DE102019219670A1

DE102019219670A1 - Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019219670A1
Application number: DE102019219670.5A
Authority: DE
Inventors: Fabian Hartmann; Ramazan Uzunkaya
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Getriebevorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend eine Parksperrenvorrichtung (4), die dazu ausgebildet ist, ein bewegbares Element (5) der Getriebevorrichtung (2), insbesondere ein drehbares Element (5) einer Getriebevorrichtung (2), in einem eingelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung (4) zumindest zeitweise und/oder bedarfsweise zu sperren und in einem ausgelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung (4) freizugeben, wobei die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung (4) mittels einer der Getriebevorrichtung (2) zugeordneten elektrischen Maschine (3) ein definiertes Drehmoment zu erzeugen, wobei die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, durch das Erzeugen des definierten Drehmoments eine Kopplung eines Sperrelements (9) der Getriebevorrichtung (2) an das korrespondierende zu sperrende Element (5) aufzuheben, wobei die Parksperrenvorrichtung (4) dazu ausgebildet ist, bei Vorliegen des definierten Drehmoments wenigstens ein Sperrelement (9) in den ausgelegten Zustand zu überführen.

Description

Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Parksperrenvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein bewegbares Element der Getriebevorrichtung, insbesondere ein drehbares Element einer Getriebevorrichtung, in einem eingelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung zumindest zeitweise und/oder bedarfsweise zu sperren und in einem ausgelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung freizugeben.
Getriebevorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die Parksperrenvorrichtungen und elektrische Maschinen aufweisen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Parksperrenvorrichtungen werden dazu verwendet, ein bewegbares, insbesondere drehbares, Element der Getriebevorrichtung, beispielsweise eine Abtriebswelle, mittels der Parksperrenvorrichtung bedarfsweise bzw. zeitweise zu sperren. Dazu ist unter anderem ein Klinkenrad der Parksperrenvorrichtung mit dem zu sperrenden Element gekoppelt, in das ein Sperrelement der Parksperrenvorrichtung eingreifen kann bzw. mit dem das Sperrelement wechselwirken kann.
In bestimmten Fahrsituationen können für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs unkomfortable Zustände auftreten, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug an einer steigenden oder fallenden Fahrbahn abgestellt und die Parksperrenvorrichtung eingelegt wurde. Durch das Abstellen des Kraftfahrzeugs an einem Hang bzw. einer Fahrbahnsteigung, beispielsweise einem Lösen der Fahrzeugbremse nach dem Einlegen der Parksperrenvorrichtung, verspannen sich Komponenten der Parksperrenvorrichtung, beispielsweise ein Sperrelement und ein zu sperrendes Element, zum Beispiel ein Klinkenrad und eine Sperrklinke.
Bei einem anschließenden Auslegen der Parksperrenvorrichtung ist eine erhöhte Lösekraft erforderlich, um die Parksperrenvorrichtung auszulegen bzw. das Sperrelement von dem zu sperrenden Element zu lösen. Dabei lösen sich die verspannten Komponenten der Parksperrenvorrichtung oftmals ruckartig, wobei sich Teile der Getriebevorrichtung schlagartig entspannen. Die entsprechenden Teile der Getriebevorrichtung, erzeugen somit eine ruckartige Bewegung. Zum einen sind derartige Bewegungen für den Benutzer unkomfortabel wahrnehmbar. Ferner tritt ein hoher dynamischer Anteil in der mechanischen Belastung der beteiligten Bauteile auf. Diese müssen entsprechend stärker dimensioniert werden, da der höhere Verschleiß bzw. die höhere Belastung berücksichtigt werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die insbesondere einen verbesserten Auslegevorgang ermöglicht.
Wie zuvor beschrieben, betrifft die Erfindung eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Getriebevorrichtung umfasst eine Parksperrenvorrichtung, die ein Sperrelement aufweist, beispielsweise eine Sperrklinke, welches Sperrelement zwischen einem eingelegten Zustand und einem ausgelegten Zustand überführt werden kann, beispielsweise um im eingelegten Zustand ein bewegbares Element der Getriebevorrichtung zu sperren und somit ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs zu verhindern.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Getriebevorrichtung dazu ausgebildet ist, zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung mittels einer der Getriebevorrichtung zugeordneten elektrischen Maschine ein definiertes Drehmoment zu erzeugen, wobei die Getriebevorrichtung dazu ausgebildet ist, durch das Erzeugen des definierten Drehmoments eine Kopplung eines Sperrelements der Getriebevorrichtung an das korrespondierende zu sperrende Element aufzuheben, wobei die Parksperrenvorrichtung dazu ausgebildet ist, bei Vorliegen des definierten Drehmoments wenigstens ein Sperrelement in den ausgelegten Zustand zu überführen. Mit anderen Worten ist nach der Erfindung vorgesehen, eine elektrische Maschine der Getriebevorrichtung bzw. des Kraftfahrzeugs, das die Getriebevorrichtung aufweist, dazu zu verwenden, ein definiertes Drehmoment zu erzeugen, um die üblicherweise beim Auslegen der Parksperrenvorrichtung, insbesondere an einer Steigung, auftretenden mechanischen Belastungen zu reduzieren.
Die elektrische Maschine ist dazu üblicherweise mit dem zu sperrenden Element der Parksperrenvorrichtung, beispielsweise einem Klinkenrad, gekoppelt. Zum Beispiel ist das zu sperrende Element der Parksperrenvorrichtung auf derselben Welle angeordnet, die auch von der elektrischen Maschine angetrieben werden kann. Dadurch ist es möglich, zunächst ein definiertes Drehmoment mittels der elektrischen Maschine zu erzeugen und anschließend das Sperrelement in den ausgelegten Zustand zu überführen, um den Auslegevorgang zu verbessern. Insbesondere kann durch das Erzeugen des definierten Drehmoments verhindert werden, dass beim Lösen bzw. Auslegen der Parksperrenvorrichtung eine unkontrollierte bzw. ruckartige Bewegung durchgeführt wird. Stattdessen wird das definierte Drehmoment erzeugt, sodass eine vorliegende Verspannung der Getriebevorrichtung, also eines Teils des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, gelöst bzw. zunächst reduziert oder abgebaut werden kann und die Parksperrenvorrichtung somit ohne unkontrollierte Bewegungen gelöst wird.
Folglich kann durch das Erzeugen des definierten Drehmoments eine Kopplung eines Sperrelements der Getriebevorrichtung an das korrespondierende zu sperrende Element aufgehoben werden. Beispielsweise kann der Reibkontakt bzw. die Verspannung zwischen dem Sperrelement und dem zu sperrenden Element der Getriebevorrichtung gelöst werden. Insbesondere kann eine Relativbewegung zwischen dem zu sperrenden Element und dem Sperrelement durchgeführt werden, sodass das Sperrelement anschließend vereinfacht aus der Kontur des zu sperrenden Elements heraus bewegt werden kann und somit beim Lösen keine ruckartigen Lösebewegungen auftreten, die von einem Benutzer wahrgenommen werden können. Mit anderen Worten ist ein Auslegen unter reduzierter Last, insbesondere ein lastfreies Auslegen, möglich. Dazu kann das zu sperrende Element derart positioniert werden, dass die Kontur des zu sperrenden Elements definiert in Bezug auf einen Sperrabschnitt des Sperrelements gestellt wird. Zum Beispiel kann eine Lücke der Kontur in die der Sperrabschnitt eingreift derart positioniert werden, dass sich der Sperrabschnitt von einer Flanke bzw. Seite der Lücke löst. Somit kann eine bei verspannter Parksperrenvorrichtung auftretende Reibung beim Lösen des Sperrelements aus der Kontur des zu sperrenden Elements vermieden werden.
Das definierte Drehmoment kann dabei durch die Getriebevorrichtung beispielsweise in Abhängigkeit eines Zustandsparameters der Getriebevorrichtung und/oder des Kraftfahrzeugs erzeugt werden. Die Getriebevorrichtung steuert dabei die elektrische Maschine entsprechend, beispielsweise mittels einer Steuerungseinrichtung, um das gewünschte Drehmoment zu erzeugen. Der Zustandsparameter kann unter anderem eine kraftfahrzeugspezifische Größe, insbesondere eine Masse des Kraftfahrzeugs und/oder eine Beladung und/oder eine Anhängelast und/oder eine Bewegung des Kraftfahrzeugs, und/oder eine umweltspezifische Größe, insbesondere ein Fahrbahnparameter und/oder eine Fahrbahnsteigung, betreffen. Letzten Endes kann mittels des Zustandsparameters beschrieben werden, ob sich das Kraftfahrzeug beim Lösen der Parksperrenvorrichtung an einer entsprechenden Steigung befindet, um zu verhindern, dass entsprechende für den Benutzer wahrnehmbare bzw. die beteiligten Komponenten belastende Bewegungen beim Auslegen der Parksperrenvorrichtung auftreten.
Die Getriebevorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, durch das Erzeugen des definierten Drehmoments ein die Getriebevorrichtung aufweisendes Kraftfahrzeug, insbesondere durch Drehzahl und/oder Lageregelung der elektrischen Maschine, zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung in einem stabilen Stillstandzustand zu halten. Demnach ist vorgesehen, mittels der elektrischen Maschine ein Drehmoment zu erzeugen, das das die Getriebevorrichtung aufweisende Kraftfahrzeug in einem stabilen Stillstandzustand hält. Das Kraftfahrzeug kann sonach für einen Auslegevorgang auf einer Steigung bzw. an einer Steigung vorbereitet werden, indem das definierte Drehmoment erzeugt wird, um eine Verspannung in der Getriebevorrichtung zu lösen und um das Kraftfahrzeug in einen stabilen Stillstandzustand zu versetzen. Anschließend ist es möglich, das Sperrelement der Parksperrenvorrichtung in den ausgelegten Zustand zu überführen, d.h. das Sperrelement auszulegen. Dabei kann insbesondere eine vor dem Auslegevorgang vorliegende Verspannung der Getriebevorrichtung durch das definierte Drehmoment reduziert bzw. vollständig abgebaut werden. Dadurch sind geringere Kräfte für die Betätigung der Parksperrenvorrichtung nötig und ruckartige Bewegungen beim Lösen der Parksperrenvorrichtung werden vermieden oder verhindert. Ferner wird sichergestellt, dass das Kraftfahrzeug stabil positioniert bleibt und durch das definierte Drehmoment an der Fahrbahnsteigung gehalten und nicht bewegt wird. Dadurch wird insbesondere eine unzureichende Kompensation oder eine Überkompensation der Hangabtriebskraft vermieden.
Dabei kann insbesondere eine Erfassungseinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, eine Position, insbesondere eine Lage, und/oder eine Drehzahl des zu sperrenden Elements der Parksperrenvorrichtung zu erfassen. Mit anderen Worten kann ein Drehgeber bzw. ein Winkelsensor an dem zu sperrenden Element, beispielsweise einem Klinkenrad, vorgesehen sein. Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung mit der elektrischen Maschine gekoppelt sein, wenn beispielsweise das zu sperrende Element auf derselben Welle angeordnet ist, die von der elektrischen Maschine angetrieben werden kann. Beispielsweise kann somit als Erfassungseinrichtung dieselbe Erfassungseinrichtung verwendet werden, die für die Positions- bzw. Lageerfassung des Rotors der elektrischen Maschine verwendet wird. Durch die feste und definierte Kopplung des zu sperrenden Elements mit dem Rotor kann sonach eine Lagebestimmung bzw. Ausrichtungsbestimmung des zu sperrenden Elements relativ zu dem Sperrelement vorgenommen werden. Daneben kann auch eine anderweitige Erfassungseinrichtung verwendet werden, die nicht für die Bestimmung der aktuellen Rotorposition vorgesehen ist.
Durch die Positionserfassung ist es insbesondere möglich, mittels der elektrischen Maschine das zu sperrende Element in eine definierte Auslegeposition zu überführen. Durch die Erfassung der Position bzw. der Ausrichtung oder der Lage des zu sperrenden Elements, beispielsweise ein Klinkenrad, kann ausgehend von der erfassten Position eine definierte Auslegeposition eingestellt werden. Insbesondere ist es dabei möglich, zu erfassen, wie die Relativposition des Sperrelements zu dem zu sperrenden Element aktuell vorliegt. Beispielsweise kann erfasst werden, ob ein Lösen bzw. Herausbewegen des Sperrelements aus der Kontur des zu sperrenden Elements in der aktuell vorliegenden Situation möglich ist, oder ob eine Relativbewegung zwischen dem zu sperrenden Element und dem Sperrelement erforderlich ist, um die Parksperrenvorrichtung in den ausgelegten Zustand zu überführen. Wie zuvor beschrieben, kann das zu sperrende Element ein mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbundenes Klinkenrad sein, das durch ein als Sperrklinke ausgebildetes Sperrelement gesperrt werden kann. Dabei weist das zu sperrende Element mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Lücken auf, in die die Sperrklinke mit einem Sperrabschnitt eingreifen kann.
Dabei können in Abhängigkeit der bei Auslegen der Parksperrenvorrichtung vorliegenden Stellung zwischen dem zu sperrenden Element und dem Sperrelement Zustände auftreten, bei denen das Sperrelement nicht lastfrei aus der entsprechenden Kontur bewegt werden kann, zum Beispiel falls nach Einlegen der Parksperrenvorrichtung, insbesondere nach Lösen einer Fahrzeugbremse, eine Relativbewegung zwischen dem zu sperrenden Element und dem Sperrelement aufgetreten ist und sich somit das zu sperrende Element und das Sperrelement gegeneinander verspannt haben. Entsprechende Zustände können sonach erfasst werden, wobei es möglich ist, das zu sperrende Element mittels der elektrischen Maschine entsprechend zu positionieren, sodass das Sperrelement definiert aus der Kontur des zu sperrenden Elements bewegt werden kann. Insbesondere kann ein sogenannter „Zahn auf Lücke“-Zustand erreicht werden, in der der Zahn bzw. der Sperrabschnitt des Sperrelements in der Lücke bzw. einer Lücke des zu sperrenden Elements angeordnet ist und nicht mit einem Rand der Lücke bzw. einer Zahnflanke des zu sperrenden Elements verspannt ist.
Dadurch kann insbesondere vermieden werden, dass die Parksperrenvorrichtung in einer verspannten Stellung ausgelegt wird, bei der letztlich nach dem Lösen der Parksperrenvorrichtung eine Relativbewegung zwischen dem zu sperrenden Element und dem Sperrelement auftritt. Eine derartige nach Aktivierung der Parksperrenvorrichtung ausgeführte Bewegung des Kraftfahrzeugs wird von dem Benutzer zumeist als unangenehm wahrgenommen und führt zudem zu hohen mechanischen Belastungen in der Parksperrenvorrichtung.
Ferner ist es möglich, mittels der zuvor beschriebenen Erfassungseinrichtung eine Auslegerichtung zu bestimmen, wobei die Getriebevorrichtung dazu ausgebildet ist, das zu sperrende Element mittels der elektrischen Maschine entlang der bestimmten Auslegerichtung in eine definierte Auslegeposition zu überführen. Beispielsweise kann somit ermittelt werden, in welche Richtung das zu sperrende Element bewegt werden soll, um die Auslegebewegung möglichst effizient durchzuführen. Dazu kann insbesondere ermittelt werden, in welche der beiden möglichen Richtungen das zu sperrende Element zusammen mit der gekoppelten Welle durch die elektrische Maschine bewegt werden muss, um die bzw. eine definierte Auslegeposition, wie zuvor beschrieben, zu erreichen.
Zur Kalibrierung der Parksperrenvorrichtung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Getriebevorrichtung dazu ausgebildet ist, in einem eingelegten Zustand durch Erzeugen eines Drehmoments mittels der elektrischen Maschine in unterschiedliche Richtungen, insbesondere ein abklingendes sinusförmiges Drehmoment, eine definierte Auslegeposition zu ermitteln und insbesondere diese in einem nichtflüchtigen Speicher abzuspeichern. Somit können auftretende mechanische Toleranzen bzw. Fertigungstoleranzen, die zu einem Versatz zwischen der durch den Lagesensor erfassten Position und der tatsächlichen mechanischen lastfreien Position führen, ausgeglichen bzw. ermittelt werden. Entsprechend kann eine definierte Auslegeposition ermittelt und in einem nichtflüchtigen Speicher einer Steuerungseinrichtung der Getriebevorrichtung gespeichert werden.
Mit anderen Worten kann in einem eingelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung, beispielsweise an einem ebenen Fahrbahnsegment, ein wechselndes Drehmoment, also ein Drehmoment in unterschiedliche Richtungen erzeugt werden. Zum Beispiel kann ein sinusförmiges Wechselmoment mit abklingender Amplitude auf das zu sperrende Element erzeugt werden, sodass sich das zu sperrende Element entsprechend je nach aktueller Wirkungsrichtung des Drehmoments in unterschiedliche Richtungen bewegt bzw. gegenüber dem Sperrelement verdreht. Nach Beenden der Erzeugung des Drehmoments bzw. nach Abklingen des wechselseitigen Drehmoments befindet sich das zu sperrende Element in der definierten Auslegeposition, in der der Sperrabschnitt des Sperrelements lastfrei innerhalb der Lücke des zu sperrenden Elements angeordnet ist, beispielsweise mittig in einer „Zahn auf Lücke“-Stellung. Die beschriebene Routine kann durch definierte Signale, beispielsweise CAN-Signale oder UDS-Services, ausgelöst werden. Es ist ebenso möglich, die Routine im laufenden Betrieb regelmäßig, zum Beispiel einmal pro Fahrzyklus beim Abstellen des Kraftfahrzeugs in der Ebene, durchzuführen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich im Betrieb des Kraftfahrzeugs ausbildende Lageabweichungen festgestellt und entsprechend Anpassungen vorgenommen werden können bzw. die definierte Auslegeposition verifiziert oder neu angelernt werden kann.
Die Getriebevorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, das zu sperrende Element mittels der elektrischen Maschine um einen definierten Abstand von einer Kontur des Sperrelements zu beabstandet, insbesondere mit einem definierten Offset entgegen einer Richtung einer Fahrbahnsteigung. Demzufolge kann mittels der elektrischen Maschine ein entsprechendes Drehmoment auf das zu sperrende Element bzw. ein mit dem zu sperrenden Element verbundenen Getriebeelement, insbesondere eine Welle, erzeugt werden, sodass das zu sperrende Element bewegt, insbesondere gedreht, wird. Dadurch kann das zu sperrende Element definiert relativ zu dem Sperrelement gestellt werden, sodass sich ein definierter Abstand zwischen einem Teil der Kontur des zu sperrenden Elements und einem Teil der korrespondierenden Kontur des Sperrelements einstellt.
Üblicherweise sind die Konturen des zu sperrenden Elements und des Sperrelement als Zahnprofil bzw. Lückenprofil ausgebildet bzw. weist das Sperrelement einen zahnförmigen Sperrabschnitt auf, der wahlweise in eine der Lücken in der Kontur des zu sperrenden Elements eingelegt werden kann. Entsprechend weisen die Lücken des zu sperrenden Elements und der zahnförmige Sperrabschnitt des Sperrelements Flanken auf, die bei einem verspannten Zustand der Getriebevorrichtung aneinander anliegen, insbesondere gegeneinander verspannt sind. Daher ist eine erhöhte Auslegekraft erforderlich, bei der die Konturen des zu sperrenden Elements und des Sperrelements aneinander gleiten und somit nur unter erhöhter Reibungskraft ausgelegt werden können. Durch das Positionieren des zu sperrenden Elements derart, dass die Konturen um einen definierten Abstand voneinander beabstandet sind, entfällt ersichtlich die Reibungskraft und es kann gewährleistet werden, dass ein definierter Abstand zwischen den beiden Konturen eingehalten wird, der die definierte Auslegebewegung sicherstellt.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass zusätzlich zu dem definierten Abstand, der beispielsweise eine Positionierung des Sperrabschnitts mittig zu der entsprechenden Lücke vorsieht, ein Offset eingestellt werden kann, der eine zusätzliche Bewegung des zu sperrenden Elements entgegen der Richtung der Fahrbahnsteigung erlaubt. Als Offset entgegen der Richtung der Fahrbahnsteigung wird dabei eine Bewegung bzw. eine Positionierung des zu sperrenden Elements derart verstanden, dass dieses entsprechend einer Bewegung des Kraftfahrzeugs entgegen der Richtung der Steigung bewegt wird. Beispielsweise, wenn die elektrische Maschine mit einem Abtriebselement der Getriebevorrichtung gekoppelt ist, das mit den Rädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, führt das Bewegen des Abtriebselements mittels der elektrischen Maschine dazu, dass sich das Kraftfahrzeug zumindest geringfügig bewegt. Eine entsprechende Bewegung kann somit entgegen der Richtung der Steigung, beispielsweise hangaufwärts oder hangabwärts, durchgeführt werden, die zu einer Bewegung des zu sperrenden Elements führt.
Die Getriebevorrichtung kann ferner eine Steuerungseinrichtung aufweisen bzw. mit einer Steuerungseinrichtung verbunden sein, die dazu ausgebildet ist, einen Auslegewunsch eines Benutzers mittels einer Eingabeeinrichtung zu erfassen, insbesondere mittels einer Veränderung einer Schaltposition einer Schalteinrichtung. beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung den Auslegewunsch des Benutzers, also einen Wunsch des Benutzers, der angibt, dass die Parksperrenvorrichtung ausgelegt werden soll, durch eine Veränderung einer Schaltposition erfassen. Bei eingelegter Parksperrenvorrichtung ist eine entsprechende Schalteinrichtung in den entsprechenden Zustand gestellt, insbesondere in den „P“-Zustand. Wechselt der Benutzer die Schaltposition, insbesondere durch Interaktion mit einem entsprechenden Wahlhebel, kann dies mittels der Eingabeeinrichtung erfasst und an die Steuerungseinrichtung übermittelt werden. Beispielsweise kann dabei erfasst werden, dass der Benutzer die Schalteinrichtung aus dem „P“-Zustand in einen neutralen Zustand, also einen „N“-Zustand, oder Rückwärtsgang, also einen „R“-Zustand, oder einen Vorwärtsgang, also einen „D“-Zustand überführt.
Bei Erfassen des Auslegewunsches kann die Getriebevorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Lagesteuerung des die Getriebevorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine durchzuführen. Der Auslegewunsch des Benutzers wird sonach erfasst und das Kraftfahrzeug kann, wie zuvor beschrieben, mittels der elektrischen Maschine in einem definierten Stillstandzustand gehalten werden. In diesem definierten Stillstandzustand kann das zu sperrende Element derart positioniert werden, dass ein definiertes Auslegen, wie zuvor beschrieben, möglich ist. Die elektrische Maschine erzeugt dabei ein Drehmoment, um die Lage des Kraftfahrzeugs zu regeln. Ist der Auslegevorgang abgeschlossen, kann die elektrische Maschine anschließend zur Drehmomenterzeugung für den Fahrbetrieb benutzt werden, insbesondere in Abhängigkeit des gewählten Fahrzustands.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Getriebevorrichtung, wie zuvor beschrieben. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Getriebevorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Getriebevorrichtung, umfassend eine Parksperrenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei mittels der Parksperrenvorrichtung ein bewegbares Element des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein drehbares Element einer Getriebevorrichtung des Kraftfahrzeugs, in einem eingelegten Zustand der Parksperre zumindest zeitweise und/oder bedarfsweise gesperrt wird und in einem ausgelegten Zustand der Parksperre freigegeben wird, zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung mittels einer der Getriebevorrichtung zugeordneten elektrischen Maschine ein definiertes Drehmoment erzeugt wird, wobei durch das Erzeugen des definierten Drehmoments eine Kopplung eines Sperrelements der Getriebevorrichtung an das korrespondierende zu sperrende Element aufgehoben wird, wobei bei Vorliegen des definierten Drehmoments wenigstens ein Sperrelement der Parksperrenvorrichtung in den ausgelegten Zustand überführt wird.
Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Getriebevorrichtung beschrieben wurden, vollständig auf das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Getriebevorrichtung, und
2 einen Ausschnitt der Getriebevorrichtung von 1 mit einer Parksperrenvorrichtung.

1 zeigt einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 umfassend eine Getriebevorrichtung 2, die eine elektrische Maschine 3 aufweist bzw. der eine elektrische Maschine 3 zugeordnet ist. Die Getriebevorrichtung 2 weist ferner eine Parksperrenvorrichtung 4 auf, die dazu ausgebildet ist, ein zu sperrendes Element 5 zu sperren, welches mit einer Welle 6 verbunden ist, auf die mittels der elektrischen Maschine 3 ein Drehmoment erzeugt werden kann (dargestellt durch Pfeil 7). Die Getriebevorrichtung 2 ist dazu mit einer Steuerungseinrichtung 8 verbunden bzw. weist eine solche Steuerungseinrichtung 8 auf.
Zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung 4, die in 2 im Detail dargestellt ist, wird ein Sperrelement 9, in diesem Ausführungsbeispiel eine Sperrklinke, mit dem zu sperrenden Element 5, in diesem Ausführungsbeispiel ein Klinkenrad, außer Eingriff gebracht. In der in 2 dargestellten Situation liegt beispielhaft eine eingelegte Stellung der Parksperrenvorrichtung 4, insbesondere eine verspannte Stellung der Parksperrenvorrichtung 4 vor. Dabei greift ein zahnförmiger Sperrabschnitt des Sperrelements 9 in die Kontur 10 des zu sperrenden Elements 5, nämlich in eine der Lücken 11 ein.
Dadurch, dass das Kraftfahrzeug 1 an einer Fahrbahnsteigung abgestellt wurde, und nach dem Einlegen der Parksperrenvorrichtung 4 die Fahrzeugbremse gelöst wurde, kann es dazu kommen, dass sich die Kontur 10 gegen die Kontur des Sperrelements 9 bewegt und somit eine Verspannung bewirkt. Wird das Sperrelement 9 in dieser Situation aus der Lücke 11 bewegt, ist zum einen eine erhöhte Auslegekraft erforderlich, da die Kontur 10 an der Kontur des Sperrabschnitts des Sperrelement 9 reibt und somit die erforderliche Auslegekraft erhöht wird. Ferner würde ein Auslegen in dieser Situation bewirken, dass sich nach dem Außereingriffbringen des Sperrelements 9 aus der Kontur 10 die Verspannung schlagartig lösen kann, was zu einer ruckartigen Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 führt, die von einem Benutzer zum einen unangenehm wahrnehmbar ist und ferner die mechanische Belastung der Parksperrenvorrichtung 4 erhöht.
Daher ist es mittels der Getriebevorrichtung 2 möglich, ein definiertes Drehmoment mittels der elektrischen Maschine 3 auf die Welle 6 und somit auf das zu sperrende Element 5 aufzubringen bzw. zu erzeugen, und bei Vorliegen des definierten Drehmoments das Sperrelement 9 in den ausgelegten Zustand zu überführen. Somit kann die Anlage zwischen den Flanken der Kontur 10 und der Kontur des Sperrabschnitts des Sperrelements 9 gelöst werden. Die Kopplung zwischen dem Sperrelement 9 und der Kontur 10, insbesondere der Flanke mit der das Sperrelement 9 in Anlage steht, kann somit aufgehoben werden.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, das zu sperrende Element 5 entsprechend zu positionieren, um das Sperrelement 9 in die ausgelegte Stellung zu überführen. Zum Beispiel kann eine „Zahn auf Lücke“-Stellung erreicht werden, in der ein Sperrabschnitt bzw. Zahn des Sperrelements 9 innerhalb der Lücke 11 gestellt, zum Beispiel mittig in der Lücke 11 positioniert, werden kann. Folglich wird mittels der elektrischen Maschine 3 auf die Welle 6 ein definiertes Drehmoment erzeugt, sodass das zu sperrende Element 5 gemäß Pfeil 13 bewegt werden kann, in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn, um das zu sperrende Element 5 in die definierte Auslegeposition zu bewegen.
Dazu kann mittels einer Erfassungseinrichtung 12 ermittelt werden, in welcher Position das zu sperrende Element 5 in Bezug auf das Sperrelement 9 steht. Die Erfassungseinrichtung 12 kann am beispielsweise mit der elektrischen Maschine 3 gekoppelt sein, sodass die Erfassungseinrichtung 12 ermitteln kann, in welcher Position der Rotor der elektrischen Maschine 3 steht, der über die Welle 6 direkt mit dem zu sperrenden Element 5 gekoppelt ist. Selbstverständlich kann eine separate Erfassungseinrichtung 12, die die Ausrichtung des zu sperrenden Elements 5 in Bezug auf das Sperrelement 9 erfasst, ebenso vorgesehen sein. Dabei kann zur Verbesserung der Erfassung bzw. zur Verbesserung der Stellgenauigkeit des zu sperrenden Elements 5 vorgesehen sein, dass die Anzahl der Lücken 11 einem Vielfachen der Anzahl der Polpaare der elektrischen Maschine 3 entspricht.
Die Getriebevorrichtung 2 kann ferner in dem in 2 gezeigten eingelegten Zustand ein Drehmoment mittels der elektrischen Maschine 3 in unterschiedliche Richtungen erzeugen, um die definierte Auslegeposition zu ermitteln. Das Erzeugen des Drehmoments in unterschiedliche Richtungen ist durch Pfeil 13 dargestellt, beispielsweise wechselweise im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn. Insbesondere kann dabei ein Drehmoment mit sinusförmig abklingender Amplitude erzeugt und auf das zu sperrende Element 5 über die Welle 6 übertragen werden. Dazu ist es möglich, das zu sperrende Element 5 relativ zu dem Sperrelement 9 zu bewegen, sodass sich nach Abklingen des wechselseitig erzeugten Drehmoments der Sperrabschnitt des Sperrelement 9 innerhalb der entsprechenden Lücke 11 befindet, insbesondere beabstandet von den Flanken, die die Lücke 11 begrenzen.
Beispielsweise kann der Sperrabschnitt mittig in der Lücke 11 angeordnet sein, sodass ein lastfreies Auslegen des Sperrelements 9 möglich ist. Die beschriebene Ermittlung der definierten Auslegeposition wird bevorzugt in der Ebene durchgeführt, sodass keine weiteren Kräfte auf das zu sperrende Element 5 wirken. Die ermittelte Auslegeposition kann anschließend in der Steuerungseinrichtung 8 hinterlegt werden, beispielsweise in einem nichtflüchtigen Speicher der Steuerungseinrichtung 8.
Zu der definierten Auslegeposition kann ferner ein Offset hinzugefügt werden, beispielsweise entgegen der Fahrbahnsteigung. Dadurch wird gewährleistet, dass an einer entsprechenden Fahrbahnsteigung ein lastfreies Auslegen möglich ist. Ferner ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung 8 Benutzereingaben an einer Eingabeeinrichtung 14, beispielsweise umfassend eine Schalteinrichtung 15, erfasst. Somit ist es möglich, mittels der Eingabeeinrichtung 14 einen Auslegewunsch des Benutzers zu erfassen, beispielsweise in dem der Benutzer die Schalteinrichtung 15 aus einem Parkzustand in eine Neutralstellung bzw. einen Rückwärtsgang oder einen Vorwärtsgang überführt. Anschließend kann die Steuerungseinrichtung 8 veranlassen, dass die Parksperrenvorrichtung 4, wie zuvor beschrieben, ausgelegt wird. Dabei kann die elektrische Maschine 3 das erforderliche Drehmoment über die Welle 6 auf das zu sperrende Element 5 übertragen, um das zu sperrende Element 5 relativ zu dem Sperrelement 9 zu bewegen und somit die definierte Auslegeposition zu erreichen.
Selbstverständlich kann das beschriebene Verfahren auf dem Kraftfahrzeug 1 bzw. mit der Getriebevorrichtung 2 ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Getriebevorrichtung
3: elektrische Maschine
4: Parksperrenvorrichtung
5: zu sperrendes Element
6: Welle
7: Pfeil
8: Steuerungseinrichtung
9: Sperrelement
10: Kontur
11, 11 `: Lücke
12: Erfassungseinrichtung
13: Pfeil
14: Eingabeeinrichtung
15: Schalteinrichtung

Claims

Getriebevorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend eine Parksperrenvorrichtung (4), die dazu ausgebildet ist, ein bewegbares Element (5) der Getriebevorrichtung (2), insbesondere ein drehbares Element (5) einer Getriebevorrichtung (2), in einem eingelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung (4) zumindest zeitweise und/oder bedarfsweise zu sperren und in einem ausgelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung (4) freizugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung (4) mittels einer der Getriebevorrichtung (2) zugeordneten elektrischen Maschine (3) ein definiertes Drehmoment zu erzeugen, wobei die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, durch das Erzeugen des definierten Drehmoments eine Kopplung eines Sperrelements (9) der Getriebevorrichtung (2) an das korrespondierende zu sperrende Element (5) aufzuheben, wobei die Parksperrenvorrichtung (4) dazu ausgebildet ist, bei Vorliegen des definierten Drehmoments wenigstens ein Sperrelement (9) in den ausgelegten Zustand zu überführen.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, durch das Erzeugen des definierten Drehmoments, insbesondere durch Drehzahl und/oder Lageregelung einer elektrischen Maschine (3) der Getriebevorrichtung (2), das Kraftfahrzeug (1) zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung (4) in einem stabilen Stillstandzustand zu halten.
Getriebevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung (12), die dazu ausgebildet ist, eine Position, insbesondere eine Lage, und/oder eine Drehzahl des zu sperrenden Elements (5) der Parksperrenvorrichtung (4) zu erfassen.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, mittels der elektrischen Maschine (3) das zu sperrende Element (5) in eine definierte Auslegeposition zu überführen.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (12) dazu ausgebildet ist, eine Auslegerichtung zu bestimmen, wobei die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, das zu sperrende Element (5) mittels der elektrischen Maschine (3) entlang der bestimmten Auslegerichtung in eine definierte Auslegeposition zu überführen.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, in einem eingelegten Zustand durch Erzeugen eines Drehmoments mittels der elektrischen Maschine (3) in unterschiedliche Richtungen, insbesondere ein abklingendes sinusförmiges Drehmoment, eine definierte Auslegeposition zu ermitteln.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, das zu sperrende Element (5) mittels der elektrischen Maschine (3) um einen definierten Abstand von einer Kontur des Sperrelements (9) zu beabstanden, insbesondere mit einem definierten Offset entgegen einer Richtung einer Steigung.
Getriebevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (8), die dazu ausgebildet ist, einen Auslegewunsch eines Benutzers mittels einer Eingabeeinrichtung (14) zu erfassen, insbesondere mittels einer Veränderung einer Schaltposition einer Schalteinrichtung (15).
Getriebevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebevorrichtung (2) dazu ausgebildet ist, bei einem erfassten Auslegewunsch eine Lagesteuerung des die Getriebevorrichtung (2) aufweisenden Kraftfahrzeugs (1) mittels der elektrischen Maschine (3) durchzuführen.
Kraftfahrzeug (1), umfassend eine Getriebevorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betrieben einer Getriebevorrichtung (2), insbesondere eine Getriebevorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend eine Parksperrenvorrichtung (4), mittels der ein bewegbares Element (5) der Getriebevorrichtung (2), insbesondere ein drehbares Element (5) einer Getriebevorrichtung (2), in einem eingelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung (4) zumindest zeitweise und/oder bedarfsweise gesperrt und in einem ausgelegten Zustand der Parksperrenvorrichtung (4) freigegeben, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung (4) mittels einer der Getriebevorrichtung (2) zugeordneten elektrischen Maschine (3) ein definiertes Drehmoment erzeugt wird, wobei durch das Erzeugen des definierten Drehmoments eine Kopplung eines Sperrelements (9) der Getriebevorrichtung (2) an das korrespondierende zu sperrende Element (5) aufgehoben wird, wobei bei Vorliegen des definierten Drehmoments wenigstens ein Sperrelement (9) der Parksperrenvorrichtung (4) in den ausgelegten Zustand überführt wird.