-
Die Erfindung betrifft eine Parksperren-Vorrichtung für Kraftfahrzeuge.
-
Mittels einer Parksperren-Vorrichtung werden Kraftfahrzeuge in einer Parkposition gegen das Wegrollen gesichert. Dazu wird in der Regel ein drehfest, mit einer rotierenden Komponente des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs in Verbindung stehendes Parksperren-Rad blockiert, indem eine ortsfest mit anderen Strukturen des Fahrzeugs verbundene Sperrklinke formschlüssig in entsprechende Ausnehmungen des Parksperren-Rads zum Eingriff gebracht wird. Die Sperrklinke wird mittels eines Aktuators betätigt und kann zwischen einer das Parksperren-Rad blockierenden Sperrposition und einer das Parksperren-Rad freigebenden Freigabeposition hin und her bewegt werden.
-
Da es sich um eine sicherheitsrelevante Vorrichtung handelt, besteht das Bedürfnis die Parksperren-Vorrichtung bei Störungen gegen eventuelle Fehlfunktionen abzusichern. Dazu sind aus dem Stand der Technik bereits Lösungen bekannt.
-
Bei einer in der
DE 10 2015 206 156 A1 offenbarten Parksperren-Vorrichtung ist ein erster Leistungspfad zum Freigeben und Sperren eines Parksperren-Rads im Regelbetrieb und ein zweiter Leistungspfad zum Sperren des Parksperren-Rads im Notbetrieb vorgesehen. Der erste Leistungspfad und der zweite Leistungspfad sind über ein Umlaufrädergetriebe mechanisch miteinander gekoppelt.
-
Der erste Leistungspfad weist einen Aktuator auf, der mit einer ersten Welle des Umlaufrädergetriebes verbunden ist. Der zweite Leistungspfad weist einen Notaktuator auf, der mit einer zweiten Welle des Umlaufrädergetriebes verbunden ist. Der Notaktuator ist ein vorgespannter Federspeicher, der im Regelbetrieb blockiert ist und im Notbetrieb freigegeben werden kann. Eine dritte Welle des Umlaufrädergetriebes ist mit einem Betätigungsmechanismus verbunden, mit dem das Parksperren-Rad gesperrt oder freigegeben werden kann.
-
Im Regelbetrieb ist der Aktuator des ersten Leistungspfads über die erste Welle des Umlaufrädergetriebes mit dem Betätigungsmechanismus verbunden. Der Notaktuator und damit die zweite Welle des Umlaufrädergetriebes sind im vorgespannten Zustand blockiert. Mit dem Aktuator des ersten Leistungspfads kann im Regelbetrieb das Parksperren-Rad gesperrt oder freigegeben werden.
-
Im Notbetrieb wird davon ausgegangen, dass der Aktuator des ersten Leistungspfads durch eine Störung blockiert ist und der Notaktuator in Form eines Federspeichers freigegeben wird, sodass der Notaktuator über die zweite Welle des Umlaufrädergetriebes mit dem Betätigungsmechanismus verbunden ist und das Parksperren-Rad mittels der Federkraft des Federspeichers gesperrt wird.
-
Nachteil einer Lösung gemäß der vorgenannten
DE 10 2015 206 156 A1 ist, dass eine Freigabe des Parksperren-Rads nur über den ersten Leistungspfad möglich ist. Weiterhin ist es nur mit dem Aktuator des ersten Leistungspfads möglich den Notaktuator des zweiten Leistungspfads in einen vorgespannten Ausgangszustand zurück zu setzten. Dazu sind außerdem geeignete konstruktive Maßnahmen am Betätigungsmechanismus erforderlich, um die dritte Welle des Umlaufrädergetriebes während des Zurücksetzens zu blockieren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Parksperren-Vorrichtung zu finden, bei der das Entsperren unabhängig vom ersten Leistungspfad auch im Notbetrieb erfolgen kann.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird für eine Parksperren-Vorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem ersten Elektromotor, einem Aktuator, einem Umlaufrädergetriebe, einer Sperrklinke und einem Parksperren-Rad, in das die Sperrlinke eingeklinkt werden kann, wobei der erste Elektromotor mit einer ersten Komponente des Umlaufrädergetriebes in Verbindung steht, der Aktuator mit einer zweiten Komponente des Umlaufrädergetriebes verbunden ist, eine dritte Komponente des Umlaufrädergetriebes mit der Sperrklinke in einer Wirkverbindung steht und eine Steuereinheit vorhanden ist, die mit dem ersten Elektromotor und dem Aktuator verbunden ist, dadurch gelöst, dass der Aktuator ein zweiter Elektromotor ist.
-
Vorteilhaft ist das Umlaufrädergetriebe ein Planetenradgetriebe, bei dem die erste Komponente ein Sonnenrad ist, die zweite Komponente ein Hohlrad ist und die dritte Komponente ein Triplet von Planetenrädern sind.
-
In einer ersten vorteilhaften Ausführung der Parksperren-Vorrichtung enthält die Steuereinheit ein erstes Modul, das eine Ansteuerung des ersten Elektromotors, eine Ansteuerung des zweiten Elektromotors und eine Umschaltung der Ansteuerung des ersten Elektromotors auf die Ansteuerung des zweiten Elektromotors umfasst.
-
In einer zweiten vorteilhaften Ausführung der Parksperren-Vorrichtung enthält die Steuereinheit ein zweites Modul, das eine Ansteuerung des ersten Elektromotors, eine Ansteuerung des zweiten Elektromotors und eine Zuschaltung der Ansteuerung des ersten Elektromotors auf die Ansteuerung des zweiten Elektromotors umfasst.
-
In einer dritten vorteilhaften Ausführung der Parksperren-Vorrichtung enthält die Steuereinheit ein drittes Modul, das eine Ansteuerung des ersten Elektromotors, eine Ansteuerung des zweiten Elektromotors und eine Gleichschaltung der Ansteuerung des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors umfasst. Bevorzugt enthält die Ansteuerung des zweiten Elektromotors hier eine Zeitverzögerung um die Anlaufströme beider Motoren zeitlich zu entkoppeln.
-
Bevorzugt weist der zweite Elektromotor einen externen Stromanschluss auf.
-
Der zweite Elektromotor ist vorteilhaft in gegenläufigen Drehrichtungen betreibbar.
-
Daneben betrifft die Erfindung eine Getriebeeinrichtung mit einem Getriebe zum Übersetzen einer Drehzahl und einer Parksperren-Vorrichtung. Die Getriebeeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Parksperren-Vorrichtung wie beschrieben ausgebildet ist.
-
Vorzugsweise kann das Getriebe einstufig ausgebildet sein. Alternativ kann das Getriebe zweistufig ausgebildet sein. Diese Ausgestaltungen sind bevorzugt für elektrische Achsantriebe.
-
Weiter alternativ kann das Getriebe auch mehr als zwei Stufen und insbesondere mehr als zwei Gänge aufweisen. Die Parksperre kann also auch in einem Antriebsstrang mit Verbrennungsmotor oder einem Hybrid-Antriebsstrang verbaut sein.
-
Daneben betrifft die Erfindung einen Achsantrieb, insbesondere elektrischen Achsantrieb, für ein Kraftfahrzeug mit einer Getriebeeinrichtung und einem Differenzial. Der Achsantrieb zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeeinrichtung wie beschrieben ausgebildet ist. Bei der Ausgestaltung als elektrischer Achsantrieb umfasst der Achsantrieb wenigstens einen Traktions-Elektromotor und bevorzugt einen Wechselrichter.
-
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Parksperren-Vorrichtung wie beschrieben und/oder eine Getriebevorrichtung wie beschrieben und/oder einen elektrischen Achsantrieb wie beschrieben.
-
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:
- 1 eine Skizze für ein Ausführungsbeispiel einer Parksperren-Vorrichtung.
-
Eine Parksperren-Vorrichtung für Kraftfahrzeuge enthält, wie auch aus 1 zu entnehmen, grundsätzlich einen ersten Elektromotor 1, einen zweiten Elektromotor 2, ein Umlaufrädergetriebe 5, das aus mehreren Komponenten aufgebaut ist, eine Sperrklinke 7, ein Parksperren-Rad 8, in das die Sperrklinke 7 eingeklinkt wird und eine Steuereinheit 9 zum Ansteuern des ersten Elektromotors 1 und des zweiten Elektromotors 2.
-
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Umlaufrädergetriebe 5 ist ein Planetenradgetriebe. Eine erste Komponente des Planetenradgetriebes ist ein Sonnenrad 51. Über das Sonnenrad 51 steht der erste Elektromotor 1 mit dem Umlaufrädergetriebe 5 mittelbar in Verbindung. Eine zweite Komponente des Planetenradgetriebes ist ein Hohlrad 52. Über das Hohlrad 52 ist der zweite Elektromotor 2 mit dem Umlaufrädergetriebe 5 mittelbar verbunden. Die dritte Komponente ist durch ein Triplet von Planetenrädern 53 gebildet. Das Umlaufrädergetriebe 5 steht über das Triplet von Planetenrädern 53 und eine von den Planetenrädern 53 angetriebene Wirkverbindung 6 mit der Sperrklinke 7in Verbindung.
-
Bei der aufgezeigten Zuordnung des ersten und zweiten Elektromotors 1, 2 und der Sperrklinke 7 zu den Komponenten des Umlaufrädergetriebes 5 handelt es sich um eine vorteilhafte Ausführung die für eine erfindungsgemäße Parksperren-Vorrichtung auch anderweitig möglich ist.
-
Über das Umlaufrädergetriebe 5 sind der erste Elektromotor 1 und der zweite Elektromotor 2 mechanisch miteinander gekoppelt und können, alternativ oder gemeinsam, über die dem Umlaufrädergetriebe 5 nachgeordnete Wirkverbindung 6, die Sperrklinke 7 bewegen.
-
Als erster Elektromotor 1 wird vorzugsweise ein mittels PWM-Modulation spannungsgeregelter Gleichstrommotor verwendet. Der zweite Elektromotor 2 kann kostenmindernd ein geschalteter und nicht spannungsgeregelter Gleichstrommotor sein. Die mittelbare Verbindung zwischen dem ersten Elektromotor 1 und dem Sonnenrad 51 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel über ein erstes Untersetzungsgetriebe 3 und ein erstes Schneckengetriebe 4 gegeben. Die mittelbare Verbindung zwischen dem zweiten Elektromotor 2 und dem Hohlrad 52 ist über ein zweites Untersetzungsgetriebe 10 und ein zweites Schneckengetriebe 11 gegeben. Das erste und das zweite Untersetzungsgetriebe 3, 10 werden hier nicht näher ausgeführt. Allgemein sind sie jeweils so ausgelegt, dass Drehzahlbereiche und Antriebsmomente der Elektromotoren optimal für einen sicheren und komfortablen Antrieb der Sperrklinke 7 genutzt werden können. Durch das erste und das zweite Schneckengetriebe 4, 11 wird eine selbsthemmende Wirkung erreicht, die dafür sorgt, dass außer durch eine Kraftwirkung des ersten und/oder des zweiten Elektromotors 1, 2 keine andere Kraftwirkung eine Bewegung der Komponenten im Umlaufrädergetriebe 5 verursachen kann.
-
Die Sperrklinke 7 wirkt auf das Parksperren-Rad 8, das mit einem Antriebsstrang 82 des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Über die von den Planetenrädern 53 angetriebene Wirkverbindung 6 kann die Sperrklinke 7 zwischen einer das Parksperren-Rad 8 freigebenden Freigabeposition und einer das Parksperren-Rad 8 blockierenden Sperrposition hin und her bewegt werden. Die Wirkverbindung 6 umfasst dazu geeignete Mittel, mit denen die Drehbewegung der Planetenräder 53 in eine Stellbewegung zum Bewegen der Sperrklinke 7 umgesetzt werden kann. Üblicherweise werden hierfür Kurvenscheiben, Exzenter oder wie hier dargestellt ein Nocken verwendet.
-
In der Sperrposition greift die Sperrklinke 7 formschlüssig in eine Ausnehmung 81 des Parksperren-Rades 8 ein und blockiert dadurch den Antriebsstrang 82. In der Freigabeposition ist die Sperrklinke 7 aus der Ausnehmung 81 herausbewegt und gibt das Parksperren-Rad 8 frei.
-
Der mit dem Sonnenrad 51 verbundene erste Elektromotor 1 bildet einen Hauptpfad der Parksperren-Vorrichtung. Der mit dem Hohlrad 52 verbundene zweite Elektromotor 2 bildet einen Notpfad der Parksperren-Vorrichtung. Durch die Kopplung des ersten und des zweiten Elektromotors 1, 2 über das Umlaufrädergetriebe 5 kann die Sperrklinke 7 sowohl über Hauptpfad als auch über den Notpfad unabhängig voneinander in die Sperrposition und auch zurück in die Freigabeposition bewegt werden. Mit der Verwendung von zwei Elektromotoren 1, 2 wird ein redundanter Betrieb der Parksperren-Vorrichtung erreicht.
-
Die beiden Elektromotoren 1, 2 werden von der Steuereinheit 9 angesteuert. Die Steuereinheit 9 enthält in unterschiedlichen Ausführungen unterschiedliche Module, mit denen der Haupt- und der Notpfad in einer oder vorteilhaft in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden kann. In Abhängigkeit von der Ausführung des Moduls der Steuereinheit 9 kann wie die Parksperren-Vorrichtung in einem Regelbetrieb und in einem Notbetrieb unterschiedlich betrieben werden.
-
Unter Regelbetrieb soll hier verstanden werden, dass sich die Sperrklinke 7 mit dem Hauptpfad störungsfrei betätigen lässt und keine besonderen Anforderungen, wie z.B. die Anforderung höherer Antriebskräfte oder kürzerer Stellzeiten zum Bewegen der Sperrklinke 7, an den Hauptpfad gestellt werden.
-
Unter Notbetrieb soll hier verstanden werden, dass entweder der Hauptpfad oder der Notpfad eine Störung aufweist, sodass die Sperrklinke 7 nicht mehr durch den Hauptpfad oder den Notpfad bewegt werden kann.
-
In einer ersten Ausführung der Steuereinheit 9 enthält diese ein erstes Modul, das eine Ansteuerung des ersten Elektromotors, eine Ansteuerung des zweiten Elektromotors und eine Umschaltung der Ansteuerung des ersten Elektromotors auf die Ansteuerung des zweiten Elektromotors umfasst.
-
Mit diesem ersten Modul wird alleinig der Hauptpfad angesteuert, um die Parksperren-Vorrichtung im Regelbetrieb zu betreiben. Auf den Notpfad wird nur umgeschaltet, wenn die Steuereinheit 9 im Hauptpfad eine Störung erkennt.
-
Im Regelbetrieb wird ausschließlich der Hauptpfad zum Bewegen der Sperrklinke 7 verwendet. Der Notpfad bleibt ungenutzt. Wird der erste Elektromotor 1 von der Steuereinheit 9 angesteuert, wird das Sonnenrad 51 in Drehung versetzt. Durch die Selbsthemmung des Schneckengetriebes 4 des ungenutzten Notpfads kann sich das Hohlrad 52 nicht bewegen, sodass die Bewegung des ersten Elektromotors 1 direkt vom Sonnenrad 51 auf die Planetenräder 53 übertragen wird. Die Planetenräder 53 treiben dann über die Wirkverbindung 6 die Sperrklinke 7 an und bewegen diese in die Sperrposition oder in die Freigabeposition.
-
Der Notbetrieb wird von der Steuereinheit 9 automatisch der zweite Elektromotor 2 des Notpfads angesteuert, der das Hohlrad 52 in Drehung versetzt. Durch die Störung des Hauptpfads oder durch die Selbsthemmung des Schneckengetriebes 4 kann sich das Sonnenrad 51 des Hauptpfads nicht bewegen, sodass die Bewegung des zweiten Elektromotors 2 direkt vom Hohlrad 52 auf die Planetenräder 53 übertragen wird. Die Bewegung der Sperrklinke 7 in die Sperrposition oder in die Freigabeposition wird dann vollständig vom Notpfad übernommen.
-
Für die dauerhafte Ausführung des Regelbetriebs ist der erste Elektromotor 1 entsprechend robust und langlebig ausgelegt. Der zweite Elektromotor 2 ist so ausgelegt, dass dieser für die seltenen Fälle des Notbetriebs auch alleine in der Lage ist die Sperrklinke 7 über den Notpfad zu betreiben. Durch die schwächere Auslegung des zweiten Elektromotors 2 können Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden.
-
In einer zweiten Ausführung der Steuereinheit 9 enthält diese ein zweites Modul, der eine Ansteuerung des ersten Elektromotors, eine Ansteuerung des zweiten Elektromotors und eine Zuschaltung der Ansteuerung des ersten Elektromotors auf die Ansteuerung des zweiten Elektromotors umfasst.
-
Mit dem zweiten Modul wird im Regelbetreib der Hauptpfad angesteuert und der Notpfad wird bedarfsgerecht zur Unterstützung des Regelbetriebs angesteuert.
-
Eine Unterstützung des ersten Elektromotors 1 erfolgt immer dann, wenn zum Beispiel von der Steuereinheit 9 im Hauptpfad ein erhöhter Kraftaufwand zum Bewegen der Sperrklinke 7 festgestellt wird oder wenn es erforderlich ist die Sperrklinke 7 schneller zu bewegen als dies durch die alleinige Nutzung des Hauptpfads möglich wäre.
-
Stellt die Steuereinheit 9 während des Betriebs des Hauptpfads einen Unterstützungsbedarf fest, wird der zweite Elektromotor 2 des Notpfads zugeschaltet. Die über das Umlaufrädergetriebe 5 gekoppelten Haupt- und Notpfade werden dabei summiert und tragen beide kurzzeitig zur Bewegung der Sperrklinke 7 bei. Durch die Möglichkeit der Unterstützung kann die Leistung des ersten Elektromotors 1 soweit reduziert werden, dass dieser nicht mehr für alle Belastungssituationen, die im Hauptpfad auftreten können, ausgelegt sein muss. Durch die schwächere Auslegung des ersten Elektromotors 1 können Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden. Der zweite Elektromotor 2 bleibt so bemessen, dass dieser im Störungsfall in der Lage ist den Notbetrieb alleine ausführen zu können.
-
In einer dritten Ausführung der Steuereinheit 9 enthält diese ein drittes Modul, das eine Ansteuerung des ersten Elektromotors, eine Ansteuerung des zweiten Elektromotors und eine Gleichschaltung der Ansteuerung des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors umfasst.
-
Mit dem dritten Modul werden grundsätzlich der erste Elektromotors 1 und der zweite Elektromotors 2 gleichzeitig angesteuert. Im Regelbetrieb werden dann der Hauptpfad und der Notpfad gleichzeitig zum Bewegen der Sperrklinke 7 in die Sperrposition oder die Freigabeposition verwendet. Die gleichzeitigen Bewegungen der beiden Elektromotoren 1 und 2 werden über das Umlaufrädergetriebe 5 gekoppelt.
-
Im Notbetrieb kann die Bewegung der Sperrklinke 7 auch nur von einem der Elektromotoren 1 oder 2 ausgeführt werden. Der Haupt- und der Notpfad können sich gegenseitig ersetzen.
-
Der erste Elektromotor 1 und der zweite Elektromotor 2 sind in diesem Fall identisch ausgelegt und so dimensioniert, das bei einer Störung im Haupt- oder im Notpfad jeder der Elektromotoren 1 und 2 in der Lage ist den Notbetrieb alleine ausführen zu können. Durch die Verwendung der Elektromotoren 1 und 2 als Gleichteile, können die Kosten reduziert werden.
-
Zum Vermeiden von zu hohen Spitzenströmen, die beim gleichzeitigen Einschalten der beiden Elektromotoren 1 und 2 entstehen können, enthält der Ansteuerung des zweiten Elektromotors vorteilhaft eine Zeitverzögerung, womit die Elektromotoren 1,2 nacheinander zugeschaltet werden.
-
In einer weiteren Ausführung der Parksperren-Vorrichtung ist der zweite Elektromotor 2 des Notpfads unabhängig von der Steuereinheit 9 ansteuerbar ausgelegt. Der zweite Elektromotor 2 weist dazu einen externen Anschluss zu einer Spannungsversorgung auf. Dadurch ist es bei einer Störung des Hauptpfads jederzeit möglich den Notpfad auch unabhängig von der Steuereinrichtung 9 zu betreiben, um die Sperrklinke 7 in die Sperr- oder Freigabeposition zu bewegen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- erster Elektromotor
- 2
- zweiter Elektromotor
- 3
- erstes Untersetzungsgetriebe
- 4
- erstes Schneckengetriebe
- 5
- Umlaufrädergetriebe
- 51
- Sonnenrad
- 52
- Hohlrad
- 53
- Planetenrad
- 6
- Wirkverbindung
- 7
- Sperrklinke
- 8
- Parksperren-Rad
- 81
- Ausnehmung
- 82
- Antriebsstrang
- 9
- Steuereinheit
- 10
- zweites Untersetzungsgetriebe
- 11
- zweites Schneckengetriebe
-
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 102015206156 A1 [0004, 0008]
