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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich im Allgemeinen auf eine Bremsschaltsperre für einen Getriebeschalthebel
und insbesondere auf eine Bremsschaltsperre in Verbindung mit einer
Zündsperre.
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Viele der heutigen Kraftfahrzeuge
weisen Automatikgetriebe auf, die elektronisch gesteuerte Mechanismen
verwenden, um die Betriebsbedingungen des Getriebes zu bilden. Diese
Kontrollsysteme umfassen typischerweise Elektromagneten, Schalter und
elektronische Schaltkreise.
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Aus Gründen der Sicherheit und aufgrund gesetzlicher
Bestimmungen ist es erforderlich, dass diese Automatikgetriebe eine
Getriebeschaltsperre bereitstellen, bei der der Getriebeschalthebel
und der Zündschalter
eine eingeschränkte
Beweglichkeit aufweisen, wenn bestimmte Bedingungen vorliegen. Bei der
Schaltsperrenfunktion kann der Getriebeschalthebel beim Starten
des Fahrzeugs nur aus der Parkposition herausbewegt werden, wenn
der Fahrer auf das Bremspedal tritt und wenn der Schlüssel in
der Motor-Ein-Position
ist. Verschiedene Systeme wurden vorgeschlagen und verwendet, um
eine kombinierte Bremsschaltsperre und Zündschaltsperrenfunktion zu
ermöglichen,
jedoch sind diese Systeme nach dem Stand der Technik kom pliziert
und in ihrer Konstruktion teuer. Heutige Systeme, die sowohl die Bremsschaltsperre
als auch die Zündschaltsperrenfunktionen
kombinieren, verwenden wenigstens zwei Sensoren, um verschiedene
Positionen eines Parkpositionsschalters und eines Zündschualters
zu erkennen. Traditionell werden wenigstens zwei Sensoren verwendet,
aufgrund des Bewegungsbereichs, in dem der Sperrenmechanismus freigegeben
werden muss, wenn von der Parkposition in eine Nichtparkposition
geschaltet wird. Beispielsweise ist die Bremsschaltsperre erforderlich,
um eine Schalthebelfreigabebedingung zu erhalten, bis der Getriebeschalthebel
vollständig
außerhalb
der Parkposition ist. Andererseits ist die Zündschaltsperre erforderlich,
um den Zustand beizubehalten, ohne dass der Getriebeschalthebel
vollständig
in der Parkposition ist.
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Es ist deshalb wünschenswert ein Bremsschaltsperrensystem
anzugeben, welches die Komplexität
dieser Systeme verringert und eine größere Robustheit und Zuverlässigkeit
während
der Konstruktion und des Betriebs des Systems bereitstellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb,
ein Bremsschaltsperrensystem mit geringer Komplexität und größerer Robustheit
und Zuverlässigkeit
anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
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Die vorliegende Erfindung überwindet
die Nachteile des Stands der Technik durch das Bereitstellen eines
Bremsschaltsperrensystems für
ein Fahrzeug, das ein Minimum von zusätzlichen mechanischen Komponenten
umfasst und ein Minimum an Komplexität erfordert, um die gewünschte Sperre
der Getriebegangschaltung zu bewirken. Das Bremsschaltsperrensystem
weist einen Getriebeschalthebel und ein Bremspedal auf. Weiter umfasst
das System einen Schaltelektromagneten oder Schaltsolenoiden, der
einen mechani schen Anschlag für
den Getriebeschalthebel in einer ersten Position erzeugt. Ein Parkpositionssensor
ist vorgesehen, um aufzunehmen, ob der Getriebeschalthebel in einer
vorbestimmten Schaltposition ist und ein Bremspedalsensor ist vorgesehen,
um aufzunehmen, ob das Bremspedal in einer vorbestimmten Pedalposition
ist.
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Die Erfindung stellt einen Zwischenspeicher- und
einen Treiberschaltkreis bereit, der elektrisch mit dem Schaltelektromagneten,
mit dem Parkpositionssensor und dem Bremspedalpositionssensor verbunden
ist, wobei der Zwischenspeicher- und Treiberschaltkreis den Schaltelektromagneten
anregt, wenn der Getriebeschalthebel in der vorbestimmten Schaltposition
ist und wenn der Bremspedalpositionssensor die vorbestimmte Pedalposition
erfasst. Außerdem
regt der Zwischenspeicher- und Treiberschaltkreis den Schaltelektromagneten
so lange kontinuierlich an, wie das Bremspedal in der vorbestimmten
Pedalposition verbleibt, auch wenn der Getriebeschalthebel nicht
länger
in einer Vollparkposition befindlich ist. Der Zwischenspeicher-
und Treiberschaltkreis unterbricht die Energiezufuhr zum Elektromagneten,
wenn das Bremspedal nicht länger
in der vorbestimmten Pedalposition ist.
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Es ist ebenso eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zum Betrieb eines Bremsschaltsperrensystems anzugeben,
wobei erfindungsgemäß eine vorbestimmte
Schaltposition des Getriebeschalthebels erfasst wird. Die vorbestimmte Schaltposition
in dieser Erfindung ist vorzugsweise die Vollparkposition. Zusätzlich wird
erfindungsgemäß eine vorbestimmte
Pedalposition des Bremspedals erfasst, wobei die vorbestimmte Pedalposition des
Bremspedals eine niedergedrückte
Position ist. Darüber
hinaus wird ein Schaltelektromagnet erfindungsgemäß innerhalb
des Bremsschaltsperrensystems angeregt, wenn sich sowohl das Bremspedal
in der vorbestimmten Pedalposition als auch der Getriebeschalthebel
in der vorbestimmten Schaltposition befinden. Diese Erfindung regt
den Schaltelektromagneten so lange an, wie das Bremspedal in der
vorbestimmten Pedalposition verbleibt, auch wenn der Schalthebel
aus der Parkposition herausbewegt wird. Der Schaltelektromagnet
wird von der Energiezufuhr getrennt, wenn das Bremspedal betätigt wird
und der Getriebeschalthebel nicht in der Vollparkposition ist.
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Diese und andere Vorteile, Merkmale
und Aufgaben der Erfindung werden aus den Zeichnungen, der detaillierten
Beschreibung und den angehängten
Ansprüche
deutlicher. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Bremsschaltsperrensystems nach dem
Stand der Technik;
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2 eine
schematische Darstellung eines Bremsschaltsystems nach dem Stand
der Technik;
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3 ein
vereinfachtes Blockdiagramm eines Bremsschaltsperrensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
detaillierte schematische Darstellung eines Bremsschaltsperrensystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
detaillierte schematische Darstellung eines Bremsschaltsperrensystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 ein
Ablaufdiagramm mit den Funktionen eines Bremsschaltsperrensystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7 ein
Zustandsdiagramm, das die Zustände
der vorliegenden Erfindung darstellt, wenn verschiedene Zustände auftreten.
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1 zeigt
einen Bremsschaltsperrensystem 10 (im Folgenden als BSI
be zeichnet) gemäß dem Stand
der Technik, das eine Schaltelektromagnetanordnung 12 umfasst,
einen ersten Parkpositionsschalter 14, der elektrisch mit
dem Zündschalterelektromagneten 16 verbunden
ist und einer Spannungsquelle. Ein zweiter Parkpositionsschalter 18 ist elektrisch
mit dem Feldeffekttransistor 20 verbunden. Der erste Parkpositionsschalter 14 erfasst,
ob die Position des Getriebeschalthebels eines Fahrzeugs vollständig in
der Parkposition ist. Der zweite Parkpositionsschalter 18 erfasst,
ob die Position des Getriebeschalthebels des Fahrzeugs vollständig außerhalb der
Parkposition ist. Der erste Parkpositionsschalter 14 und
der zweite Parkpositionsschalter 18 sind in dem BSI-System
gemäß dem Stand
der Technik erforderlich, obwohl weder der erste Parkpositionsschalter 14 noch
der zweite Parkpositionsschalter 18 unabhängig voneinander
in der Lage sind, sowohl den Getriebeschalthebel in der vollen Parkposition als
auch außerhalb
der Parkposition zu erfassen.
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2 zeigt
eine alternative Ausgestaltung eines BSI-Systems 10 gemäß dem Stand
der Technik nach 1.
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3 zeigt
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines BSI-Systems 22 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das BSI-System 22 umfasst einen Zündschalter 26,
der zwischen einer Ein- und Aus-Position beweglich ist. In der Ein-Position wird ein
Stromfluss ermöglicht,
so dass ein Zündschalterelektromagnet 30 mit
Energie versorgt wird oder angeregt wird, wenn ein Parkpositionssensor 28 erfasst,
dass eine vorbestimmte Schaltposition des Getriebeschalthebels (nicht
gezeigt) erreicht ist. Wenn der Zündschalterelektromagnet 30 erregt
wird, kann der Zündschalter 26 nicht
bewegt werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Parkpositionssensor 28 als
elektrischer Schalter ausgebildet, wobei die vorbestimmte Schaltposition
des Getriebeschalthebels eine Vollparkposition ist. Eine Vollparkposition
tritt auf, wenn der Getriebeschalthebel vollständig am Ende des Bewegungsbereichs
innerhalb des Parkbereichs positioniert ist. Im Folgenden wird der
Begriff Vollparkposition auch als PARK bezeichnet. Eine Nicht-PARK-Position
tritt auf, wenn sich der Getriebeschalthebel in jeder anderen Position
als der Vollparkposition befindet. Vorzugsweise ist der Parkpositionssensor 28 in
einem geschlossenen Zustand, wenn sich der Getriebeschalthebel in
der Nicht-PARK-Position befindet. Der Parkpositionssensor 28 ist
in einer offenen Position, wenn sich der Getriebeschalthebel in
der PARK-Position befindet. Ein Bremspedalpositionssensor 32 erfasst,
ob ein Fahrzeugbremspedal (nicht dargestellt) in einer vorbestimmten
Pedalposition ist oder nicht. In einem Ausführungsbeispiel ist der Bremspedalpositionssensor 32 ein
elektrischer Schalter. Die vorbestimmte Pedalposition tritt auf,
wenn das Bremspedal vom Fahrer niedergedrückt wird und vorzugsweise,
wenn der Bremspedalpositionssensor 32 in der geschlossenen Position
ist. Der Parkpositionssensor 28 ist in einer Schaltelektromagnetanordnung 24 angeordnet,
wobei die Schaltelektromagnetanordnung 24 auch einen Schaltelektromagneten 34 und
einen Zwischenspeicher- und einen Treiberschaltkreis 36 umfasst.
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Der Zwischenspeicher- und Treiberschaltkreis 36 ist
elektrisch mit dem Schaltelektromagneten 34, dem Parkpositionssensor 28 und
dem Bremspedalpositionssensor 32 verbunden. Wenn der Fahrzeugführer den
Getriebeschalthebel in die PARK-Position bewegt und das Bremspedal
tritt, regt der Zwischenspeicher- und Treiberschaltkreis 36 den
Schaltelektromagneten 34 an, wodurch der nicht dargestellte
Kolben innerhalb des Schaltelektromagneten 34 normalerweise
in eine nicht ausgestreckte Position zurückgeht. Vorzugsweise ist der
Kolben in einer ausgestreckten Position, wenn er nicht mit Energie versorgt
wird, wodurch die Bewegung des Getriebeschalthebels verhindert wird.
Wenn der Zwischenspeicher- und Treiberschaltkreis 36 den
Schaltelektromagneten 34 einmal erregt hat, bei den oben
aufgeführten
Zuständen,
wird der Schaltelektromagnet 34 kontinuierlich solange
vom Zwischenspeicher- und Treiberschaltkreis 36 angeregt,
wie das Bremspedal in der vorbestimmten Pedalposition bleibt und der
Zündschalter 26 in
der Ein-Position
ist. Wenn das Bremspedal von dem Fahrzeugführer freigegeben wird und nicht
länger
in der vorbestimmten Pedalposition verbleibt, unterbricht der Zwischenspeicher- und
Treiberschaltkreis 36 die Energiezufuhr zum Schaltelektromagneten 34,
so dass kein elektrischer Strom zum Schaltelektromagneten 34 fließt. Durch anhaltendes
Fahren und während
der Schalthebel in der Nicht-PARK-Position ist, bleibt der Schaltelektromagnet 34 energielos,
auch wenn das Bremspedal wieder gedrückt wird.
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Normalerweise ist die Sequenz für das Fahren
wie folgt: Der Getriebeschalthebel ist in der PARK-Position, wobei
der Parkpositionssensor 28 offen ist. Das Bremspedal wird
niedergedrückt,
wobei der Bremspedalpositionssensor 32 geschlossen ist. Der
Schaltelektromagnet 34 wird angeregt, wobei dann der Getriebeschalthebel
in der Lage ist, in eine Nicht-PARK-Position, beispielsweise "DRIVE",
bewegt zu werden. Der Schaltelektromagnet 34 wird so lange
weiter angeregt, wie das Bremspedal in der niedergedrückten Position
ist und auch nachdem der Getriebeschalthebel nicht länger in
der Voll-Park-Position
ist. Wenn das Bremspedal freigelassen wird, wird der Schaltelektromagnet 34 von
der Energiezufuhr getrennt und nachfolgende Bremsvorgänge des Fahrzeugführers während der
Getriebeschalthebel in der Nicht-PARK-Position
ist, lassen den Schaltelektromagneten 34 unangeregt. Wenn
der Getriebeschalthebel wieder in die PARK-Position geschoben wird,
wird der Schaltelektromagnet 34 jedes Mal, wenn die Bremse
getreten wird, angeregt. In der vorliegenden Erfindung ist es für den Parkpositionssensor 28 nicht
notwendig, offen zu bleiben, um den Schaltelektromagneten 34 kontinuierlich
zu erregen. Der Schaltelektromagnet 34 wird beim Loslassen
des Bremspedals und wenn der Getriebeschalthebel in der Voll-Park-Position
ist, zwischengespeichert oder eingeklinkt und bleibt auch in dem
Fall eingeklinkt oder zwischengespeichert, dass der Getriebeschalthebel
außerhalb
der Voll-Park-Position ist, bis das Bremspedal freigelassen wird.
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In 4 ist
eine detaillierte schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Der Parkpositionssensor 28 ist dabei vorzugsweise
in einer offenen Position, wenn der Getriebeschalthebel in der PARK-Position
ist. In diesem Zustand bleibt der erste Widerstand 46 stromlos
und ein zweiter Transistor 40 verbleibt in einem Aus-Zustand.
Wenn der Fahrzeugführer
das Bremspedal niederdrückt
und der zweite Transistor 40 in dem Aus-Zustand ist, wird ein
erster Transistor 38 als Ergebnis einer positiven Gate-Spannung
angeregt. Wenn der erste Transistor 38 geschlossen wird,
wird die Kathode der Diode 39 auf nahezu 0 Volt gezogen
und der Knoten des ersten Widerstands 46 und eines zweiten
Widerstands 44 wird ebenfalls auf eine niedrige Spannung
heruntergezogen. Das Auftreten einer niedrigeren Spannung an diesem
Knoten des ersten Widerstands 46 und des zweiten Widerstands 44 verhindert,
dass der zweite Transistor 40 in den Ein-Zustand geschaltet wird,
auch in dem Fall, dass der Parkpositionssensor 28 ermittelt,
dass der Getriebeschalthebel in einer Nicht-Park-Position ist, wodurch
es ermöglicht
wird eine hohe Spannung an den ersten Widerstand 46 anzulegen.
Der erste Transistor 38 wird solange zwischengespeichert,
wie der Bremspedalpositionssensor 32 geschlossen ist. Wenn
sich der Getriebeschalthebel in der Nicht-Park-Position befindet
und der Fahrzeugführer
das Bremspedal los lässt,
wird der erste Transistor 38 geöffnet oder ausgeschaltet. Die
Katode der Diode 39 liegt somit nicht länger an einer niedrigen Spannung
an und der zweite Transistor 40 wird aktiviert. Wenn der
zweite Transistor 40 in einem aktivierten Zustand ist,
wird der Kollektor des zweiten Transistors 40 auf nahezu
0 Volt gezogen und der erste Transistor 38 wird aufgrund
des niedergedrückten
Bremspedals durch den Fahrzeugführer nicht
aktiviert werden.
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5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, die einen Feldeffekttransistor 41 anstelle
des zweiten Transistors 40 statt eines Bipolartransistors
verwendet.
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Bezug nehmend auf 6 wird ein Ablaufdiagramm dargestellt,
das den Betrieb der Bremsschaltsperre des Bremsschaltsperrensystems 22 darstellt.
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Bei Schritt 52 ist der Startpunkt
für das
Verfahren 50. Bei Schritt 54 erfasst das Verfahren 50,
ob der Zündschalter 26 in
einer geschlossenen Position ist, wenn nicht, geht das Verfahren
zu dem Schritt 52 zurück.
In dem Fall, dass der Zündschalter 26 in
der geschlossenen Position ist, wird mit Schritt 56 weiter verfahren.
Bei Schritt 56 erfasst der Bremspedalpositionssensor 32 eine
vorbestimmte Pedalposition des Bremspedals. Vorzugsweise ist die
vorbestimmte Pedalposition des Bremspedals eine niedergedrückte Position.
Die niedergedrückte
Position des Bremspedals tritt normalerweise auf, wenn der Fahrzeugführer das
Bremspedal getreten hat. In dem Fall, dass der Bremspedalpositionssensor 32 das
Bremspedal in einer niedergedrückten
Position erfasst, wird mit Schritt 58 weiter verfahren,
wenn nicht, geht das Verfahren 50 zurück zu dem Schritt 52.
Bei Schritt 58 erfasst der Parkpositionssensor 28 eine
vorbestimmte Schaltposition des Getriebeschalthebels. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
tritt die vorbestimmte Schaltposition des Getriebeschalthebels auf,
wenn der Getriebeschalthebel in der Voll-Park-Position ist. Wenn der Parkpositionssensor 28 ermittelt,
dass der Getriebeschalthebel in der Voll-Park-Position ist, wird mit
Schritt 60 weiter verfahren, wenn nicht, geht das Verfahren 50 zu
dem Schritt 52 zurück.
Bei Schritt 60 wird der Schaltelektromagnet 34 eingeschaltet
oder angeregt. Das Einschalten des Schaltelektromagneten 34 ermöglicht es
dem Fahrzeugführer
den Getriebeschalthebel zu bewegen. Bei Schritt 62 ermittelt der
Bremspedalpositionssensor 32, ob das Bremspedal in der
niedergedrückten
Position bleibt, in diesem Fall geht das Verfahren 50 zurück zu dem
Schritt 60. Wenn der Bremspedalpositionssensor 32 ermittelt, dass
das Bremspedal nicht in der niedergedrückten Position ist, wird weiter
mit Schritt 64 verfahren. Bei dem Schritt 64 wird
der Schaltelektromagnet 34 ausgeschaltet. Das Verfahren 50 kehrt
dann zu dem Schritt 52 zurück.
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Das Verfahren des BIS-Systems 22 wird
in größerem Detail
in 7 dargestellt. Ein
Zustand 66 tritt auf, wenn der Fahrzeugführer den
Zündschalter in
eine Aus-Position dreht, was dazu führt, dass der Schaltelektromagnet 34 ausgeschaltet
wird oder in die Aus-Position verfällt. Ein Zustand 68 tritt
auf, wenn der Zündschalter
in der Ein-Position ist, der Getriebeschalthebel in der PARK-Position
ist und der Bremspedalpositionssensor 32 nicht ermittelt,
dass das Bremspedal in einer niedergedrückten Position ist. Wenn die
Bedingungen des Zustands 68 zutreffen, ist der Schaltelektromagnet 34 in
seiner ausgestreckten Position, bspw. ausgeschaltet. Bei dem Zustand 70,
der auftritt, wenn der Zündschalter
in der Ein-Position ist, der Getriebeschalthebel in der PARK-Position
ist und wenn der Bremspedalpositionssensor 32 ermittelt,
dass das Bremspedal in einer niedergedrückten Position ist. Wenn die
Bedingungen des Zustands 70 auftreten, ist der Schaltelektromagnet 34 in
einer nicht ausgestreckten oder in einer eingeschalteten Position.
Ein Zustand 72 tritt auf, wenn der Zündschalter 26 in einer
Ein-Position ist, der Getriebeschalthebel in einer Nicht-PARK-Position
ist und sich das Bremspedal in einer niedergedrückten Position befindet. In
diesem Fall, wenn die Bedingungen des Zustands 72 zutreffen,
ist der Schaltelektromagnet 34 in dem eingeschalteten Zustand
oder in der erregten Position. Ein Zustand 74 tritt auf,
wenn der Zündschalter
in der Ein-Position ist und der Getriebeschalthebel in der Nicht-PARK-Position
ist. Wenn die Bedingungen des Zustands 74 zutreffen, ist
der Elektromagnet 34 in der ausgestreckten oder nicht erregten
Position. Im Zustand 74 ist die Position des Bremspedals
nicht bestimmend für
die Zustandsposition des Elektromagnets.
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Verschiedene andere Modifikationen
der vorliegenden Erfindung können
dem Fachmann, der sich mit der vorliegenden Erfindung befasst, einfallen.
Andere Modifikationen, die hier nicht explizit erwähnt sind,
sind ebenso möglich
und liegen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Der
Bereich der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche einschließlich aller Äquivalente, die
den Bereich der vorliegenden Erfindung definieren, bestimmt.