DE10052261A1 - Steuereinrichtung für die Parksperre eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Steuereinrichtung für die Parksperre eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Es wird eine Steuereinrichtung für die Parksperre eines Kraftfahrzeugs beschrieben, mit wenigstens einem durch Ansteuermittel betätigbaren Stellantrieb (46), durch den sich wenigstens eine Verriegelungseinrichtung (11) der Parksperre aus einer eingerückten Position, in die sie durch eine Haltekraft gedrängt wird, in eine ausgerückte Position bringen lässt. DOLLAR A Um einen sicheren, zuverlässigen Betrieb der Parksperre zu ermöglichen, wir vorgeschlagen, dass wenigstens zwei unabhängige auf den Stellantrieb (46) einwirkende Ansteuermittel (56, 58) vorgesehen sind. Diese wirken derart mit dem Stellantrieb (46) zusammen, dass eine Bewegung der Verriegelungseinrichtung (11) aus der eingerückten Position in die ausgerückte Position oder umgekehrt nur dann erfolgt, wenn die beiden Ansteuermittel (56, 58) mit gleichsinnigen Umschaltsignalen angesteuert werden. DOLLAR A Der Stellantrieb ist vorzugsweise ein Hydraulikkolben (46), der bei Druckbeaufschlagung die Parksperre in ihre ausgerückte Position bringt. Die Ansteuermittel sind zweckmäßigerweise als elektrisch ansteuerbare Magnetventile (56, 58) ausgebildet. Die Steuersignale für die Magnetventile (56, 58) werden durch zwei elektrische Steuereinheiten (140, 142) bereitgestellt, die eine Auswertung sicherheitsrelevanter Steuer- und Messgrößen vornehmen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die
Parksperre eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem durch
Ansteuermittel betätigbaren Stellantrieb, durch den sich
wenigstens eine Verriegelungseinrichtung der Parksperre aus
einer eingerückten Position, in die sie durch eine Haltekraft
gedrängt wird, in eine ausgerückte Position bringen lässt.
Bei heutigen Fahrzeuggetrieben (synchronisierte,
lastschaltbare oder automatische Getriebe) wird die Parksperre
üblicherweise manuell über mechanisches Gestänge eingelegt, um
die Drehbewegung von Getriebe- oder Fahrzeugrädern
formschlüssig zu blockieren. Im Zuge von Komfortverbesserung
werden Getriebe mit elektrisch betätigter Gangschaltung
ausgeführt, so dass der Gangschaltbefehl vom Fahrer per
Knopfdruck erfolgt. In diese Servobetätigung sollte
sinnvollerweise auch die Parksperre mit einbezogen werden. Bei
Verwendung stufenloser Getriebe, die einen kraftschlüssigen
Stillstand durch Einstellung einer unendlich großen
Übersetzung realisieren können, sollte die
Parksperrenbetätigung automatisiert werden, damit der Übergang
von kraftschlüssigem Stillstand in die Parkstellung (und
umgekehrt) ohne Unterbrechung der Bremswirkung des Fahrzeuges
erfolgt. Es wird somit angestrebt, die Betätigung einer
Parksperre (einer mechanischen, formschlüssigen Verriegelung
eines abtriebseitigen Zahnrades) so zu gestalten, dass das
Verriegeln und Entriegeln der Parksperre durch eine
elektrische Befehlsübertragung erfolgt.
Da von der Parksperrenfunktion ganz wesentlich die
Betriebssicherheit des Fahrzeuges abhängt, sollte die
Konstruktion und Auslegung betriebssicher, bzw. redundant
sein. Dies betrifft vor allem das zuverlässige Ausführen des
Fahrerwunsches nach Ver- oder Entriegelung, das Verhindern von
unbeabsichtigter Verriegelung bei Fahrt und eine
unbeabsichtigte Entriegelung im Stillstand (beispielsweise
durch Ausfall der Hilfsenergie, Kurzschluss im Stromkreis und
dergleichen).
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen,
eine Steuereinrichtung für die Parksperre der eingangs genann
ten Art anzugeben, durch welches die vorgenannten Forderungen
erfüllt werden. Insbesondere soll die Steuereinrichtung einen
sicheren, zuverlässigen Betrieb der Parksperre ermöglichen. Sie
soll auf einfache kostengünstige Weise herstellbar sein und
sich derart ausbilden lassen, dass sie sich bei vorhandenen
Getrieben ohne nennenswerte Schwierigkeiten nachrüsten lässt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des
Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
Erfindungsgemäß sind bei der eingangs genannten
Steuereinrichtung wenigstens zwei unabhängige auf den
Stellantrieb einwirkende Ansteuermittel vorgesehen, die derart
mit dem Stellantrieb zusammenwirken, dass eine Bewegung der
Verriegelungseinrichtung aus der eingerückten Position in die
ausgerückte Position oder umgekehrt aus der ausgerückten
Position in die eingerückte Position nur dann erfolgt, wenn die
beiden Ansteuermittel mit gleichsinnigen Umschaltsignalen
angesteuert werden.
Dies lässt sich auf unterschiedliche Weise realisieren.
Beispielsweise kann der Stellantrieb ein magnetischer
Tauchanker sein, der die Verriegelungseinrichtung einrückt,
wenn er stromlos ist, und ausrückt, wenn er von elektrischem
Strom durchflossen ist. Bei den Ansteuermitteln kann es sich um
im Strompfad des Tauchankers liegende elektrische Schalter
handeln, die von einer elektrischen Steuereinheit durch
elektrische Schaltsignale betätigt werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine elektro
hydraulisch betätigte Steuereinheit vor. Dabei ist der
Stellantrieb vorzugsweise ein federvorgespannter hydraulischer
Betätigungskolben, der bei Druckbeaufschlagung die Parksperre
in ihre ausgerückte Position bringt. Die Ansteuermittel sind
zweckmäßiger Weise als elektrisch ansteuerbare Hydraulikventile
ausgebildet, die durch elektrische Signale aus einer
Ruhestellung gegen die Kraft einer Feder in eine aktive
Stellung überführbar sind. Insbesondere kommen 3/2-Wege-
Magnetventile in Betracht.
Wirkungsvolle und einfache Ausgestaltungen der Erfindung lassen
sich entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 6
ausbilden. Hierbei setzen die Hydraulikventile elektrische
Befehle in hydraulische Befehle um. Sie sind insbesondere in
Verbindung mit den Rückschlagventilen derart geschaltet, dass
eine Zustandsänderung der Parksperre (Entriegelung oder
Verriegelung) nur dann erfolgt, wenn beide Hydraulikventile
gleichsinnig schalten. Sind beide Hydraulikventile im
stromlosen Zustand, dann ist der Stellantrieb, insbesondere der
Betätigungskolben, mit dem drucklosen Vorratsbehälter verbunden
und der Zufluss von der Druckquelle zum Stellantrieb gesperrt,
so dass sich der Stellantrieb, und mit ihm die Parksperre, in
eingerückter, verriegelter Position befinden. Liegt an beiden
Hydraulikventilen Spannung an, werden ihre Magnetschieber gegen
die Wirkung ihrer jeweiligen Rückstellfeder in die Position
verschoben, in der der Stellantrieb mit der Druckquelle
verbunden und vom Vorratsbehälter getrennt ist. Unter der
Wirkung des Systemdrucks der Druckquelle geht der Stellantrieb
gegen die Wirkung einer die Haltekraft hervorrufenden
Parksperrenfeder in die ausgerückte, entriegelte Position über.
Die in den Ansprüchen 5 und 6 genannten Rückschlagventile sind
gegensinnig geschaltet und werden vorzugsweise durch
Rückstellfedern in ihrer geschlossenen Position gehalten. Durch
einen hinreichend hohen Hydraulikdruck lassen sich die
Rückschlagventile gegen die Federkraft öffnen.
Unabhängig davon, in welchem Zustand (eingerückt oder
ausgerückt) sich die Parksperre befindet, bleibt dieser Zustand
erhalten, wenn lediglich ein Hydraulikventil umgeschaltet wird.
Solch eine Umschaltung kann beispielsweise durch ein
unbeabsichtigtes elektrisches Signal ausgelöst werden (z. B.
durch elektrischen Kurzschluss gegenüber Masse oder gegenüber
einer 12 V-Spannungsversorgung).
Im Zulauf des Druckzuflusses zu den Hydraulikventilen befindet
sich zweckmäßiger Weise ein federbelastetes Eingangsrückschlag
ventil, das bei Systemdruckverlust, der beispielsweise
unerwartet während der Fahrt auftritt, den Rückfluss zur
Druckquelle absperrt und damit den Druck am Stellantrieb
aufrechterhalten kann. Hierdurch wird ein schlagartiges
Einlegen der Parksperre während der Fahrt durch Druckverlust im
System (Pumpenschaden, Leckage im System etc.) verhindert. Die
Auslegung kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Druck
im Stellantrieb ca. 10 Minuten aufrechterhalten werden kann, so
dass dem Fahrzeugbenutzer nach Auftreten einer Warnmeldung
genügend Zeit verbleibt, das Fahrzeug kontrolliert zum
Stillstand zu bringen.
Die beiden Hydraulikventile werden vorzugsweise als
kostengünstige Schieberventile ausgeführt, die normalerweise
abhängig von Hydraulikflüssigkeitstemperatur und Druckdifferenz
eine gewisse Leckage aufweisen. Wenn während der Fahrt - also
bei ausgerückter Parksperre - beispielsweise das erste
Hydraulikventil durch Kabelbruch oder dergleichen seine
Stromversorgung verliert und zurückschaltet, könnte über innere
Leckagen des zweiten Hydraulikventils der Kolbenraum des
Betätigungskolbens langsam zum Vorratsbehälter hin entleert
werden. Insbesondere um dies zu verhindern, sieht eine
bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Kolbenraum
des Betätigungskolbens über eine weitere Ventilanordnung mit
der Druckquelle in Verbindung steht.
Zweckmäßiger Weise sind in einer den Kolbenraum mit der
Druckquelle verbindenden Verbindungsleitung ein
Druckhalterückschlagventil, das einen Rückstrom von dem
Kolbenraum zur Druckquelle verhindert, und eine Drosselstelle
in Serie angeordnet. Damit kann der Kolbenraum des
Betätigungskolbens bei vollständig entriegelter Parksperre,
wenn also der Kolbenraum unter Druck steht, der
Betätigungskolben in die ausgerückte Position gefahren ist und
das Leckagekompensationsventil geöffnet ist, auch direkt von
der Druckquelle über das Druckhalterückschlagventil und die
Drosselstelle gespeist werden, so dass der Druck auch bei
Leckagen aufrechterhalten wird. Das Druckhalterückschlagventil
verhindert, dass bei Systemdruckabfall während der Fahrt, der
Kolbenraum über die Verbindungsleitung durch einen Rückstrom
(infolge Leckagen des ersten Hydraulikventils) zum
Vorratsbehälter hin entleert werden kann. Für den Fall, dass
der Betätigungskolben in seine eingerückte Stellung gebracht
werden soll, indem die Hydraulikventile den Kolbenraum mit dem
Vorratsbehälter verbinden, begrenzt die Drosselstelle den
Zustrom zum Kolbenraum und ermöglicht so einen ausreichenden
Flüssigkeitsabfluss über die Hydraulikventile, so dass der
Betätigungskolben seine eingerückte Stellung einnehmen kann und
in dieser Stellung verbleibt.
Es ist von besonderem Vorteil in der den Kolbenraum mit der
Druckquelle verbindenden Verbindungsleitung ein steuerbares
Leckagekompensationsventil anzuordnen, durch das sich ein
Flüssigkeitsstrom von der Druckquelle zum Kolbenraum steuern
lässt. Vorzugsweise ist das Leckagekompensationsventil ein
durch eine Rückstellfeder in Schließstellung gedrängtes
Rückschlagventil. Es ist zweckmäßig, das Leckagekompen
sationsventil über ein mechanisches Verbindungsglied mit dem
Betätigungskolben derart zu koppeln, dass es immer dann
geöffnet wird, wenn der Betätigungskolben seine ausgerückte
Stellung einnimmt. Befindet sich der Betätigungskolben in der
drucklosen eingerückten Stellung, dann wird das
Leckagekompensationsventil nicht durch das mechanische
Verbindungsglied geöffnet, sondern wird infolge des
Systemdrucks bzw. der Federbelastung geschlossen. Ein
unbeabsichtigtes Ausrücken der Parksperre durch direkte
Flüssigkeitszufuhr von der Druckquelle ist somit in dieser
Kolbenstellung ausgeschlossen.
Von besonderem Vorteil ist es, den Kolbenraum des
Betätigungskolbens über ein Ablassventil, das drucklos durch
Federkraft geöffnet ist, mit dem Vorratsbehälter zu verbinden.
Wenn die Parksperre eingelegt, der Betätigungskolben also
drucklos ist, kann über dieses Ablassventil eine gewisse
Leckflüssigkeitsmenge abgeführt werden. Dies ist dann von
Bedeutung, wenn bei fehlerhafter Bestromung des ersten
Hydraulikventils (z. B. Kurzschluss an 12 V) die reguläre
Verbindung zwischen dem Betätigungskolben und dem
Vorratsbehälter über die Hydraulikventile verschlossen ist.
Dann könnte sich nämlich durch eine Leckflüssigkeitsmenge ein
Staudruck im Kolbenraum des Hydraulikzylinders aufbauen, der
zum unerwünschten Ausrücken der Parksperre in diesem Fehlerfall
(Strom an dem ersten Hydraulikventil) führen würde. Beim
regulären Ausrücken der Parksperre wird das Ablassventil durch
die Strömungskraft des über die Hydraulikventile freigegebenen
Flüssigkeitsstroms sofort geschlossen. Der Öffnungsdruck des
Ablassventils wird zweckmäßigerweise größer gewählt als der
Öffnungsdruck des Rückschlagventils in der zweiten Verbindungs
leitung, damit nach dem Abschalten der beiden Hydraulikventile,
wenn also der Druck im Kolbenraum abfällt, das Ablassventil
auch tatsächlich öffnet und nicht durch den geringen Restdruck
im Kolbenraum entsprechend der Federkaft des genannten
Rückschlagventils (z. B. 0,2 bar) verschlossen gehalten wird.
Vorzugsweise weist die Verriegelungseinrichtung eine im
Getriebegehäuse gelagerte Sperrklinke auf, die mit einem
drehfest mit der Fahrzeugachse verbundenen Zahnrad in Eingriff
gebracht werden kann. Die Sperrklinke steht über mechanische
Verbindungselemente mit dem Stellantrieb in Verbindung. Die
Verzahnungsgeometrie wird dabei vorzugsweise abweisend
gestaltet, so dass auch unter Maximalbelastungen die
Sperrklinke sicher aus dem Eingriff geht, wenn die Betätigung
zurückgestellt wird.
Für den Fall, dass das Fahrzeug bei Ausfall der Bordelektrik
bzw. der Bordhydraulik abgeschleppt werden soll, muss die
Parksperre gelöst werden. Zu diesem Zweck sieht eine bevorzugte
Weiterbildung der Erfindung vor, funktionell parallel zu den
beschriebenen Komponenten der Steuereinrichtung, insbesondere
der elektrohydraulischen Betätigung, eine mechanische
Notbetätigungseinrichtung zum Ausrücken und Wiedereinrücken der
Parksperre anzuordnen. Bei Betätigung der mechanischen
Notbetätigungseinrichtung wird die Verriegelungseinrichtung der
Parksperre gegen die Haltekraft einer Parksperrenfeder
ausgerückt und in dieser Position festgesetzt.
Es ist hierbei von besonderem Vorteil, die
Verriegelungseinrichtung wahlweise mit einem Kupplungspedal
derart zu koppeln, dass durch Betätigung des Kupplungspedals
die Verriegelungseinrichtung ihre ausgerückte Position
einnimmt. Die Kopplung kann über lösbare Verbindungselemente
erfolgen.
Des weiteren ist die mechanische Notbetätigungseinrichtung
vorzugsweise so beschaffen, dass die normalen Bewegungen der
mechanischen Parksperrenbetätigung zu keiner Bewegung der
mechanischen Notbetätigungseinrichtung führen. Dies kann über
entsprechende Lose oder Freilauffunktionen sichergestellt
werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist
wenigstens eine elektrische Steuereinheit vorgesehen, die
elektrische Steuersignale zum Einrücken (kein Strom) oder
Ausrücken (Strom) der Parksperre an die Hydraulikventile
abgibt. Es handelt sich hierbei zweckmäßiger Weise um einen
Getriebe-Controller, der auch die erfindungsgemäßen Funktionen
ausführt. Der Befehl zum Einrücken und Ausrücken wird
vorzugsweise entweder direkt vom Fahrzeugbenutzer ausgelöst
oder kommt von einem Geber des Bedienungshebels oder von einem
anderen Messgeber, beispielsweise einem Drehzahlsensor oder
einem Messgeber der insbesondere sicherheitsrelevante Mess
größen erfasst, die von der Steuereinheit ausgewertet werden.
Es ist auch von Vorteil, einen Geber, insbesondere einen
Drucksensor vorzusehen, der direkt oder indirekt die Lage der
Verriegelungseinrichtung erfasst und an die Steuereinheit
meldet, so dass jederzeit eine Rückmeldung über die
tatsächliche Parksperrenposition vorliegt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Haupt-
oder Getriebesteuereinheit und eine Neben- oder
Parksperrensteuereinheit vor, die unabhängig voneinander mit
Spannung versorgt werden und miteinander kommunizieren. Der
Befehl zum Ein- oder Ausrücken der Parksperre wird von der
Hauptsteuereinheit einerseits direkt zum ersten Hydraulikventil
geleitet und andererseits über die Nebensteuereinheit (Backup
Controller) zum zweiten Hydraulikventil geleitet. Beide
Steuereinheiten empfangen vorzugsweise unabhängig voneinander
Drehzahlsignale vom Fahrzeugantrieb.
Diese Anordnung bietet Redundanz. Durch sie kann verhindert
werden, dass eine defekte Steuereinheit oder ein defekter
Sensor zu einem unbeabsichtigten Einlegen der Parksperre
oberhalb einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit oder einem
unbeabsichtigten Ausrücken im Stillstand bei laufendem
Verbrennungsmotor (Versorgungsdruck!) führt. Durch die direkte
Spannungsversorgung der Nebensteuereinheit (gesonderter
Anschluss an die Fahrzeugbatterie) wird gewährleistet, dass ein
Abstellen der Zündung während der Fahrt nicht zum automatischen
Einlegen der Parksperre führt. Durch eine Zuleitung vom
Zündschloss des Fahrzeugs zur Nebensteuereinheit kann ein
Wecksignal erzeugt werden. Die beiden Steuereinheiten sind über
Kommunikationsleitungen miteinander verbunden, die der
gegenseitigen Überwachung dienen.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Sensor oder Schaltelement zur
Erfassung der Stellung einer Notbetätigungseinrichtung,
beispielsweise eines Kupplungspedals vorgesehen, dessen Signale
von der Steuereinheit erfasst und ausgewertet werden.
Das erfindungsgemäße Konzept verwendet vorhandene Bauteile der
getriebeinternen mechanischen Parksperre (Zahnrad, Klinke,
Nockenwelle) und ist von außen als elektro-hydraulische
Betätigungseinheit anbaubar, so dass eine automatisierte
Bedienung an einem vorhandenen Getriebe nachgerüstet werden
kann. Die Bedienbarkeit über Hilfsenergie ist eine wesentliche
Komfortverbesserung und ermöglicht es auch die
Parksperrenfunktion in moderne Bedienelemente (Joystick,
Armrestcontrols etc.) zu integrieren. Das Konzept ist
betriebssicher bei Ausfall der Hilfsenergie Druck und bei
verschiedenen Unterbrechungen/Kurzschlüssen im Stromkreis und
bei Fehlbedienung (Einlegen der Parksperre oder Ausschalten
der Zündung bei Fahrt). Auch bei fehlerhafter Bestromung eines
der beiden Magnetventile bleibt der gewählte Betriebszustand
(in diesem Falle Park) sicher erhalten. Der hydraulische Kreis
ist mit einfachen, handelsüblichen und zuverlässigen
Komponenten aufgebaut.
Durch die elektronische Steuerung der Parksperrenbetätigung
können über die Ausführung des Fahrerbefehls hinaus weitere -
vor allem sicherheitstechnische - Funktionen realisiert werden
wie z. B.:
- - automatisches Einlegen der Parksperre im Stillstand, wenn der Motor abgestellt wird oder wenn bei stufenlosen Getrieben der Zustand "kraftschlüssiger Stillstand" eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet,
- - Verhindern des Parksperreneinlegens bei Fahrgeschwindig keiten oberhalb eines vorbestimmten Wertes (z. B. 1 km/h), selbst wenn dies vom Fahrer befohlen wird,
- - automatisches Einlegen der Parksperre bei Getriebedefekten, wenn das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist,
- - ständige Plausibilitätsabfrage und Ausgabe von Fehlermeldungen.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile
und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
Erfindung näher beschrieben und erläutert. In der einzigen
Figur ist das Funktionsschema einer erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung mit hydraulischen und elektrischen
Steuerkreisen schematisch dargestellt.
Die dargestellte Steuereinrichtung kann bei einer Parksperre
eines Ackerschleppers Anwendung finden. Es ist ein
Ausgangszahnrad 10 des Fahrzeuggetriebes erkennbar, das
drehfest mit den nicht dargestellten angetriebenen Achsen und
Rädern des Ackerschleppers verbunden ist.
Es ist eine mechanische Verriegelungsvorrichtung 11 vorgesehen,
die eine wippenförmig ausgebildete Sperrklinke 12 enthält,
welche mittels einer Halterung 14 verschwenkbar am nicht
gezeigten Getriebegehäuse oder Fahrzeugchassis gelagert ist.
Ein erster Arm 16 der Sperrklinke 12 trägt eine Verzahnung 18.
Durch Verschwenken der Sperrklinke 12 lässt sich die Verzahnung
18 der Sperrklinke 12 mit der Verzahnung des Ausgangszahnrades
10 in Eingriff bringen, so dass Formschluss hergestellt und
eine Drehung des Ausgangszahnrades 10 und damit eine Bewegung
des Fahrzeugs verhindert wird. Die Verzahnungsgeometrie ist
abweisend gestaltet, so dass auch unter Maximalbelastungen
(Fahrzeuggewicht, Hangneigung, Traktionsbeiwert etc.) die
Sperrklinke 12 sicher aus ihrem Eingriff mit dem
Ausgangszahnrad 10 lösbar ist. Am zweiten Arm 20 der
Sperrklinke 12 greift eine Rückstellfeder 22 am, die ein
sicheres Rückstellen der Sperrklinke 12 in ihre Ruhestellung,
in der ihre Verzahnung 18 nicht in die Verzahnung des
Ausgangszahnrades 10 eingreift, bewirkt, sofern auf die
Sperrklinke 12 keine weitere mechanische Kraft ausgeübt wird.
Die Verriegelungseinrichtung 11 kann des weiteren eine
federvorgespannte Betätigungswelle enthalten, deren Stirnseite
Betätigungsnocken aufweist. Beim Verdrehen der Betätigungswelle
tritt der Betätigungsnocken über eine reibungsmindernde Rolle
mit einer Sperrklinke 12 in Eingriff, und bewirkt ein
Verschwenken der Sperrklinke 12. Eine derartige Ausbildung ist
bekannt und wird beispielsweise bei den John Deere
Ackerschleppern der Serie 6610 verwendet. Zum besseren
Verständnis ist in der Zeichnung an Stelle der Betätigungswelle
ein verschiebbarer Riegel 24 dargestellt. Der Riegel 24 weist
an einer Seite eine schräge Rampe (Nocken) auf, die über eine
am ersten Arm 16 der Sperrklinke 12 angebrachte
reibungsmindernde Rolle 26 ein Verschwenken der Sperrklinke 12
bewirkt. Die Rampe umfasst einen Bereich 28 mit steilerem
Winkel, der im Schwenkbereich der Sperrklinke 12 liegt, und
einen Bereich 30 mit flachem Winkel, der im Eingriffsbereich
(Parkstellung) der Sperrklinke 12 liegt und die Rückwirkung von
hohen fahrzeugseitigen Lasten auf die Betätigung minimiert.
Durch Verschiebung des Riegels 24 in Pfeilrichtung A wird die
Sperrklinke 12 in ihre ausgerückte Stellung, und durch
Zurückschieben gegen die Pfeilrichtung A in ihre eingerückte
Parkposition, in der der Bereich 30 mit flacherem Winkel mit
der Rolle 26 in Eingriff steht (wie dargestellt), verstellt.
Der in einer Führung 32 geführte Riegel 24 ist an einem ersten
Arm 34 eines um eine ortsfeste Drehachse 36 verschwenkbaren
Balkens 38 gelenkig angeordnet. An dem zweiten Arm 40 des
Balkens 38 greift eine Hauptfeder 42 an, die eine Kraft in
Pfeilrichtung F ausübt und den Riegel 24 gegen die
Pfeilrichtung A in die dargestellte eingerückte Stellung
drängt. Im Gegensatz zu bisherigen manuellen Betätigungen nimmt
die Verriegelungseinrichtung 11 bei fehlender weiterer
Krafteinwirkung ihre verriegelte (eingerückte) Position
(Default-Stellung) ein. Dies gewährleistet bei Ausfall der
Hilfsenergie einen sicheren Fahrzeugzustand.
Am zweiten Arm 40 des Balkens 38 greift des weiteren der
Betätigungsschaft 44 eines hydraulischen Betätigungskolbens 46
gelenkig an. Der Kolben 46 wird von einer Gehäusebohrung
verschiebbar aufgenommen und begrenzt an seiner dem
Betätigungsschaft 44 abgewandten Stirnseite einen Kolbenraum
48. Eine Druckfeder 50 drängt den Kolben 46 in Richtung
Kolbenraum 48. Der Betätigungsschaft 44 ist am Kolben 46 nicht
starr befestigt. Vielmehr ist zwischen beiden Bauteilen eine
Gleitverbindung 52 vorgesehen, die eine Druckkraftübertragung
ermöglicht jedoch keine Zugkraftübertragung zulässt.
Wird der Kolbenraum 48 unter Druck gesetzt, so verschiebt sich
der Kolben 46 gegen die Kraft der Druckfeder 50 nach unten und
drückt über den Betätigungsschaft 44 auf den Balken 38, welcher
gegen die Kraft der Hauptfeder 42 verschwenkt wird und den
Riegel 24 nach oben verschiebt. Damit geht die Rolle 26 aus dem
Bereich 30 mit flachem Winkel in den Bereich 28 mit steilerem
Winkel über und gibt die Sperrklinke 12 frei, welche durch die
Kraft der Rückstellfeder 22 in ihre ausgerückte Position
geschwenkt wird.
Wird die im Kolbenraum 48 herrschende Druckkraft infolge eines
Einrücksignals abgeschaltet, so reagiert der Kolben 46
unmittelbar. Er wird durch die Druckfeder 50 nach oben
geschoben und drückt das Flüssigkeitsvolumen aus dem Kolbenraum
48. Wegen der Gleitverbindung 52 zwischen Kolben 46 und
Betätigungsschaft 44 verschiebt sich der Kolben 46 unabhängig
davon, ob die mechanischen Bauteile der Verriegelungs
einrichtung 11 der Kolbenverschiebung folgen.
Die Ausbildung der genannten Gleitverbindung 52 wirkt sich dann
besonders vorteilhaft aus, wenn zum Zeitpunkt eines
Einrücksignals die Verzahnung der Sperrklinke 18 auf der
Verzahnung des Ausgangszahnrades 10 aufsteht (Zahn auf Zahn),
so dass ein Ineinandergreifen der Verzahnungen zunächst noch
nicht möglich ist. Die Bauteile der Verriegelungseinrichtung
11, insbesondere der Balken 38 und der Betätigungsschaft 44
können dann nicht ihre eingerückte Position einnehmen.
Unabhängig hiervon wird jedoch der Kolben 46 durch die Kraft
der Druckfeder 50 nach oben geschoben und entleert den
Kolbenraum 48, was infolge von Durchflusswiderständen der den
Kolbenraum 48 ansteuernden hydraulischen Bauteile (abhängig von
der Ölviskosität) eine kleine Zeitspanne beanspruchen kann.
Erfolgt dann durch Verdrehen des Ausgangszahnrades 10 der
Zahneingriff, können die Bauteile der Verriegelungseinrichtung
11 ohne Zeitverlust, schlagartig nachrücken, ohne dass die
Einrückbewegung durch hydraulische Durchflusswiderstände und
dergleichen gedämpft wird. Ein schneller Zahneingriff ist
wünschenswert, um zu verhindern, dass das Ausgangszahnrad 10
bei starker Beschleunigung eine hohe Drehgeschwindigkeit
erreicht, so dass durch hohe Relativbewegungen der Verzahnungen
ein Zahneingriff erschwert wird oder nicht mehr möglich ist.
Die Steuerung des Druckmittelflusses zum und vom Kolbenraum 48
erfolgt durch zwei 3/2-Wege-Magnetventile 56, 58, die
elektrische Befehle in hydraulische Befehle umsetzen. Der erste
Eingang 60 des ersten Magnetventils 56 steht unter
Zwischenschaltung eines federbelasteten Eingangsrückschlag
ventils 62 mit einer durch eine Druckquelle 64 gespeisten
Druckversorgungsleitung 66 in Verbindung. Das Eingangsrück
schlagventil 62 verhindert einen Druckmittelrückfluss von dem
ersten Magnetventil 56 zu der Druckversorgungsleitung 66. Es
öffnet, wenn der Druck in der Druckversorgungsleitung 66 eine
Gegenkraft überwindet, die durch eine Feder des
Eingangsrückschlagventils 62 erzeugt wird. Bei der Druckquelle
64 handelt es sich beispielsweise um eine Hydraulikpumpe und
übliche Mittel zur Druckregulierung, die insbesondere auch
andere Verbraucher des Ackerschleppers versorgen, was jedoch
nicht dargestellt wurde.
Ein zweiter Eingang 68 des ersten Magnetventils 56 steht
unmittelbar mit einem Vorratsbehälter 70 oder Sumpf in
Verbindung. Der Ausgang 72 des ersten Magnetventils 56 ist bei
anliegender elektrischer Spannung mit dem ersten Eingang 60 und
im stromlosen Zustand (wie dargestellt) mit dem zweiten Eingang
68 verbunden.
Der Ausgang 72 des ersten Magnetventils 56 steht über eine
erste Verbindungsleitung 74, in der ein erstes Rückschlagventil
76 angeordnet ist, mit einem ersten Eingang 78 des zweiten
Magnetventils 58 und über eine zweite Verbindungsleitung 80, in
der ein zweites Rückschlagventil 82 angeordnet ist, mit einem
zweiten Eingang 84 des zweiten Magnetventils 58 in Verbindung.
Das erste Rückschlagventil 76 ist federbelastet und so
angeordnet, dass es einen Rückstrom vom zweiten Magnetventil 58
zum ersten Magnetventil 56 verhindert. Das zweite
Rückschlagventil 82 ist federbelastet und so angeordnet, dass
es einen Zustrom vom ersten Magnetventil 56 zum zweiten
Magnetventil 58 verhindert.
Der Ausgang des zweiten Magnetventils ist bei anliegender
elektrischer Spannung am zweiten Magnetventil 58 mit dem ersten
Eingang 78 und im stromlosen Zustand des zweiten Magnetventils
58 mit dem zweiten Eingang 84 (wie dargestellt) verbunden. Der
Ausgang 86 des zweiten Magnetventils 58 steht mit dem
Kolbenraum 48 in Verbindung.
Der Kolbenraum 48 steht auch über eine weitere Ventilanordnung
mit der Druckversorgungsleitung 66 in Verbindung, und zwar über
das Eingangsrückschlagventil 62, ein Druckhalterückschlagventil
88, eine Verbindungsleitung 90, in der eine die Durchflussmenge
begrenzende Drosselstelle 92 angeordnet ist, und ein
Leckagekompensationsventil 94. Das Druckhalterückschlagventil
88 ist federbelastet und verhindert einen Flüssigkeitsrückfluss
von dem Kolbenraum 48 zur Druckversorgungsleitung 66. Das
Leckagekompensationsventil 94 ist ein federbelastetes
Rückschlagventil, das den Flüssigkeitszustrom zum Kolbenraum 48
normalerweise verhindert und das sich durch ein vom Kolben 46
beeinflusstes Verbindungsglied öffnen lässt. Das
Verbindungsglied enthält einen Steuerstift 96, dessen Kopf 98
in eine Ringnut 100 des Kolbens 46 eingreift, sofern sich der
Kolben 46 in seiner drucklosen Ruhestellung befindet (wie
dargestellt). In dieser Lage des Steuerstiftes 96 ist das
Leckagekompensationsventil 94 geschlossen. Wenn sich der Kolben
46 durch Druckerhöhung im Kolbenraum 48 nach unten bewegt, wird
der Steuerstift 96 aus der Ringnut 100 gedrückt und gleitet auf
den dem Kolbenraum 48 zugewandten Bund 102 des Kolbens 46.
Dabei verschiebt sich der Steuerstift 96 und öffnet das
Leckagekompensationsventil 94, wodurch eine Verbindung zwischen
der Druckversorgungsleitung 66 und dem Kolbenraum 48
hergestellt wird. Der Druckmittelstrom wird jedoch durch die
Drosselstelle 92 begrenzt und reicht lediglich aus, um
Leckageverluste auszugleichen. Wird der Kolbenraum 48 über die
Magnetventile 56, 58 mit dem drucklosen Vorratsbehälter 70
verbunden, so fällt der Druck im Kolbenraum 48 ab, der Kolben
46 verschiebt sich nach oben, der Steuerstift 96 gleitet in die
Ringnut 100 und das Leckagekompensationsventil 94 schließt
unter Wirkung seiner Federkraft, so dass der Kolbenraum 48 von
der Druckversorgungsleitung 66 getrennt ist.
Der Kolbenraum 48 steht über ein Ablassventil 104 mit dem
Vorratsbehälter 70 in Verbindung. Ist der Kolbenraum 48
drucklos, wird das Ablassventil 104, das nach Art eines
Rückschlagventils ausgebildet ist, durch Federkraft geöffnet.
Über das Ablassventil 104 kann daher eine gewisse
Leckflüssigkeitsmenge abgeführt werden, wenn bei drucklosem
Kolbenraum 48 die Parksperre eingerückt ist. Werden die beiden
Magnetventile 56, 58 eingeschaltet, die Verbindung von der
Druckversorgung 64 zum Kolbenraum 48 also hergestellt, so wird
das Ablassventil 104 durch die Strömungskraft der abfließenden
Flüssigkeit geschlossen, so dass dann der Druck im Kolbenraum
48 ansteigt und die Parksperre ausrückt.
Der Druck des Kolbenraums 48 wird durch einen Drucksensor 106
erfasst und in elektrische Signale umgewandelt. Das vom
Drucksensor 106 ausgegebene Drucksignal gibt im wesentlichen
die jeweilige Stellung des Kolbens 46 und damit auch die
Stellung der Verriegelungsvorrichtung 11 wieder.
Es ist eine manuell betätigbare mechanische
Notbetätigungseinrichtung für die Parksperre vorgesehen, durch
die sich die Parksperre ausrücken lässt, wenn eine Störung
vorliegt, beispielsweise bei einem Ausfall der elektrischen
oder hydraulischen Versorgung. Eine Notbetätigung kann z. B.
für das Abschleppen des Fahrzeugs erforderlich sein. Die
Notbetätigungseinrichtung greift an dem Kolben 46 an und wird
über Gestänge oder Bowdenzug in die Fahrerkabine geführt und
kann dort über geeignete Hebel oder Pedale von der
Bedienungsperson betätigt werden. Zum Abschleppen muss diese
Bedienung kabinenseitig arretiert werden. Die mechanische
Parksperre ist so beschaffen, dass die normalen Bewegungen der
oben beschriebenen Parksperrenmechanik zu keiner Bewegung der
Notbetätigungseinrichtung führen. Dies wird über entsprechende
Lose oder Freilauffunktionen sichergestellt.
Die dargestellte Notbetätigungseinrichtung enthält einen
Betätigungsbolzen 108, der auf die Stirnseite des Kolbens 46
wirkt und über einen Umlenkhebel 110 und Bowdenzug 112
betätigbar ist. Die Durchführung des Betätigungsbolzens 108 vom
Kolbenraum 48 nach außen ist auf geeignete Weise gedichtet.
Hubbewegungen des Kolbens 46 beim Einrücken und Ausrücken der
Parksperre werden nicht auf den in Ruhestellung dargestellten
Betätigungsbolzen übertragen.
Es ist ein Kupplungspedal 114 des Fahrzeugs dargestellt,
welches an einem auf einer ortsfesten Drehachse 116 montierten
Pedalhebel 118 befestigt ist. Das Kupplungspedal 114 lässt sich
für eine Notbetätigung der Parksperre nutzen, indem das obere
Ende 120 des Bowdenzugs 112 mit dem freien Ende 122 des
Pedalhebels 118 verbunden wird. Hierzu wird beispielsweise eine
Bohrung des Bowdenzugs 112 in einen vom freien Ende 122 des
Pedalhebels 118 abstehenden Bolzen 126 eingehängt und
gegebenenfalls gesichert. Zum Einhängen und Sichern kann ein
symbolisch dargestelltes Werkzeug 127 verwendet werden.
Bei Betätigung des Kupplungspedals 114, wird das eingehängte
Ende 120 des Bowdenzugs 112 nach oben gezogen. Dabei
verschwenkt der Umlenkhebel 110 und drückt den
Betätigungsbolzen 108 nach unten, so dass der Kolben 46 über
den Balken 40 den Riegel 24 nach oben zieht, so dass die Rolle
26 der Sperrklinke 12 in den Bereich 28 mit steilerem Winkel
gelangt und die Sperrklinke 12 durch die Rückstellfeder 22 aus
ihrer eingerückten Stellung (dargestellt) in ihre ausgerückte
Stellung bewegt wird. Bei Entlastung des Kupplungspedals 114
nimmt der Pedalhebel 118 seine dargestellte Ruhelage ein, in
die er durch eine übliche Kupplungspedalrückstellfeder gedrängt
wird. Mit der Kraft der Hauptfeder 42 schiebt der Balken 38 den
Riegel 24 nach unten, so dass die Rolle 26 in den Bereich 30
mit flachem Winkel gelangt und die Sperrklinke 12 in ihre
eingerückte Lage drückt.
Damit während eines Abschleppvorganges das Kupplungspedal 114
nicht ständig betätigt werden muss, lässt sich dieses durch
geeignete Maßnahmen in der betätigten Stellung blockieren. Dies
erfolgt beispielsweise durch einen nicht dargestellten
Blockierbolzen, der den Pedalhebel 118 in Bezug auf das
Fahrzeugchassis festsetzt.
Die Position des Pedalhebels 118 wird durch einen elektrischen
Lagesensor 130 erfasst, der mit dem freien Ende 122 des
Pedalhebels 118 in Verbindung steht und der ein der jeweiligen
Position des Pedalhebels 118 entsprechendes analoges
elektrisches Signal ausgibt. Es kann sich dabei um ein mit der
Drehachse 116 verbundenes Drehpotentiometer handeln. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Lagesensor ein
Drehpotentiometer 130 dargestellt, welches über einen Dreharm
132 und eine Lasche 134 mit dem freien Ende 122 des Pedalhebels
118 in Verbindung steht.
Aus Redundanzgründen ist ein Lageschalter 128 vorgesehen, der
ebenfalls mit dem freien Ende 122 des Pedalhebels 118 in
Verbindung steht. Wenn das Kupplungspedal 114 nicht betätigt
wird und sich der Pedalhebel 118 in seiner Ruhestellung
befindet, ist der Lageschalter 128 offen. Er schließt, sobald
das Kupplungspedal 114 voll durchgetreten ist. Bei Verwendung
des Kupplungspedals 114 zur Notbetätigung der Parksperre zeigt
das Ausgangssignal des Lageschalters 128 (Schließstellung)
somit an, ob die Parksperre aufgehoben wurde.
Insbesondere bei Fahrzeugen mit stufenlosem Antrieb wird die
Position des Kupplungspedals häufig durch Lagesensoren oder
Lageschalter von einer Getriebesteuerung überwacht, um das
Getriebe automatisch auf Neutral zu schalten, sobald das
Kupplungspedal 114 betätigt wird. Es ist vorteilhaft diese
bereits vorhandenen Bauteile zur Notbetätigung zu verwenden.
Die Verwendung des Kupplungspedals 118 zur Notbetätigung ist
auch vorteilhaft, weil sich durch die Fußbetätigung hohe Kräfte
auf die Verriegelungsvorrichtung 11 übertragen lassen, so dass
sich die Kraft der Hauptfeder 42 mühelos überwinden lässt.
Zur Ansteuerung der beiden Magnetventile 56, 58 ist eine
elektronische Haupt- oder Getriebesteuereinheit 140 und eine
Neben- oder Parksperrensteuereinheit 142 vorgesehen. Die
Hauptsteuereinheit 140 steht über die Leitung 144 mit dem nicht
gezeigten Zündschlossschalter des Fahrzeugs sowie über die
Leitung 146 mit einer Fahrzeugsteuerung 148 in Verbindung, die
ihrerseits die Stellung eines Bedienhebels 150 detektiert. Die
Hauptsteuerung 140 empfängt über die Leitung 152 Signale von
einem ersten Drehzahlsensor 154, der die Drehzahl des
Ausgangszahnrades 10 erfasst, sowie über die Leitungen 156 und
158 Signale von dem Lageschalter 128 und von dem
Drehpotentiometer 130, welche die Stellung des Kupplungspedals
114 erfassen. Die Hauptsteuereinheit 140 steuert über die
Leitung 160 das erste Magnetventil 56 an.
Die Nebensteuereinheit 142 steht über die Leitung 162
unmittelbar mit der nicht gezeigten Fahrzeugbatterie in
Verbindung. Sie ist darüber hinaus über die Leitung 164 mit dem
Zündschlossschalter verbunden. Die Nebensteuereinheit 142
empfängt über die Leitung 165 Signale von dem Drucksensor 106
sowie über die Leitung 166 Signale von einem zweiten
Drehzahlsensor 168, der unabhängig vom ersten Drehzahlsensor
154 die Drehzahl des Ausgangszahnrades 10 erfasst. Die
Nebensteuereinheit 142 steuert über die Leitung 170 das zweite
Magnetventil 58 an. Die Hauptsteuereinheit 140 und die
Nebensteuereinheit 142 tauschen über einen CAN-Bus 172 Daten
miteinander aus. Aus Redundanzgründen teilt die
Nebensteuereinheit 142 über eine Leitung 174 der
Hauptsteuereinheit 140 die durch den zweiten Drehzahlsensor 168
ermittelte Drehzahl mit.
Die Hauptsteuereinheit 140 gibt Signale zum Einlegen (kein
Strom) oder Ausrücken (Strom) der Parksperre an die
Magnetventile 56, 58 ab. Der Befehl hierzu kommt entweder von
der Bedienungsperson über den Bedienhebel 150, die
Fahrzeugsteuerung 148 und die Leitung 146 oder ergibt sich aus
sicherheitsrelevanten Messgrößen, die in der Hauptsteuereinheit
140 verarbeitet werden. Der Befehl zum Ein- oder Ausrücken der
Parksperre wird von der Hauptsteuereinheit 140 direkt zum
ersten Magnetventil 56 und indirekt über die Leitung 174 und
die Nebensteuereinheit 142, die weitere Überprüfungen
vornimmt, zum zweiten Magnetventil 58 geleitet.
Sind beide Magnetventile 56, 58 stromlos, so ergeben sich die
in der Zeichnung dargestellten Ventilpositionen, bei denen der
Kolbenraum 48 über das zweite Magnetventil 58, das zweite
Rückschlagventil 82 und das erste Magnetventil 56 mit dem
Vorratsbehälter 70 verbunden ist. Dabei befindet sich der
Kolben 46 infolge der Kraft der Druckfeder 50 in seiner oberen
Stellung und die Verriegelungseinrichtung 11 wird durch die
Hauptfeder 42 in die dargestellte eingerückte Position
gedrängt. Das Ablassventil 104 wird durch seine Feder geöffnet
und erlaubt ebenfalls einen unmittelbaren Druckausgleich
zwischen dem Kolbenraum 48 und dem Vorratsbehälter 70.
Wird bei stromlosem ersten Magnetventil 56 lediglich das
zweite Magnetventil 58 mit Strom beaufschlagt, so schaltet
letzteres um und verbindet seinen ersten Eingang 78 mit seinem
Ausgang 86. Da das erste Magnetventil 56 jedoch den Zustrom
von der Druckversorgung sperrt, die Leitungen 74 und 80 nach
wie vor mit dem Vorratsbehälter verbunden sind und da
weiterhin das Ablassventil 104 offen bleibt, ändert dies
nichts an der Stellung des Kolbens 46.
Wird bei stromlosem zweiten Magnetventil 58 lediglich das
erste Magnetventil 56 mit Strom beaufschlagt, so schaltet
letzteres um und verbindet seinen ersten Eingang 60 mit seinem
Ausgang 72. Zwar steht nun in der Verbindungsleitung 80 der
Systemdruck an, das zweite Rückschlagventil 82 verhindert
jedoch einen Flüssigkeitszufluss zur Kolbenkammer 48. Der
Rückfluss vom Kolbenraum zum Vorratsbehälter über 86, 84, 82,
80, 72 ist in diesem Zustand gesperrt, am Eingang 78 des
zweiten Magnetventils 58 steht jedoch Druck an, der über eine
interne Leckage des Magnetventils 58 zu einem geringen
Leckfluss in den Kolbenraum 48 führt. Diese geringe Leckmenge
wird über das offene Ablassventil 104 zum Vorratsbehälter 70
abgeführt, so dass sich kein Druck im Kolbenraum 48 aufbauen
kann, der zum unerwünschten Ausrücken der Parksperre führen
würde. Es ändert sich also auch in diesem Fall nichts am
eingerückten Zustand der Parksperre.
Werden jedoch beide Magnetventile 56, 58 mit Strom
beaufschlagt und schalten aus der dargestellten stromlosen
Stellung in ihre erregte Stellung um, so wird der Systemdruck
der Druckversorgungsleitung 66 über das Eingangs
rückschlagventil 62, das erste Magnetventil 56, das erste
Rückschlagventil 76 und das zweite Magnetventil 58 dem
Kolbenraum 48 zugeführt und verschiebt den Kolben 46 gegen die
Kraft der Druckfeder 50 und der Hauptfeder 42 nach unten. Die
Verriegelungsvorrichtung 11 bewegt sich hierbei aus ihrer
eingerückten Stellung in ihre ausgerückte Stellung. Durch den
anstehenden Flüssigkeitsstrom schließt das Ablassventil 104.
Bei dieser Kolbenstellung wird der Steuerstift 96 durch den
Bund 102 des Kolbens 46 aus der Ringnut 100 gedrückt und
öffnet das Leckagekompensationsventil 94, so dass der
Systemdruck auch über die Verbindungsleitung 90, in der das
Druckhalterückschlagventil 88, die Drosselstelle 92 und das
Leckagekompensationsventil 94 angeordnet sind, am Kolbenraum
48 ansteht.
Wird bei erregtem (mit Strom beaufschlagtem) zweiten
Magnetventil 58 lediglich das erste Magnetventil 56 stromlos
gemacht, so schaltet letzteres um und verbindet seinen zweiten
Eingang 68 mit seinem Ausgang 72. Zwar ist der Ausgang 72 nun
mit dem Vorratsbehälter 70 verbunden, das erste
Rückschlagventil 76 verhindert jedoch einen Flüssigkeits
rückfluss aus der Kolbenkammer 48. Dieser steht über die
Verbindungsleitung 90 weiterhin mit der Druckversorgungs
leitung 66 in Verbindung. Es ändert sich am ausgerückten
Zustand der Parksperre nichts.
Wird bei erregtem ersten Magnetventil 56 lediglich das zweite
Magnetventil 58 stromlos gemacht, so schaltet letzteres um und
verbindet seinen zweiten Eingang 84 mit seinem Ausgang 86.
Wegen der Wirkung des zweiten Rückschlagventils 82 ist nun ein
Flüssigkeitszufluss von der Druckversorgungsleitung 66 zum
Kolbenraum 68 nicht mehr möglich. Jedoch steht die
Kolbenkammer 48 weiterhin über die Verbindungsleitung 90 mit
der Druckversorgungsleitung 66 in Verbindung. Es ändert sich
am ausgerückten Zustand der Parksperre nichts.
Unabhängig von der Stellung der Magnetventile 56, 58 wird
durch das Eingangsrückschlagventil 62 ein Flüssigkeitsabfluss
vom Kolbenraum 48 in die Druckversorgungsleitung 62
verhindert, so dass sich ein im Kolbenraum 48 aufgebauter
Druck nicht wegen eines unbeabsichtigten Druckabfalls in der
Druckversorgungsleitung 62 abbaut. Das Druckhalterück
schlagventil 88 verhindert einen Flüssigkeitsabfluss vom
Kolbenraum 48 über interne Leckage des ersten Magnetventils
56 vom Eingang 60 zum Eingang 68 und damit zum Vorratsbehälter
70. Insbesondere bei Systemdruckausfall während der Fahrt kann
eine Restleckage vom Kolbenraum 48 zum Vorratsbehälter 70
auftreten, und zwar über eine interne Leckage des zweiten
Magnetventils 58 (vom Ausgang 86 zum Eingang 84), das
Rückschlagventil 82 und eine interne Leckage des ersten
Magnetventils 56 (vom Ausgang 72 zum Eingang 68). Diese
Leckage ist über eine entsprechende Auslegung der
Magnetventile 56, 58 derart gering, dass auch bei hoher
Öltemperatur (geringe Viskosität) der Druck im Kolbenraum für
ca. 10 Minuten soweit aufrechterhalten werden kann, dass ein
Einrücken der Parksperre nicht erfolgt.
Werden beide Magnetventile 56, 58 aus ihrem erregten Zustand
in ihren stromlosen Zustand umgeschaltet, so wird der
Kolbenraum 48 über das zweite Magnetventil 58, das zweite
Rückschlagventil 82 und das erste Magnetventil 56 mit dem
Vorratsbehälter 70 verbunden, so dass ein Flüssigkeitsabfluss
aus dem Kolbenraum 48 zum Vorratsbehälter 70 erfolgt. Die
Drosselstelle 92 begrenzt den Flüssigkeitsstrom durch die
Verbindungsleitung 90, so dass dieser nicht ausreicht, um den
Druck in dem Kolbenraum 48 aufrechtzuerhalten. Der Kolben 46
wandert nach oben, der Steuerstift 96 gleitet in die Ringnut
100 und das Leckagekompensationsventil 94 schließt, so dass
der Flüssigkeitsnachfluss über die Verbindungsleitung 90
unterbrochen wird. Das Ablassventil 104 öffnet. Gleichzeitig
rückt die Verriegelungseinrichtung 11 die Parksperre ein.
Somit erfolgt eine Umschaltung der Parksperrenfunktion
(Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung des Kolbenraums) nur
dann, wenn beide Magnetventile 56, 58 gleichsinnig
umgeschaltet werden, wenn also die Steuereinheiten 140, 142
entsprechende Umschaltsignale an die Magnetventile 56 und 58
abgeben.
Falls keine Störung vorliegt, gibt die Hauptsteuereinheit 140
ein Stromsignal zur Erregung des ersten Magnetventils 56 ab und
die Nebensteuereinheit 142 gibt ein Stromsignal zur Erregung
des zweiten Magnetventils 58 ab. Wenn der Fahrhebel 150 in
seine Parkstellung gebracht wird und die durch die
Drehzahlsensoren 154, 168 erfasste Drehzahl des
Ausgangszahnrades 10 unter einem vorgebbaren Wert liegt, wird
durch die Hauptsteuereinheit 140 der Stromfluss zum ersten
Magnetventil 56 unterbrochen. Wenn die durch den Drehzahlsensor
168 erfasste Drehzahl des Ausgangszahnrades 10 unter einem
vorgebbaren Wert liegt, wird durch die Nebensteuereinheit 140
auch der Stromfluss zum zweiten Magnetventil 58 unterbrochen.
Weil die Hauptsteuereinheit 140 und die Nebensteuereinheit 142
von den beiden Drehzahlsensoren 154 und 168 unabhängige
Drehzahlsignale des Fahrzeugantriebs erhalten, kann
zuverlässig (Redundanz) verhindert werden, dass eine defekte
Steuereinheit 140, 142 oder ein defekter Drehzahlsensor 154,
168 zu einem unbeabsichtigten Parksperreneinlegen oberhalb
einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit führt.
Durch die direkte Spannungsversorgung der Nebensteuereinheit
142 von der Batterie wird gewährleistet, dass ein Abstellen
der Zündung während der Fahrt nicht zum Einlegen der
Parksperre führt, weil dann das zweite Magnetventil 58 kein
Signal zum Umschalten erhält. Die Leitung 164 vom
Zündschlüssel zur Nebensteuereinheit 142 dient lediglich als
Wecksignal für die Nebensteuereinheit 142. Die beiden
Steuereinheiten 140, 142 sind über einen Kommunikations-BUS
174 verbunden, der eine gegenseitigen Überwachung ermöglicht.
Der Drucksensor 106 liefert an die Nebensteuereinheit 142
jederzeit eine Rückmeldung über die tatsächliche
Parksperrenposition. Oberhalb einer oberen Druckschwelle (z. B.
15 bar) gilt die Parksperre als ausgerückt (entriegelt),
unterhalb eines unteren Schwellwertes (z. B. 1 bar) gilt die
Parksperre als eingelegt. Die untere Druckschwelle liegt
sinnvollerweise unterhalb eines Druckes, der sich aus der
Federkraft der Druckfeder 50 und der Kolbenfläche des Kolbens
46 ergibt, so dass dieser Wert also erst unterschritten wird,
wenn der Kolben 46 am Anschlag der eingerückten Stellung
steht, auch wenn das mechanische Gestänge der
Verriegelungseinrichtung 11 in der Zahn-auf-Zahn-Stellung
blockiert ist und (noch) nicht einrastet.
Wenn die Notbetätigung, z. B. bei Verlust der Parksperren
funktion, für das Abschleppen benutzt wird und hierbei der
Dieselmotor in Betrieb sein soll (um beispielsweise den
Versorgungsdruck für die Servolenkung und -bremsen
bereitzustellen), erhält die als Getriebesteuereinheit
ausgebildete Hauptsteuereinheit 140 über den Lageschalter 128
und das Drehpotentiometer 130 am Kupplungspedal die
Anforderung, das Getriebe auf "Neutral" einzustellen. Hiermit
wird zuverlässig und ohne zusätzliche Sensoren verhindert,
dass das Fahrzeug mit permanent manuell ausgerückter
Parksperre betrieben wird. Der Lageschalter 128 und das
Drehpotentiometer 130 können somit sowohl für die
Getriebesteuerung als auch für die Steuerung der Notfunktion
genutzt werden.
Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines
Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für
den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der
Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen
und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen. So
kann beispielsweise die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auch
bei Feststellbremsen, bei denen im Gegensatz zu Parksperren zum
Festsetzen des Fahrzeugs kein Formschluss sondern ein
Reibschluss hergestellt wird, Anwendung finden. Anstelle des
beschriebenen hydraulischen Stellantriebs und der elektro
hydraulischen Ansteuermittel können beispielsweise auch rein
elektrisch arbeitende Bauteile, welche die in den
Patentansprüchen angegebenen Steuerfunktionen ausführen, zur
Beeinflussung der Verriegelungsvorrichtung 11 verwendet werden.
Claims (25)
1. Steuereinrichtung für die Parksperre eines Kraftfahrzeugs,
mit wenigstens einem durch Ansteuermittel betätigbaren
Stellantrieb (46), durch den sich wenigstens eine
Verriegelungseinrichtung (11) der Parksperre aus einer
eingerückten Position, in die sie durch eine Haltekraft
gedrängt wird, in eine ausgerückte Position bringen lässt,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unabhängige
auf den Stellantrieb (46) einwirkende Ansteuermittel (56,
58) vorgesehen sind, die derart mit dem Stellantrieb (46)
zusammenwirken, dass eine Bewegung der
Verriegelungseinrichtung (11) aus der eingerückten
Position in die ausgerückte Position oder umgekehrt aus
der ausgerückten Position in die eingerückte Position nur
dann erfolgt, wenn die beiden Ansteuermittel (56, 58) mit
gleichsinnigen Umschaltsignalen angesteuert werden.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Stellantrieb ein hydraulischer Betätigungskolben
(46) ist, der bei Druckbeaufschlagung die Parksperre in
ihre ausgerückte Position bringt.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ansteuermittel elektrisch
ansteuerbare Hydraulikventile (56, 58), insbesondere 3/2-
Wege-Magnetventile, enthalten.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass ein erstes Hydraulikventil (56) einen ersten mit
einer Druckquelle (64) in Verbindung stehenden Eingang
(60), einen zweiten mit einem Vorratsbehälter (70) in
Verbindung stehenden Eingang (68) und einen Ausgang (72)
aufweist, der im stromlosen Zustand mit dem zweiten
Eingang (68) und bei anliegender Spannung mit dem ersten
Eingang (60) in Verbindung steht, dass der Ausgang (72)
des ersten Hydraulikventils (56) über eine erste
Verbindungsleitung (74) mit einem ersten Eingang (78)
eines zweiten Hydraulikventils (58) und über eine zweite
Verbindungsleitung (80) mit einem zweiten Eingang (84) des
zweiten Hydraulikventils (58) in Verbindung steht, dass
ein Ausgang (86) des zweiten Hydraulikventils (58) im
stromlosen Zustand mit der zweiten Verbindungsleitung (80)
und bei anliegender Spannung mit der ersten
Verbindungsleitung (74) in Verbindung steht, und dass der
Ausgang (86) des zweiten Hydraulikventils (58) mit dem
Stellantrieb (46) in Verbindung steht.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass in der ersten Verbindungsleitung (74) ein
Rückschlagventil (76) angeordnet ist, welches einen
Rückstrom vom zweiten Hydraulikventil (58) zum ersten
Hydraulikventil (56) verhindert.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, dass in der zweiten Verbindungsleitung
(80) ein Rückschlagventil (82) angeordnet ist, welches
einen Zustrom vom ersten Hydraulikventil (56) zum zweiten
Hydraulikventil (58) verhindert.
7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass sich in einer die
Hydraulikventile (56, 58) mit Systemdruck versorgenden
Druckversorgungsleitung (66) ein Eingangsrückschlagventil
(62) befindet, das bei Systemdruckverlust absperrt.
8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenraum (48) des
Betätigungskolbens (46) über eine weitere Ventilanordnung
(88, 92, 94) mit einer Druckquelle (64) in Verbindung
steht.
9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ventilanordnung eine Drosselstelle (92) enthält.
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, dass in einer den Kolbenraum (48) mit der
Druckquelle (64) verbindenden Verbindungsleitung (90) ein
steuerbares Leckagekompensationsventil (94) angeordnet
ist, durch das sich der Hydraulikstrom von der Druckquelle
(64) zum Kolbenraum (48) steuern lässt.
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Leckagekompensationsventil (94)
ein durch eine Rückstellfeder in Schließstellung
gedrängtes Rückschlagventil ist.
12. Steuereinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, dass das Leckagekompensationsventil (94)
über ein mechanisches Verbindungsglied (96) mit einem als
Stellantrieb ausgebildeten hydraulischen
Betätgigungskolben (46) derart verbunden ist, dass es
geöffnet wird, wenn der Betätigungskolben (46) seine
ausgerückte Stellung einnimmt.
13. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass in einer den Kolbenraum (48)
mit dem ersten Eingang (60) des ersten Hydraulikventils
(56) verbindenden Verbindungsleitung (90) ein
Druckhalterückschlagventil (88) angeordnet ist, das einen
Rückstrom von dem Kolbenraum (48) zum ersten
Hydraulikventil (56) verhindert.
14. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenraum (46) des
Betätigungskolbens (46) über ein Ablassventil (104), das
drucklos durch Federkraft geöffnet ist, mit einem
Vorratsbehälter (70) in Verbindung steht.
15. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung
(11) eine im Getriebegehäuse gelagerte, mit einem drehfest
mit der Fahrzeugachse verbundenen Zahnrad (10) in Eingriff
bringbare Sperrklinke (12) aufweist, die über mechanische
Verbindungselemente (24, 38, 44) mit dem Stellantrieb (46)
in Verbindung steht.
16. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische
Notbetätigungseinrichtung (108) vorgesehen ist, durch die
die Verriegelungseinrichtung (11) aus ihrer eingerückten
Position in ihre ausgerückte Position bewegbar ist, und
dass Sperrmittel vorgesehen sind, die die
Verriegelungseinrichtung (11) in ihrer ausgerückten
Stellung halten.
17. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung
(11) für eine Notbetätigung mit einem Kupplungspedal (114)
lösbar derart koppelbar ist, dass durch Betätigung des
Kupplungspedals (114) die Verriegelungseinrichtung (11)
ihre ausgerückte Position einnimmt.
18. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Lose oder
Freilauffunktion (110) vorgesehen ist, die so beschaffen
ist, dass die normalen Bewegungen der Parksperrenmechanik
zu keiner Bewegung der Notbetätigungseinrichtung führen.
19. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektrische
Steuereinheit (140, 142) vorgesehen ist, die elektrische
Steuersignale zum Einrücken oder Ausrücken der Parksperre
insbesondere an die Hydraulikventile (56, 58) abgibt.
20. Steuereinrichtung nach Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (140) mit
wenigstens einem Geber in Verbindung steht, der die
Stellung eines Bedienungshebels (150) erfasst.
21. Steuereinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (140, 142) Signale
wenigstens eines weiteren Messgebers, beispielsweise eines
Drehzahlsensors (154, 168), erfasst und verarbeitet.
22. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (142) mit
einem Geber, beispielsweise einem Drucksensor (106), in
Verbindung steht, der direkt oder indirekt die Lage der
Verriegelungseinrichtung (11) erfasst.
23. Steuereinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Hauptsteuereinheit (140) und
eine Nebensteuereinheit (142) vorgesehen sind, die
unabhängig voneinander mit Spannung versorgt werden und
miteinander kommunizieren, und dass die Hauptsteuereinheit
(140) ein erstes Hydraulikventil (56) direkt und ein
zweites Hydraulikventil (58) über die Nebensteuereinheit
(142) ansteuert.
24. Steuereinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich
net, dass die Hauptsteuereinheit (140) und die Neben
steuereinheit (142) jeweils das Signal eines unabhängigen
Drehzahlsensors (154, 168) vom Fahrzeugantrieb empfangen.
25. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (130)
und/oder wenigstens ein Schaltelement (128) zur Erfassung
der Stellung einer Notbetätigungseinrichtung, beispiels
weise eines Kupplungspedals (114), vorgesehen ist, dessen
Signale von der Steuereinheit (140) erfasst und
ausgewertet werden.
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