eines Fahrzeuges auftreten, wenn der Abtrieb durch die Parksperre nicht arretierbar ist.
Bei den Parksperrensystemen, deren Elektromagneten in bestromtem Zustand die Sperreinrichtungen aktivieren und die Betätigungseinheiten verriegeln, wird der Betätigungsdruck im Bereich der Betätigungseinheit üblicherweise solange aufrechterhalten, bis der Fahrer einen Antriebsmotor des Fahrzeuges abschaltet und damit die Druckversorgung der Betätigungseinheit unterbricht. Dadurch wird ein unerwünschtes Einlegen der Parksperre selbst bei Vorliegen eines vorgenannten Funktionsausfalls im Bereich des Automatgetriebes oder des Bordnetzes verhindert. Um die Ansteuerung der Parksperre situationsbedingt richtig erfolgen zu lassen, ist jedoch ein hoher konstruktiver Aufwand im Bereich einer elektrohydraulischen Steuereinheit des Automatgetriebes erforderlich, die hydraulische Ventile und Aktoren aufweist.
Die Parksperre soll beispielsweise eingelegt werden, wenn bei einem Abschalten des Antriebsmotors ein Parkbetriebszustand oder ein Neutralbetriebszustand des Automatgetriebes angefordert wurde oder im Automatgetriebe eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt einzulegen war. Im Unterschied dazu soll die Parksperre ausgelegt bleiben, wenn im Automatgetriebe beim Abschalten des Antriebsmotors anforderungsgemäß eine Übersetzung für Vorwärtsfahrt einzulegen war. Die fahrerseitige Anforderung erfolgt üblicherweise über einen sogenannten Wählhebel. Ein solcher Wählhebel weist bekannterweise die Wählhebelposition P für den Parkbetriebszustand, die Wählhebelposition N für den Neutralbetriebszustand, die Wählhebelposition R zum Einlegen eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt und Wählhebelposition D zum Einlegen einer Übersetzung für Vorwärtsfahrt auf.
Ist die Betätigungseinheit dagegen durch die Sperreinrichtung in stromlosem Zustand des Elektromagneten verriegelt, wird bei einem Ausfall des Bordnetzes kein Hydraulikdruck benötigt, um die Parksperre in ausgelegtem Betriebszustand zu halten. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Parksperre nach dem Abschalten der Antriebsmaschine in drucklosem Zustand der Betätigungseinheit auch nicht in ihren eingelegten Betriebszustand übergeht. Bei Fahrzeugen mit elektrifizierter Feststellbremse hat dieser Umstand bei einem Bordnetzausfall gegebenenfalls zur Folge, dass der Fahrer das Fahrzeug nur durch Betätigen der Betriebsbremse oder andere Maßnahmen gegen Wegrollen sichern kann. Um daraus resultierende sicherheitskritische Betriebszustände vermeiden zu können, ist hier ein sehr hoher Aufwand zur Absicherung des Bordnetzes gegen einen Totalausfall erforderlich.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, ein Parksperrensystem, ein Fahrzeug mit einem solchen Parksperrensystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Parksperrensystems bereitzustellen, mittels den einerseits eine Fahrzeugverfügbarkeit verbessert wird und mittels den sicherheitskritische Betriebszustände eines Fahrzeuges mit geringem Aufwand vermeidbar sind.
Diese Aufgabe wird mit einem Parksperrensystem, mit einem Fahrzeug und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, 11 und 15 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Parksperrensystem, insbesondere ein Parksperrensystem eines Fahrzeuggetriebes, mit einer Betätigungseinheit zum Ein- und Auslegen einer Parksperre vorgeschlagen.
Die Betätigungseinheit kann eine Kolben-Zylinder-Einheit umfassen, wobei der Kolben beispielsweise in Richtung eines ausgelegten Betriebszustandes der Parksperre mit hydraulischem Druck entgegen einer am Kolben angreifenden Federkraft einer Federeinrichtung beaufschlagbar ist. Die Federeinheit greift am Kolben in Richtung eines eingelegten Betriebszustandes der Parksperre an.
Um ein unerwünschtes Ein- und/oder Auslegen der Parksperre zu vermeiden, ist die Betätigungseinheit mittels eines elektromagnetischen Aktors in nicht bestromtem Zustand des Aktors in einem Betriebszustand haltbar, den die Betätigungseinheit in ein- und/oder ausgelegtem Zustand der Parksperre aufweist.
Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Parksperrensystem eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit auf. Die Sendeeinheit erzeugt während einer Betätigung der Sendeeinheit einen elektrischen Impuls und gibt ein darauf basierendes Steuersignal an die Empfangseinheit aus. Dabei kann der elektrische Impuls ein elektrischer Strom oder eine elektrische Spannung sein.
Zusätzlich ist ein elektrischer Energiespeicher vorgesehen. Der elektromagnetische Aktor ist bei Vorliegen des Steuersignals der Sendeeinheit mittels elektrischer Energie, die im elektrischen Energiespeicher gespeichert ist, in einen die Betätigungseinheit freigebenden Betriebszustand überführbar, so dass die Parksperre ein- oder auslegbar ist.
Das erfindungsgemäße Parksperrensystem umfasst ein sogenanntes Notbetätigungssystem für eine Parksperre, über das die verriegelte Betätigungseinheit entriegelbar ist, um die Parksperre beispielsweise bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung des elektromagnetischen Aktors anforderungsgemäß in einen aus- oder in einen eingelegten Betriebszustand überführen zu können. Die elektrische Versorgung des elektromagnetischen Aktors kann beispielsweise durch einen Funktionsausfall des Fahrzeuggetriebes oder durch einen Bordnetzausfall unterbrochen sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Parksperrensystem ist die Betätigungseinheit auch bei einem Ausfall der Bestromung des elektromagnetischen Aktors entriegelbar, da während einer vorzugsweise fahrerseitigen Betätigung der Sendeeinheit im Bereich der Sendeeinheit unabhängig von der elektrischen Versorgung ein elektrischer Impuls erzeugt wird. Der erzeugte elektrische Impuls ermöglicht die Ausgabe des Steuersignals an die Empfangseinheit, über die dann der elektromagnetische Aktor von dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Betätigungseinheit durch zeitlich aufeinanderfolgende Betätigungen der Sendeeinheit mehrmals entriegelbar ist, um die Parksperre über die Betätigungseinheit auch mehrfach ein- und/oder auslegen zu können, wodurch eine Fahrzeugverfügbarkeit im Fehlerfall gegenüber bekannten Lösungen wesentlich verbessert wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Parksperrensystems umfasst die Sendeeinheit einen Betätiger, einen Energiewandler und eine Schalteinheit. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Betätiger während der Betätigung der Sendeeinheit eine Betätigungsbewegung ausführt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass der Energiewandler angetrieben durch die Betätigungsbewegung des Betätigers den elektrischen Impuls bereitstellt, der alleine durch den Energiewandler und ohne Versorgung einer elektrischen Quelle vom Energiewandler zur Verfügung gestellt wird. Die Schalteinheit kann zur Ausgabe des auf dem elektrischen Impuls basierenden Steuersignals an die Empfangseinheit vorgesehen sein, um die Empfangseinheit im erfindungsgemäßen Umfang ansteuern zu können.
Der Betätiger kann als ein Schalter, beispielsweise als ein Tastschalter ausgeführt sein. Durch eine Betätigung einer Taste des Schalters, beispielsweise durch Ausüben von Druck auf die Taste, kann die Taste bewegt und dadurch der Schalter betätigt werden.
Das Schaltsignal kann ein elektrisches Signal sein. Die Sendeeinheit kann ausgebildet sein, um das Schaltsignal drahtlos oder leitungsungebunden auszugeben. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass die Sendeeinheit und die Empfangseinheit über eine elektrische Leitung miteinander verbunden sind.
Der Energiewandler kann als ein elektromagnetischer Energiewandler in einer bereits bekannten Form ausgeführt sein. Der Energiewandler kann auch als ein Generator ausgeführt sein, der ausgebildet ist, um mechanische Energie, hier Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Dazu kann der Energiewandler mit dem Betätiger gekoppelt sein, so dass der Energiewandler durch die Betätigungsbewegung des Betätigers betrieben werden kann. Der elektrische Impuls kann ein elektrischer Strom oder eine elektrische Spannung sein und während des Betriebs des Energiewandlers aufgrund der Betätigungsbewegung des Betätigers von dem Energiewandler ausgegeben werden.
Die Schalteinheit kann eine Schnittstelle zur Ausgabe des Steuersignals bzw. des Schaltsignals an eine Antenne aufweisen. Über die Antenne kann das Schaltsignal drahtlos an einen außerhalb des Schalters angeordneten Empfänger, d. h. der Empfangseinheit, übertragen werden. Zur Übertragung kann das Schaltsignal an eine geeignete Einrichtung in ein zur Übertragung mit der Antenne geeignetes Funksignal, beispielsweise ein Hochfrequenzsignal gewandelt werden. Die Einrichtung kann entsprechend bekannter Sendeeinrichtungen beispielsweise einen Oszillator, einen Modulator und einen nachfolgenden Verstärker aufweisen. So kann die Schnittstelle zur Ausgabe eines auf dem Schaltsignal basierenden Funksignals vorgesehen sein. Entsprechend kann die Antenne ausgebildet sein, um das auf dem Schaltsignal basierende Funksignal auszusenden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Schalteinheit die Antenne aufweisen. Die Antenne kann somit Teil der Schalteinheit sein. Alternativ kann die Antenne Teil eines weiteren Elements der Sendeeinheit sein oder ein zusätzliches Element der Sendeeinheit darstellen. Auch kann die Antenne außerhalb der Sendeeinheit an oder in dem Schalter angeordnet sein und mit der Schalteinheit über die Schnittstelle verbunden sein.
Wird das Schaltsignal drahtlos übermittelt, so kann das Empfangen des Schaltsignals über eine Antenne erfolgen. Das Schaltsignal wird im Bereich der Empfangseinheit ausgewertet, um eine mittels des Schaltsignals bzw. des Sendeprotokolls übertragene Information über eine Betätigung des Schalters zu bestimmen. Dabei kann das Schaltsignal dekodiert werden. Abhängig von der von dem Schaltsignal übertragenen Information wird entweder die Kopplung des elektrischen Energiespeichers mit dem elektromagnetischen Aktor erzeugt oder unterbrochen. Dafür kann wiederum eine geeignete Logik der Schaltung vorgesehen sein.
Bei bauraum- und kostengünstigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Parksperrensystems umfasst der Energiewandler einen Induktionsschalter und/oder ein piezoelektrisches Element. Der Induktionsschalter und/oder das piezoelektrische Element können durch eine Bedienperson eines mit dem Parksperrensystem ausgeführten Fahrzeuges in einem elektrische Energie erzeugenden Umfang betätigbar sein, so dass der Induktionsschalter und/oder das piezoelektrische Element den elektrischen Impuls erzeugen und die Schalteinheit das Steuersignal an die Empfangseinheit ausgibt.
Der Energiewandler erzeugt den elektrischen Impuls über eine vordefinierte Zeitdauer, wenn ein Permanentmagnet des als Induktionsschalter ausgeführten Energiewandlers während der Betätigung des Betätigers über einen definierten Stellweg und mit einer definierten Geschwindigkeit gegenüber einer Spule verschoben wird. Dadurch wird erreicht, dass innerhalb der vordefinierten Zeitdauer mittels des Steuersignals mehrere aufeinander folgende Sendeprotokolle versendbar sind.
Dabei wird vorliegend unter einem Sendeprotokoll ein beliebig getaktetes Signal vorzugsweise in Bit-Größe verstanden, mittels welchem gewünschte Sendeinformationen, beispielsweise im Gigaherzbereich, von der Sendeeinheit an die Empfangseinheit übertragen werden. Dabei werden die Sendeprotokolle bzw. Signale sequentiell nacheinander von der Sendeeinheit an die Empfangseinheit übertragen. Es besteht zusätzlich die Möglichkeit, dass die vordefinierte Zeitdauer 5 ms bis 200 ms beträgt.
Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass das piezoelektrische Element des Energiewandlers während der Betätigung des Betätigers über einen definierten Zeitraum mit einem mechanischen Druck beaufschlagt wird. Dann kann der Energiewandler innerhalb des definierten Zeitraumes den elektrischen Impuls über den definierten Zeitraum erzeugen und es werden mittels des Steuersignals mehrere aufeinander folgende Sendeprotokolle versendet.
Sowohl die Betätigung bzw. die Verstellung des Permanentmagneten gegenüber der Spule als auch die Beaufschlagung des piezoelektrischen Elementes mit einem mechanischen Druck über den definierten Zeitraum bietet die Möglichkeit, Fehlansteuerungen der Parksperre auf einfache Art und Weise zu vermeiden.
Ist der elektrische Energiespeicher elektrisch parallel zum elektromagnetischen Aktor geschaltet, ist der Energiespeicher während der Bestromung des elektromagnetischen Aktors mit elektrischer Energie beaufschlagbar und aufladbar. Des Weiteren bietet die parallele Anordnung des elektrischen Energiespeichers und des elektromagnetischen Aktors auf konstruktiv einfache Art und Weise die Möglichkeit, den elektromagnetischen Aktor ausgehend vom elektrischen Speicher mit elektrischer Energie bzw. mit gespeicherter elektrischer Energie zu beaufschlagen und zu betätigen, wenn die im Normalbetrieb vorgesehene Bestromung des elektromagnetischen Aktors unterbleibt.
Bei kostengünstigen und konstruktiv einfachen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Parksperrensystems ist der elektrische Energiespeicher als ein Akkumulator und/oder als ein Kondensator ausgeführt, der in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors zyklisch mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist.
Des Weiteren werden Fehlansteuerungen der Parksperre mit geringem Aufwand vermieden, wenn die elektrische Wirkverbindung zwischen dem elektrischen Energiespeicher und dem elektromagnetischen Aktor nur in unbestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors herstellbar ist.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Wirkverbindung zwischen dem elektrischen Energiespeicher und dem elektromagnetischen Aktor in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors über eine elektrische Unterbrechungsschaltung getrennt ist, die die Wirkverbindung in unbestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors freigibt.
Wenn das Steuersignal der Sendeeinheit per Funkverbindung auf die Empfangseinheit übertragbar ist, sind die Sendeeinheit und die Empfangseinheit des erfindungsgemäßen Parksperrensystems mit hohem Freiheitsgrad zueinander positionierbar.
Zusätzlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, das mit einem vorstehend näher beschriebenen erfindungsgemäßen Parksperrensystem ausgeführt ist und bei dem die Sendeeinheit im Bereich eines Wählhebels, in einem Handschuhfach oder an einem Armaturenbrett angeordnet ist, die durch Bewegung des Wählhebels und/oder ein Drücken eines Druckknopfes betätigbar ist.
Ein solches Fahrzeug ist somit selbst bei einem Bordnetzausfall oder einem Getriebeausfall auf einfache Art und Weise in einen sicheren Betriebszustand überführbar. Darüber hinaus kann ein solches Fahrzeug auch auf einfache Art und Weise von einem Fahrer in einen Betriebszustand überführt werden, in dem das Fahrzeug beispielsweise abschleppbar ist oder in einem sogenannten Notfahrbetrieb durch eine Bedienperson selbständig in eine Werkstatt überführbar ist sowie aus einer verkehrskritischen Situation bringbar ist.
Die Sendeeinheit kann mittels des Wählhebels und/oder mittels des Druckknopfes betätigbar sein, wenn der Wählhebel in eine Wählhebelposition oder der Druckknopf in eine Stellung überführt wird, die jeweils eine Anforderung zum Ein- oder Auslegen der Parksperre auslöst. Dann ist das Fahrzeug auch bei Ausfall eines Bordnetzes oder bei Vorliegen eines Defektes im Bereich des Getriebes ohne zusätzlichen Aufwand durch eine Bedienperson auf einfache Art und Weise in einen sicheren Betriebszustand überführbar oder eine Fahrzeugverfügbarkeit herstellbar.
Fehlbetätigungen des Fahrzeug können wiederum auf einfache Art und Weise dadurch vermieden werden, wenn der Wählhebel und/oder der Druckknopf zur Betätigung der Sendeeinheit über einen längeren Zeitraum oder mit einer höheren Betätigungskraft zu betätigen sind als bei einer Betätigung des Wählhebels und/oder des Druckknopfes, die das Einlegen der Parksperre in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors auslöst.
In Abhängigkeit des jeweils im Bereich des Fahrzeugs zur Verfügung stehenden Bauraumes kann es vorgesehen sein, dass die Empfangseinheit und/oder der elektrische Energiespeicher im Fahrzeuggetriebe und/oder außerhalb des Fahrzeuggetriebes angeordnet ist bzw. sind. So kann es vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher im Getriebe positioniert ist, während eine Antenne und/oder eine Auswerteelektronik der Empfangseinheit außerhalb des Fahrzeuggetriebes im Bereich eines Fahrzeugkabelbaumes angeordnet ist. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass der elektrische Energiespeicher und die Empfängerelektronik der Empfangseinheit außerhalb des Fahrzeuggetriebes vorgesehen sind oder der elektrische Energiespeicher und die Empfangselektronik als Teil der Ölwanne ausgeführt sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des vorstehend näher beschriebenen Parksperrensystems wird die Sendeeinheit bei Vorliegen einer Anforderung zum Einlegen der Parksperre betätigt und der elektromagnetische Aktor in bestromtem Betriebszustand vom elektrischen Speicher mit elektrischer Energie beaufschlagt sowie der Betriebszustand der Parksperre überwacht. Es wird eine einwandfreie Funktionsweise des Parksperrensystems festgestellt, wenn der eingelegte Betriebszustand der Parksperre innerhalb eines vordefinierten Zeitraumes ermittelt wird.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Funktionsweise des Parksperrensystems während eines Normalbetriebszustandes des Parksperrensystems, das bedeutet in bestromtem Betriebszustand des elektromagnetischen Aktors, überprüft und überwacht. Dadurch kann wiederum auf einfache Art und Weise gewährleistet werden, dass das Notbetätigungssystem des erfindungsgemäßen Parksperrensystems bei einem Ausfall des Bordnetzes oder bei einem Funktionsausfall des Fahrzeuggetriebes in vorstehend näher beschriebenen Umfang zur Verfügung steht. Damit ist im Fehlerfall eine hohe Fahrzeugverfügbarkeit gewährleistbar sowie ein mit dem erfindungsgemäßen Parksperrensystem ausgeführtes Fahrzeug in gewünschtem Umfang in einen sicheren Betriebszustand mit eingelegter Parksperre überführbar.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass der elektromagnetische Aktor in seinem Betriebszustand, in dem er die Betätigungseinrichtung im Betriebszustand hält, den die Betätigungseinheit in ein- oder in ausgelegtem Zustand der Parksperre aufweist, zur Durchführung einer Diagnosefunktion mit einem Stromwert beaufschlagt wird. Dabei kann der Stromwert kleiner sein als die Ansprechgrenze des elektromagnetischen Aktors, oberhalb der der elektromagnetische Aktor die Betätigungseinrichtung freigibt.
Dadurch ist einerseits die Funktionsweise des elektromagnetischen Aktors überwachbar und andererseits gewährleistet, dass der elektromagnetische Aktor nur dann vom elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie beaufschlagt wird, wenn die Bestromung des elektromagnetischen Aktors bei einer Fehlfunktion eines Bordnetzes oder des Fahrzeuggetriebes unterbrochen ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche oder der hiervon jeweils abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche beschränken.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:

1 eine stark schematisierte Teildarstellung eines Parksperrensystems eines Automatgetriebes;
2 eine vergrößerte Ansicht eines in 1 näher gekennzeichneten Bereiches II, der eine in einer ersten Stellung eines Kolbens verriegelte Sperreinrichtung des Parksperrensystems umfasst;
3 eine 2 entsprechende Darstellung, wobei sich der Kolben des Parksperrensystems gemäß 1 in einer zweiten Stellung befindet und eine axiale Stellbewegung des Kolbens durch die Sperreinrichtung gesperrt ist;
4 eine 2 entsprechende Darstellung, wobei die Sperreinrichtung einen entriegelten Betriebszustand aufweist; und
5 eine stark vereinfachte Teildarstellung eines elektrischen Schaltplans des Parksperrensystems gemäß 1.

In 1 ist eine schematisierte Teillängsschnittansicht eines Parksperrensystems 1 zum Betätigen einer Parksperre 2 dargestellt. Das Parksperrensystem 1 weist einen mit einem Fluid beaufschlagbaren Kolben 3 auf. Der Kolben 3 ist in Abhängigkeit des jeweils anliegenden Fluiddrucks entgegen einer in Schließrichtung der Parksperre 2 wirkenden Federeinrichtung 4 in Öffnungsrichtung bzw. in Richtung eines ausgelegten Betriebszustandes der Parksperre 2 betätigbar. Hierfür ist der Kolben 3 in axialer Richtung in einem Zylinder 5 verschiebbar angeordnet. Der Kolben 3, der Zylinder 5 und die Federeinrichtung 4 bilden eine Betätigungseinheit zum Ein- und Auslegen der Parksperre 2. Hierfür ist der Kolben 3 über einen Mitnahmestift 6 mit einem Umlenkmechanismus 7 verbunden. Der Umlenkmechanismus 7 umfasst vorliegend eine Drehscheibe 8, die im Bereich eines Bolzens 9 drehbar ausgeführt ist. Die Federeinrichtung 4 ist vorliegend als Zugfeder ausgebildet und einenends mit der Drehscheibe 8 verbunden. Anderenends stützt sich die Federeinrichtung 4 im Bereich eines Gehäuses 10 ab.
Des Weiteren ist die Drehscheibe 8 mit einer Parksperrenstange 11 wirkverbunden, die mit einem Parksperrenkonus 12 gekoppelt ist. Der Parksperrenkonus 12 wirkt mit einer Parksperrenklinke 13 zusammen. Die Parksperrenklinke 13 ist über eine axiale Bewegung des Kolbens 3 mit einem Parksperrenrad 14, das mit einem Abtrieb eines Fahrzeugantriebsstranges drehfest verbunden ist, in Eingriff bringbar, um den Abtrieb drehfest darzustellen. Wird die Parksperrenklinke 13 über eine hierzu entgegengesetzte axiale Bewegung des Kolbens 3 aus dem Eingriff mit dem Parksperrenrad 14 geführt, ist die Parksperre 2 ausgelegt und der Abtrieb drehbar.
Darüber hinaus ist das Parksperrensystem 1 mit einer Sperreinrichtung 15 ausgeführt, die radial verstellbare Sperrelemente 26 umfasst. Dabei sind die Sperrelemente 26 über ein Betätigungselement 17 radial verstellbar. In der in 1 und 2 dargestellten ersten Stellung des Kolbens 3 ist die Parksperre 2 eingelegt. Zusätzlich sind die über den Umfang des rotationssymmetrisch ausgeführten Betätigungselementes 17 verteilt angeordneten Sperrelemente 26 vom Betätigungselement 17 radial nach außen verstellt und legen den Kolben 3 formschlüssig fest. Das bedeutet, dass der Kolben 3 aus der in 1 gezeigten ersten Stellung durch entsprechendes Anlegen eines Hydraulikdrucks nicht aus seiner ersten Stellung heraus in axialer Richtung X verschiebbar ist. In diesem Betriebszustand des Parksperrensystems 1 ist die Sperreinrichtung 15 aktiviert und befindet sich in ihrem verriegelten Betriebszustand.
Zusätzlich weist das Parksperrensystem 1 auch einen elektromagnetischen Aktor 16 auf, der vorliegend mit einer Ankerstange 19 zusammenwirkt. Die Ankerstange 19 und ein Betätigungselement 17 des elektromagnetischen Aktors 16 sind gemeinsam längsbeweglich im Inneren des Zylinders 5 angeordnet. Das Betätigungselement 17, die Ankerstange 19 und ein wiederum mit der Ankerstange 19 wirkverbundenes Ankerelement 20 sind in axialer Richtung X gegenüber dem Zylinder 5 und dem Kolben 3 verschiebbar ausgeführt. Zwischen einer Stirnfläche 21 des Betätigungselementes 17 und einem gehäusefesten Bauteil 23 des elektromagnetischen Aktors 16 ist eine weitere Federeinrichtung 18 vorgesehen, die auf die Ankerstange 19 aufgeschoben ist. Über die weitere Federeinrichtung 18 ist das Betätigungselement 17 mit einer in Richtung einer axialen Stellung wirkenden Stellkraft beaufschlagt, in der die vorliegend als Kugeln ausgeführten Sperrelemente 26 radial nach außen verstellt sind und eine axiale Stellbewegung des Kolbens 3 verhindern bzw. sperren.
Das Betätigungselement 17 ist rotationssymmetrisch ausgeführt. Zusätzlich weist das Betätigungselement 17 in axialer Erstreckungsrichtung X aufeinanderfolgend einen zylindrischen Abschnitt 24 sowie zwei sich ausgehend vom zylindrischen Abschnitt 24 kegelstumpfförmig aufweitende Abschnitte 25 und 27 auf. In Abhängigkeit der jeweils vorliegenden axialen Position des Kolbens 3 liegen die Sperrelemente an einem der Abschnitte 24, 25 oder 27 an und sind durch Bewegen des Betätigungselementes 17 in axialer Erstreckungsrichtung X in Bezug auf das Betätigungselement 17 in radialer Richtung verstellbar. Dabei ist der Öffnungswinkel des in axialer Erstreckungsrichtung X des Betätigungselementes 17 an den zylindrischen Abschnitt 24 angrenzenden kegelstumpfförmigen Abschnittes 25 größer als der Öffnungswinkel des an den kegelstumpfförmigen Abschnitt 25 angrenzenden weiteren kegelstumpfförmigen Abschnittes 27.
Der Kolben 3 weist im Bereich seiner dem Betätigungselement 17 zugewandten radialen Innenseite 28 sich in axialer Richtung X erstreckende und aneinander angrenzende hohlzylindrische Abschnitte 29, 30 und 31 auf. Die Innendurchmesser der hohlzylindrischen Abschnitte 29 bis 31 weichen voneinander ab. Dabei ist der Innendurchmesser des mittleren hohlzylindrischen Abschnittes 30 kleiner als die Innendurchmesser der jeweils an den mittleren hohlzylindrischen Abschnitt 30 angrenzenden hohlzylindrischen Abschnitte 29 und 31. Der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Abschnittes 29 ist größer als der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Abschnittes 31.
Die Sperrelemente 26 kragen in der ersten Stellung des Kolbens 3 formschlüssig in den ersten äußeren hohlzylindrischen Abschnitt 31 und in der zweiten Stellung des Kolbens 3 formschlüssig in den zweiten äußeren hohlzylindrischen Abschnitt 29 vor. Zusätzlich liegen die Sperrelemente 26 dann in axialer Richtung X jeweils an einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 32, 33 an, die jeweils zwischen dem mittleren hohlzylindrischen Abschnitt 30 und einem der äußeren hohlzylindrischen Abschnitte 29 bzw. 31 vorgesehen sind. Die als Kugeln ausgeführte Sperrelemente 26 sind in Aussparungen 34 einer mit dem Zylinder 5 in Wirkverbindung stehenden Führungshülse 35 axial und radial geführt.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines in 1 näher gekennzeichneten Bereiches II, der die Sperreinrichtung 15, einen Teil des Kolbens 3 sowie die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 16 umfasst. Die Sperreinrichtung 15 weist ihren sperrenden bzw. verriegelten Betriebszustand auf, in der die Sperrelemente 26 durch die Aussparungen 34 der Führungshülse 35 radial hindurch in den hohlzylindrischen Bereich 31 des Kolbens 3 vorkragen. Radial innen liegen die Sperrelemente 26 am kegelstumpfförmigen Abschnitt 27 des Betätigungselementes 17 an.
Der Öffnungswinkel des kegelstumpfförmigen Abschnittes 27 ist derart ausgelegt, dass der Kolben 3 trotz einer entsprechenden hydraulischen Betätigung nicht aus der in 2 gezeigten ersten Stellung in seine in 3 dargestellte zweite Stellung, in der die Parksperre 2 vollständig ausgelegt ist, axial verschiebbar ist. Das bedeutet, dass eine ausgehend vom kegelstumpfförmigen Bereich 33 des Kolbens 3 in die Sperrelemente 26 eingeleitete Stellkraft, aus der eine zwischen den Sperrelementen 26 und dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 27 des Betätigungselementes 17 wirkende Reaktionskraft resultiert, nicht ausreichend groß ist, das Betätigungselement 17 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 18 axial zu verstellen.
Eine solche axiale Verstellung des Betätigungselementes 17 hätte zur Folge, dass sich die Sperrelemente 26 während einer solchen Stellbewegung des Betätigungselementes 17 an der Außenseite des Betätigungselementes 17 abwälzen. Mit zunehmender axialer Stellbewegung des Betätigungselementes 17 würden die Sperrelemente 26 radial nach innen verstellt werden, bis diese am kegelstumpfförmigen Abschnitt 25 des Betätigungselementes 17 anliegen, dessen Öffnungswinkel größer ist als der Öffnungswinkel des kegelstumpfförmigen Abschnittes 27. Dann übersteigt die vom Kolben 3 über die Sperrelemente 26 in das Betätigungselement 17 eingeleitete Stellkraft die Stellkraft, die während der Anlage der Sperrelemente 26 am kegelstumpfförmigen Abschnitt 27 am Betätigungselement 17 anliegt. In einem solchen Betriebszustand der Sperreinrichtung 15 wird das Betätigungselement 17 weiter in Richtung des elektromagnetischen Aktors 16 verstellt, bis die Sperrelemente 26 die Stellbewegung des Kolbens 3 ausgehend von der in 2 gezeigten ersten Stellung in Richtung der in 3 gezeigten zweiten Stellung vollständig freigeben.
Um die Parksperre 2 dauerhaft ohne entsprechende hydraulische Betätigung sicher in ausgelegtem Betriebszustand halten zu können, geht die Sperreinrichtung 15 aufgrund der Federkraft der Federeinrichtung 18 in der zweiten Stellung des Kolbens 3 wiederum in ihren verriegelten Betriebszustand über.
4 zeigt eine 2 und 3 entsprechende Darstellung des Bereiches 11. Die Sperreinrichtung 15 liegt in ihrem entriegelten Betriebszustand vor, in der der Kolben 3 eine axiale Stellposition zwischen seiner ersten Stellung und seiner zweiten Stellung aufweist. In diesem Betriebszustand des Parksperrensystems 1 sind die Sperrelemente 26 radial zwischen dem mittleren hohlzylindrischen Abschnitt 30 des Kolbens 3 und dem an den zylindrischen Abschnitt 24 angrenzenden kegelstumpfförmigen Abschnitt 25 des Betätigungselementes 17 angeordnet. In dieser Stellung der Sperrelemente 26 liegt kein Formschluss zwischen der Führungshülse 35 und dem Kolben 3 vor, sodass der Kolben 3 axial gegenüber dem Zylinder 5 frei verschiebbar ist.
Sobald der Kolben 3 seine zweite Stellung erreicht, wird das Betätigungselement 17 von der Federeinrichtung 18 axial in Richtung eines gehäuseseitig vorgesehenen mechanischen Anschlages 36 verstellt. Dabei wälzen sich die Sperrelemente 26, die dann durch die Aussparungen 34 radial nach außen verstellt werden, am kegelstumpfförmigen Abschnitt 25 und am weiteren kegelstumpfförmigen Abschnitt 27 ab, bis diese in den hohlzylindrischen Abschnitt 29 des Kolbens 3 vorkragen. In diesem Betriebszustand des Parksperrensystems 1 sperren die Sperrelemente 26 eine Stellbewegung des Kolbens 3 in Richtung der Drehscheibe 8 und verhindern somit ein ungewolltes Einlegen der Parksperre 2.
Der Öffnungswinkel des kegelstumpfförmigen Abschnittes 27 des Betätigungselementes 17 ist derart ausgelegt, dass die jeweils vom Kolben 3 an den Sperrelementen 26 im verriegelten Zustand der Sperreinrichtung 15 anliegende Stellkraft nicht ausreichend ist, das Betätigungselement 17 axial in Richtung des elektromagnetischen Aktors 16 zu verstellen und die Sperrwirkung der Sperreinrichtung 15 aufzuheben.
Um die Sperreinrichtung 15 anforderungsgemäß entriegeln zu können, sind das Betätigungselement 17 bzw. das Ankerelement 20 und die Ankerstange 19 bei entsprechender Bestromung des elektromagnetischen Aktors 16 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 18 axial vom Anschlag 36 weg verstellbar. Während einer solchen Stellbewegung des Betätigungselementes 17 fallen die Sperrelemente 26 radial nach innen ein und der Formschluss zwischen dem Kolben 3 und dem Zylinder 5 bzw. der damit wirkverbundenen Führungshülse 35 wird aufgehoben. Befindet sich der Kolben 3 dann in seiner in 3 dargestellten zweiten Stellung, wird der Kolben 3 von der Federeinrichtung 4 in Richtung seiner ersten Stellung verstellt und dabei die Parksperre 2 anforderungsgemäß eingelegt.
Damit die Sperreinrichtung 15 mit Erreichen der ersten Stellung des Kolbens 3 in ihren verriegelten Betriebszustand übergeht, wird die Bestromung des elektromagnetischen Aktors 16 bei Vorliegen einer Stellung des Kolbens 3 zwischen seiner ersten Stellung und seiner zweiten Stellung abgeschaltet. Dadurch wird erreicht, dass das Betätigungselement 17 mit Erreichen der ersten Stellung des Kolbens 3 von der Federeinrichtung 18 in Richtung des mechanischen Anschlages 36 verstellt wird und die Sperrelemente 26 radial nach außen verschoben werden. Greifen die Sperrelemente 26 in den hohlzylindrischen Abschnitt 31 des Kolbens 3 formschlüssig ein, verhindern die Sperrelemente 26 eine axiale Stellbewegung des Kolbens 3 in Richtung seiner zweiten Stellung.
Wie bereits beschrieben, ist der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Abschnittes 31 kleiner als der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Abschnittes 29 des Kolbens 3. Zusätzlich sind die kegelstumpfförmigen Abschnitte 25 und 27 des Betätigungselementes 17 an die Innendurchmesser der hohlzylindrischen Abschnitte 29 bis 31 des Kolbens 3 derart angepasst, dass die Sperreinrichtung 15 in der ersten Stellung des Kolbens 3 vollständig verriegelt, obwohl eine weitere Stirnfläche 37 des Betätigungselementes 17 vom mechanischen Anschlag 36 axial beabstandet ist.
Im Unterschied hierzu liegt das Betätigungselement 17 bei der vorliegend beschriebenen Ausführungsform des Parksperrensystems 1 in der zweiten Stellung des Kolbens 3 in verriegeltem Betriebszustand der Sperreinrichtung 15 vollständig am mechanischen Anschlag 36 an. Das bedeutet, dass das Betätigungselement 17 in der ersten Stellung des Kolbens 3 eine andere axiale Position einnimmt als in der zweiten Stellung des Kolbens 3. Somit ist über einen dem elektromagnetischen Aktor 16 zugeordneten Sensor, der beispielsweise als Hall-Sensor ausgeführt sein kann, ermittelbar, welchen Verriegelungszustand die Sperreinrichtung 15 aufweist. Diese Möglichkeit bietet wiederum eine einfache Umsetzung verschiedener Funktionen, wie eine Adaption des Sensors in ausgelegtem Betriebszustand der Parksperre 2. Dabei ist der Parksperre 2 auch ein Sensor 38 zugeordnet, der beispielsweise ein Hall-Sensor ist. Über den Sensor 38 sind auf einfache Art und Weise sowohl der eingelegte Betriebszustand als auch der ausgelegte Betriebszustand der Parksperre 2 ermittelbar.
Zusätzlich hierzu oder alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, dass der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 16 ein Sensor zugeordnet ist, dessen Wirkungsweise bzw. Funktionsweise aus der DE 10 2016 221 477 A1 bekannt ist. Dieser Sensor umfasst einen Zweipunktregler zum Betreiben eines Aktors und ein Ermittlungsmittel. Das Ermittlungsmittel ist ausgebildet einen zeitlichen Verlauf des von dem Zweipunktregler ausgegebenen Ansteuerungssignals zu ermitteln und hieraus den Betriebszustand zu bestimmen. Dabei entsprechen der Aktor der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung und das Ansteuerungssignal dem Betätigungsstrom der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung. Das bedeutet, dass über einen derartigen Sensor in Abhängigkeit des jeweils ausgegebenen Betätigungsstroms sowie des sich im Bereich einer Spule einstellenden Spulenstromes die aktuelle axiale Position des Betätigungselementes 17 ermittelbar ist.
Die Parksperre 2 des vorstehend näher beschriebenen Parksperrensystems 1 ist auch bei einem Bordnetzausfall bzw. bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung sowohl aus dem ausgelegten Betriebszustand in den eingelegten Betriebszustand als auch aus dem ausgelegten Betriebszustand in den eingelegten Betriebszustand überführbar. Hierfür ist das Parksperrensystem 1 in der nachfolgend zu 5, die eine stark schematisierte Teildarstellung eines elektrischen Schaltplans des Parksperrensystems 1 zeigt, näher beschriebenen Art und Weise ausgeführt.
Im Normalbetrieb besteht für eine Bedienperson bzw. für einen Fahrer eines Fahrzeuges, das mit einem Automatgetriebe und mit dem Parksperrensystem 1 ausgeführt ist, über einen Wählhebel 40 die Möglichkeit, verschiedene Betriebszustände des Automatgetriebes sowie damit in Verbindung stehende Betriebszustände des Parksperrensystems 1 anzufordern. Ein anforderbarer Betriebszustand des Automatgetriebes ist ein Vorwärtsfahrbetrieb D, während dem im Automatgetriebe verschiedene Übersetzungen für Vorwärtsfahrt betriebszustandsabhängig eingelegt werden. Des Weiteren ist über den Wählhebel 40 auch ein Rückwärtsfahrbetrieb R des Automatgetriebes anforderbar bzw. darstellbar, während dem im Automatgetriebe zumindest eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt eingelegt wird. Darüber hinaus kann der Fahrer das Automatgetriebe über den Wählhebel 40 auch in einen sogenannten Neutralbetriebszustand N überführen, während dem im Automatgetriebe keine Übersetzung eingelegt ist und der Kraftfluss zwischen dem Getriebeeingang und dem Getriebeausgang unterbrochen ist. In den letztgenannten Betriebszuständen des Automatgetriebes ist die Parksperre 2 jeweils ausgelegt.
Die Parksperre 2 wird in ihren eingelegten Betriebszustand überführt, wenn der Fahrer den Wählhebel 40 in eine dafür vorgesehene weitere Wählhebelposition P überführt und zusätzlich einen Betätiger 41, der vorliegend als Druckknopf ausgeführt ist, betätigt.
Die Betätigung des Betätigers 41 löst bei einwandfreier Funktionsweise eines Bordnetzes 42 eine entsprechende Bestromung des elektromagnetischen Aktors 16 aus, die eine Entriegelung der Sperreinrichtung 15 zur Folge hat. Anschließend wird die Parksperre 2 in oben beschriebenem Umfang eingelegt.
Die verschiedenen Wählhebelpositionen D, R, N, P des Wählhebels 40 werden über ein elektronisches Steuergerät 43 ermittelt. Das elektrische Steuergerät 43 ist über eine Steuerleitung 44 mit einem Getriebesteuergerät 45 wirkverbunden, womit die im Bereich des elektrischen Steuergerätes 43 ermittelten Wählhebelpositionen D, R, N, P dem Getriebesteuergerät 45 als Eingangsgrößen übermittelt werden. In Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Wählhebelposition D, R, N, P des Wählhebels 40 erfolgt durch das Getriebesteuergerät 45 eine entsprechende Betätigung des Automatgetriebes sowie des Parksperrensystems 1.
Solange die Steuergeräte 43 und 45 sowie das Bordnetz 42 ihren vollständigen Funktionsumfang aufweisen, wird der elektromagnetische Aktor 16 über das Getriebesteuergerät 45 vom Bordnetz 42 mit einem Diagnosestrom beaufschlagt, der unterhalb einer Ansprechgrenze des elektromagnetischen Aktors 16 liegt, oberhalb der der elektromagnetische Aktor 16 die Sperreinrichtung 15 entriegelt und eine axiale Stellbewegung des Kolbens 3 im Zylinder 5 möglich ist. Über die Beaufschlagung des elektromagnetischen Aktors 16 mit dem Diagnosestrom ist die einwandfreie Funktionsweise des elektromagnetischen Aktors 16 verifizierbar.
Fordert eine Bedienperson bzw. ein Fahrer über den Wählhebel 40 und den Betätiger 41 ein Ein- oder Auslegen der Parksperre 2 an, wird der elektromagnetische Aktor 16 vom Getriebesteuergerät 45 mit einem entsprechenden Stromwert beaufschlagt und die Sperreinrichtung 15 entriegelt.
Bei einem Ausfall des Bordnetzes 42, des elektronischen Steuergerätes 43 und/oder des elektrischen Getriebesteuergerätes 45 ist der elektromagnetische Aktor 16 gegebenenfalls nicht fahrerseitig betätigbar, um die Parksperre 2 anforderungsgemäß betätigen zu können.
Das bedeutet, dass beispielsweise eine Fahrzeugverfügbarkeit im Fehlerfall stark eingeschränkt ist, da die Parksperre 2 nicht auslegbar ist. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass die Parksperre 2 nicht in gewünschtem Umfang einlegbar ist, um ein Fahrzeug in einen sicheren Betriebszustand mit drehfest gehaltenem Abtrieb überführen zu können.
Um eine Fahrzeugverfügbarkeit zu erhöhen bzw. zu verbessern und sicherheitskritische Betriebszustände des Fahrzeuges zu vermeiden, umfasst das Parksperrensystem 1 eine Sendeeinheit 46 und eine Empfangseinheit 47. Die Sendeeinheit 46 umfasst wiederum den Betätiger 41, der vorliegend im Bereich des Wählhebels 40 positioniert ist. Über den Betätiger 41 ist die Sendeeinheit 46 betätigbar, wobei die Sendeeinheit 46 während einer Betätigung des Betätigers 41 einen elektrischen Impuls erzeugt und ein Steuersignal 48 vorliegend per Funk bzw. leitungsungebunden an die Empfangseinheit 47 ausgibt. Die Empfangseinheit 47 dekodiert das Steuersignal mittels einer hierfür vorgesehenen elektrischen Schaltung und schließt einen elektrischen Stromkreis durch eine entsprechende Ansteuerung eines Schalters 49. In geschlossenem Betriebszustand des Schalters 49 wird im Bereich eines elektrischen Energiespeichers 50, der vorliegend als Kondensator ausgeführt ist, gespeicherte elektrische Energie am elektromagnetischen Aktor 16 angelegt. Dadurch wird der elektromagnetische Aktor 16 in dem Umfang betätigt, dass dieser die Sperreinrichtung 15 entriegelt und die Parksperre 2 in ihren eingelegten oder in ihren ausgelegten Betriebszustand überführbar ist.
Um das Steuersignal 48 im Bereich der Empfangseinheit 47 in vorbeschriebenem Umfang verarbeiten zu können und den elektromagnetischen Aktor 16 mit dem elektrischen Energiespeicher 50 koppeln zu können, wird die Empfangseinheit 47 vom elektrischen Energiespeicher 50 über Leitungen 51, 52 mit elektrischer Energie versorgt.
Damit der elektrische Energiespeicher 50 im Bedarfsfall mit elektrischer Energie beladen ist, ist der elektrische Energiespeicher 50 parallel zum elektromagnetischen Aktor 16 geschaltet. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass der elektrische Energiespeicher 50 in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors 16 über einen Widerstand 53 und eine Diode 54 mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist. Über den Widerstand 53 wird gewährleistet, dass die dem elektrischen Energiespeicher 50 in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors 16 zugeführte elektrische Energie nur so hoch ist, dass durch das Laden des elektrischen Energiespeichers 50 eine Betätigung oder eine Diagnose des elektromagnetischen Aktors 16 nicht beeinträchtigt wird. Zusätzlich wird über die Diode 54 erreicht, dass sich der elektrische Energiespeicher 50 nicht in unerwünschtem Umfang in Richtung des elektromagnetischen Aktors 16 entlädt, wenn dieser nicht bestromt wird oder nur ein geringer Betätigungsstrom bzw. Diagnosestrom am elektromagnetischen Aktor 16 anliegt.
Neben dem Betätiger 41 umfasst die Sendeeinheit 46 einen nicht näher dargestellten Energiewandler und eine Schalteinheit. Der Betätiger 41 führt während der Betätigung der Sendeeinheit 48 eine Betätigungsbewegung aus. Für den Fall, dass der Betätiger 41 wie bereits erwähnt als Druckschalter ausgeführt ist, führt der Betätiger eine translatorische Bewegung aus. Diese Bewegung wird für einen Energiewandler als Antrieb zur Verfügung gestellt. Der Energiewandler stellt aufgrund der Betätigungsbewegung des Betätigers 41 den elektrischen Impuls bereit, der ein Strom oder eine Spannung sein kann. Zusätzlich ist die Sendeeinheit 46 mit einer Schalteinheit ausgeführt, die zur Ausgabe des auf den elektrischen Impuls basierenden Steuersignals 48 an die Empfangseinheit 47 vorgesehen ist.
Der Energiewandler kann einen Induktionsschalter und/oder ein piezoelektrisches Element umfassen. Betätigt der Fahrer den Betätiger 41 wird beispielsweise ein Permanentmagnet des Induktionsschalters während der Betätigung des Betätigers 41 über einen definierten Stellweg und mit einer entsprechenden Geschwindigkeit gegenüber einer Spule verschoben. Dies bewirkt, dass der Energiewandler den elektrischen Impuls über eine vordefinierte Zeitdauer erzeugt, die 5 bis 200 ms, vorzugsweise ca. 50 bis 100 ms beträgt. Innerhalb des vordefinierten Zeitraumes versendet die Schalteinheit mehrere aufeinanderfolgende Sendeprotokolle, womit Fehlansteuerungen des elektromagnetischen Aktors 16 auf einfache Art und Weise verhindert werden.
Umfasst der Energiewandler alternativ zum Induktionsschalter oder zusätzlich zum Induktionsschalter ein piezoelektrisches Element, wird das piezoelektrische Element während der Betätigung des Betätigers 41 ebenfalls über einen definierten Zeitraum mit einem mechanischen Druck beaufschlagt. Dann erzeugt der Energiewandler den elektrischen Impuls über den definierten Zeitraum, was dazu führt, dass die Schalteinheit mehrere aufeinanderfolgende Sendeprotokolle an die Empfangseinheit 47 übermittelt.
Bezugszeichenliste

1: Parksperrensystem
2: Parksperre
3: Kolben
4: Federeinrichtung
5: Zylinder
6: Mitnahmestift
7: Umlenkmechanismus
8: Drehscheibe
9: Bolzen
10: Gehäuse
11: Parksperrenstange
12: Parksperrenkonus
13: Parksperrenklinke
14: Parksperrenrad
15: Sperreinrichtung
16: elektromagnetischer Aktor
17: Betätigungselement
18: weitere Federeinrichtung
19: Ankerstange
20: Ankerelement
21: Stirnfläche
23: gehäusefestes Bauteil
24: zylindrischer Abschnitt des Betätigungselementes
25: kegelstumpfförmiger Abschnitt des Betätigungselementes
26: Sperrelement
27: kegelstumpfförmiger Abschnitt des Betätigungselementes
28: radiale Innenseite des Kolbens
29 bis 31: hohlzylindrischer Abschnitt des Kolbens
32, 33: kegelstumpfförmiger Abschnitt des Kolbens
34: Aussparung der Führungshülse
35: Führungshülse
36: mechanischer Anschlag
37: weitere Stirnfläche des Betätigungselementes
38: Sensor
40: Wählhebel
41: Betätiger
42: Bordnetz
43: Steuergerät
44: Steuerleitung
45: Getriebesteuergerät
46: Sendeeinheit
47: Empfangseinheit
48: Steuersignal
49: Schalter
50: elektrischer Energiespeicher
51: Leitung
52: Leitung
53: Widerstand
54: Diode
X: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016221477 A1 [0065]

Claims

Parksperrensystem (1), insbesondere Parksperrensystem (1) eines Fahrzeuggetriebes, mit einer Betätigungseinheit (3, 4, 5) zum Ein- und Auslegen einer Parksperre (2), wobei die Betätigungseinheit (3, 4, 5) mittels eines elektromagnetischen Aktors (16) in unbestromtem Zustand des Aktors (16) in einem Betriebszustand haltbar ist, den die Betätigungseinheit (3, 4, 5) in ausgelegtem Zustand und/oder in eingelegtem Zustand der Parksperre (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeeinheit (46) und eine Empfangseinheit (47) vorgesehen sind, wobei die Sendeeinheit (46) während einer Betätigung der Sendeeinheit (46) einen elektrischen Impuls erzeugt und ein darauf basierendes Steuersignal an die Empfangseinheit (47) ausgibt, wobei ein elektrischer Energiespeicher (50) vorgesehen ist, und wobei der elektromagnetische Aktor (16) bei Vorliegen des Steuersignals der Sendeeinheit (46) mittels elektrischer Energie, die im elektrischen Energiespeicher gespeichert ist, in einen die Betätigungseinheit (3, 4, 5) freigebenden Betriebszustand überführbar und die Parksperre (2) einlegbar oder auslegbar ist.
Parksperrensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (46) einen Betätiger, einen Energiewandler und eine Schalteinheit umfasst, wobei der Betätiger während der Betätigung der Sendeeinheit (46) eine Betätigungsbewegung ausführt, wobei der Energiewandler angetrieben durch die Betätigungsbewegung des Betätigers den elektrischen Impuls bereitstellt, und wobei die Schalteinheit zur Ausgabe des auf dem elektrischen Impuls basierenden Steuersignals an die Empfangseinheit (47) vorgesehen ist.
Parksperrensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler einen Induktionsschalter und/oder ein piezoelektrisches Element umfasst, wobei der Induktionsschalter und/oder das piezoelektrische Element durch eine Bedienperson eines mit dem Parksperrensystem (1) ausgeführten Fahrzeuges in einem einen elektrischen Impuls erzeugenden Umfang betätigbar ist oder sind und die Schalteinheit das Steuersignal ausgibt.
Parksperrensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnet des als Induktionsschalter ausgeführten Energiewandlers während der Betätigung des Betätigers über einen derartigen Stellweg und mit einer derartigen Geschwindigkeit gegenüber einer Spule verschoben wird, dass der Energiewandler den elektrischen Impuls über eine vordefinierte Zeitdauer erzeugt, innerhalb der mittels des Steuersignals mehrere aufeinander folgende Sendeprotokolle versendbar sind.
Parksperrensystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element des Energiewandlers während der Betätigung des Betätigers über einen definierten Zeitraum mit einem mechanischen Druck beaufschlagt wird, wobei der Energiewandler den elektrischen Impuls über den definierten Zeitraum erzeugt und innerhalb des definierten Zeitraumes mittels des Steuersignals mehrere aufeinander folgende Sendeprotokolle versendbar sind.
Parksperrensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (50) parallel zum elektromagnetischen Aktor (16) geschaltet ist.
Parksperrensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (50) als ein Akkumulator und/oder als ein Kondensator ausgeführt ist, der in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors (16) zyklisch mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist.
Parksperrensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Wirkverbindung zwischen dem elektrischen Energiespeicher (50) und dem elektromagnetischen Aktor (16) nur in unbestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors (16) herstellbar ist.
Parksperrensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wirkverbindung zwischen dem elektrischen Energiespeicher (50) und dem elektromagnetischen Aktor (16) in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors (16) über eine elektrische Unterbrechungsschaltung getrennt ist, die die elektrische Wirkverbindung in unbestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors (16) freigibt.
Parksperrensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal der Sendeeinheit (46) per Funkverbindung auf die Empfangseinheit (47) übertragbar ist.
Fahrzeug mit einem Parksperrensystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (46) im Bereich eines Wählhebels (40), in einem Handschuhfach oder an einem Armaturenbrett angeordnet ist und durch Bewegung des Wählhebels (40) und/oder ein Drücken eines Druckknopfes (41) betätigbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (46) mittels des Wählhebels (40) und/oder des Druckknopfes (41) betätigbar ist, wenn der Wählhebel (40) in eine Wählhebelposition (P) und/oder der Druckknopf (41) in eine Stellung überführt wird oder werden, die jeweils eine Anforderung zum Einlegen der Parksperre (2) auslöst oder auslösen.
Fahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählhebel (40) und/oder der Druckknopf (41) zur Betätigung der Sendeeinheit (46) über einen längeren Zeitraum oder mit einer höheren Betätigungskraft zu betätigen ist oder sind als bei einer Betätigung des Wählhebels (40) und/oder des Druckknopfes (41), die das Einlegen der Parksperre (2) in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors (16) auslöst oder auslösen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (47) und/oder der elektrische Energiespeicher (50) im Fahrzeuggetriebe und/oder außerhalb des Fahrzeuggetriebes angeordnet ist oder sind.
Verfahren zum Betreiben eines Parksperrensystems (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (46) bei Vorliegen einer Anforderung zum Einlegen der Parksperre (2) betätigt wird, der elektromagnetische Aktor (16) in bestromtem Betriebszustand vom elektrischen Speicher (50) mit elektrischer Energie beaufschlagt und der Betriebszustand der Parksperre (2) überwacht wird, wobei eine einwandfreie Funktionsweise des Parksperrensystems (1) festgestellt wird, wenn der eingelegte Betriebszustand der Parksperre (2) innerhalb eines vordefinierten Zeitraumes ermittelt wird.