DE102020116983A1 - Parksperrenbetätigungssystem mit elektromechanischer Arretierfunktion; Antriebsvorrichtung; sowie Ansteuerungsverfahren - Google Patents

Parksperrenbetätigungssystem mit elektromechanischer Arretierfunktion; Antriebsvorrichtung; sowie Ansteuerungsverfahren Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Parksperrenbetätigungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Betätigungselement (2), welches Betätigungselement (2) zwischen einer Sperrstellung, in der eine Parksperre (3) des Kraftfahrzeuges aktiv ist, und einer Entsperrstellung, in der die Parksperre (3) inaktiv ist, verschiebbar ist, mit einem zum formschlüssigen Fixieren des Betätigungselementes (2) in seiner Entsperrstellung ausgebildeten Verriegelungselement (4) sowie einem verstellend auf das Verriegelungselement (4) einwirkenden elektrischen Aktor (5), wobei ein eine eigenständige Stromquelle (6) aufweisender Stromkreis (7) an den elektrischen Aktor (5) angeschlossen ist und in dem Stromkreis (7) ein bistabiler Schalter (8) sowie ein in Reihe zu dem bistabilen Schalter (8) angeordneter monostabiler Öffner (9) eingesetzt sind. Zudem betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung (15) mit diesem Parksperrenbetätigungssystem (1) sowie ein Verfahren zum Ansteuern des Parksperrenbetätigungssystems (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Parksperrenbetätigungssystem für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein hybridisches oder rein elektrisches Kraftfahrzeug, mit einem Betätigungselement, welches Betätigungselement zwischen einer Sperrstellung, in der eine Parksperre des Kraftfahrzeuges aktiv ist / ein Abtriebsbestandteil des Kraftfahrzeuges gegen eine Rotation gesperrt ist, und einer Entsperrstellung, in der die Parksperre inaktiv ist / der Abtriebsbestandteil des Kraftfahrzeuges in seiner Rotation freigegeben ist, verschiebbar ist, mit einem zum formschlüssigen Fixieren / Halten des Betätigungselementes in seiner Entsperrstellung ausgebildeten Verriegelungselement sowie einem verstellend auf das Verriegelungselement einwirkenden elektrischen Aktor. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit diesem Parksperrenbetätigungssystem sowie ein Verfahren zum Ansteuern dieses Parksperrenbetätigungssystems.
  • Gattungsgemäße Parksperrenbetätigungssysteme sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2017 102 804 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer Parksperre.
  • Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich herausgestellt, dass mittels des Parksperrenbetätigungssystems zwar prinzipiell ein selbsttätiges Schließen der Parksperre sichergestellt wird, ein Transportzustand des Kraftfahrzeuges, in dem ein Bordnetz abgeschaltet ist oder nicht ausreichend aufgeladen ist, nicht möglich ist und die Parksperre geschlossen bleibt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Parksperrenbetätigungssystem zur Verfügung zu stellen, das mit einfachen Mitteln ein Transportieren des Kraftfahrzeuges unabhängig von dem Ladezustand eines Bordnetzes des Kraftfahrzeuges gestattet.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein eine eigenständige (erste) Stromquelle aufweisender Stromkreis an den elektrischen Aktor angeschlossen ist und in dem Stromkreis ein bistabiler Schalter sowie ein in Reihe zu dem bistabilen Schalter angeordneter monostabiler Öffner eingesetzt sind.
  • Durch den monostabilen Öffner wird eine übliche Ansteuerung der Parksperre im Betrieb des Kraftfahrzeuges ermöglicht und deren selbstschließende Funktion gewährleistet. Mit dem bistabilen Schalter ist es weiterhin möglich in einem Transportzustand des Kraftfahrzeuges ein verlässliches Öffnen / Entsperren der Parksperre zu erzielen. Der für den elektrischen Aktor eigenständige, vom Bordnetz entkoppelte Stromkreis ist autark betreibbar, sodass die Parksperre im Transportzustand unabhängig von der Spannung des Bordnetzes entsperrt werden kann.
  • Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
  • Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Stromkreis mit einem Anschlusselement zum Anschluss an eine externe Stromquelle ausgestattet ist. Das Anschlusselement reicht vorzugsweise in einen Innenraum / Passagierraum des Kraftfahrzeuges hinein, um selbst bei Ausfall aller Stromquellen die Parksperre durch Anschluss einer externen Stromquelle betätigen und die Parksperre schließen zu können.
  • Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Verriegelungselement zur manuellen Betätigung mit einem mechanischen Taster versehen ist. Auch dies ermöglicht ein verlässliches Ansteuern der Parksperre und insbesondere ein manuelles Schließen der Parksperre ohne Bedarf von elektrischer Energie.
  • Auch von Vorteil ist es, wenn der monostabile Öffner derart ausgebildet ist, dass er in seiner federabgestützten Grundstellung geschlossen ist. Dadurch ist der Stromkreis unabhängig von der Spannung des Bordnetzes ansteuerbar.
  • Demnach ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Verriegelungselement derart federvorgespannt ist, dass es bei Betätigung des Betätigungselementes dieses in einer geöffneten Stellung der Parksperre automatisch verriegelt und/oder in einer Grundstellung an das Betätigungselement angedrückt ist. In einer Ruhestellung des Systems erzwingt das Verriegelungselement daher bei einer entsprechenden Verschiebestellungen des Betätigungselementes dessen formschlüssiges Fixieren / Halten.
  • Das Betätigungselement ist weiter bevorzugt hydraulisch aktuiert. Dadurch ergibt sich eine verlässlich funktionierende Parksperre.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Parksperrenbetätigungssystem nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen sowie einer mit einem Bordnetz koppelbaren oder verbundenen, zur voneinander unabhängigen Ansteuerung des bistabilen Schalters und des monostabilen Öffners angeschlossenen Steuerungseinheit.
  • Diesbezüglich ist es auch vorteilhaft, wenn ein den monostabilen Öffner steuernder erster Teilkreis der Steuerungseinheit eine direkte Koppelung einer Bordnetz-Stromquelle mit dem monostabilen Öffner umsetzt. Dadurch ist der Anschluss des Parksperrenbetätigungssystems mit möglichst einfachen Mitteln umgesetzt.
  • Alternativ hierzu ist es von Vorteil, wenn der den monostabilen Öffner steuernde erste Teilkreis der Steuerungseinheit eine indirekte Koppelung der Bordnetz-Stromquelle über ein Steuergerät und / oder einen monostabilen Schließer mit dem monostabilen Öffner umsetzt. Dadurch ergibt sich eine verlässliche Ansteuerbarkeit der unterschiedlichen Betriebszustände.
  • Ist ein zweiter Teilkreis der Steuerungseinheit direkt an den elektrischen Aktor mit angeschlossen, wird die Ansteuerbarkeit des Parksperrenbetätigungssystems weiter vereinfacht.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines erfindungsgemäßen Parksperrenbetätigungssystems nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei in einem ersten Betriebszustand der bistabile Schalter geschlossen ist und der monostabile Öffner geöffnet ist, sodass der Stromkreis unterbrochen ist und das Verriegelungselement sich im formschlüssigen Eingriff mit dem Betätigungselement, unter Fixierung des Betätigungselementes in seiner Entsperrstellung, befindet, und in einem zweiten Betriebszustand, in dem eine Spannung des Bordnetzes auf null oder unter eine bestimmte Grenze gefallen ist, der monostabile Öffner selbsttätig schließt, sodass der Stromkreis geschlossen wird und der elektrische Aktor unter Aufheben des Formschlusses zwischen dem Verriegelungselement und dem Betätigungselement angetrieben wird, sodass das Betätigungselement selbsttätig in seine Sperrstellung bewegt wird.
  • Diesbezüglich ist es zudem von Vorteil, wenn (ausgehend) von dem ersten Betriebszustand in einen Transportzustand geschaltet wird, indem der bistabile Schalter geöffnet wird.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Parksperrenmodul (Parksperrenbetätigungssystem) mit elektromechanischer Arretierfunktion und ein Verfahren zu dessen Ansteuerung umgesetzt. Es wird eine Normal-P-Funktion (normal aktivierte Parksperre) bei stromloser Möglichkeit einer offenen Parksperre erreicht. Hierfür wird eine Bestromung eines Aktors zum Öffnen eines Halteelementes (Verriegelungselementes) des eigentlichen Parksperrenaktors über einen bistabilen Schalter und wenigstens einen monostabilen Öffner vorgeschlagen. Ist der bistabile Schalter geschlossen, wird im Falle des Stromausfalles oder im Falle der zu betätigenden Parksperre der Aktor über eine Redundanzbatterie bestromt.
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen, nach einem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Parksperrenbetätigungssystems, wobei ein prinzipieller Aufbau des Parksperrenbetätigungssystems zu erkennen ist und ein Verriegelungselement ein Betätigungselement in seiner Entsperrstellung fixiert,
    • 2 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems, ähnlich zu 1, wobei ein das Verriegelungselement verstellender elektrischer Aktor nun über ein Bordnetz angesteuert ist, sodass das auf die Parksperre einwirkende Betätigungselement freigegeben ist,
    • 3 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen, nach einem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Parksperrenbetätigungssystems, wobei der elektrische Aktor nunmehr mit einem einzigen Stromkreis verbunden ist und sich das System in einer Ruhelage befindet ist, in der die Parksperre aktiv ist,
    • 4 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems der 3 in einem ersten Betriebszustand, in dem ein in dem Stromkreis enthaltener monostabiler Öffner über das Bordnetz geöffnet ist, wobei das Betätigungselement in seine Entsperrstellung bewegt ist, sodass das Verriegelungselement formschlüssig in das Betätigungselement eingerastet ist,
    • 5 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems der 3, wobei das Betätigungselement gegenüber 4 nicht mit hydraulischem Druck beaufschlagt ist, jedoch vor einem Zurückbewegen in die Sperrstellung durch das Verriegelungselement gehindert ist,
    • 6 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems der 3, wobei sich das Parksperrenbetätigungssystem in einem zweiten Betriebszustand befindet, in dem der Stromkreis geschlossen ist und der dadurch bestromte Aktor das Verriegelungselement aus der formschlüssigen Fixierstellung mit dem Betätigungselement herausbewegt, sodass das Betätigungselement selbsttätig in die Sperrstellung gelangt ist,
    • 7 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems der 3, wobei nun der Aktor mittels eines Anschlusselementes durch eine externe Stromquelle aktiviert ist, um wiederum den Zustand der 6 zu erreichen,
    • 8 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems der 3, wobei das Verriegelungselement durch einen mechanischen Taster entriegelt ist,
    • 9 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems der 3 zur Veranschaulichung eines Transportzustandes, wobei der bistabile Schalter derart über das Bordnetz angesteuert wird, dass er geöffnet ist und zugleich das Betätigungselement in seine Entsperrstellung gedrückt ist und das Verriegelungselement in das Betätigungselement eingerastet ist,
    • 10 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems, ähnlich zu 9, wobei das Betätigungselement gegenüber 9 nicht mit hydraulischem Druck beaufschlagt ist, jedoch vor einem Zurückbewegen in die Sperrstellung durch das Verriegelungselement gehindert ist, sodass das Verriegelungselement bei entladener (erster) Stromquelle oder unterversorgtem Bordnetz das Betätigungselement in seiner Entsperrstellung hält,
    • 11 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen, nach einem dritten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Parksperrenbetätigungssystems, wobei im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel das Bordnetz nicht unter Zwischenschaltung eines monostabilen Schließers, sondern über das Steuergerät des Bordnetzes den Öffner ansteuert, sowie
    • 12 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen, nach einem vierten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Parksperrenbetätigungssystems, wobei eine Bordnetz-Stromquelle direkt an den monostabilen Öffner angeschlossen ist.
  • Die Figuren sind rein schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Prinzipiell ist es auch möglich, die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele frei miteinander zu kombinieren.
  • Mit 1 ist ein erfindungsgemäßes Parksperrenbetätigungssystem 1, eingesetzt in einer Antriebsvorrichtung 15 eines elektrischen oder hybridischen Kraftfahrzeuges, dargestellt. Das Parksperrenbetätigungssystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist zum Betätigen einer Parksperre 3 ausgebildet und dient somit zum Verstellen der Parksperre 3 zwischen ihrem aktivierten Zustand und ihrem inaktivierten Zustand.
  • Das Parksperrenbetätigungssystem 1 weist ein mechanisch mit der in ihrer Position angedeuteten Parksperre 3 gekoppeltes Betätigungselement 2 auf, das unmittelbar auf die Parksperre 3 einwirkt. Das Betätigungselement 2 ist hydraulisch betätigt / angesteuert. Das Betätigungselement 2 ist in dieser Ausführung als eine Stößelstange 27 mit integriertem Kolben 28 (zur Ausbildung eines hydraulischen Druckzylinders 26) realisiert.
  • Es ist ferner mit 2 zu erkennen, dass das Betätigungselement 2 derart mittels einer Rückstellfeder 24 federvorgespannt ist, dass es in einem drucklosen sowie zur Verschiebung freigegebenen Zustand eine Grundstellung einnimmt, die der Sperrstellung der Parksperre 3 entspricht. Das Betätigungselement 2 ist somit selbsttätig sperrend umgesetzt. Während diese Sperrstellung des Betätigungselementes 2 in 2 zu erkennen ist, ist in 1 eine Entsperrstellung des Betätigungselementes 2 umgesetzt ist, indem die Parksperre 3 inaktiv ist.
  • Zum Verriegeln des Betätigungselementes 2 in seiner Entsperrstellung ist ein Verriegelungselement 4 vorhanden. Das als Stift oder Pin realisierte Verriegelungselement 4 ist für einen formschlüssigen Eingriff in eine Ausnehmung 25 / Nut des Betätigungselementes 2 vorbereitet. Das Verriegelungselement 4 ist quer zu einer Längsrichtung des Betätigungselementes 2 ausgerichtet und verschiebbar. Das Verriegelungselement 4 ist durch eine Vorspannfeder 21 zu einer (radialen) Außenseite 23 des Betätigungselementes 2 hin vorgespannt. Das Verriegelungselement 4 wird somit in einer Grundstellung / Ruhestellung an das Betätigungselement 2 bzw. an dessen Außenseite 23 angedrückt.
  • In einer entsprechenden axialen Position des Betätigungselementes 2, die der Entsperrstellung entspricht, wie in 1 zu erkennen, rastet das Verriegelungselement 4 somit selbsttätig formschlüssig in das Betätigungselement 2 ein und hindert dieses entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 24 wieder selbständig zurück in die Sperrstellung zu gelangen.
  • Zum Bewegen / Verschieben des Verriegelungselementes 4 von seiner Grundstellung in eine außer Kontakt mit dem Betätigungselement 2 befindliche zweite Stellung / Zwangsstellung gemäß 2 ist ein elektrischer Aktor 5 vorgesehen. Der Aktor 5 ist als ein Linearaktor, hier in Form eines elektrischen Hubmagneten, realisiert. Der Aktor 5 ist derart ausgebildet und an das Verriegelungselement 4 angekoppelt, dass er das Verriegelungselement 4 entgegen der Vorspannfeder 21 verschieben kann.
  • Der Aktor 5 ist an einem eigenständigen Stromkreis 7 angeschlossen. Der Stromkreis 7 ist erfindungsgemäß mit einer eigenen (ersten) Stromquelle 6 sowie zwei in Reihe geschalteten Schaltern 8, 9 versehen. Ein erster Schalter 8 ist als bistabiler Schalter 8 umgesetzt und nachfolgend als solcher bezeichnet, wohingegen ein zweiter Schalter 9 als monostabiler Öffner 9 umgesetzt und nachfolgend als solcher bezeichnet ist.
  • Der bistabile Schalter 8 ist somit in zwei unterschiedlichen Schaltstellungen (geschlossene Stellung und geöffnete Stellung) stabil. Der monostabile Öffner 9 ist in seine geschlossene Stellung hin vorgespannt. Eine Zwangsstellung bei Ansteuern des monostabilen Öffners 9 entspricht daher seiner geöffneten Stellung.
  • Zum Ansteuern der beiden Schalter 8, 9 des Stromkreises 7 sind die Schalter 8, 9 an entsprechende Teilkreise 13, 22 des Bordnetzes 16 angeschlossen. Das Bordnetz 16 ist in 1 vereinfacht dargestellt und hinsichtlich einer Bordnetz-Stromquelle 18 und eines Steuergerätes 19 einer Steuerungseinheit 17 zu erkennen. Eine Ansteuerung des monostabilen Öffners 9 erfolgt in dem ersten Ausführungsbeispiel indirekt über einen monostabilen Schließer 20, der wiederum über das Steuergerät 19 gesteuert ist. Der monostabile Schließer 20 ist in seine geöffnete Stellung hin vorgespannt. Eine Zwangsstellung bei Ansteuern des monostabilen Schließers 20 entspricht daher seiner geschlossenen Stellung.
  • In der in 1 umgesetzten geöffneten Stellung (Grundstellung) des monostabilen Schließers 20 ist der monostabile Öffner 9 folglich nicht angesteuert und in seiner geschlossenen Stellung. Wird der monostabile Schließer 20 durch das Steuergerät 19 angesteuert und demnach mit Strom beaufschlagt, wird dieser geschlossen und der monostabile Öffner 9 geöffnet. Der monostabile Schließer 20 dient somit zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines zum Ansteuern des monostabilen Öffners 9 umgesetzten ersten Teilkreises 13 des Bordnetzes 16.
  • Der bistabile Schalter 8 ist über einen weiteren (dritten) Teilkreis 22 des Bordnetzes 16 angeschlossen / ansteuerbar und weist in 1 eine geöffnete Stellung auf. Durch entsprechendes Ansteuern dieses dritten Teilkreises 22 wird der bistabile Schalter 8 zwischen seiner geöffneten und einer geschlossenen Stellung umgeschalten.
  • Des Weiteren ist ein zweiter Teilkreis 14 des Bordnetzes 16 mit dem Aktor 5 verbunden. Somit ist in dieser Ausführung auch ein Antrieb des Aktors 5 unabhängig von dem Stromkreis 7 möglich. Mit 2 erfolgt gar eine Ansteuerung des Aktors 5 über diesen zweiten Teilkreis 14 / das Bordnetz 16.
  • Mit den 1 und 2 sind zudem ein Anschlusselement 10 und ein vorhandener Taster 12 angedeutet, die zusammen oder gemeinsam in dem Parksperrenbetätigungssystem 1 einsetzbar sind. Das Anschlusselement 10 dient zum Anschluss einer externen Stromquelle 11, vorzugsweise in einem Innenraum des Kraftfahrzeuges. Somit ist der Aktor 5 auch über dieses Anschlusselement 10 direkt, und unabhängig von der ersten Stromquelle 6 sowie dem Bordnetz 16 betätigbar. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist ein mechanischer / manuell zu betätigender Taster 12 vorhanden. Der Taster 12 direkt mit dem Verriegelungselement 4 mechanisch gekoppelt und erlaubt daher eine manuelle Betätigung des Verriegelungselementes 4 von außen.
  • Mit den 3 bis 10 ist ein weiteres zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, mit dem die verschiedenen Betriebszustände des Parksperrenbetätigungssystems 1 besonders gut zu erkennen sind. Dieses zweite Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut und funktionierend, sodass der Kürze wegen lediglich die Unterschiede nachfolgend beschrieben sind.
  • Wie zunächst in 3 in einer Ruhestellung / Grundstellung des Parksperrenbetätigungssystems 1 zu erkennen, wird in dieser Ausführung auf ein direktes Ankoppeln des Aktors 5 an das Bordnetz 16 verzichtet. Demnach ist der Aktor 5 ausschließlich über den Stromkreis 7 oder über das optionale Anschlusselement 10 ansteuerbar.
  • Mit 3 ist zunächst ein Zustand realisiert, in dem die Parksperre 3 aktiv ist und das Betätigungselement 2 folglich in seiner Sperrstellung befindlich ist. Das Verriegelungselement 4 ist in seine Grundstellung gedrückt und in Kontakt mit einer Außenseite 23 des Betätigungselementes 2, jedoch nicht in formschlüssigen Eingriff mit dem Betätigungselement 2. Weder die erste Stromquelle 6 noch die zweite Stromquelle in Form der Bordnetz-Stromquelle 18 sind aktiv und demnach sind der monostabile Schließer 20 geöffnet und der monostabile Öffner 9 geschlossen. Der bistabile Schalter 8 befindet sich in seiner geöffneten Stellung.
  • Die 4 und 5 zeigen weiterhin einen üblichen (ersten) Betriebszustand in einem Fahrzustand des Kraftfahrzeuges. In 4 wird zunächst die Parksperre 3 gelöst. Dazu wird das Betätigungselement 2 mittels einer hydraulischen Kraft von seiner Sperrstellung in seine Entsperrstellung gedrückt, wobei es bei Erreichen der Entsperrstellung zu einem selbsttätigen Verriegeln / Einrasten des Verriegelungselementes 4 mit dem Betätigungselement 2 kommt. Somit gelangt das Verriegelungselement 4 in der Entsperrstellung des Betätigungselementes 2 selbsttätig in formschlüssigen Eingriff mit der Ausnehmung 25 / dem Betätigungselement 2. Nach einem anschließenden erneuten Druckabbau seitens des Betätigungselementes 2 kommt es nach 5 zu einem Abstützen des Betätigungselementes 2 durch das Verriegelungselement 4 in der Entsperrstellung.
  • Sowohl die Bordnetz-Stromquelle 18 als auch die erste Stromquelle 6 weisen in den 4 und 5 einen ausreichenden Ladungszustand / Spannungswert auf. Der monostabile Schließer 20 ist angesteuert und demnach geschlossen, sodass er der Stromkreis 7 durch das Ansteuern / Öffnen des monostabilen Öffners 9 geöffnet ist. Der bistabile Schalter 8 befindet sich in seiner geschlossenen Stellung, sodass bei einem Abfall der Bordnetzspannung 16 ein selbsttätiges Schließen der Parksperre 3 ermöglicht wird.
  • Der Vorgang des selbsttätigen Schließens der Parksperre 3 in einem zweiten Betriebszustand, in dem eine Spannung des Bordnetz 16 auf null oder unter eine bestimmte Grenze gefallen ist, ist in Verbindung mit der 6 dargestellt. Kommt es durch einen Abfall der Bordnetzspannung zu einem selbsttätigen Schließen des monostabilen Öffners 9, wird der Stromkreis 7 geschlossen und der Aktor 5 durch die erste Stromquelle 6 angetrieben, sodass das Verriegelungselement 4 außer formschlüssigen Kontakt mit dem Betätigungselement 2 gebracht wird. Daraufhin verfährt das Betätigungselement 2 selbsttätig in seine Sperrstellung.
  • Mit den 7 und 8 sind dann die Funktionen des Anschlusselementes 10 und des Tasters 23 nochmals näher veranschaulicht. Demnach ist es sowohl bei entladener Bordnetz-Stromquelle 18 als auch bei entladener erster Stromquelle 6 möglich, den Aktor 5 an das Anschlusselement 10 anzubinden und durch eine externe Stromquelle 11 anzutreiben, sodass der den Formschluss zwischen dem Verriegelungselement 4 und dem Betätigungselement 2 aufgehoben wird. Auch ist es möglich, das Verriegelungselement 4 direkt mit dem Taster 12 zu betätigen.
  • Mit den 9 und 10 wird ein entsprechender Transportzustand des Kraftfahrzeuges umgesetzt. Hierfür wird der bistabile Schalter 8 zunächst ausgehend von dem ersten Betriebszustand durch Ansteuern mittels des Bordnetzes 16 in seine geöffnete Stellung gebracht (9). Somit ist der Stromkreis 7 geöffnet und der Aktor 5 inaktiv; das Verriegelungselement 4 fixiert bei geöffneter Parksperre 3 das Betätigungselement 2 formschlüssig. Wenn schließlich sowohl die Bordnetz-Stromquelle 18 als auch die erste Stromquelle 6 vollständig entladen sind, ist dennoch ein Bewegen des Kraftfahrzeuges möglich (10).
  • Mit 11 ist dann ein drittes Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das im Wesentlichen auf dem ersten Ausführungsbeispiel aufbaut. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist in dieser Ausführung auf den monostabilen Schließer 20 verzichtet und das Steuergerät 19 über den ersten Teilkreis 13 direkt an den monostabilen Öffner 9 angeschlossen. Somit erfolgt eine direkte Ansteuerung des monostabilen Öffners 9 über das Steuergerät 19.
  • Gemäß 12 ist es alternativ hierzu zweckmäßig, die Bordnetz-Stromquelle 18 direkt an den monostabilen Öffner 9 anzuschließen und direkt über diese Bordnetz-Stromquelle 18 den monostabilen Öffner 9 zu betreiben und bei angeschalteter und ausreichend geladener Bordnetz-Stromquelle 18 in seiner geöffneten Stellung zu halten.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, ist vorzugsweise quer zum Betätigungselement 2 der Parksperre 3 ein Verriegelungselement 4 (Stift, Haken, Klinke, etc.) vorgeschlagen, welches mittels elektromechanischem Linearaktor 5 (z.B. Hubmagnet) elektrisch außer Eingriff gebracht werden kann und passiv (z.B. federbelastet) in eine entsprechende Ausnehmung 25 (Quernut, wahlweise auch Vorsprung, allgemein Formschluss) im Betätigungselement 2 einspurt. Die Lage des Formschlusselementes 25 ist so gewählt, dass die Parksperre 3 gegen die Kraft der Rückstellfedern 24 offen gehalten wird, sobald das Verriegelungselement 4 eingespurt ist.
  • Die Ansteuerung der Parksperrenbetätigung umfasst neben dem Bordnetz-Stromkeis 16 des Fahrzeugs einen separaten (redundanten) Stromkreis 7 für die Parksperre 3, welcher ohne elektronische Bauteile auskommt. Somit stehen als Spannungsquellen zwei Batterien 6, 18 zur Verfügung. Die Ansteuerung erfolgt über drei elektrische Schalter 8, 9, 20 (z.B. Relais / Relaisschalter).
  • Der Stromkreis 7 zur direkten Bestromung (zum Entriegeln des Betätigungselementes 2 und damit Schließen der Parksperre 3) verläuft in einer ersten Variante über die Redundanz-Batterie 6, einen monostabilen Öffner 9 und einen bistabilen Schalter 8. Die Ansteuerung des bistabilen Schalters 8 erfolgt über die Bordnetz-Batterie 18 und das Parksperren-Steuergerät 19.
  • Die Ansteuerung des monostabilen Öffners 9 erfolgt über die Bordnetz-Batterie 18 und einen monostabilen Schließer 20, dessen Ansteuerung über die Bordnetz-Batterie 18 und das Parksperren-Steuergerät 18 erfolgt.
  • Für den normalen Fahrbetrieb wird oder ist Schalter 8 (stabil) geschlossen geschaltet. Zum Öffnen der Parksperre 3 wird zunächst über das Parksperren-Steuergerät 19 der Schließer 20 geschlossen. Damit ist der Stromkreis 13 zur Ansteuerung des Öffners 9 geschlossen, so dass der Öffner 9 geöffnet wird. Somit ist der Stromkreis 7 zum Ansteuern des Linearaktors 5 geöffnet. Wird nun die Parksperre 3 hydraulisch geöffnet, so kann das Halteelement 4 federbelastet einspuren (da es nicht vom Linearaktor 5 offen gehalten wird; 4).
  • Nun kann der Druck im Parksperren-Betätigungszylinder 26 zum Öffnen der Parksperre 3 weggenommen werden, da die Parksperre 3 jetzt durch das Verriegelungselement 4 offen gehalten wird (5).
  • Normally-P Funktionalität: Fällt das Bordnetz 16 aus (kein Strom von Batterie 18), so öffnet der Schießer 20; damit ist der Stromkreis 13 des Öffners 9 geöffnet, sodass dieser schließt. Bei geschlossenem Öffner 9 ist der Stromkreis 7 über die RedundanzBatterie 6 zum Linearaktor 5 geschlossen, sodass dieser das Verriegelungselement 4 außer Eingriff bewegt und dadurch die Parksperre 3 zufällt (6).
  • Auf die gleiche Weise kann auch der reguläre Schließvorgang erfolgen. Hierzu wird aktiv durch das Parksperren-Steuergerät 19 die Stomzufuhr zum Schließer 20 unterbrochen (6).
  • Optional wird vorgeschlagen, parallel zum Linearaktor 5 eine Anschlussmöglichkeit 10 für eine externe (z.B. 12V) Stromquelle 11 zur Verfügung zu stellen (z.B. im Fahrzeuginnenraum). Bei Komplettausfall aller Batterien im Fahrzeug ist es damit durch die externe Stromquelle 11 möglich, die Parksperre 3 durch Herausziehen des Verriegelungselementes 4 zu schließen (7).
  • Ein Schließen der Parksperre 3 kann auch rein mechanisch durch einen optionalen, manuell zu bedienenden Taster 12 erfolgen, welcher direkt das Verriegelungselement 4 außer Eingriff bringt (8).
  • Der Transportmodus (offene Parksperre 3 unabhängig vom Ladezustand aller Stromquellen im Fahrzeug) wird aktiviert durch Öffnen des bistabilen Schalters 8. Damit ist der Stromkreis 7 zur Ansteuerung des Linearaktors 5 unterbrochen, so dass unabhängig von allen vorhandenen weiteren Tastern und vom Ladezustand aller Batterien kein Strom zum Linearaktor 5 fließen kann (9).
  • Nun kann die Parksperre 3 hydraulisch geöffnet werden, so dass das Verriegelungselement 4 einspurt und die Parksperre 3 passiv offen hält. Egal welche Batterie nun geladen ist oder in welcher Reihenfolge ausfällt, die Parksperre 3 bleibt geöffnet und das Fahrzeug kann frei rollen (10).
  • Eine zweite, erweiterte Variante (1 u. 2) bietet die Möglichkeit, die Parksperre 3 nicht nur durch die Batterie 6, sondern auch durch Batterie 18 zu schließen. Dazu wird ein weiter Stromkreis 14 vorgesehen, welcher den Linearaktor 5 mit Batterie 18 und dem Parksperren-Steuergerät 19 verbindet. Somit kann auch eine Redundanz bezüglich der Parksperre-Öffnen realisiert werden. Alle anderen Zustände bleiben erhalten.
  • In zwei weiteren Varianten werden lediglich zwei Schalter 8, 9 (Relais) benötigt. In einer ersten Zusatzvariante (11 ) wird der Öffner 9 direkt über die Bordnetzbatterie 18 und die elektrische Steuerung 19 versorgt.
  • In einer zweiten Zusatzvariante (12) wird der Öffner 9 nur noch über die Bordnetzbatterie 18 versorgt und nicht mehr über die elektrische Steuerung 19 aktiv angesteuert. Dies ist möglich, da das aktive Schließen der Parksperre 3 direkt über Ansteuerung des Linearaktors 5 zum Entriegeln durch den Stromkreis 7 durch die Bordnetzbatterie 18, die elektrische Steuerung 19 und den Linearaktor 5 erfolgen kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Parksperrenbetätigungssystem
    2
    Betätigungselement
    3
    Parksperre
    4
    Verriegelungselement
    5
    Aktor
    6
    erste Stromquelle
    7
    Stromkreis
    8
    bistabiler Schalter
    9
    monostabiler Öffner
    10
    Anschlusselement
    11
    externe Stromquelle
    12
    Taster
    13
    erster Teilkreis
    14
    zweiter Teilkreis
    15
    Antriebsvorrichtung
    16
    Bordnetz
    17
    Steuerungseinheit
    18
    Bordnetz-Stromquelle
    19
    Steuergerät
    20
    monostabiler Schließer
    21
    Vorspannfeder
    22
    dritter Teilkreis
    23
    Außenseite
    24
    Rückstellfeder
    25
    Ausnehmung
    26
    Druckzylinder
    27
    Stößelstange
    28
    Kolben
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017102804 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Parksperrenbetätigungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Betätigungselement (2), welches Betätigungselement (2) zwischen einer Sperrstellung, in der eine Parksperre (3) des Kraftfahrzeuges aktiv ist, und einer Entsperrstellung, in der die Parksperre (3) inaktiv ist, verschiebbar ist, mit einem zum formschlüssigen Fixieren des Betätigungselementes (2) in seiner Entsperrstellung ausgebildeten Verriegelungselement (4) sowie einem verstellend auf das Verriegelungselement (4) einwirkenden elektrischen Aktor (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein eine eigenständige Stromquelle (6) aufweisender Stromkreis (7) an den elektrischen Aktor (5) angeschlossen ist und in dem Stromkreis (7) ein bistabiler Schalter (8) sowie ein in Reihe zu dem bistabilen Schalter (8) angeordneter monostabiler Öffner (9) eingesetzt sind.
  2. Parksperrenbetätigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis (7) mit einem Anschlusselement (10) zum Anschluss an eine externe Stromquelle (11) ausgestattet ist.
  3. Parksperrenbetätigungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (4) zur manuellen Betätigung mit einem mechanischen Taster (12) versehen ist.
  4. Parksperrenbetätigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der monostabile Öffner (9) derart ausgebildet ist, dass er in seiner federabgestützten Grundstellung geschlossen ist.
  5. Parksperrenbetätigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (4) derart federvorgespannt ist, dass es bei Betätigung des Betätigungselementes (2) dieses in einer geöffneten Stellung der Parksperre (3) automatisch verriegelt und/oder in einer Grundstellung an das Betätigungselement (2) angedrückt ist.
  6. Antriebsvorrichtung (15) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Parksperrenbetätigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 sowie einer mit einem Bordnetz (16) koppelbaren oder verbundenen, zur voneinander unabhängigen Ansteuerung des bistabilen Schalters (8) und des monostabilen Öffners (9) angeschlossenen Steuerungseinheit (17).
  7. Antriebsvorrichtung (15) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein den monostabilen Öffner (9) steuernder erster Teilkreis (13) der Steuerungseinheit (17) eine direkte Koppelung einer Bordnetz-Stromquelle (18) mit dem monostabilen Öffner (9) oder eine indirekte Koppelung der Bordnetz-Stromquelle (18) über ein Steuergerät (19) und / oder einen monostabilen Schließer (20) mit dem monostabilen Öffner (9) umsetzt.
  8. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Teilkreis (14) der Steuerungseinheit (17) direkt an den elektrischen Aktor (5) mit angeschlossen ist.
  9. Verfahren zum Ansteuern eines Parksperrenbetätigungssystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem ersten Betriebszustand der bistabile Schalter (8) geschlossen ist und der monostabile Öffner (9) geöffnet ist, sodass der Stromkreis (7) unterbrochen ist und das Verriegelungselement (4) sich in formschlüssigem Eingriff mit dem Betätigungselement (2), unter Fixieren des Betätigungselementes (2) in seiner Entsperrstellung, befindet, und in einem zweiten Betriebszustand, in dem eine Spannung des Bordnetz (16) auf null oder unter eine bestimmte Grenze gefallen ist, der monostabile Öffner (9) selbsttätig schließt, sodass der Stromkreis (7) geschlossen wird und der elektrische Aktor (5) unter Aufheben des Formschlusses zwischen dem Verriegelungselement (4) und dem Betätigungselement (2) angetrieben wird, sodass das Betätigungselement (2) selbsttätig in seine Sperrstellung bewegt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von dem ersten Betriebszustand in einen Transportzustand geschaltet wird, indem der bistabile Schalter (8) geöffnet wird.
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