WO2024132589A1 - Verfahren zum geräuscharmen auslegen einer parksperre eines fahrzeugs mit elektrischem antrieb - Google Patents

Verfahren zum geräuscharmen auslegen einer parksperre eines fahrzeugs mit elektrischem antrieb Download PDF

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WO2024132589A1
WO2024132589A1 PCT/EP2023/084895 EP2023084895W WO2024132589A1 WO 2024132589 A1 WO2024132589 A1 WO 2024132589A1 EP 2023084895 W EP2023084895 W EP 2023084895W WO 2024132589 A1 WO2024132589 A1 WO 2024132589A1
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vehicle
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pawl
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Falco Sengebusch
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16H63/50Signals to an engine or motor

Definitions

  • the invention relates to a method for the low-noise design of a parking lock of a vehicle with an electric drive, which is coupled in a rotationally fixed manner to a rotation axis of a ratchet wheel.
  • the invention further relates to the use of the method for the low-noise design of a parking lock of a battery-electric vehicle or hybrid vehicle subjected to a downhill force or of an electrically driven commercial vehicle.
  • DE 10 2004 043 416 A1 concerns a vehicle transmission with several switching elements and a parking lock for positively locking the output of a drive train and a method for controlling it. If the parking lock is to be deactivated when the road is currently inclined, switching elements are caused to slip depending on the road inclination in such a way that the output turns in the opposite direction to the tension it exerts when the parking lock is activated until the tension on the positive locking element of the parking lock is at least partially relieved. The positive locking of the parking lock is then released.
  • the current road inclination can be determined by detecting the inclination, for example by measurement (inclination sensor) or by calculation (route data from a navigation system), and the operating state can thus be recognized taking the vehicle mass into account.
  • DE 10 2016 220 282 B4 discloses a method for operating a motor vehicle, including a transmission with a parking lock. If the parking lock is disengaged is requested, the current inclination of the vehicle is compared with a limit value and then, with the parking lock still engaged, at least one further switching element in the transmission is closed which, together with each switching element of the transmission closed in the park position, relaxes the latter in a direction opposite to the inclination and when a transmission input speed of the transmission reaches a limit value, the parking lock is disengaged.
  • a switching element in the transmission activates the forward gear and the drive train of the vehicle against the inclination of the vehicle in order to relax the parking lock, which is tense in the reverse direction, in the opposite direction and thus relieve the parking lock.
  • a parking lock can be designed to be particularly comfortable while reducing or avoiding a relief shock.
  • DE 10 2011 085 149 A1 relates to a hybrid drive for a motor vehicle, the transmission being designed as a planetary transmission.
  • the electric machine can be briefly energized so that the drive train relaxes and the switching elements of the transmission switched to their closed position can easily be brought into their open position.
  • the parking lock of which is engaged by closing the switching claws to relax the planetary transmission and switch off the parking lock by energizing an electric machine before the combustion engine starts moving, the separating clutch is opened and the combustion engine is started by means of the first electric machine with the first separating clutch closed.
  • This starting process requires less electrical energy than relaxing the planetary transmission on an incline by building up a suitably large drive torque on one of the two electric machines.
  • the shift claw is then opened and then, with the shift claw closed, a drive-effective starting torque is transmitted via the planetary gear carrier to the transmission output shaft.
  • Vehicles with an electric drive train are parked on a slope using a parking lock, on which the entire downhill force acting on the vehicle acts, in particular on the gearing the parking lock or an inserted pawl.
  • the parking lock is mechanically tensioned by the force of the slope.
  • When releasing the parking lock it must be released from a tensioned gear, which can lead to mechanical stress and, in particular, to noise.
  • a method for the low-noise design of a parking lock of a vehicle with an electric drive, which is coupled in a rotationally fixed manner to a rotation axis of a ratchet wheel, in which the following method steps are carried out: a) In a "parking" position of the parking lock, the vehicle causes a first torque due to a slope force acting on it, which acts on the parking lock and jams it, b) an electric machine of the electric drive is subjected to a second torque which is directed in the opposite direction to the first torque acting according to method step a).
  • a pawl of the parking lock is subjected to a first release force which acts on the pawl, d) as soon as the second torque exceeds the first torque, a jamming of the parking lock within a clamping area is released and a pawl head of the pawl extends almost silently from a tooth gap of an external toothing of the ratchet wheel and e) the parking lock assumes its "unlocked" position.
  • the method proposed according to the invention can ensure that, in the case of an electric vehicle parked on a slope, the mechanical loads on the parking lock caused by the downhill force are considerably minimized and a significant reduction in the noise level when the parking lock is disengaged is achieved.
  • the first release force acting on the pawl according to method step c) is increased to an increased release force This ensures that the pawl extends safely from the external teeth of the parking lock ratchet wheel.
  • the duration of a control of the electric drive for generating the second torque is carried out over a defined period of time or until a defined angle of rotation is passed through.
  • the duration of the activation of the electric drive is also determined depending on the current gradient at which the parking position of the vehicle with the parking lock in the "Park" position is and/or depending on the load of the vehicle. This makes it possible to take into account the local parking conditions of an electrically powered vehicle and its load, since a heavily loaded vehicle on a steep slope requires a longer activation time of the electric drive until the second torque has built up to such an extent that it exceeds the first torque.
  • the degree of the gradient generating the downhill force in the parking position of the vehicle is determined on a map-based basis and/or via at least one acceleration sensor installed in the vehicle or via values stored in the drive control unit when the vehicle is stopped.
  • the method proposed according to the invention also enables the gradient to be determined or calculated from a measured deceleration of the vehicle due to the slope force when the weight of the vehicle is known or estimated.
  • the release force acting on the pawl is regulated or controlled between the value corresponding to the first release force and the increased release force. This also makes it possible to achieve a low-noise release of the parking lock without the need for time or angle of rotation control.
  • the release force is set, for example, between 30% and 50%, before the electric machine is started to turn on in order to generate the second torque.
  • the release force is increased to a value that ensures that the parking lock is released.
  • the invention relates to the use of the method for the low-noise design of a parking lock of a battery-electric vehicle subjected to a downhill force or of a hybrid vehicle or of an electrically driven light commercial vehicle.
  • the solution proposed according to the invention can be used to relax the mechanical parking lock system, which is subject to a lot of mechanical stress at certain points, especially when an electrically powered vehicle is parked on a slope, before the parking lock is moved from its "parking" position to its "unlocked” position. Furthermore, the solution proposed according to the invention ensures that the noise generated when the parking lock is disengaged is ideally completely eliminated or at least significantly reduced. Before the parking lock is released, its mechanical system is relaxed by the electric drive of the electrically powered vehicle moving the gear blocked by the parking lock by a very small degree of rotation, so that there is still no vehicle movement and the jammed gearing between the parking lock pawl and its ratchet wheel can be released without great effort and therefore with very little noise.
  • the solution proposed according to the invention ideally enables a noiseless transfer of the parking lock from the “Park” position to the “Unlocked” position.
  • the duration of the activation of the electric drive to generate the second torque or Passing through a rotation angle that releases the jam between the tooth of the external toothing of the ratchet wheel and the pawl can be controlled either over a fixed period of time or over a rotation angle. This can be done in particular in such a way that the fixed activation time or the rotation angle to be passed through is controlled or regulated depending on the current gradient on which the electrically driven vehicle is parked and the load on the vehicle. This can take into account the fact that, for example, a heavily loaded vehicle on a very steep slope is subject to a higher mechanical load on the components of the parking lock than a light vehicle in a parking position with only a slight gradient.
  • the gradient at the parking position can be determined either using a map or using acceleration sensors installed on the vehicle. It is also possible to determine the gradient using a value stored in the drive control unit when the electrically powered vehicle stops.
  • the gradient can be calculated, for example, in the drive control unit from a measured deceleration of the electrically powered vehicle due to the downhill force when the vehicle weight is known or estimated.
  • the release force required to open the parking lock i.e. to disengage the pawl from the external teeth of the ratchet wheel
  • the release force can initially be kept quite low, for example 30% of a nominal force.
  • the nominal force is the maximum force that the pawl actuator can apply, i.e. 100%.
  • the respective release force is then the currently effective force. Without jamming, the release force is very low, but with jamming it is close to 100%. This procedure ensures that the parking lock is released automatically as soon as the clamping force is reduced sufficiently.
  • the clamping force is the force that acts in the "parking" position between the pawl's jaw head on the one hand and a flank of a tooth on the other.
  • the solution proposed according to the invention also makes it possible to specify a certain period of time after which the release force is increased to a nominal value and thus to the maximum value in order to safely unlock the parking lock in every case.
  • the method proposed according to the invention can also significantly reduce the mechanical load on the components of the parking lock, so that a longer service life of the parking lock system can be achieved.
  • Figure 1 the parking lock in the “Park” position, where the first torque generated by the downhill force acts
  • Figure 2 The parking lock in the “Park” position according to Figure 1 , whereby the second torque counteracting the first torque is gradually built up by the electric machine,
  • Figure 4 shows the pawl extended from the tooth gap according to Figure 3, which is subjected to an increased release force.
  • FIG. 1 shows a parking lock 10 that is set to its "parking" position 12.
  • the parking lock 10 comprises a pawl 14 that can be moved about a rotation axis 16.
  • the actuator of the pawl 14, which applies a release force acting on the pawl 14, is not shown in detail here.
  • the parking lock 10 also includes a ratchet wheel 18.
  • the ratchet wheel 18 includes an external toothing 20, which is made up of a sequence of teeth 22 along the circumference of the external toothing 20, with tooth gaps 29 between the individual teeth 22.
  • Each of the teeth 22 of the external toothing 20 of the ratchet wheel 18 includes a first tooth flank 26 and a second tooth flank 28.
  • a tooth head of a tooth 22 is designated by reference numeral 24.
  • the ratchet wheel 18 can be moved about an axis of rotation 30.
  • the axis of rotation 30 of the ratchet wheel 18 is coupled in a rotationally fixed manner to an electric drive (not shown in detail here) of an electrically powered vehicle. If the ratchet wheel 18 is in the “Park” position 12 shown in Figure 1 by the parking lock 10, the vehicle is secured against rolling away.
  • a first torque 32 acts on the mechanical components of the parking lock 10 due to the downhill force acting on the vehicle.
  • a large surface pressure occurs within a clamping area 34 between a pawl head 52 of the locking pawl 14 on the one hand and the second tooth flank 28 of the corresponding tooth 22 opposite it.
  • the pawl head 52 of the locking pawl 14 is almost completely immersed in the resulting tooth gap 29 between two spaced-apart teeth 22 of the external toothing 20 of the ratchet wheel 18.
  • a slight, first release force 36 acts on the end of the pawl 14 opposite the pawl head 52 of the pawl 14. In the state shown in Figure 1, ie the "parking" position 12 shown there, the first release force 36 is not sufficient to release the pawl 14 gently and silently.
  • a second torque 40 is applied to the rotation axis 30 of the ratchet wheel 18.
  • the second torque 40 is applied by the electric drive (not shown in detail here) and acts in an anti-clockwise direction 42.
  • the second torque 40 counteracts the first torque 32 acting in a clockwise direction 33, which results from the downhill force acting on the parked vehicle.
  • the second torque 40 counteracting the first torque 32 in an anti-clockwise direction 42 is not yet sufficient to design the pawl 14 to be noiseless or at least to reduce noise.
  • the surface pressure between the pawl head 52 and the second tooth flank 28 within the clamping area 34 between the pawl 14 and the tooth 22 is reduced, but the surface pressure prevailing there in the clamping area 34 is not yet completely eliminated.
  • the opening gap 44 essentially corresponds to a rotation angle a 46.
  • the rotation angle a 46 is passed through, i.e. when the second torque 40 exceeds the first torque 32, the state shown in Figure 3 is reached; the pawl head 52 of the locking pawl 14 is now free, without it resting on a tooth 22 of the external toothing 20 of the ratchet wheel 18.
  • the illustration in Figure 4 shows that the parking lock 10 has now been transferred to its "unlocked" position 50.
  • the pawl head 52 of the locking pawl 14 has completely extended from the tooth gap 29 facing the pawl head 52 in this rotational position. Therefore, due to the lack of mechanical contact, a noiseless disengagement of the parking lock 10 into the "unlocked" position 50 shown in Figure 4 is possible.
  • Figure 4 shows that, in comparison to Figures 1 to 3, an increased release force 48 acts on the end opposite the pawl head 52 of the locking pawl 14.
  • the increased release force 48 is increased again for safety reasons, so that a safe disengagement of the locking pawl 14 or of its pawl head 52 from the tooth gap 29 of the external toothing 20 of the ratchet wheel 18 is ensured.
  • the electric drive can apply a second torque 40 to the rotational axis 30 of the ratchet wheel 18, which counteracts the first torque 32 acting on the vehicle due to the force of the downhill force that clamps the parking lock 10 in the "parking" position 12. This releases the clamping, so that the parking lock 10 can be released almost silently into its "unlocked” position 50.
  • the duration of the activation of the electric drive or the size of the angle of rotation a 46 can be controlled or regulated either over a fixed period of time or depending on the angle of rotation a 46.
  • the degree of the gradient can either be determined using a map-based method or detected using acceleration sensors installed on the vehicle or using a value stored in the drive control unit when the electrically powered vehicle stops. For example, the degree of the gradient can be determined from a measured deceleration of the vehicle due to the downhill force when the weight of the vehicle is known or estimated.
  • the release force 36, 48 that acts on the pawl 14 can be regulated. Initially, the release force 36, 48 can be kept very low, for example 30% to 50% of a nominal force, and then the electric drive can be started. As a result, the parking lock 10 is released automatically as soon as the release force 36, 48 has increased to such an extent that the clamping force that exists within the clamping area 34 between the second tooth flank 28 and the pawl head 52 of the pawl 14 has been reduced far enough.
  • the method proposed according to the invention also enables a purely time-controlled solution, according to which, after a certain period of time has elapsed, the release force 36, 48 is increased to such an extent that it is ensured in any case that the parking lock 10 assumes its “unlocked” position 50.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre (10) eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb, der mit einer Drehachse (30) eines Klinkenrads (18) drehfest gekoppelt ist, mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) In einer Position „Parken" (12) der Parksperre (10) bewirkt das Fahrzeug aufgrund einer auf dieses wirkenden Hangabtriebskraft ein erstes Drehmoment (32), welches die Parksperre (10) beaufschlagt und diese verklemmt, b) eine elektrische Maschine des elektrischen Antriebs wird mit einem zweiten Drehmoment (40) beaufschlagt, welches in entgegengesetzte Richtung zum gemäß Verfahrensschritt a) wirkenden ersten Drehmoment (32) gerichtet ist. c) während des Verfahrensschritts b) wird eine Sperrklinke (14) der Parksperre (10) mit einer ersten Auslegekraft (36) beaufschlagt, die auf die Sperrklinke (14) wirkt, d) sobald das zweite Drehmoment (40) das erste Drehmoment (32) übersteigt, wird eine Verklemmung der Parksperre (10) innerhalb eines Klemmbereichs (34) aufgelöst und ein Klinkenkopf (52) der Sperrklinke (14) fährt nahezu geräuschlos aus einer Zahnlücke (29) einer Außenverzahnung (20) des Klinkenrads (18) aus, e) die Parksperre (10) nimmt ihre Position „Entsperrt" (50) ein.

Description

Verfahren zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb, der mit einer Drehachse eines Klinkenrads drehfest gekoppelt ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung des Verfahrens zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre eines mit einer Hangabtriebskraft beaufschlagten batterieelektrischen Fahrzeugs oder Hybrid-Fahrzeugs oder eines elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs.
Stand der Technik
DE 10 2004 043 416 A1 hat ein Fahrzeuggetriebe mit mehreren Schaltelementen und einer Parksperre zum formschlüssigen Festsetzen des Abtriebs eines Antriebsstranges sowie ein Verfahren zu dessen Steuerung zum Gegenstand. Soll die Parksperre bei einer aktuellen Fahrbahnneigung deaktiviert werden, werden in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung Schaltelemente derart in Schlupf gebracht, dass sich der Abtrieb entgegen seiner bei aktivierter Parksperre wirkenden Verspannungsrichtung verdreht, bis eine Verspannung am formschlüssigen Sperrelement der Parksperre zumindest teilweise abgebaut ist. Anschließend wird der Formschluss der Parksperre gelöst. Die aktuelle Fahrbahnneigung kann durch Neigungserkennung beispielsweise messtechnisch (Neigungssensor) oder rechnerisch (Fahrstreckendaten eines Navigationssystems) ermittelt und damit unter Berücksichtigung der Fahrzeugmasse der Betriebszustand erkannt werden.
DE 10 2016 220 282 B4 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, unter anderem mit einem Getriebe mit Parksperre. Wenn das Auslegen der Parksperre angefordert wird, wird eine aktuelle Neigung des Fahrzeugs mit einem Grenzwert verglichen, und dann bei noch eingelegter Parksperre mindestens ein weiteres Schaltelement im Getriebe geschlossen, welches zusammen mit jedem in der Parkposition geschlossenen Schaltelement des Getriebes dieses in einer entgegen der Neigung wirkenden Richtung entspannt, und wobei dann, wenn eine Getriebeeingangsdrehzahl des Getriebes einen Grenzwert erreicht, die Parksperre ausgelegt wird. Steht das Fahrzeug etwa hangaufwärts geparkt, werden durch ein Schaltelement des Getriebes der Vorwärtsgang und der Antriebstrang des Fahrzeugs entgegen der Neigung des Kraftfahrzeugs aktiviert, um dessen in Rückwärtsfahrtrichtung verspannte Parksperre in entgegengesetzter Richtung zu entspannen und so die Parksperre zu entlasten. Damit kann eine Parksperre besonders komfortabel unter Verringerung beziehungsweise Vermeidung eines Entlastungsstoßes ausgelegt werden.
DE 10 2011 085 149 A1 hat einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, wobei das Getriebe als ein Planetengetriebe ausgebildet ist. Zum Lösen einer geschalteten Parksperre gegen die Wirkung einer Hangabtriebskraft kann ein kurzzeitiges Bestromen der Elektromaschine erfolgen, so dass der Antriebsstrang entspannt und die in ihre Schließstellung geschalteten Schaltelemente des Getriebes leicht in ihre Öffnungsstellung gebracht werden können. Ist bei einem an einer Steigung geparkten Fahrzeug, dessen Parksperre durch Schließen der Schaltklauen eingelegt ist, nicht genügend elektrische Energie im Energiespeicher vorhanden, um durch Bestromung einer Elektromaschine vor einem verbrennungsmotorischen Anfahren das Planetengetriebe zu entspannen und die Parksperre auszuschalten, wird die Trennkupplung geöffnet und der Verbrennungsmotor bei geschlossener erster Trennkupplung mittels der ersten Elektromaschine gestartet. Dieser Startvorgang erfordert weniger elektrische Energie als das Entspannen des Planetengetriebes an einer Fahrwegsteigung durch den Aufbau eines geeignet großen Antriebsdrehmomentes an einer der beiden Elektromaschinen. Bei einem entspannten Planetengetriebe wird dann die Schaltklaue geöffnet und anschließend über das Planetengetriebe bei geschlossener Schaltklaue ein antriebswirksames Anfahrdrehmoment über den Planetenradträger zur Getriebeabtriebswelle geleitet.
Bei Fahrzeugen mit einem elektrischen Antriebsstrang, ob rein elektrische oder hybridisierte Antriebsstränge (PEV oder HEV), erfolgt deren Parken an einem Hang unter Zuhilfenahme einer Parksperre, auf welcher die gesamte auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft wirkt, insbesondere auf die Verzahnung der Parksperre beziehungsweise einer eingesetzten Sperrklinke. Die Parksperre ist in diesem Zustand mechanisch durch die Hangabtriebskraft verspannt. Beim Lösen der Parksperre muss diese aus einer verspannten Verzahnung gelöst werden, was zu einer mechanischen Belastung und insbesondere zu einer Geräuschentwicklung führen kann.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb, der mit einer Drehachse eines Klinkenrads drehfest gekoppelt ist, vorgeschlagen, bei dem nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) In einer Position „Parken“ der Parksperre bewirkt das Fahrzeug aufgrund einer auf dieses wirkenden Hangabtriebskraft ein erstes Drehmoment, welches die Parksperre beaufschlagt und diese verklemmt, b) eine elektrische Maschine des elektrischen Antriebs wird mit einem zweiten Drehmoment beaufschlagt, welches in entgegengesetzter Richtung zum gemäß Verfahrensschritt a) wirkenden ersten Drehmoment gerichtet ist. c) während des Verfahrensschritts b) wird eine Sperrklinke der Parksperre mit einer ersten Auslegekraft beaufschlagt, die auf die Sperrklinke wirkt, d) sobald das zweite Drehmoment das erste Drehmoment übersteigt, wird eine Verklemmung der Parksperre innerhalb eines Klemmbereichs aufgelöst und ein Klinkenkopf der Sperrklinke fährt nahezu geräuschlos aus einer Zahnlücke einer Außenverzahnung des Klinkenrads aus und e) die Parksperre nimmt ihre Position „Entsperrt“ ein.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann sichergestellt werden, dass bei einem in einer Hanglage abgestellten, geparkten elektrischen Fahrzeug die durch die Hangabtriebskraft bewirkten mechanischen Belastungen der Parksperre erheblich minimiert werden und eine signifikante Herabsetzung des Geräuschniveaus beim Auslegen der Parksperre erzielt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt d) die auf die Sperrklinke gemäß Verfahrensschritt c) einwirkende erste Auslegekraft auf eine erhöhte Auslegekraft gesteigert Dadurch ist sichergestellt, dass die Sperrklinke sicher aus der Außenverzahnung des Klinkenrads der Parksperre ausfährt.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird die Dauer einer Ansteuerung des elektrischen Antriebs zur Erzeugung des zweiten Drehmoments über eine definierte Zeitspanne oder bis zum Durchfahren eines definierten Drehwinkels vorgenommen.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird darüber hinaus die Dauer der Ansteuerung des elektrischen Antriebs abhängig von der momentanen Steigung, in der die Parkposition des Fahrzeugs mit Parksperre in Position „Parken“ liegt und/oder abhängig von der Beladung des Fahrzeugs vorgenommen. Dadurch kann den örtlichen Abstellumständen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sowie dessen Beladung Rechnung getragen werden, da ein schwerer beladenes Fahrzeug an einer steilen Hanglage eine längere Ansteuerdauer des elektrischen Antriebs benötigt, bis das zweite Drehmoment so weit aufgebaut ist, dass dieses das erste Drehmoment übersteigt.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird der Grad der die Hangabtriebskraft erzeugenden Steigung in der Parkposition des Fahrzeugs kartenbasiert und/oder über mindestens einen im Fahrzeug verbauten Beschleunigungssensor oder über im Antriebssteuergerät beim Anhalten des Fahrzeugs gespeicherte Werte ermittelt.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ermöglicht darüber hinaus die Ermittlung beziehungsweise Berechnung der Steigung aus einer gemessenen Verzögerung des Fahrzeugs durch die Hangabtriebskraft bei bekanntem oder geschätztem Gewicht des Fahrzeugs.
In einer alternativen Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird die Auslegekraft, die auf die Sperrklinke wirkt, zwischen dem der ersten Auslegekraft entsprechenden Wert und der erhöhten Auslegekraft geregelt oder gesteuert. Dadurch kann unter Verzicht auf eine Zeitoder Drehwinkelsteuerung ein geräuscharmes Auslegen der Parksperre ebenfalls erreicht werden. Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird zu Beginn der Entsperrung der Parksperre aus der Position „Parken“ die Auslegekraft beispielsweise zwischen 30 % und 50 % eingestellt, bevor das Andrehen der elektrischen Maschine zur Erzeugung des zweiten Drehmoments gestartet wird.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren besteht des Weiteren die Möglichkeit, dass nach Ablauf einer definierten Zeitspanne die Auslegekraft auf einen das Auslegen der Parksperre sicherstellenden Wert erhöht wird.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre eines mit einer Hangabtriebskraft beaufschlagten batterieelektrischen Fahrzeugs oder eines Hybrid-Fahrzeugs oder eines elektrisch angetriebenen leichten Nutzfahrzeugs.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann das mechanische System Parksperre, welches insbesondere bei Parkpositionen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs in einer Hanglage mechanisch punktuell sehr beansprucht ist, entspannt werden, bevor die Parksperre aus ihrer Position „Parken“ in ihre Position „Entsperrt“ überführt wird. Des Weiteren ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung sichergestellt, dass die Geräuschentwicklung beim Auslegen der Parksperre idealerweise völlig entfällt oder zumindest signifikant reduziert ist. Vor dem Lösen der Parksperre wird deren mechanisches System entspannt, indem der elektrische Antrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs das mit der Parksperre blockierte Getriebe um einen sehr kleinen Drehgrad bewegt, so dass noch keine Fahrzeugbewegung vorliegt und die verklemmte Verzahnung zwischen der Sperrklinke der Parksperre und deren Klinkenrad ohne großen Kraftaufwand und dementsprechend mit einer sehr geringen Geräuschentwicklung aufgelöst werden kann.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lässt sich idealerweise eine geräuschlose Überführung der Parksperre von der Position „Parken“ in die Position „Entsperrt“ erreichen. Die Dauer der Aktivierung des elektrischen Antriebs zur Erzeugung des zweiten Drehmoments beziehungsweise zum Durchfahren eines die Verklemmung zwischen Zahn der Außenverzahnung des Klinkenrades und der Sperrklinke auflösenden Drehwinkels kann entweder über eine feste Zeitspanne oder über einen Drehwinkel gesteuert werden. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass abhängig von der momentanen Steigung, an der das elektrisch angetriebene Fahrzeug geparkt ist, sowie der Beladung des Fahrzeugs die feste Ansteuerzeit beziehungsweise der zu durchfahrende Drehwinkel gesteuert beziehungsweise geregelt wird. Hier kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass beispielsweise ein schwer beladenes Fahrzeug an einem sehr steilen Hang einer höheren mechanischen Belastung der Komponenten der Parksperre unterliegt als ein leichtes Fahrzeug an einer Abstellposition mit nur geringer Steigung.
Die vorliegende Steigung an der Parkposition kann entweder auf kartenbasiertem Weg ermittelt werden oder über am Fahrzeug verbaute Beschleunigungssensoren. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Steigung anhand eines gespeicherten Werts im Antriebssteuergerät beim Anhalten des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zu ermitteln. Die Berechnung der Steigung kann beispielsweise im Antriebssteuergerät aus einer gemessenen Verzögerung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durch die Hangabtriebskraft bei bekanntem oder geschätztem Fahrzeuggewicht vorgenommen werden.
Falls die Auslegekraft, die zum Öffnen der Parksperre, d. h. zum Ausspuren der Sperrklinke aus der Außenverzahnung des Klinkenrades, erforderlich ist, geregelt werden kann, so kann anfänglich die Auslegekraft recht gering gehalten werden, so zum Beispiel 30 % einer nominellen Kraft. Die nominelle Kraft ist die maximale Kraft, die der Steller der Sperrklinke aufbringen kann, d. h. 100 %. Die jeweilige Auslegekraft ist dann die aktuell wirksame Kraft. Ohne Verklemmung ist die Auslegekraft sehr gering, mit Verklemmung liegt sie jedoch nahe bei 100 %. Durch diese Vorgehensweise ist erreichbar, dass sich die Parksperre automatisch löst, sobald die Klemmkraft entsprechend weit herabgesetzt ist. Unter Klemmkraft ist die Kraft zu verstehen, die in der Position „Parken“ zwischen dem Kinkenkopf der Sperrklinke einerseits und einer Flanke eines Zahns andererseits wirkt.
Bei dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wäre demnach keine Zeitdauer oder Drehwinkelsteuerung erforderlich. Schließlich ermöglicht die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung auch die Vorgabe einer bestimmten Zeitspanne, nach deren Ablauf die Auslegekraft auf einen nominellen Wert und demnach auf den maximalen Wert erhöht wird, um in jedem Fall die Parksperre sicher zu entsperren.
Neben der Vermeidung eines beim Entsperren der Parksperre auftretenden Geräuschs kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren auch die mechanische Belastung auf die Komponenten der Parksperre erheblich reduziert werden, so dass sich eine höhere Lebensdauer des Parksperrensystems erreichen lässt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 die Parksperre in der Position „Parken“, bei der das durch die Hangabtriebskraft erzeugte erste Drehmoment wirkt,
Figur 2 Die Parksperre in der Position „Parken“ gemäß Figur 1 , wobei das dem ersten Drehmoment entgegenwirkende zweite Drehmoment durch die elektrische Maschine allmählich aufgebaut wird,
Figur 3 den Zeitpunkt, zu dem das zweite Drehmoment das erste Drehmoment übersteigt und der Klinkenkopf der Sperrklinke innerhalb einer Zahnlücke steht und
Figur 4 die aus der Zahnlücke gemäß Figur 3 ausgefahrene Sperrklinke, die durch eine erhöhte Auslegekraft beaufschlagt ist.
Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Figur 1 zeigt eine Parksperre 10, die in ihre Position „Parken“ 12 gestellt ist. Die Parksperre 10 umfasst eine Sperrklinke 14, die um eine Drehachse 16 bewegbar ist. Der Aktuator der Sperrklinke 14, welcher eine auf die Sperrklinke 14 wirkende Auslegekraft aufbringt, ist hier nicht näher dargestellt.
Die Parksperre 10 umfasst darüber hinaus ein Klinkenrad 18. Das Klinkenrad 18 umfasst eine Außenverzahnung 20, die aus einer Abfolge von Zähnen 22 entlang des Umfangs der Außenverzahnung 20 aufgebaut ist, wobei zwischen den einzelnen Zähnen 22 Zahnlücken 29 liegen. Jeder der Zähne 22 der Außenverzahnung 20 des Klinkenrads 18 umfasst eine erste Zahnflanke 26 sowie eine zweite Zahnflanke 28. Ein Zahnkopf eines Zahns 22 ist mit Bezugszeichen 24 bezeichnet. Das Klinkenrad 18 ist um eine Drehachse 30 bewegbar. Die Drehachse 30 des Klinkenrads 18 ist drehfest mit einem hier nicht näher dargestellten elektrischen Antrieb eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gekoppelt. Befindet sich das Klinkenrad 18 durch die Parksperre 10 in der in Figur 1 dargestellten Position „Parken“ 12, so ist das Fahrzeug gegen Wegrollen gesichert.
Ist in der in Figur 1 dargestellten Position „Parken“ 12 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs dieses an einer Steigung eines Hangs entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung geparkt, so wirkt aufgrund der auf das Fahrzeug einwirkenden Hangabtriebskraft ein erstes Drehmoment 32 auf die mechanischen Komponenten der Parksperre 10. Insbesondere stellt sich in diesem Zustand, der in Figur 1 dargestellt ist, innerhalb eines Klemmbereichs 34 eine große Flächenpressung zwischen einem Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 einerseits und der diesem gegenüberliegenden zweiten Zahnflanke 28 des entsprechenden Zahns 22 ein. Der Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 ist nahezu vollständig in die sich ergebende Zahnlücke 29 zweier voneinander beabstandeter Zähne 22 der Außenverzahnung 20 des Klinkenrads 18 eingetaucht.
Die entsprechend Figur 1 in die Zahnlücke 29 eingetauchte Sperrklinke 14 bildet eine formschlüssige Verriegelung und verhindert eine freie Drehung des Klinkenrads 18. In der Darstellung gemäß Figur 1 wirkt eine leichte, erste Auslegekraft 36 auf das dem Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 gegenüberliegende Ende der Sperrklinke 14. In dem in Figur 1 dargestellten Zustand, d. h. der dort dargestellten Position „Parken“ 12, reicht die erste Auslegekraft 36 nicht aus, um die Sperrklinke 14 sanft und geräuschlos auszulegen.
Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass bei entsprechender Ansteuerung der elektrischen Maschine des elektrischen Antriebs auf die Drehachse 30 des Klinkenrads 18 ein zweites Drehmoment 40 aufgebracht wird. Das zweite Drehmoment 40 wird durch den hier nicht näher dargestellten elektrischen Antrieb aufgebracht und wirkt im Gegenuhrzeigersinn 42. Das zweite Drehmoment 40 wirkt dem im Uhrzeigersinn 33 wirkenden ersten Drehmoment 32, welches aus der Hangabtriebskraft, die auf das abgestellte Fahrzeug wirkt, entgegen. Für den Fall, dass das Fahrzeug in einer entgegengesetzten Neigung geparkt ist, sind die entstehenden Kräfte und Momente ebenfalls genau entgegengesetzt gerichtet. Im in Figur 2 dargestellten Zustand reicht das dem ersten Drehmoment 32 im Gegenuhrzeigersinn 42 entgegenwirkende zweite Drehmoment 40 jedoch noch nicht aus, um die Sperrklinke 14 geräuschlos oder mit zumindest reduzierter Geräuschentwicklung auszulegen. Im in Figur 2 dargestellten Zustand ist zwar die Flächenpressung zwischen dem Klinkenkopf 52 und der zweiten Zahnflanke 28 innerhalb des Klemmbereichs 34 zwischen der Sperrklinke 14 und dem Zahn 22 reduziert, jedoch ist die dort im Klemmbereich 34 herrschende Flächenpressung noch nicht vollständig aufgehoben.
In der Darstellung gemäß Figur 3 ist dies jedoch der Fall, da das durch die elektrische Maschine erzeugte zweite Drehmoment 40 nun groß genug ist, um die Verspannung innerhalb des Klemmbereichs 34 zwischen der zweiten Zahnflanke 28 des Zahns 22 und dem Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 aufzulösen. Auf die Sperrklinke 14 wirkt nach wie vor die erste Auslegekraft 36, die an dem dem Klinkenkopf 52 gegenüberliegenden Ende der Sperrklinke 14 angreift. Gemäß der Darstellung in Figur 3 befindet sich der Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 aufgrund der auf die Sperrklinke 14 um die Drehachse 16 wirkenden ersten Auslegekraft 36 innerhalb der Zahnlücke 29 zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Zähnen 22 der Außenverzahnung 20 des Klinkenrads 18. Ein sich öffnender Spalt 44 löst nunmehr den Klemmbereich 34 auf. Der sich öffnende Spalt 44 entspricht im Wesentlichen einem Drehwinkel a 46. Ist der Drehwinkel a 46 durchfahren, d. h. übersteigt das zweite Drehmoment 40 das erste Drehmoment 32, so wird der in Figur 3 dargestellte Zustand erreicht; der Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 ist nunmehr frei, ohne dass diese an einen Zahn 22 der Außenverzahnung 20 des Klinkenrads 18 anliegt. Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht hervor, dass die Parksperre 10 nunmehr in ihre Position „Entsperrt“ 50 überführt ist. Der Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 ist vollständig aus der dem Klinkenkopf 52 in dieser Drehlage zugewandten Zahnlücke 29 ausgefahren. Mithin ist aufgrund eines fehlenden mechanischen Kontakts ein geräuschloses Auslegen der Parksperre 10 in die in Figur 4 dargestellte Position „Entsperrt“ 50 möglich. Aus Figur 4 geht hervor, dass im Vergleich zu den Figuren 1 bis 3 eine auf das dem Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 gegenüberliegende Ende wirkende erhöhte Auslegekraft 48 wirkt. Die erhöhte Auslegekraft 48 ist aus Sicherheitsgründen nochmals erhöht, so dass ein sicheres Ausspuren der Sperrklinke 14 beziehungsweise von deren Klinkenkopf 52 aus der Zahnlücke 29 der Außenverzahnung 20 des Klinkenrads 18 gewährleistet ist.
Durch die vorstehend anhand der Figuren 1 bis 4 dargestellte Vorgehensweise kann, anstatt die Parksperre 10 sofort zu öffnen, durch den elektrischen Antrieb die Drehachse 30 des Klinkenrads 18 mit einem zweiten Drehmoment 40 beaufschlagt werden, welches dem die Verspannung der Parksperre 10 in der Position „Parken“ 12 aufgrund der Hangabtriebskraft auf das Fahrzeug wirkende erste Drehmoment 32 entgegenwirkt. Dadurch wird die Verspannung aufgelöst, so dass ein nahezu geräuschloses Lösen der Parksperre 10 in ihre Position „Entsperrt“ 50 vorgenommen werden kann. Die Dauer der Aktivierung des elektrischen Antriebs beziehungsweise die Größe des Drehwinkels a 46 kann dabei entweder über eine feste Zeitspanne oder abhängig vom Drehwinkel a 46 gesteuert oder geregelt werden. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass abhängig von der momentan vorhandenen Steigung und der Beladung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs die feste Zeitspanne innerhalb derer der Antrieb aktiviert ist, um das zweite Drehmoment 40 aufzubauen beziehungsweise das Durchfahren des Drehwinkels a 46 entsprechend einzustellen. Bei einem schwer beladenen Fahrzeug an einer sehr starken Steigung ist eine größere Entspannung, d. h. ein größeres zweites Drehmoment 40 durch den elektrischen Antrieb aufzubringen, verglichen mit einem zweiten Drehmoment 40, welches auf ein relativ leichtes Fahrzeug an einer geringen Steigung wirkt. Der Grad der Steigung kann entweder auf kartenbasiertem Wege ermittelt werden oder über am Fahrzeug verbaute Beschleunigungssensoren detektiert oder auch über einen gespeicherten Wert im Antriebssteuergerät beim Anhalten des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ermittelt werden. So lässt sich beispielsweise der Grad der Steigung aus einer gemessenen Verzögerung des Fahrzeugs durch die Hangabtriebskraft bei bekanntem oder geschätztem Gewicht des Fahrzeugs ermitteln.
Wird auf eine Zeit- oder Drehwinkelregelung zur Aufbringung des zweiten Drehmoments 40 verzichtet, so kann die Auslegekraft 36, 48, die die Sperrklinke 14 beaufschlagt, geregelt werden. Anfänglich kann die Auslegekraft 36, 48 sehr gering gehalten werden, so zum Beispiel 30 % bis 50 % einer nominellen Kraft und anschließend das Andrehen des elektrischen Antriebs gestartet werden. Dadurch löst sich die Parksperre 10 auf automatischem Wege, sobald die Auslegekraft 36, 48 soweit gesteigert ist, dass die Klemmkraft, die innerhalb des Klemmbereichs 34 zwischen der zweiten Zahnflanke 28 und dem Klinkenkopf 52 der Sperrklinke 14 vorliegt, weit genug reduziert wurde.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ermöglicht darüber hinaus auch eine rein zeitgesteuerte Lösung, wonach nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne die Auslegekraft 36, 48 soweit gesteigert ist, dass auf jeden Fall sichergestellt ist, dass die Parksperre 10 ihre Position „Entsperrt“ 50 einnimmt.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre (10) eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb, der mit einer Drehachse (30) eines Klinkenrads (18) drehfest gekoppelt ist, mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) In einer Position „Parken“ (12) der Parksperre (10) bewirkt das Fahrzeug aufgrund einer auf dieses wirkenden Hangabtriebskraft ein erstes Drehmoment (32), welches die Parksperre (10) beaufschlagt und diese verklemmt, b) eine elektrische Maschine des elektrischen Antriebs wird mit einem zweiten Drehmoment (40) beaufschlagt, welches in entgegengesetzte Richtung zum gemäß Verfahrensschritt a) wirkenden ersten Drehmoment (32) gerichtet ist c) während des Verfahrensschritts b) wird eine Sperrklinke (14) der Parksperre (10) mit einer ersten Auslegekraft (36) beaufschlagt, die auf die Sperrklinke (14) wirkt, d) sobald das zweite Drehmoment (40) das erste Drehmoment (32) übersteigt, wird eine Verklemmung der Parksperre (10) innerhalb eines Klemmbereichs (34) aufgelöst und ein Klinkenkopf (52) der Sperrklinke (14) fährt nahezu geräuschlos aus einer Zahnlücke (29) einer Außenverzahnung (20) des Klinkenrads (18) aus, e) die Parksperre (10) nimmt ihre Position „Entsperrt“ (50) ein.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Verfahrensschritt d) die auf die Sperrklinke (14) gemäß Verfahrensschritt c) einwirkende erste Auslegekraft (36) auf eine erhöhte Auslegekraft (48) gesteigert wird.
3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer einer Ansteuerung des elektrischen Antriebs zur Erzeugung des zweiten Drehmoments (40) über eine feste, definierte Zeitspanne oder bis zum Durchfahren eines definierten Drehwinkels a (46) vorgenommen wird.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Ansteuerung des elektrischen Antriebs abhängig von der momentanen Steigung, in der die Position „Parken“ (12) des Fahrzeugs mit Parksperre (10) liegt und/oder abhängig von der Beladung des Fahrzeugs vorgenommen wird.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der die Hangabtriebskraft erzeugenden Steigung in der Position „Parken“ (12) des Fahrzeugs kartenbasiert und/oder über im Fahrzeug verbaute Beschleunigungssensoren oder über im Antriebssteuergerät beim Anhalten des Fahrzeugs gespeicherte Werte ermittelt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Steigung aus einer gemessenen Verzögerung des Fahrzeugs durch die Hangabtriebskraft bei bekanntem oder geschätztem Gewicht des Fahrzeugs ermittelt wird.
7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegekraft, die auf die Sperrklinke (14) wirkt, zwischen der ersten Auslegekraft (36) und der erhöhten Auslegekraft (48) geregelt oder gesteuert wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Entsperrung der Parksperre (10) aus der Position „Parken“ (12) die Auslegekraft zwischen 30 % und 50 % der ersten Auslegekraft (36) beträgt und das Andrehen der elektrischen Maschine zur Erzeugung des zweiten Drehmoments (40) gestartet wird.
9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf einer definierten Zeitspanne die Auslegekraft auf einen das Auslegen der Parksperre (10) sicherstellenden Wert erhöht wird.
10. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre (10) eines mit einer Hangabtriebskraft beaufschlagten batterieelektrischen Fahrzeugs oder eines Hybrid-Fahrzeugs.
11 . Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zum geräuscharmen Auslegen einer Parksperre (10) eines mit einer
Hangabtriebskraft beaufschlagten elektrischen angetriebenen Nutzfahrzeugs.
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