DE102021115351A1

DE102021115351A1 - Erfassung der position eines sperrstifts einer brems-getriebe-schaltsperre

Info

Publication number: DE102021115351A1
Application number: DE102021115351.4A
Authority: DE
Inventors: Christopher F. Watz; Michael C. Vermeersch; Jason L. Myers
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-01-05
Also published as: CN113883269B; US20220003311A1; US11473676B2; CN113883269A

Abstract

Eine Lenksäulenanordnung umfasst eine Mantelrohranordnung. Die Lenksäulenanordnung umfasst auch eine Getriebeschaltanordnung, die mit der Mantelrohranordnung wirkverbunden ist. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner eine Brems-Getriebe-Schaltsperr- oder BTSI-Einrichtung, die einen Sperrstift umfasst, der zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgezogenen Position verschiebbar ist, wobei der Sperrstift das Schalten der Getriebeschaltanordnung aus einer PARK-Position heraus verhindert, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner noch ein Sperrstift-Überwachungssystem. Das Sperrstift-Überwachungssystem umfasst einen Sensor, der funktional mit einem relativ zu dem Sperrstift feststehenden Abschnitt der BTSI-Einrichtung gekoppelt ist. Das Sperrstift-Überwachungssystem umfasst auch einen magnetischen Ring, der funktional fest mit dem Sperrstift gekoppelt ist, wobei der Sensor erfasst, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist.

Description

HINTERGRUND
Fahrzeuge sind mit einem Schaltsystem versehen, das dazu dient, Gänge eines Fahrzeuggetriebes auszuwählen oder zu schalten. Das Schaltsystem kann an einer Fahrzeug-Lenksäule montiert sein und ist mit dem Fahrzeuggetriebe durch einen Steuermechanismus wirkverbunden.
Brems-Getriebe-Schaltsperr- oder BTSI-Einrichtungen (BTSI für engl. brake transmission shift interlock) sind konstruiert, um als ein elektromechanisches Sperrsystem für das Getriebeschaltsystem zu dienen. Ein zugehöriger Aktuator wird elektrisch stromlos gemacht, um den Schaltmechanismus in der PARK-Position zu sperren. Der Fahrer muss die Bremse betätigen, um den Aktuator stromführend zu machen, bevor er aus der Park-Position herausschaltet. Die stromführende Spule in der BTSI zieht einen Sperrstift zurück, was der Schaltung erlaubt, aus PARK in die anderen Getriebepositionen bewegt zu werden.
Die BTSI-Vorrichtung umfasst auch einen Park-Erfassungsschalter (PDS für engl. park detection switch), der ein Wechselschalter ist, der einen im Normalzustand offenen Satz von Kontakten und einen im Normalzustand geschlossenen Satz von Kontakten enthält. Dieser Schalter gibt den Schaltungs-Positionsstatus an das Fahrzeug (und die Instrumententafel) aus. Wenn der Schalter geschlossen ist, weist dies darauf hin, dass die Säulenschaltung in der PARK-Position ist. Wenn der Schalter geöffnet ist, weist dies darauf hin, dass die Schaltung sich aus der PARK-Position heraus befindet. Der Status des PDS-Schalters wird an die Fahrzeugelektronik über ein Anschlussklemmen-Nerbinder-System kommuniziert. Obwohl solche Konzepte den Status der Schaltungs-Anordnungsposition (über den PDS-Schalter) ausgeben, zeigen sie nicht den Status des Sperrstifts in der BTSI-Vorrichtung an. Somit geben sie keinen Status der Position des Sperrstifts an die Fahrzeugelektronik aus. Dies kann zu Problemen in Verbindung damit führen, dass der Fahrzeugbediener nicht in der Lage ist, den Schalthebel aus der Park-Position heraus zu bewegen (also z. B. der Sperrstift ausgefahren bleibt), oder dass der Schalthebel aus der Park-Position heraus geschaltet werden kann, ohne dass der Fahrzeugbediener seinen Fuß auf der Bremse platziert hat (z. B. der Sperrstift zurückgezogen bleibt, wenn der Schalter stromlos gemacht wird).
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine Lenksäulenanordnung eine Mantelrohranordnung. Die Lenksäulenanordnung umfasst auch eine Getriebeschaltanordnung, die mit der Mantelrohranordnung wirkverbunden ist. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner eine Brems-Getriebe-Schaltsperr- oder BTSI-Einrichtung, die einen Sperrstift umfasst, der zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgezogenen Position verschiebbar ist, wobei der Sperrstift das Schalten der Getriebeschaltanordnung aus einer PARK-Position heraus verhindert, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner noch ein Sperrstift-Überwachungssystem. Das Sperrstift-Überwachungssystem umfasst einen Sensor, der funktional mit einem relativ zu dem Sperrstift feststehenden Abschnitt der BTSI-Einrichtung gekoppelt ist. Das Sperrstift-Überwachungssystem umfasst auch einen magnetischen Ring, der funktional fest mit dem Sperrstift gekoppelt ist, wobei der Sensor erfasst, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Sperrstift-Überwachungssystem für eine Brems-Getriebe-Schaltsperre (BTSI) bereitgestellt, zur Erfassung einer Position eines Sperrstifts, der zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgezogenen Position verschiebbar ist. Der Sperrstift verhindert das Schalten der Getriebeschaltanordnung aus einer PARK-Position heraus, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist. Das Sperrstift-Überwachungssystem umfasst einen Sensor. Das Sperrstift-Überwachungssystem umfasst auch einen magnetischen Ring, der funktional fest mit dem Sperrstift gekoppelt ist, wobei der Sensor an einem feststehenden Abschnitt der BTSI positioniert ist, der axial mit dem magnetischen Ring ausgerichtet sein soll, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist. Das Sperrstift-Überwachungssystem umfasst ferner eine elektronische Schaltung in Kommunikation mit dem Sensor, um ein Signal zu erzeugen, wenn der magnetische Ring in der ausgefahrenen Stellung axial mit dem Sensor ausgerichtet ist.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher werden.
Figurenliste
Der Gegenstand, der als die vorliegende Offenbarung betrachtet wird, ist insbesondere in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung dargelegt und konkret beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich, in welchen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Lenksäulenanordnung ist;
2 eine Querschnittsansicht eines Abschnittes einer Brems-Getriebe-Schaltsperr-Einrichtung in einer ersten Position ist;
3 eine Querschnittsansicht eines Abschnittes der Brems-Getriebe-Schaltsperr-Einrichtung in einer zweiten Position ist;
4 eine perspektivische Ansicht der Brems-Getriebe-Schaltsperr-Einrichtung mit einem Sensor und einer Schaltung zum Erfassen einer Position der Brems-Getriebe-Schaltsperr-Einrichtung ist; und
5 eine schematische Veranschaulichung des Sensors und der Schaltung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun werden unter Bezugnahme auf die Figuren verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es sollte klar sein, dass die offenbarten Ausführungsformen rein zur Veranschaulichung dienen und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabgetreu; einige Merkmalen können überskaliert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern rein als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise umzusetzen.
Unter Bezugnahme auf 1 wird dort eine Lenksäulenanordnung 10 veranschaulicht. Die Lenksäulenanordnung 10 ist eine einstellbare Lenksäulenanordnung, die teleskopisch entlang einer Längsachse einstellbar sein kann und um eine Achse kippbar sein kann, die quer zu der Längsachse angeordnet ist. Die Lenksäulenanordnung 10 umfasst eine Mantelrohranordnung 20 und eine Schaltanordnung 22. Die Mantelrohranordnung 20 erstreckt sich entlang einer ersten Achse 30. Die erste Achse 30 kann eine Längsachse sein, entlang welcher die Mantelrohranordnung 20 teleskopierbar sein kann. Die Mantelrohranordnung 20 ist entlang der ersten Achse 30 zusammenschiebbar, um während eines Aufprallereignisses Energie zu absorbieren. Die Mantelrohranordnung 20 kann auch um die Achse, die quer zu der ersten Achse 30 angeordnet ist, kippbar oder in der Neigung einstellbar sein.
Die Mantelrohranordnung 20 kann innerhalb einer Verkleidungsanordnung angeordnet sein. Die Mantelrohranordnung 20 ist innerhalb der Verkleidungsanordnung positioniert und ist von der Verkleidungsanordnung beabstandet und steht sogar während eines Teleskopiervorgangs, eines Kippvorgangs oder eines Zusammenschiebvorgangs nicht in Eingriff damit.
Die Schaltanordnung 22 ist mit der Mantelrohranordnung 20 wirkverbunden. Die Schaltanordnung 22 ist eine Niedrigprofil-Schaltanordnung, die von der Verkleidungsanordnung beabstandet ist und sogar während eines Teleskopiervorgangs, eines Kippvorgangs oder eines Zusammenschiebvorgangs nicht damit in Eingriff steht.
Eine Halterung 40 ist an der Mantelrohranordnung 20 angeordnet. Die Halterung 40 kann mit der Mantelrohranordnung 20 durch eine Reihe von Verfahren zusammengefügt sein, die Befestigen mit Befestigungselementen, Schweißen oder dergleichen umfassen. Die Halterung 40 schafft eine Schnittstelle für die Montage verschiedener Merkmale an der Mantelrohranordnung 20. Zum Beispiel sind ein Gangschalt-Mechanismus 45 und eine Brems-Getriebe-Schaltsperr- bzw. BTSI-Vorrichtung 134 vorgesehen und funktional mit der Mantelrohranordnung 20 gekoppelt. Der Gangschalt-Mechanismus 45 erlaubt einem Fahrzeugbediener, manuell zwischen mehreren Betriebszuständen umzuschalten, etwa Park, Retour, Neutral, Fahren und Niederer Gang (PRNDL). Die BTSI-Einrichtung 134 verhindert physisch ein Schalten aus dem Park-Zustand heraus, solange nicht eine andere Bedingung erfüllt ist, etwa das Betätigen eines Bremspedals.
Nun bezugnehmend auf 2 und 3 umfasst die BTSI-Einrichtung 134 einen Sperrstift 136, der innerhalb eines BTSI-Gehäuses 50 angeordnet ist. Der Sperrstift 136 ist entlang der Achse, die im Wesentlichen quer zu der ersten Achse 30 angeordnet ist, zwischen einer ausgefahrenen Position (2) und einer zurückgezogenen Position (3) beweglich. Die zurückgezogene Position des Sperrstifts 136 erlaubt dem Gangschalt-Mechanismus 45, sich aus einer Park-Position herauszubewegen. Die ausgefahrene Position des Sperrstifts 136 hindert den Gangschalt-Mechanismus 45 daran, sich aus der Park-Position herauszubewegen. Der Sperrstift 136 bewegt sich in Ansprechen auf die Aktivierung eines Bremssystems, etwa durch Betätigen eines Bremspedals, zwischen der ausgefahrenen Position und der zurückgezogenen Position.
Ein BTSI-Sperrstift-Überwachungssystem wird hierin offenbart und ist allgemein mit der Bezugszahl 60 bezeichnet. Das BTSI-Sperrstift-Überwachungssystem 60 stellt sicher, dass die Position (d. h., ausgefahren oder zurückgezogen) des Sperrstifts 136 einem Fahrzeugbediensystem zuverlässig bekannt ist. Mit anderen Worten wird die Position des Sperrstifts 136 direkt überwacht, statt sich auf andere Bedingungen der Schaltanordnung 22 insgesamt zu verlassen, um eine korrekte Funktion der BTSI-Einrichtung 134 sicherzustellen.
Das BTSI-Sperrstift-Überwachungssystem 60 umfasst einen Sensor 62 und einen magnetischen Ring 64, der um einen Abschnitt des Sperrstifts 136 herum angeordnet ist. Der Sensor 62 kann in einigen Ausführungsformen ein Hall-Effekt-Sensor sein und ist an einem feststehenden Abschnitt der BTSI-Einrichtung 134 montiert. Die Montagestelle des Sensors 62 kann ein beliebiger Abschnitt der BTSI-Einrichtung 134 sein, der relativ zu dem Sperrstift 136 feststehend ist. Zum Beispiel kann der Sensor 62 an einer inneren Oberfläche des BTSI-Gehäuses 50 oder an einer inneren Oberfläche einer BTSI-Schalterabdeckung 52 montiert sein, die sich nahe einem Ende des BTSI-Gehäuses 50 befindet. Unabhängig von der genauen Montagestelle des Sensors 62 ist der Sensor 62 so positioniert, dass er radial auswärts von, jedoch in axialer Ausrichtung mit dem magnetischen Ring 64 angeordnet ist, der funktional mit dem Sperrstift 136 gekoppelt ist, wenn der Sperrstift in einer ersten Position (d. h., der ausgefahrenen Position von 2) ist, jedoch nicht axial damit ausgerichtet ist, wenn der Sperrstift 136 in einer zweiten Position ist (d. h., der zurückgezogenen Position von 3).
Während in Betracht gezogen wird, dass der magnetische Ring 64 in einigen Ausführungsformen direkt mit dem Sperrstift 136 gekoppelt sein kann, ist der magnetische Ring 64 in der veranschaulichten Ausführungsform mit einem Stoßfänger 68 gekoppelt, der an dem Sperrring 136 fixiert ist. Der Stoßfänger 68 ist vorgesehen, um Schall zu dämpfen, der mit der Bewegung des Sperrstifts 136 während des Betriebs in Verbindung steht. Der magnetische Ring 64 kann an einer äußeren Oberfläche des Stoßfängers 68 angeordnet sein oder kann vollständig oder teilweise in den Stoßfänger 68 eingebettet sein.
Nun bezugnehmend auf 4 und 5 wird das BTSI-Sperrstift-Überwachungssystem 60 in zusätzlichem Detail veranschaulicht. Insbesondere ist eine elektrische Schaltung 70 in Kommunikation mit dem Sensor 62 physisch in 4 und schematisch in 5 dargestellt. Die Schaltung ist dazu ausgestaltet, ein Signal zu empfangen, wenn erfasst wird, dass der Sperrstift 136 in der ausgefahrenen Position von 2 ist, so dass der magnetische Ring 64 in ausreichender Nähe (d. h., axial ausgerichtet) zu dem Sensor 62 ist. In dem Fall, dass der Sperrstift 136 in der ausgefahrenen Position von 2 bleibt, wenn der Schaltmechanismus 45 in der Park-Position ist und das Bremspedal betätigt wird, weist das Signal darauf hin, dass ein Zustand „kein Schalten aus Park“ vorliegt.
Wenn der magnetische Ring 64 nicht in ausreichender Nähe zu dem Sensor 62 ist, wird kein Signal von der Schaltung 70 erzeugt, was darauf hinweist, dass der Sperrstift 136 in der zurückgezogenen Position von 3 ist. Der Zustand „kein Signal“ weist darauf hin, dass der Sperrstift 136 in der zurückgezogenen Position geblieben ist und ein Zustand „Aus Park ziehen“ vorliegt. Wenn das Bremspedal nicht betätigt wird und dieser Zustand vorliegt, wenn der Schaltmechanismus 45 auf Park ist, weist dieser Zustand darauf hin, dass der Sperrstift 136 unbeabsichtigt gehalten wurde und/oder absichtlich in der zurückgezogenen Position von 3 blockiert wird.
Jede der vorstehend beschriebenen unerwünschten Bedingungen (d. h. kein Schalten aus Park oder Aus Park ziehen) führt jeweils zu einer Warnung, die von dem Elektronik-/Diagnostiksystem des Fahrzeugs erzeugt wird. Es können Maßnahmen ergriffen werden, um Sicherheitsprobleme zu vermeiden, die sich als ein Ergebnis davon ergeben können, dass der Schalthebel aus der Park-Position gezogen wird, ohne dass der Fahrzeugbediener vor dem Schalten die Bremse betätigt hat, und um Kundenunzufriedenheit zu vermeiden, die sich als ein Ergebnis davon ergibt, dass die Bremse vor dem Schalten betätigt werden muss und dann der Schalthebel nicht aus der Park-Position gezogen werden kann. Obwohl frühere BTSI-Einrichtungen Positionserfassungssensoren für einen BTSI-Schalter umfassen, weisen die hierin offenbarten Ausführungsformen auf vorteilhafte Weise auf die tatsächliche Position des Sperrstifts 136 hin.
Während die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit einer nur begrenzten Anzahl von Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, sollte ohne weiteres klar sein, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die vorliegende Offenbarung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Varianten, Abwandlungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen einzubeziehen, die vorstehend nicht beschrieben wurden, die jedoch ebenfalls dem Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung entsprechen. Während verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, sollte außerdem klar sein, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung auch nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung nicht als durch die vorstehende Beschreibung eingeschränkt anzusehen.

Claims

Lenksäulenanordnung, umfassend: eine Mantelrohranordnung; eine Getriebeschaltanordnung, die mit der Mantelrohranordnung wirkverbunden ist; eine Brems-Getriebe-Schaltsperr- oder BTSI-Einrichtung, die einen Sperrstift umfasst, der zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgezogenen Position verschiebbar ist, wobei der Sperrstift das Schalten der Getriebeschaltanordnung aus einer PARK-Position heraus verhindert, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist; und ein Sperrstift-Überwachungssystem, umfassend: einen Sensor, der funktional mit einem relativ zu dem Sperrstift feststehenden Abschnitt der BTSI-Einrichtung gekoppelt ist; und einen magnetischen Ring, der funktional fest mit dem Sperrstift gekoppelt ist, wobei der Sensor erfasst, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Sensor mit einer Innenwand eines Gehäuses der BTSI-Einrichtung gekoppelt ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Sensor mit einer Innenwand einer Schalterabdeckung der BTSI-Einrichtung gekoppelt ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Hall-Effekt-Sensor ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei der magnetische Ring mit einem Stoßfänger gekoppelt ist, der an dem Sperrstift fixiert ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 5, wobei der magnetische Ring zumindest teilweise in den Stoßfänger eingebettet ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 5, wobei der magnetische Ring an einer äußeren Oberfläche des Stoßfängers angeordnet ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei der magnetische Ring direkt an dem Sperrstift gesichert ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Sperrstift-Überwachungssystem ferner eine elektronische Schaltung in Kommunikation mit dem Sensor umfasst, um ein Signal zu erzeugen, wenn der magnetische Ring in der ausgefahrenen Stellung axial mit dem Sensor ausgerichtet ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 9, wobei die elektronische Schaltung mit einem Elektronik- und Diagnostiksystem eines Fahrzeugs in Kommunikation steht.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei das Elektronik- und Diagnostiksystem des Fahrzeugs dazu ausgestaltet ist, eine erste Warnung zu erzeugen, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position steckengeblieben ist, und eine zweite Warnung zu erzeugen, wenn der Sperrstift unbeabsichtigt gehalten und/oder absichtlich in der zurückgezogenen Position blockiert wird.
Sperrstift-Überwachungssystem für eine Brems-Getriebe-Schaltsperre (BTSI) zum Erfassen einer Position eines Sperrstifts, der zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgezogenen Position verschiebbar ist, wobei der Sperrstift das Schalten einer Getriebeschaltanordnung aus einer PARK-Position heraus verhindert, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist, wobei das Sperrstift-Überwachungssystem umfasst: einen Sensor; einen magnetischen Ring, der funktional fest mit dem Sperrstift gekoppelt ist, wobei der Sensor an einem feststehenden Abschnitt der BTSI positioniert ist, der axial mit dem magnetischen Ring ausgerichtet sein soll, wenn der Sperrstift in der ausgefahrenen Position ist; und eine elektronische Schaltung in Kommunikation mit dem Sensor, um ein Signal zu erzeugen, wenn der magnetische Ring in der ausgefahrenen Stellung axial mit dem Sensor ausgerichtet ist.
Sperrstift-Überwachungssystem nach Anspruch 12, wobei der Sensor mit einer Innenwand eines Gehäuses der BTSI gekoppelt ist.
Sperrstift-Überwachungssystem nach Anspruch 12, wobei der Sensor mit einer Innenwand einer Schalterabdeckung der BTSI gekoppelt ist.
Sperrstift-Überwachungssystem nach Anspruch 12, wobei der Sensor ein Hall-Effekt-Sensor ist.
Sperrstift-Überwachungssystem nach Anspruch 12, wobei der magnetische Ring mit einem Stoßfänger gekoppelt ist, der an dem Sperrstift fixiert ist.
Sperrstift-Überwachungssystem nach Anspruch 16, wobei der magnetische Ring zumindest teilweise in den Stoßfänger eingebettet ist.
Sperrstift-Überwachungssystem nach Anspruch 16, wobei der magnetische Ring an einer äußeren Oberfläche des Stoßfängers angeordnet ist.
Sperrstift-Überwachungssystem nach Anspruch 12, wobei der magnetische Ring direkt an dem Sperrstift gesichert ist.