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Die
Erfindung betrifft eine Parksperre eines Kfz-Getriebes, mit einem
mit Sperrnuten versehenen und drehfest auf einer Getriebe-Ausgangswelle
angeordneten Parksperrenrad, mit einer gehäuseseitig drehbar gelagerten, über eine
Rückstellfeder
in einer entsperrten Ruhestellung haltbaren, und bedarfsweise in
einen formschlüssigen
Sperreingriff mit dem Parksperrenrad schwenkbaren Sperrklinke, und
mit einem Betätigungselement
zum Ein- und Ausrücken der
Sperrklinke.
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Kraftfahrzeuge,
bei denen im Ruhezustand, d.h. bei abgestelltem Antriebsmotor und
abgeschalteter Energieversorgung, keine belastbare mechanische Verbindung
zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe besteht und somit eine
Sicherung gegen Wegrollen durch das Einlegen eines kleinen Gangs
nicht möglich
ist, weisen neben einer reibschlüssig
wirksamen, mechanisch betätigbaren,
und in der Betätigungsstellung
arretierbaren Feststellbremse zumeist zusätzlich auch eine formschlüssig wirksame
Parksperre zur Blockierung des abtriebsseitigen Antriebsstrangs
auf. Demzufolge sind Kraftfahrzeuge, die mit einem Planetenrad-Automatikgetriebe
mit vorgeschaltetem hydraulischen Drehmomentwandler ausgerüstet sind,
immer mit einer Parksperre ausgestattet. Bei schweren Kraftfahrzeugen mit
mechanisch schaltbaren Getrieben stellt das Einlegen eines kleinen
Gangs aber auch keinen vollwertigen Ersatz für eine Parksperre dar, da die
Kurbelwelle des betreffenden Antriebsmotors an einer starken Gefällstrecke
durch das Fahrzeuggewicht durchgedreht werden kann. Daher sind Parksperren
häufig auch
in Kraftfahrzeugen vorgesehen, die mit automatisierten Schaltgetrieben
(ASG) und Doppelkupplungsgetrieben (DKG) ausgerüstet sind, zumal bei diesen
Getriebebauarten das automatisierte Einlegen eines kleinen Gangs
zur Feststellung des Kraftfahrzeuges zumindest im Störungsfall
nicht sicher gewährleistet
ist.
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Als
Bauform einer Parksperre ist die Kombination eines auf einer Getriebe-Ausgangswelle drehfest
montierten Parksperrenrades mit einer gehäuseseitig auf einer Lagerachse
drehbar gelagerten, über eine
Rückstellfeder
in einer entsperrten Ruhestellung haltbaren, und bedarfsweise in
einen formschlüssigen
Sperreingriff mit dem Parksperrenrad schwenkbaren Sperrklinke weit
verbreitet. Das Parksperrenrad weist mehrere an seinem Außenumfang
verteilt angeordnete Sperrnuten auf. Durch das Verschwenken der
Sperrklinke in eine Sperrstellung wird ein Sperrnocken der Sperrklinke
in eine der Sperrnuten des Parksperrenrades in Eingriff gebracht
und damit die betreffende Ausgangswelle und die über einen Achsantrieb mit dieser
in Verbindung stehenden Antriebsräder des Kraftfahrzeuges gegenüber dem
Getriebegehäuse
festgestellt. Hierdurch ist das betreffende Kraftfahrzeug zuverlässig gegen
ein Wegrollen gesichert ist. Als Betätigungselement zum Ein- und Ausrücken der
Sperrklinke wird häufig
ein sogenannter Ziehkeil verwendet, der eine Wirkfläche mit
einer Keilfläche
aufweist, mit der ein Kontakt mit einer von der Lagerachse beabstandeten
Gegenwirkfläche
der Sperrklinke besteht oder herstellbar ist. Durch eine Längsverschiebung
des Ziehkeils wird die Sperrklinke unter seitlicher bzw. radialer
Abstützung
des Ziehkeils an einem gehäusefesten
Stützelement
gegen die Rückstellkraft
der Rückstellfeder
in die Sperrstellung gedrückt.
Um hierbei auch bei nichtfluchtender Sperrnut mit der Sperrklinke
ein sicheres Einlegen der Parksperre zu gewährleisten, ist der Ziehkeil
zumeist begrenzt axialbeweglich und durch eine Druckfeder belastet
auf einer zugeordneten Betätigungsstange
gelagert, so dass der Ziehkeil dann bei einer durch eine geringfügige Rollbewegung
des Kraftfahrzeuges hervorgerufenen Drehung des Parksperrenrades
bei der nächsten
Fluchtung der nächstgelegenen
Sperrnut mit dem Sperrnocken der Sperrklinke diese selbsttätig in die
Sperrstellung drückt.
Zum selbsttätigen
Halten der jeweiligen Stellung des Betätigungselementes, d.h. der
Betätigungsstange,
kann diese eine federbelastete Rastiervorrichtung aufweisen oder
mit dieser in Verbindung stehen.
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Nachteilig
an dieser Bauart von Parksperren ist bislang, dass die über das
Parksperrenrad hinausgehenden Funktionsbauteile der Parksperre jeweils als
Einzelteile in dem zugeordneten Getriebegehäuse befestigt, gelagert, oder
anderweitig montiert sind. Hierdurch muss die Montage der Parksperre zwangsläufig in
Verbindung mit der Montage des Getriebes erfolgen. Ein Funktionstest
der Parksperre ist daher nur bei fertig montiertem Getriebe möglich. Auch
muss im späteren
Fahrbetrieb bei Auftreten einer Störung an der Parksperre das
Getriebe, ggf. auch die gesamte Antriebseinheit aus Antriebsmotor und
Getriebe, ausgebaut und demontiert werden, um die Störung an
der Parksperre zu beseitigen.
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Aus
der
EP 0 823 359 A1 ist
eine entsprechende Parksperre bekannt, bei der der Ziehkeil zur Erzielung
geringerer Betätigungskräfte symmetrisch ausgebildet
und mit Rollen versehen ist, und bei der die Keilfläche an einem
gehäusefesten
Stützelement angeordnet
ist, das auch als Führungselement
für den
Ziehkeil wirksam ist. Die Sperrklinke, eine Betätigungswelle, sowie eine Rastierfeder
sind jeweils einzeln gehäuseseitig
gelagert bzw. befestigt.
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In
der
US 6 065 581 ist
eine derartige Parksperre beschrieben, bei welcher der Hebelarm
der Kontaktflächen
eines mit der Betätigungswelle
verbundenen Betätigungshebels
mit der Betätigungsstange
bei einer Druck- und Zugbetätigung
des Ziehkeils und damit die Betätigungskräfte beim
Ein- und Ausrücken
der Parksperre unterschiedlich groß sind. Die Betätigungswelle,
die Sperrklinke, sowie die Rückstellfeder
sind jeweils einzeln gehäuseseitig
gelagert bzw. abgestützt.
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In
der
US 4 671 133 wird
dagegen eine Parksperre vorgestellt, bei der die Lagerachse der
Sperrklinke einseitig in einer Bohrung des Getriebegehäuses und
gegenüberliegend
in einer Bohrung eines Gehäusedeckels
gelagert ist. Bei demontiertem Gehäusedeckel ist die Parksperre
zumindest teilweise von außen
montierbar, jedoch ohne den montierten Gehäusedeckel nicht funktionsfähig. Zur
Vereinfachung der Montage ist eine Führungsplatte vorgesehen, die
einerseits mit der Drehachse und andererseits mit dem Getriebegehäuse in Eingriff
steht. Die Führungsplatte
weist einen Anschlag für
das Halten der Sperrklinke in der entsperrten Ruheposition und eine
Führung
für die
Betätigungsstange
des Ziehkeils auf. Somit können
die Führungsplatte,
die Sperrklinke, und die Rückstellfeder
auf der Drehachse vormontiert und als strukturelle Einheit in das
Getriebegehäuse
eingesetzt werden. Als separat zu montierende Bauteile verbleiben
jedoch die Betätigungsstange
mit dem Ziehkeil, das Stützelement
für den Ziehkeil,
und der Gehäusedeckel.
Ein Funktionstest der Parksperre ist nachteilig ebenso erst im fertig montierten
Zustand nach dem Aufsetzen und der Befestigung des Gehäusedeckels
möglich.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs definierte
Parksperre im Hinblick auf eine verbesserte Montage- und Testmöglichkeit,
sowie eine erhöhte
Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass sämtliche Funktionsbauteile mit Ausnahme
des Parksperrenrades in einer vormontierbaren, autonom funktionsfähigen, und
als geschlossene Einheit in dem Getriebe montierbaren Parksperren-Baugruppe
zusammengefasst sind.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Parksperre sind Gegenstand
der Ansprüche
2 bis 10.
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Die
erfindungsgemäße Parksperre
ist vorzugsweise für
automatisierte Schaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe und Automatikgetriebe
vorgesehen. Die erfindungsgemäße Parksperre
kann jedoch auch in manuellen Schaltgetrieben als Ersatz bzw. zur
Ergänzung
einer Feststellbremse eingesetzt werden.
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Durch
die Zusammenfassung der Funktionsbauteile, wie der Sperrklinke,
der Lagerachse, der Rückstellfeder,
des Betätigungselementes,
usw., in einer eigenen vormontierbaren und autonom funktionsfähigen Baugruppe
kann die Montage und der Funktionstest der Parksperre unabhängig von
dem zugeordneten Getriebe erfolgen. Die Parksperre kann somit auch
an einem anderen Ort, z.B. von einem Zulieferer, hergestellt und
als geprüfte
Baugruppe an den Produktionsort des Getriebes geliefert werden,
wo sie als geschlossene Einheit in das Getriebe eingebaut wird.
Möglich
ist daher auch, dass dieselbe Parksperre, identisch oder mit geringen Änderungen, mit
deutlichem Kostenvorteil für
mehrere unterschiedliche Getriebe verwendet wird. Nur das Parksperrenrad
muss bauartbedingt jeweils als Einzelteil bei der Montage des Getriebes
auf der entsprechenden Getriebe-Ausgangswelle montiert werden.
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Zur
einfachen Erzielung einer Parksperren-Baugruppe ist zweckmäßig ein
Modulgehäuse als
Trägerbauteil
vorgesehen, in dem die Funktionsbauteile der Parksperre gelagert,
befestigt, oder anderweitig montiert sind, und das einen Montageflansch
zur Befestigung der Parksperren-Baugruppe in dem jeweiligen Getriebegehäuse aufweist.
Das Modulgehäuse
kann kostengünstig
als einteiliges Gussbauteil oder aus miteinander verschweißten Blechpress-
und -stanzteilen hergestellt werden.
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Der
Montageflansch des Modulgehäuses
ist besonders vorteilhaft als Deckelflansch ausgebildet, da die
Parksperren-Baugruppe dann in einer entsprechenden Gehäuseöffnung des
Getriebegehäuses
von außen
montiert werden kann. Dies ermöglicht
zum einen die fertige Montage des jeweiligen Getriebes einschließlich des
Parksperrenrades, aber ohne die übrigen
Funktionsbauteile der Parksperre, und den nachträglichen Einbau der Parksperren-Baugruppe.
Ebenso ist dadurch bei einer im späteren Fahrbetrieb auftretenden
Störung,
ausreichende Zugänglichkeit
vorausgesetzt, der Ausbau und die Reparatur der Parksperre ohne
einen Ausbau und die Demontage des Getriebes möglich.
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Zur
Lagerung der Sperrklinke weist das Modulgehäuse zweckmäßig zwei weitgehend parallele Lagerstege
mit jeweils einer koaxialen Lagerbohrung zur Aufnahme der Lagerachse
der Sperrklinke auf. Hierdurch werden bei eingelegter Parksperre,
d.h. bei eingerückter
Sperrklinke, die relativ großen
Stützkräfte optimal
in das Modulgehäuse
eingeleitet und über
dieses in das Getriebegehäuse übertragen. Ebenso
kann das Modulgehäuse
einen Anschlagsteg zur Anlage der Sperrklinke in der entsperrten
Ruhestellung aufweisen.
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Bei
der Verwendung eines Ziehkeils als Betätigungselement zum Ein- und
Ausrücken
der Sperrklinke weist das Modulgehäuse zweckmäßig auch einen Stützsteg zur
seitlichen bzw. radialen Abstützung des
Ziehkeils auf. Zur Übertragung
der Betätigungskräfte zum
Ein- und Ausrücken
der Parksperre kann das Modulgehäuse
eine weitgehend senkrecht zu dem Deckelflansch ausgerichtete Lagerbohrung
zur Aufnahme einer Betätigungswelle
mit einem äußeren Betätigungshebel
und einem inneren Betätigungshebel
aufweisen, wobei an dem inneren Betätigungshebel zweckmäßig eine
gelenkige Verbindung mit einer Betätigungsstange des Ziehkeils
vorgesehen ist. In diesem Fall ist die aus der Lagerbohrung und
der Betätigungswelle
gebildete Wellenlagerung zumindest mit einem Wellendichtring abgedichtet,
um den Austritt von Getriebeöl
und das Eindringen von Schmutz und Wasser in das Getriebe zu vermeiden.
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An
dem inneren Betätigungshebel
ist vorteilhaft auch ein Rastiersegment mit Rastiervertiefungen angeordnet,
dessen zugeordnete Rastierfeder zweckmäßig an dem Modulgehäuse befestigt
ist. Die Rastierfeder kann kostengünstig als gabelförmige Blattfeder
ausgebildet sein, die tangential zu dem Rastiersegment angeordnet
ist und endseitig ein zylindrisches Rastierelement zum mittigen
Eingriff in die Rastiervertiefungen aufweist.
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Bei
der Ausführung
des Montageflansches als Deckelflansch kann zweckmäßig auch
eine zum Ausgleich von Druckunterschieden zwischen der Getriebeinnenseite
und der Getriebeaußenseite
dienende Entlüftungseinrichtung
in die Parksperren-Baugruppe integriert werden. Dies kann relativ
einfach dadurch erfolgen, dass in der Betätigungswelle eine axiale Entlüftungsbohrung
angeordnet und auf der Getriebeaußenseite eine Entlüftungskappe
auf die Betätigungswelle
aufgesetzt wird.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung der Erfindung dienen.
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Hierzu
zeigt:
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1 Eine
bevorzugte Ausführung
der erfindungsgemäßen Parksperre
in einer perspektivischen Ansicht,
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2 die
Parksperre nach 1 in einer perspektivischen
Innenansicht, und
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3 die
Parksperre nach 1 in einer perspektivischen
Einzelteilansicht.
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Eine
Parksperre 1 umfasst ein Parksperrenrad 2 und
weitere in einer Parksperren-Baugruppe 3 zusammengefasste
Funktionsbauteile. Das Parksperrenrad 2 ist drehfest, vorliegend über eine
Kerbverzahnung 4, mit einer nicht abgebildeten Getriebe-Ausgangswelle verbunden
und weist mehrere über
seinen Außenumfang
verteilt angeordnete Sperrnuten 5 auf. Die Parksperren-Baugruppe 3 weist
ein Modulgehäuse 6 auf,
in dem die übrigen Funktionsbauteile
der Parksperre 1 gelagert, befestigt, oder anderweitig
montiert sind, und das einen Deckelflansch 7 aufweist,
mittels dem die Parksperren-Baugruppe 3 von außen in einer
entsprechenden Gehäuseöffnung eines
Getriebegehäuses
montierbar ist.
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Das
Modulgehäuse 6 weist
zwei weitgehend parallele Lagerstege 8 mit jeweils einer
koaxialen Lagerbohrung 9 auf, in die eine Lagerachse 10 zur
mittigen drehbeweglichen Lagerung einer Sperrklinke 11 eingesetzt
ist. Die Sperrklinke 11 weist einen Sperrnocken 12 zum
Sperreingriff in eine der Sperrnuten 5 des Parksperrenrades 2 auf.
Durch eine auf der Lagerachse 10 angeordnete, vorliegend
als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder 13, deren
einer Endschenkel 14 sich an der Sperrklinke 11 und
deren anderer Endschenkel 15 sich an einem der Lagerstege 8 abstützt, wird
die Sperrklinke 11 im Ruhezustand gegen einen Anschlagsteg 16 des
Modulgehäuses 6 gedrückt und
damit in einer entsperrten Ruhestellung gehalten. Zur Betätigung,
d.h. dem Ein- und Ausrücken,
der Sperrklinke 11 ist ein rotationssymmetrischer Ziehkeil 17 mit
einer Keilfläche 18 vorgesehen,
der radial beabstandet von der Lagerachse 10 zwischen der
Sperrklinke 11 und einem Stützsteg 19 des Modulgehäuses 6 geführt ist.
Durch eine Axialbewegung 20 des Ziehkeils 17 in
Richtung der Sperrklinke 11 wird diese mittels der Keilfläche 18 gegen
die Rückstellkraft
der Rückstellfeder 13 in
eine Sperrstellung geschwenkt, in der sich der Sperrnocken 12 in
Sperreingriff mit einer der Sperrnuten 5 des Parksperrenrades 2 befindet.
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Damit
auch bei nichtfluchtendem Sperrnocken 12 mit einer der
Sperrnuten 5 das sichere Einrücken der Sperrklinke 11 sichergestellt
wird, ist der Ziehkeil 17 auf einer Betätigungsstange 21 zwischen einem
Endanschlag 22 gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 23 begrenzt
axial verschiebbar. Das Einrücken
der Sperrklinke 11, d.h. der Sperreingriff des Sperrnockens 12 in
eine Sperrnut 5 des Parksperrenrades 2, erfolgt
dann unter Wirkung der Rückstellkraft der
Druckfeder 23, sobald bei einer durch ein geringfügiges Rollen
des Kraftfahrzeuges bedingten Drehung des Parksperrenrades 2 die
nächste
Sperrnut 5 mit dem Sperrnocken 12 in Fluchtung
kommt.
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Die
Bewegung der Betätigungsstange 21 und
damit des Ziehkeils 17 erfolgt über eine weitgehend senkrecht
zu dem Deckelflansch 7 in einer Lagerbohrung 24 gelagerten
Betätigungswelle 25,
an der auf der Getriebeaußenseite 26 ein äußerer Betätigungshebel 27 mit
einem Kugelkopf 28 zur Einleitung einer Betätigungskraft
und auf der Getriebeinnenseite 29 ein innerer Betätigungshebel 30 mit
einer gelenkigen Verbindung 31 zu der Betätigungsstange 21 zur
Weiterleitung der Betätigungskraft
befestigt sind. Zur Abdichtung der aus der Lagerbohrung 24 und
der Betätigungswelle 25 gebildeten
Wellenlagerung ist ein Wellendichtring 32 vorgesehen. Zum Ausgleich
von möglichen
Druckunterschieden zwischen der Getriebeinnenseite 29 und
der Getriebeaußenseite 26 ist
eine Entlüftungseinrichtung 39 in die
Parksperren-Baugruppe 3 integriert, die vorliegend aus
einer koaxial in der Betätigungswelle 25 angeordneten
Entlüftungsbohrung 40 und
einer auf der Getriebeaußenseite 26 auf
die Betätigungswelle 25 aufgesetzten
Entlüftungskappe 33 gebildet
ist.
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Zur
Arretierung der Betätigungselemente
in der entsperrten Ruhestellung und der eingerückten Sperrstellung weist der
innere Betätigungshebel 30 ein
Rastiersegment 34 mit zwei gerundeten Rastiervertiefungen 35 auf.
Die zugeordnete Rastierfeder 36 ist vorliegend als eine
tangential zu dem Rastiersegment 34 angeordnete, gabelförmige Blattfeder 37 mit einem
endseitigen zylindrischen Rastierkörper 38 zum mittigen
Eingriff in die Rastiervertiefungen 35 ausgebildet und
an dem Modulgehäuse 6 befestigt.
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Durch
die Zusammenfassung der Funktionsbauteile 10, 11, 13, 17, 21, 23, 25, 27, 30, 34, 36 der Parksperre 1 in
einer Parksperren-Baugruppe 3 und deren Anordnung in einem
mit einem Deckelflansch 7 versehenen Modulgehäuse 6 kann
die Parksperre 1 unabhängig
von der Montage des zugeordneten Getriebes mit Ausnahme des Parksperrenrades 2 komplett
vormontiert, auf Funktionstüchtigkeit
getestet, von außen
in eine entsprechende Gehäuseöffnung des
Getriebegehäuses
eingesetzt und befestigt werden, sowie im Störungsfall ohne großen Aufwand demontiert
werden.
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- 1
- Parksperre
- 2
- Parksperrenrad
- 3
- Parksperren-Baugruppe
- 4
- Kerbverzahnung
- 5
- Sperrnut
- 6
- Modulgehäuse
- 7
- Deckelflansch
- 8
- Lagersteg
- 9
- Lagerbohrung
- 10
- Lagerachse
- 11
- Sperrklinke
- 12
- Sperrnocken
- 13
- Rückstellfeder
- 14
- Endschenkel
- 15
- Endschenkel
- 16
- Anschlagsteg
- 17
- Ziehkeil
- 18
- Keilfläche
- 19
- Stützsteg
- 20
- Axialbewegung
- 21
- Betätigungsstange
- 22
- Endanschlag
- 23
- Druckfeder
- 24
- Lagerbohrung
- 25
- Betätigungswelle
- 26
- Getriebeaußenseite
- 27
- äußerer Betätigungshebel
- 28
- Kugelkopf
- 29
- Getriebeinnenseite
- 30
- innerer
Betätigungshebel
- 31
- gelenkige
Verbindung
- 32
- Wellendichtring
- 33
- Entlüftungskappe
- 34
- Rastiersegment
- 35
- Rastiervertiefung
- 36
- Rastierfeder
- 37
- Blattfeder
- 38
- Rastierkörper
- 39
- Entlüftungseinrichtung
- 40
- Entlüftungsbohrung