-
TECHNISCHES GEBIET
-
Diese Offenbarung betrifft Automatikgetriebe und insbesondere Shift-by-wire-Getriebe. Noch genauer betrifft diese Offenbarung einen Freilauf zum Schalten eines Shift-by-wire-Getriebes von einer Parkposition ohne Motorleistung.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Ein herkömmliches Automatikgetriebe beinhaltet eine Getriebesteuervorrichtung, die eingesetzt wird, um das Getriebe eines Kraftfahrzeugs zu steuern. Die Getriebesteuervorrichtung wird verwendet, um verschiedene Bereiche auszuwählen, wie etwa Parken, bei dem das Getriebe gesperrt ist, um eine Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, Neutral, bei dem das Getriebe ermöglicht, dass das Fahrzeug frei bewegt wird, etwa wenn es abgeschleppt wird, Rückwärts, bei dem das Getriebe ermöglicht, dass sich das Fahrzeug rückwärts bewegt, und einen oder mehr Fahrbereiche, die eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs ermöglichen. Üblicherweise ist die Getriebesteuervorrichtung in Form eines Hebels vorhanden, der mit dem Getriebe über eine mechanische Verbindung, etwa ein Kabel, verbunden ist. Üblicherweise ist der Hebel auch mit einer Anzeige verbunden. Wenn der Getriebesteuermechanismus von einem Bereich zu einem anderen bewegt wird, schaltet die mechanische Verbindung das Getriebe physisch in die ausgewählte Einstellung und die Anzeige bewegt sich, um dem Fahrer zu zeigen, welcher Bereich ausgewählt wurde. Auch wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist, kann der Fahrer den aktuellen Getriebebereich aus der Anzeige bestimmen und kann, in manchen Fällen, den Getriebesteuermechanismus auf Neutral bewegen, falls das Fahrzeug zum Beispiel abgeschleppt werden soll.
-
Das herkömmliche Automatikgetriebe nutzt mehrfache Reibelemente für eine automatische Schaltung der Getriebeübersetzung. Breit gefasst können diese Reibelemente als Drehmoment aufbauende Elemente beschrieben werden, auch wenn sie häufiger als Kupplungen oder Bremsen bezeichnet werden. Die Reibelemente dienen dazu, Leistungsflusspfade von einem Verbrennungsmotor zu einem Satz von Fahrzeugantriebsrädern aufzubauen. Während einer Beschleunigung des Fahrzeugs wird das Gesamtdrehzahlverhältnis, das das Verhältnis einer Getriebeeingangswellendrehzahl zu einer Getriebeausgangswellendrehzahl ist, während eines Hochschaltens des Verhältnisses reduziert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine gegebene Motordrosseleinstellung steigt. Ein Herunterschalten, um ein höheres Drehzahlverhältnis zu erreichen, tritt auf, wenn eine Motordrosseleinstellung für eine gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit steigt oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt, wenn die Motordrosseleinstellung verringert wird. Verschiedene Planetengetriebekonfigurationen sind in modernen Automatikgetrieben zu finden. Jedoch bleibt das Grundprinzip der Schaltkinematik ähnlich. Das Schalten eines Automatikgetriebes mit mehrfachen Planetenradsätzen wird von einem Anlegen und/oder Freigeben von Reibelementen begleitet, um Drehzahl- und Drehmomentbeziehungen zu ändern, indem der Drehmomentpfad durch die Planetenradsätze verändert wird. Die Reibelemente werden in der Regel auf Grundlage der Position der Getriebesteuervorrichtung entweder hydraulisch oder mechanisch betätigt.
-
Bei einer Shift-by-wire-Getriebeanordnung ist die mechanische Verbindung zwischen der Getriebesteuervorrichtung und dem Getriebe beseitigt. Stattdessen überträgt die Getriebesteuervorrichtung ein elektrisches Signal an eine elektronische Steuerung, die getrennte Aktoren anweist, die verschiedenen Reibelemente aufzulegen oder freizugeben, um eine gewünschte Getriebeübersetzung zu erlangen. Die Steuervorrichtung liegt nicht mehr notwendigerweise in Form eines Hebels vor, da die Steuervorrichtung keine mechanische Verbindung mehr bewegt, um das Getriebe zu steuern. Stattdessen ist die Steuervorrichtung üblicherweise eine elektromechanische Schnittstelle (z. B. eine Reihe von Tasten, ein Hebel oder ein Knopf), die verwendet wird, um das Getriebe anzuweisen, zwischen den Getriebebereichen umzuschalten. Shift-by-wire-Getriebe sind standardmäßig auf die PARKEN-Position gestellt, wenn bestimmte Bedingungen auftreten (z. B. Stromverlust oder Verlust der Hydraulikleistung des Getriebes oder wenn ein Fahrer die Tür öffnet, während sich das Getriebe nicht in PARKEN befindet).
-
KURZDARSTELLUNG
-
Ein Shift-by-wire-Getriebe gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein schaltbares Bauteil, das selektiv mit einem Parkzahnrad in Eingriff treten kann, um ein Fahrzeug in PARKEN zu versetzen. Das Shift-by-wire-Getriebe beinhaltet außerdem ein erstes Zwischenbauteil, das mit dem schaltbaren Bauteil gekoppelt ist und um eine Schwenkachse zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position drehbar ist. In der eingerückten Position ist das schaltbare Bauteil mit dem Parkzahnrad in Eingriff. In der ausgerückten Position ist das schaltbare Bauteil von dem Parkzahnrad getrennt.
-
Das Shift-by-wire-Getriebe beinhaltet außerdem einen Freilaufmechanismus mit einem Gehäuse, das an einer Außenseite eines Getriebegehäuses angeordnet ist. Das Gehäuse weist eine erste Stiftöffnung und eine Befestigungsmittelöffnung zum Aufnehmen eines Befestigungsmittels, um das Gehäuse drehbar an dem Getriebegehäuse zu fixieren, auf.
-
Das Shift-by-wire-Getriebe beinhaltet außerdem eine Handwelle, die sich von einem Innenraum des Gehäuses durch das Getriebegehäuse zu einem Innenraum des Getriebegehäuses erstreckt.
-
Das Shift-by-wire-Getriebe beinhaltet außerdem eine Trommelplatte mit einer zweiten Stiftöffnung. Die Trommelplatte ist drehfest mit der Handwelle verbunden und ist innerhalb des Gehäuses zwischen einer ersten Winkelposition bezüglich des Gehäuses und einer zweiten Winkelposition bezüglich des Gehäuses drehbar.
-
Das Shift-by-wire-Getriebe beinhaltet außerdem eine Feder zum Vorspannen der Trommelplatte in die erste Winkelposition und einen Zugstift, der entfernbar innerhalb der ersten und zweiten Stiftöffnung angeordnet werden kann. Der Zugstift ist ausgelegt, um die Trommelplatte in der zweiten Winkelposition zu halten.
-
Das Shift-by-wire-Getriebe beinhaltet außerdem ein zweites Zwischenbauteil, das drehfest mit der Handwelle verbunden ist und um die Schwenkachse zwischen einer Sollposition und einer Freilaufposition drehen kann. Eine Bewegung des zweiten Zwischenbauteils von der Sollposition in die Freilaufposition bewegt das erste Zwischenbauteil von der eingerückten Position in die ausgerückte Position.
-
Bei einem weiteren Ansatz beinhaltet ein Freilaufmechanismus für ein Shift-by-wire-Getriebe ein Gehäuse mit einer ersten Stiftöffnung und eine Welle, die sich in das Gehäuse erstreckt. Der Freilaufmechanismus beinhaltet ferner eine Trommelplatte mit einer zweiten Stiftöffnung. Die Trommelplatte ist drehfest mit der Welle verbunden und ist innerhalb des Gehäuses drehbar. Der Freilaufmechanismus beinhaltet ferner eine Feder, die die Trommelplatte zu einer ersten Winkelposition vorspannt, und einen Zugstift, der entfernbar innerhalb der ersten und zweiten Stiftöffnung angeordnet werden kann, um die Trommelplatte in einer zweiten Winkelposition zu halten.
-
Bei einem weiteren Ansatz beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Parkfreilaufs bei einem Shift-by-wire-Getriebe Positionieren eines Freilaufmoduls um eine Handwelle an einer Außenseite eines Getriebegehäuses, so dass sich die Handwelle durch die Trommelplatte erstreckt, die in einem Gehäuse des Freilaufmoduls angeordnet ist. Das Freilaufmodul beinhaltet einen Zugstift, der durch eine erste Stiftöffnung in dem Gehäuse und eine zweite Stiftöffnung in der Trommelplatte angeordnet ist, um die Trommelplatte mit dem Gehäuse in einer ersten Winkelposition drehfest zu verbinden. Die Trommelplatte ist durch eine Feder in eine zweite Winkelposition vorgespannt.
-
Das Verfahren beinhaltet außerdem Drehen des Gehäuses in einer ersten Drehrichtung bezüglich des Getriebegehäuses, so dass die Drehung des Gehäuses die Trommelplatte und die Handwelle dreht, um einen Parkmechanismus in eine ausgerückte Position zu bewegen. Das Verfahren beinhaltet außerdem drehfestes Verbinden des Gehäuses mit dem Getriebegehäuse, um den Parkmechanismus in der ausgerückten Position zu halten.
-
Die hierin beschriebenen Ansätze bieten eine Anzahl von Vorteilen. Zum Beispiel stellt die vorliegende Offenbarung einen Freilauf zum Schalten eines Getriebes aus der Parkstellung bereit, wenn keine Motorleistung vorhanden ist. Die Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung können einen Verlauf von Freilaufkabeln zur Fahrgastzelle vermeiden, wodurch Komplexität des Bauraums und Kosten reduziert werden. Weiterhin stellen die Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung einen von außen zugänglichen Auslösestift bereit, der während normaler Betriebsbedingungen feststehend bleibt und somit weniger empfindlich gegen Schäden aufgrund von Schlamm oder Eis, die sich am Auslösestift aufbauen, ist.
-
Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ohne Weiteres ersichtlich, sofern diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Shift-by-wire-Getriebe.
-
2 ist eine isometrische Ansicht einer Parkbaugruppe eines Shift-by-Wire-Getriebes, das ein Freilaufsystem beinhaltet.
-
3 ist eine isometrische Ansicht eines Parkmechanismus mit einem Freilaufsystem.
-
4 ist eine weitere isometrische Ansicht eines Parkmechanismus mit einem Freilaufsystem.
-
5 ist eine isometrische Ansicht eines Außenmoduls eines Freilaufsystems.
-
6 ist eine isometrische Ansicht eines Außenmoduls, bei dem ein Gehäuse entfernt ist.
-
7 ist eine isometrische Ansicht von Innenkomponenten eines Freilaufsystems.
-
8 ist ein Querschnitt eines Freilaufsystems.
-
9 ist eine Draufsicht auf einen Parkmechanismus mit einem Freilaufsystem in einer ersten Konfiguration.
-
10 ist eine Draufsicht auf einen Parkmechanismus mit einem Freilaufsystem in einer zweiten Konfiguration.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hier wie gefordert offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein exemplarisch für die Erfindung stehen, welche in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können stark vergrößert oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete bauliche und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
-
Ein Shift-by-wire-Getriebe bezieht sich auf eine Anordnung, die keine mechanische Verbindung zwischen einer Getriebesteuervorrichtung und dem Getriebe aufweist. Stattdessen überträgt ein vom Benutzer betätigtes Gangschaltungsmodul ein elektrisches Signal an eine elektronische Steuerung, die getrennte Aktoren anweist, die verschiedenen Reibelemente, wie etwa Kupplungen oder Bremsen, aufzulegen oder freizugeben, um eine gewünschte Getriebeübersetzung zu erlangen. Bei einigen Ansätzen kann das Getriebe mit einer Parksperrklinke versehen sein, die von einem der Aktoren betrieben wird. Die Parksperrklinke kann mit mindestens einem Zahnrad in dem Getriebe in Eingriff treten, um eine Fahrzeugbewegung zu hemmen, oder sich von dem mindestens einen Zahnrad lösen, um eine Fahrzeugbewegung zu gestatten. Die Parksperrklinke kann als Reaktion darauf, dass ein Fahrer das Getriebe auf PARKEN schaltet, eingerückt sein. Natürlich können auch verschiedene andere Parkelemente verwendet werden, um die Fahrzeugbewegung zu blockieren, wie etwa eine Feststellbremse.
-
Bei einigen Konfigurationen sind die Aktoren, die die Reibelemente und die Parksperrklinke betreiben, hydraulische Aktoren. Bei normalen Betriebsbedingungen treibt ein Motor eine Getriebepumpe an, um die Aktoren mit Hydraulikdruck zu versorgen und eine Anwendung oder Freigabe der Reibelemente oder der Feststellbremse zu ermöglichen. Da keine mechanische Verbindung zwischen dem Gangschaltungsmodul und dem Getriebe besteht, kann ein Fahrer, wenn kein Hydraulikdruck an den Aktoren vorhanden ist, das Getriebe nicht von Parken in andere Gänge schalten. Wenn der Motor aus ist, ist das Gangschaltungsmodul eventuell nicht nutzbar, um die Gänge zu schalten.
-
Unter Umständen kann es jedoch wünschenswert sein, das Fahrzeug von PARKEN in einen anderen Gang zu schalten, ohne dass der Motor läuft. Falls zum Beispiel der Motor funktionsunfähig ist, kann es wünschenswert sein, das Getriebe aus PARKEN zu schalten, um ein Abschleppen zu erleichtern. Als ein weiteres Beispiel kann es wünschenswert sein, das Fahrzeug zu einem anderen Standort zu rollen, ohne dass der Motor läuft. Bei Verwendung eines standardmäßigen Gangschaltungsmoduls ist ein Schalten aus PARKEN ohne Betreiben des Motors nicht möglich. Folglich können Getriebe mit einem manuellen Freilaufmechanismus ausgestattet sein. Dies kann einen Mechanismus, der unter der Motorhaube verfügbar ist, oder einen Kabelmechanismus, der innerhalb der Fahrgastzelle verfügbar ist, beinhalten. Solche Lösungen können für einen Benutzer schwer zugänglich sein, schwierig durch ein Fahrzeug zu führen und erhöhen zudem Komplexität und Kosten des Fahrzeugs. Zusätzlich beinhalten bekannte Freilaufmechanismen, die unter der Motorhaube zugänglich sind, einen externen Freilaufhebel, der sich während des normalen Getriebebetriebs bewegt. Solche externen beweglichen Teile sind empfindlich gegen Schlamm, Schnee, Eis oder anderen Schmutz, die sich ansammeln und den Getriebebetrieb behindern.
-
Bezugnehmend nun auf 1 ist ein Fahrzeug 10 in schematischer Form veranschaulicht. Das Fahrzeug 10 beinhaltet ein Shift-by-wire-Getriebe 12. Das Getriebe 12 beinhaltet eine zugehörige Parksperrklinke 14, die selektiv mit einem Zahnrad (nicht veranschaulicht) in dem Getriebe in Eingriff treten kann, um die Fahrzeugbewegung einzuschränken. Das Getriebe 12 beinhaltet zusätzlich mindestens einen zugehörigen Aktor 16. Der Aktor 16 ist konfiguriert, um die Parksperrklinke 14 selektiv ein- oder auszurücken. Zusätzliche Aktoren (nicht gezeigt) können verschiedene andere Reibvorrichtungen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, steuern, um selektiv Leistung von einem Fahrzeugmotor (nicht veranschaulicht) zu Fahrzeugrädern (nicht veranschaulicht) gemäß verschiedenen Getriebeübersetzungen zu übertragen. Das Getriebe beinhaltet zusätzlich eine zugehörige Parkfreilaufvorrichtung 18, die nachfolgend genauer erläutert wird. Die Parkfreilaufvorrichtung 18 ist konfiguriert, um das Fahrzeug als Reaktion auf eine manuelle Eingabe selektiv aus PARKEN zu schalten.
-
Das Fahrzeug 10 beinhaltet zusätzlich einen Sensor 20, der konfiguriert ist, um eine Position der Parkfreilaufvorrichtung 18 zu erkennen. Der Sensor 20 steht mit mindestens einer Steuerung 22 in Verbindung oder wird von dieser gesteuert. Bei verschiedenen Ansätzen kann/können die Steuerung oder Steuerungen 22 eine Fahrzeugsystemsteuerung oder eine Vielzahl von Steuerungen in Verbindung miteinander sein. Die Steuerung oder Steuerungen 22 kann/können natürlich mit verschiedenen anderen Sensoren und Fahrzeugkomponenten in Verbindung stehen, die in 1 nicht gezeigt sind. Die Steuerung 22 ist konfiguriert, um verschiedene Nachrichten und/oder Warnungen an eine Fahreranzeigevorrichtung 24 zu übertragen. Die Fahreranzeigevorrichtung kann eine Warnleuchte im Armaturenbrett, eine Multifunktionsanzeige, eine hörbare Warnung oder verschiedene anderen Verfahren zum Kommunizieren von Informationen an einen Benutzer beinhalten.
-
Bezugnehmend nun auf 2 ist eine isometrische Ansicht einer Parkbaugruppe eines Shift-by-Wire-Getriebes, das ein Freilaufsystem beinhaltet, veranschaulicht. Das Getriebe beinhaltet mindestens einen Zahnradsatz 26. Ein schaltbares Bauteil, wie etwa eine Parksperrklinke 28, kann selektiv mit einem Zahnrad 26 des Zahnradsatzes in Eingriff treten. Wenn sie eingerückt ist, schränkt die Parksperrklinke 28 die Fahrzeugbewegung ein. Ein Aktor 30, der hydraulisch oder elektrisch sein kann, rückt die Parksperrklinke 28 über einen Verbindungsarm 32 und ein Gestänge 34 ein und aus. Eine Parkfreilaufvorrichtung 36 ist betriebsfähig mit dem Verbindungsarm 32 verbunden.
-
Bezugnehmend nun auf 3 ist eine isometrische Ansicht eines Parkmechanismus 40 veranschaulicht. Ein Aktor 30, der ein hydraulisches Ventil beinhalten kann, ist antreibbar mit einem ersten Zwischenbauteil, wie etwa einem Parkhebel 42, gekoppelt. Der Parkhebel 42 ist ebenfalls antreibbar mit einem Verbindungsarm 32 verbunden. Der Parkhebel 42 und die zugehörigen Komponenten, einschließlich des Aktors 30 und des Verbindungsarms 32, werden vorzugsweise innerhalb des Getriebegehäuses gehalten.
-
Der Parkhebel 42 ist zwischen verschiedenen Positionen bewegbar, einschließlich einer ersten Position, die eine Position „PARKEN“ sein kann, in der eine Parksperrklinke mit einem Zahnrad eines Getriebes in Eingriff ist, und einer zweiten Position, die eine Position „NICHT PARKEN“ sein kann, in der eine Parksperrklinke von einem Zahnrad eines Getriebes getrennt ist. Der Parkhebel 42 ist konfiguriert, um zwischen den verschiedenen Positionen um eine Schwenkachse 44 zu schwenken. Bei einem bevorzugten Ansatz ist der Parkhebel 42 in Richtung der PARKEN-Position vorgespannt, zum Beispiel durch eine Druckfeder 46 (wie in 9 gezeigt). Eine solche Baugruppe kann so bezeichnet werden, dass sie eine Funktion „ZURÜCK ZU PARKEN“ aufweist.
-
Die Parkfreilaufbaugruppe beinhaltet zusätzlich einen Freilaufmechanismus 36, der ebenfalls dazu konfiguriert ist, um die Schwenkachse 44 zu schwenken. Der Freilaufmechanismus 36 ist konfiguriert, um zwischen verschiedenen Positionen zu schwenken, einschließlich einer ersten Position, die eine „Sollposition“ für den normalen Betrieb sein kann, und einer zweiten Position, die eine „Freilaufposition“ sein kann. Der Freilaufmechanismus 36 ist für einen leichten Zugang außerhalb des Getriebegehäuses positioniert. Der Freilaufmechanismus 36 ist konfiguriert, um getrennt vom Parkhebel 42 zu schwenken, so dass der Freilaufmechanismus 36 feststehend bleibt, wenn der Freilaufmechanismus 36 in der Sollposition ist (d. h. normaler Betrieb), während der Parkhebel 42 zwischen den Positionen PARKEN und NICHT PARKEN schwenkt.
-
Bezugnehmend auf 4 beinhaltet der Freilaufmechanismus 36 ein Außenmodul 52, das außerhalb des Getriebegehäuses 50 positioniert ist. Der Freilaufmechanismus 36 beinhaltet ferner Innenkomponenten 54, die innerhalb des Getriebegehäuses 50 positioniert sind, und eine Handwelle 56, die sich von der Außenseite des Getriebegehäuses 50 zur Innenseite des Getriebegehäuses 50 erstreckt. Es sei angemerkt, dass sich in diesem Zusammenhang „innen“ auf die Positionierung der Komponenten bezüglich eines Getriebegehäuses bezieht.
-
Das Außenmodul 52 beinhaltet ein Gehäuse 58, einen Zugstift 60, der bemessen ist, um in einen Öffnung 62 des Gehäuses 58 eingesetzt zu werden, und ein Befestigungsmittel, wie etwa ein Bolzen 64, zum Sichern des Gehäuses 58 an dem Getriebegehäuse 50 durch eine Befestigungsmittelöffnung 66. Bei dem in 4 gezeigten Ansatz ist ein einzelnes Befestigungsmittel 64 gezeigt. Jedoch ist ausdrücklich angedacht, dass zwei oder mehr Befestigungsmittel verwendet werden können, um das Gehäuse 58 an dem Getriebegehäuse 50 zu sichern.
-
Bezugnehmend auf 5 befinden sich eine Halteplatte 68, eine Trommel 70 und eine Torsionsfeder 72 innerhalb des Gehäuses 58 des Außenmoduls 52. Die Halteplatte 68 ist durch eine oder mehrere Passfedern 74 drehfest mit dem Gehäuse 58 verbunden. Somit bewirkt eine Drehung des Gehäuses 58 eine Drehung der Halteplatte 68. Die Halteplatte 68 beinhaltet eine Öffnung 76 zum Aufnehmen des Zugstifts 60.
-
Wie in 5 und 6 gezeigt, beinhaltet die Trommel 70 gleichermaßen eine Öffnung 78 zum Aufnehmen des Zugstifts 60. Die Trommel 70 beinhaltet außerdem eine Innenöffnung 80 zum Aufnehmen der Handwelle 56. Bei einem bevorzugten Ansatz ist die Innenöffnung 80 eine nicht kreisförmige Öffnung, die ausgelegt ist, um mit einem Abschnitt mit nicht kreisförmigem Querschnitt der Handwelle 56 in Eingriff zu treten. Auf diese Weise bewirkt eine Drehung der Trommel 70 eine Drehung der Handwelle 56.
-
Diese Torsionsfeder 72 ist an einem Ende an der Halteplatte 68 und an dem anderen Ende an der Trommel 70 gesichert. Zum Beispiel kann die Torsionsfeder 72 an einer Kerbe im Umfang der Halteplatte 68 an der Halteplatte 68 gesichert sein. Die Torsionsfeder 72 kann an einem Vorsprung, der von der Fläche der Trommel 70 gegenüber der Halteplatte 68 vorsteht, an der Trommel 70 gesichert sein. Wie aus der Offenbarung ersichtlich wird, ist die Torsionsfeder 72 ausgelegt, die Trommel 70 und die Handwelle 56 in eine Position NICHT PARKEN vorzuspannen, in der eine Parksperrklinke von einem Zahnrad eines Getriebes getrennt ist, wenn der Zugstift 60 in sowohl die Halteplattenöffnung 76 als auch die Trommelöffnung 78 eingesetzt wird.
-
Die Innenkomponenten 54 des Freilaufmechanismus 36 sind genauer in 7 und 8 gezeigt. Die Handwelle 56 erstreckt sich durch eine Nabe 82. Ein Stift 84 erstreckt sich durch die Handwelle 56 und die Nabe 82, um die Handwelle 56 drehfest mit der Nabe 82 zu verbinden. Auf diese Weise verursacht eine Drehung der Handwelle 56 (z. B. verursacht durch eine Drehung der Trommel 70), dass der Stift 84 die Nabe 82 dreht.
-
Ein zweites Zwischenbauteil, wie etwa ein Freilaufhebel 86, ist an der Nabe 82 gesichert, so dass eine Drehung der Nabe 82 eine Drehung des Freilaufhebels 86 verursacht. Der Freilaufhebel 86 kann beispielsweise eine nicht kreisförmige Öffnung beinhalten, die ausgelegt ist, um mit einem Abschnitt mit nicht kreisförmigem Querschnitt der Nabe 82 in Eingriff zu treten.
-
Der Freilaufhebel 86 ist um einen Umfang der Nabe 82 angeordnet und ist um die Schwenkachse 44 drehbar. Der Freilaufhebel 86 ist drehfest mit der Nabe 82 verbunden, so dass eine Drehung des Freilaufhebels 86 verursacht, dass der Freilaufhebel 86 zwischen einer Sollposition und einer Freilaufposition dreht. Wenn er von der Sollposition in die Freilaufposition gedreht wird, tritt ein Abschnitt des Freilaufhebels 86, wie etwa ein Finger 88, der von dem Freilaufhebel 86 vorsteht, in Eingriff mit einem Freilaufstift 90, der sich vom Parkhebel 42 erstreckt, und treibt diesen an. Der Stift 90 erstreckt sich von einer Stirnfläche des Freilaufhebels 86 durch eine Ebene der Schwenkbewegung, durch die der Finger 88 schwenkt.
-
Wenn er von dem Finger 88 des Freilaufhebels 86 angetrieben wird, verursacht der Stift 90 eine Drehung des Parkhebels 42. Wie hierin erläutert, verursacht eine Drehung des Parkhebels 42, dass sich der Parkmechanismus 40 zwischen einer Position PARKEN, in der eine Parksperrklinke mit einem Zahnrad eines Getriebes in Eingriff ist, und einer Position NICHT PARKEN, in der eine Parksperrklinke von einem Zahnrad eines Getriebes getrennt ist, bewegt. Auf diese Weise verursacht eine Drehung des Parkhebels 42 aufgrund des Antreibens des Stifts 90 durch den Freilaufhebel 86, dass sich der Parkmechanismus 40 zu einer Position „FREILAUF“ bewegt, wodurch die Neigung des Fahrzeugs, in PARKEN zu schalten, wenn ein Leistungsverlust am Fahrzeug vorliegt, aufgehoben wird. Ein Fahrzeug im FREILAUF-Modus kann dann geschoben oder abgeschleppt werden, trotz zum Beispiel eines Ausfalls des Hydraulikdrucks des Getriebes, eines Motorausfalls oder eines Batterieausfalls. Außerdem kann der Freilaufmechanismus 48 bei der Fahrzeugmontage verwendet werden, wenn dem Getriebe keine Leistung bereitgestellt wird, was eine Montage des Fahrzeugs und ein Schieben des Fahrzeugs durch den Montagevorgang erlaubt. Am Ende des Montagevorgangs kann der Zugstift 60 gezogen werden, damit sich der Parkmechanismus 40 in der Sollposition befindet.
-
Der Freilaufmechanismus 36 kann in einem Getriebe installiert sein, das standardmäßig in der Position NICHT PARKEN ist. Zum Beispiel kann der Freilaufmechanismus 36 in einer Fertigungseinrichtung installiert werden, bevor das Getriebe funktionale Shift-by-Wire-Fähigkeiten aufweist.
-
Ein Verfahren zum Installieren eines Freilaufmechanismus (z. B. Freilaufmechanismus 36) beinhaltet Vorbereiten eines Außenmoduls 52 mit einem Gehäuse 58, einer Halteplatte 68, die innerhalb des Gehäuses 58 angeordnet und drehfest mit dem Gehäuse 58 verbunden ist, einer Trommel 70, die innerhalb des Gehäuses 58 angeordnet ist, und einer Torsionsfeder 72, die zwischen der Halteplatte 68 und der Trommel 70 angeordnet ist, wobei die Torsionsfeder 72 an gegenüberliegenden Enden der Halteplatte 68 bzw. der Trommel 70 verbunden ist.
-
Ein Außenmodul 52 wird durch axiales Ausrichten einer Öffnung 62 des Gehäuses 58, einer Öffnung 78 der Trommel 70 und einer Öffnung 76 der Halteplatte 68 vorbereitet. Ein Zugstift 60 kann durch die Öffnung 62 des Gehäuses 58, durch die Öffnung 78 der Trommel 70 und durch die Öffnung 76 der Halteplatte 68 eingesetzt werden. Auf diese Weise ist die Trommel 70 durch den Zugstift 60 drehfest mit dem Gehäuse 58 in einer ersten Winkelposition verbunden.
-
In der vorbereiteten Konfiguration übt die Torsionsfeder 72 eine Drehkraft auf die Trommel 70 und die Halteplatte 68 aus. Jedoch ist die Drehung der Halteplatte 68 bezüglich der Trommel 70 aufgrund einer oder mehrerer Passfedern 74 blockiert, wie in 5 gezeigt. Eine Drehung der Trommel 70 bezüglich der Halteplatte 68 wird aufgrund des Zugstifts 60, der durch die Öffnungen 76, 78 der Halteplatte 68 und der Trommel 70 verläuft, blockiert.
-
Am Getriebe wird das vorbereitete Außenmodul 52 um einen Außenabschnitt einer Handwelle (z. B. Handwelle 56) positioniert, so dass sich die Handwelle 56 durch die Halteplatte 68, die Torsionsfeder 72 und eine Innenöffnung 80 der Trommel 70 erstreckt. Die Innenöffnung 80 der Trommel 70 ist eine nicht kreisförmige Öffnung, die ausgelegt ist, um mit einem Abschnitt mit nicht kreisförmigem Querschnitt der Handwelle 56 in Eingriff zu treten. Auf diese Weise ist die Handwelle 56 drehfest mit der Trommel 70 verbunden, so dass eine Drehung der Trommel 70 eine Drehung der Handwelle 56 bewirkt.
-
Das vorbereitete Außenmodul 52 wird am Getriebegehäuse 50 positioniert, aber noch nicht am Getriebegehäuse 50 gesichert. Somit ist das Außenmodul 52 um eine Schwenkachse 44 bezüglich des Getriebegehäuses 50 drehbar.
-
9 zeigt einen Parkmechanismus 40, bei dem der Aktor 30 nicht betätigt ist und der Verbindungsarm 32 ausgefahren ist. Dies kann als eine PARKEN-Position bezeichnet werden, in der eine Parksperrklinke mit einem Zahnrad eines Getriebes in Eingriff steht.
-
Um eine Bewegung eines Fahrzeugs mit einem Getriebe zu ermöglichen, das standardmäßig die PARKEN-Position einnimmt, kann ein vorbereiteter Freilaufmechanismus 36 den Parkmechanismus 40 in eine FREILAUF-Position bewegen, in der der Aktor 30 nicht betätigt ist, aber der Verbindungsarm 32 zurückgezogen ist, wodurch die Parksperrklinke von dem Zahnrad des Getriebes getrennt wird.
-
Bezugnehmend nun auf 10 dreht ein Bediener, um die FREILAUF-Position anzuschalten, das Gehäuse 58 des vorbereiteten Außenmoduls 52 in einer erste Drehrichtung (z. B. R1) um die Schwenkachse 44 bezüglich dem Getriebegehäuse 50. Da die Trommel 70 über den Zugstift 60 drehfest mit dem Gehäuse 58 verbunden ist und über die nicht kreisförmige Öffnung 80 drehfest mit der Handwelle 56 verbunden ist, bewirkt die Drehung des Gehäuses 58 eine Drehung der Handwelle 56.
-
Wie hierin beschrieben, ist die Handwelle 56 über einen Stift 84 und eine Nabenbaugruppe 82 drehfest mit einem Freilaufhebel 86 verbunden. Somit bewirkt eine Drehung eines vorbereiteten Außenmoduls 52 in der ersten Drehrichtung R1 eine Drehung des Freilaufhebels 86.
-
Bei ausreichender Drehung des Freilaufhebels 86 in der ersten Drehrichtung R1 (z. B. 25° bis 35° und insbesondere 28°) tritt der Freilaufhebel 86 mit dem Stift 90 des Parkhebels 42 in Eingriff. Eine fortgesetzte Drehung des Gehäuses 58 verursacht, dass der Freilaufhebel 86 den Parkhebel 42 um die Schwenkachse 44 dreht, wodurch der Verbindungsarm 32 zurückgezogen und die Parksperrklinke von dem Zahnrad des Getriebes getrennt wird.
-
Wenn die Parksperrklinke ausreichend von dem Zahnrad des Getriebes getrennt ist, befindet sich der Parkmechanismus 40 in der FREILAUF-Position. Während der FREILAUF-Position kann ein Bediener das Gehäuse 58 des Außenmoduls 52 an dem Getriebegehäuse sichern, um das Gehäuse 58 drehend an dem Getriebegehäuse zu sperren. Zum Beispiel kann der Bediener ein Befestigungsmittel (z. B. einen Bolzen) 64 durch die Befestigungsmittelöffnung 66 des Gehäuses 58 und eine entsprechende Öffnung in dem Getriebegehäuse führen, um das Gehäuse 58 drehfest mit dem Getriebegehäuse zu verbinden.
-
Der Freilaufmechanismus 36 ist ausgelegt, um die FREILAUF-Position solange aufrechtzuerhalten, wie das Außenmodul 52 vorbereitet bleibt (d. h. solange der Zugstift 60 eine Drehung der Trommel 70 bezüglich der Halteplatte 68 verhindert).
-
Ein Fahrzeug mit einem Parkmechanismus 40 in der FREILAUF-Position kann frei bewegt werden. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, ein Fahrzeug in einer Fertigungsumgebung, in der ein Getriebe möglicherweise keine Park-by-Wire-Fähigkeiten aufweist, in FREILAUF zu versetzen, um das Fahrzeug durch verschiedene Stufen der Fertigungseinrichtung zu bewegen. Es kann auch wünschenswert sein, ein nicht funktionierendes Fahrzeug in FREILAUF zu versetzen, um beispielsweise zu ermöglichen, dass das Fahrzeug abgeschleppt wird.
-
Der hierin beschriebene Freilaufmechanismus 36 bietet auch eine Schnellfreigabe der Konfiguration FREILAUF über den Zugstift 60. Das heißt, wenn ein Bediener wünscht, den Parkmechanismus 40 in eine Konfiguration ZURÜCK ZU PARKEN zurückzusetzen, kann der Bediener den Zugstift 60 von der Öffnung 76 der Halteplatte 68 durch die Öffnung 78 der Trommel 70 und durch die Öffnung 62 des Gehäuses 58 zurückziehen. Wenn der Zugstift 60 von der Öffnung 78 der Trommel 70 zurückgezogen ist, verursacht die Drehkraft der Torsionsfeder 72, dass die Trommel 70 in einer zweiten Drehrichtung (nicht gezeigt) entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung R1 zu einer zweiten Winkelposition dreht.
-
Die Drehung der Trommel 70 in der zweiten Drehrichtung bewirkt eine entsprechende Drehung der Handwelle 56, der Nabe 82 und des Freilaufhebels 86.
-
Bei ausreichender Drehung des Freilaufhebels 86 in der zweiten Drehrichtung trennt sich der Freilaufhebel 86 von dem Stift 90 des Parkhebels 42. Aufgrund einer Kompressionskraft, die durch die Druckfeder 46 ausgeübt wird, dreht sich der Parkhebel 42 in der zweiten Drehrichtung um die Schwenkachse 44, wodurch der Verbindungsarm 32 angetrieben wird und die Parksperrklinke mit einem Zahnrad eines Getriebes in Eingriff gebracht wird.
-
Somit wird nach dem Entfernen des Zugstifts 60 aus dem Freilaufmechanismus 36 der Parkmechanismus 40 in eine Konfiguration ZURÜCK ZU PARKEN zurückgesetzt.
-
Bei einem Ansatz ist der Zugstift 60 vollständig von dem Getriebe entfernbar. Bei diesem Ansatz kann der Zugstift 60 weggeworfen, recycelt oder in nachfolgenden Fertigungsvorgängen wiederverwendet werden. Bei einem anderen Ansatz bleibt der Zugstift 60 an dem Getriebe gesichert, zum Beispiel durch ein Band (nicht gezeigt). Bei diesem Ansatz kann der Zugstift 60 beispielsweise im selben Fahrzeug verwendet werden, falls das Fahrzeug transportiert werden sollte, während der Park-by-wire-Mechanismus nicht betriebsfähig ist.
-
Ein Bediener kann anschließend den FREILAUF-Modus wieder aktivieren. Dies kann durchgeführt werden, indem das Befestigungsmittel 64 von dem Getriebegehäuse 50 und der Öffnung 66 des Gehäuses 58 entfernt wird, wodurch eine Drehung des Außenmoduls 52 um die Schwenkachse 44 bezüglich des Getriebegehäuses 50 gestattet wird. Das Gehäuse 58 des unvorbereiteten Außenmoduls 52 kann um die Schwenkachse 44 geschwenkt werden, bis die Öffnungen 62, 76 des Gehäuses 58 und die Halteplatte 68 axial mit der Öffnung 78 der Trommel 70 ausgerichtet sind. Bei der axialen Ausrichtung wird der Zugstift 60 durch die Öffnungen 62, 76, 78 erneut eingesetzt, wodurch das Gehäuse 58 drehbar an der Trommel 70 gesperrt wird. Auf diese Weise wird das Außenmodul 52 in die vorbereitete Konfiguration zurückgeführt.
-
Der Bediener kann dann das Gehäuse 58 des vorbereiteten Außenmoduls 52 in der ersten Drehrichtung R1 drehen, was eine Drehung der Handwelle 56, der Nabe 82 und des Freilaufhebels 86 bewirkt, wie zuvor hierin beschrieben wurde. Eine fortgesetzte Drehung des Gehäuses 58 verursacht, dass der Freilaufhebel 86 den Parkhebel 42 um die Schwenkachse 44 dreht, wodurch der Verbindungsarm 32 zurückgezogen und die Parksperrklinke von dem Zahnrad des Getriebes getrennt wird. Der Bediener kann dann das Gehäuse 58 des Außenmoduls 52 an dem Getriebegehäuse sichern (z. B. unter Verwendung eines Befestigungsmittels 64), um das Gehäuse 58 drehbar an dem Getriebegehäuse zu sperren, wodurch der Freilaufmechanismus 36 in der FREILAUF-Position gesichert wird.
-
Vorzugsweise erkennt ein Sensor, wie etwa der in 1 veranschaulichte Sensor 20, die Anwesenheit des Parkhebels 42 und/oder des Freilaufmechanismus 36 in der Freilaufposition und sendet ein Signal, das diesen Status angibt, an eine Steuerung, wie etwa die Steuerung 22. Als Reaktion auf die erkannte Anwesenheit des Parkhebels 42 oder des Freilaufmechanismus 36 in der Freilaufposition kann die Steuerung 22 verschiedene Handlungen vornehmen. Als ein Beispiel kann die Steuerung 22 über die Fahreranzeigevorrichtung 24 eine Warnung an einen Fahrer melden, die angibt, dass sich das Getriebe in einem Freilaufzustand befindet, in dem PARKEN nicht verfügbar ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung 22 eine Fahrzeugfeststellbremse als Reaktion auf eine Fahrerauswahl von PARKEN an einem Gangschaltungsmodul aktivieren, wenn sich das Getriebe 12 im Freilaufzustand befindet.
-
Abweichungen von dem obigen sind natürlich möglich. Zum Beispiel kann bei einigen Ansätzen ein Verkabelungssystem von dem Freilaufhebel in die Fahrgastzelle bereitgestellt werden, was einem Fahrer ermöglicht, das Fahrzeug manuell aus PARKEN zu schalten, ohne Zugang zum Motorraum. Zusätzlich ist in einigen Ausführungsformen keine Zugfeder beinhaltet, um den Parkhebel 42 in Richtung der Sollposition vorzuspannen. Bei solchen Ansätzen ist nur ein Befestigungsmittel beinhaltet, um den Parkhebel 42 in der Sollposition zu halten.
-
Wie aus den verschiedenen Lösungsansätzen ersichtlich ist, stellt die vorliegende Offenbarung ein System und ein Verfahren zum Schalten eines Shift-by-wire-Getriebes aus PARKEN bereit, wenn ein Motor in dem Fahrzeug abgeschaltet ist oder eine Shift-by-wire-Betätigung aus anderen Gründen nicht verfügbar ist. Weiterhin stellt die vorliegende Offenbarung ein solches System und Verfahren ohne die erhöhten Kosten, Komplexität und Zugangsschwierigkeiten bereit, die mit einem manuellen Getriebefreilaufsystem verbunden sind. Zum Beispiel stellt der Freilaufmechanismus der vorliegenden Offenbarung eine schnelle Freigabe des Freilaufmodus bereit, ohne dass zusätzliche Werkzeuge erforderlich sind. Der Freilaufmechanismus kann besonders vorteilhaft in einer Fertigungsumgebung sein, in der Fahrzeuge montiert werden, während sich das Shift-to-wire-Getriebe vorzugsweise im Freilaufmodus befindet, aber nach der Montage und vor der Verwendung durch den Verbraucher auf den Standardbetrieb zurückgesetzt werden sollte. Zum Beispiel befindet sich bei vielen Fahrzeugmontagevorgängen jedes Fahrzeug während der Montage vorzugsweise im Freilaufmodus, wird jedoch vor der Verwendung durch den Verbraucher schnell in den normalen Modus zurückversetzt, indem der Zugstift, wie hierin beschrieben, gezogen wird. Der hier beschriebene Zugstift-Freilaufmechanismus reduziert den Bedarf an Hand- oder Elektrowerkzeugen beim Zurücksetzen eines Shift-zu-wire-Getriebes in einen normalen Betriebsmodus, da ein Bediener, anstatt ein Hand- oder Elektrowerkzeug zu verwenden, lediglich den Zugstift von Hand ziehen muss, um den normalen Betriebsmodus bereitzustellen.
-
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Worte Worte der Beschreibung anstatt Begrenzung, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.
