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Die
Erfindung betrifft eine Parksperrenvorrichtung für ein
Kraftfahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Es
ist bekannt, Automatgetriebe von Kraftfahrzeugen mit einer Parksperre
zu versehen, welche bei abgestelltem Fahrzeug eine mechanische Blockierung
der Getriebeabtriebswelle bewirkt und damit ein Wegrollen des Fahrzeuges
verhindert. Einen Überblick über gebräuchliche
Parksperren findet man in dem Fachbuch „Fahrzeuggetriebe" von
Harald Naunheimer et al., 2 Aufl., 2007, Seite 368 bis 373.
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Durch
die
DE 199 33 618
A1 der Anmelderin wurde eine Parksperrenvorrichtung für
ein Automatgetriebe bekannt, wobei eine Sperrklinke in ein Parksperrenrad
eingreift und dieses blockiert. In diesem Fall ist die Parksperre
eingelegt, wobei ein Sperrkegel, der sich gegenüber der
Sperrklinke und einer gehäusefesten Führungsplatte
abstützt, die Sperrklinke verriegelt. Beim Auslegen der
Parksperren, d. h. beim Herausziehen des Sperrkegels kommt die Sperrklinke
außer Eingriff mit dem Parksperrenrad und wird in dieser
Position durch eine Rückstellfeder gehalten, die als Drehfeder
im Bereich des Parksperrenbolzens ausgebildet ist. Beim Einlegen
der Parksperre, d. h. beim Einschieben des Sperrkegels muss die
Kraft der Rückstellfeder überwunden werden.
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Ein
Problem, welches im Zustand der ausgelegten Parksperre, z. B. beim
Fahren auf Schlechtwegestrecken auftritt, ist das selbsttätige
Eintauchen der Sperrklinke in das Parksperrenrad, was zu einer Schädigung
des Parksperrensystems führen kann. Man kann diesem Problem
mit einer stärkeren Dimensionierung der Rückstellfeder
begegnen, was jedoch den Nachteil einer höheren Betätigungskraft
für den Sperrkegel und einer Verringerung der Ein fallgeschwindigkeit
der Sperrklinke beim Einlegen der Parksperre mit sich bringt.
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Durch
die
US 6,279,713 B1 wurde
eine Parksperrenvorrichtung mit einem Parksperrenrad und einer Sperrklinke
bekannt, welche durch eine als schraubenförmige Druckfeder
ausgebildete Rückstellfeder in ihrer ausgelegten Position
gehalten wird. Auch hier tritt das Problem des so genannten Ratschens
auf, wenn die Sperrklinke beim Fahren des Fahrzeuges über
unebene Strecken derart beschleunigt wird, dass die Beschleunigungskräfte
die Kraft der Rückstellfeder übersteigen.
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Durch
die
DE 102 45 951
A1 , die
DE
10 2004 058 332 A1 sowie die
DE 10 2006 012 343 A1 ,
jeweils aus dem Hause der Anmelderin, wurden weitere Parksperrenbauarten
bekannt, welche sich jedoch vornehmlich mit dem Problem des so genannten
Entlastungsstoßes beim Auslegen der Parksperre befassen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Parksperrenvorrichtung
der eingangs genannten Art eine Berührung zwischen Sperrklinke und
Parksperrenrad und das Eintauchen der Sperrklinke in das Parksperrenrad
bei ausgelegter Parksperre sicher zu vermeiden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Sperrklinke kraftschlüssig durch eine
Arretiereinrichtung gesichert wird. Die kraftschlüssige
Sicherung verhindert eine Bewegung der Sperrklinke bei ausgelegter
Parksperre, d. h. ein so genanntes Ratschen oder Eintauchen der
Sperrklinke in die Parksperrenverzahnung findet nicht statt. Damit
wenden unangenehme Geräusche, ein vorzeitiger Verschleiß oder eine
Beschädigung der Parksperrenvorrichtung vermieden.
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Nach
einer vorteilhaften Ausbildung umfasst die Aretiereinrichtung ein
federbelastetes Sicherungselement sowie eine in der Sperrklinke
angeordnete Vertiefung. Das Sicherungselement ist vorzugsweise zylinderförmig,
z. B. als Stift ausgebildet und weist stirnseitig eine Gleitkontur
auf, welche vorzugsweise ballig oder auch konisch ausgebildet sein kann.
Die Vertiefung weist eine entsprechende Gegenkontur auf. Der Stift
der Arretiervorrichtung gleitet auf der Sperrklinke, bis er die
Vertiefung gefunden hat und in diese hinein gleitet, wobei er durch
die Druckfeder in die Vertiefung hinein gedrückt und dort gehalten
wird. Dies ist der Zustand der Arretierung. Um diese Arretierung
zu lösen, muss zunächst eine größere
Kraft für die Schwenkbewegung der Sperrklinke aufgebracht
werden, damit der an seiner Stirnseite ballig ausgebildet Stift
auch aus der ebenfalls ballig ausgebildeten Vertiefung heraus gleiten
kann. Bei der anschließenden Gleitbewegung auf der Sperrklinke
ist lediglich die Gleitreibung zu überwinden. Aufgrund
dieser relativ geringen Reibungskraft ergibt sich für die
Einfallgeschwindigkeit der Sperrklinke nur ein geringer Einfluss – eine
Rückstellfeder für die Sperrklinke kann daher
schwächer ausgelegt werden oder ganz entfallen. Dies ergibt
eine höhere Einfallgeschwindigkeit für die Sperrklinke
in das Parksperrenrad, was aus Sicherheitsgründen von Vorteil
ist.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform verlauft die Bewegungsrichtung
des federbelasteten Sicherungselementes bzw. Sicherungsstiftes in
axialer Richtung, d. h. parallel zur Richtung der Schwenkachse der
Sperrklinke. Das Sicherungselement ist dabei vorzugsweise in einer
gehäuseseitigen Bohrung zusammen mit der Druckfeder geführt.
Die Losbrechkraft zum Lösen der Arretierung ist abhängig von
der Federkraft auf den Sicherungsstift, von der Haftreibung zwischen
der Stirnfläche des Stiftes und der Vertiefung in der Sperrklinke
sowie vom jeweiligen Winkel der Gleitkontur. Die Losbrechkraft kann also
eingestellt werden und sollte größer als die zu erwartende
Abhebekraft sein.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei
sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale
und/oder Vorteile ergeben können.
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Es
zeigen
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1 eine
teilweise dargestellte Parksperrenvorrichtung bei ausgelegter Parksperre
und gesicherter Sperrklinke,
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2 die
Parksperrenvorrichtung mit eingelegter Parksperre und entsicherter
Sperrklinke und
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3 ein
Diagramm mit dem Verlauf der Haltekraft der Sicherung über
dem Drehwinkel der Sperrklinke.
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1 zeigt
einen Ausschnitt einer Parksperrenvorrichtung mit folgenden Teilen:
eine (unvollständig dargestellte) Sperrklinke
1,
ein als Sperrkegel
2 ausgebildetes Sperrelement, eine Betätigungsstange
3 und
eine gehäusefest angeordnete Führungsplatte
4.
Die Darstellung zeigt die Parksperrenvorrichtung bei ausgelegter
Parksperre, d. h. der Sperrkegel
2 ist frei von der Sperrklinke
1,
welche sich in nicht sperrender Position, also außer Eingriff
mit einem nicht dargestellten Parksperrenrad befindet. Insoweit
entspricht die Parksperrenvorrichtung dem eingangs genannten Stand
der Technik, insbesondere der
DE 199 33 618 A1 der Anmelderin.
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Erfindungsgemäß weist
die Sperrklinke 1 eine kalottenförmige Vertiefung 5 auf,
in welche ein als Sicherungsstift 6 ausgebildetes, durch
eine Druckfeder 7 belastetes Sicherungselement kraftschlüssig
eingreift. Der Sicherungsstift 6 ist in einer Sacklochbohrung 8,
in welcher sich die Druckfeder 7 abstützt, im
Getriebegehäuse 9 geführt. Der Sicherungsstift 6 weist
an seiner der Sperrklinke 1 zugewandten Stirnseite 6a eine
ballige Kontur, eine so genannte Gleitkontur auf, während
die kalottenförmige Vertiefung 5 eine entsprechende
Gegenkontur aufweist, auf welche unten – bei der Beschreibung
der 2 – näher eingegangen wird.
Die Gleitkontur des Sicherungsstiftes 6 sowie die Gegenkontur
der Vertiefung 5 können durch Radien oder auch
durch Gleitschrägen gebildet werden. Die Tiefe der kalottenförmigen
Vertiefung 5 ist relativ gering, sodass der Sicherungsstift 6 bei
einer Querbewegung aus der Vertiefung 5 heraus gleiten
kann. Es handelt somit um eine kraftschlüssige Sicherung
der Sperrklinke 1. Auf die Sperrklinke 1 kann
bei ausgelegter Parksperre eine Abhebekraft F wirken, welche sich
aus Erschütterungen oder Schwingungen des Fahrzeuges, z.
B. beim Fahren über Schlechtwegestrecken ergibt, sodass
es zu einer Berührung zwischen Sperrklinke 1 und
Parksperrenrad kommen kann. Um dem vorzubeugen, ist die kraftschlüssige
Sicherung in Form des federbelasteten Sicherungsstiftes 6 vorgesehen, dessen
Haltekraft größer als die zu erwartende Abhebekraft
F sein soll. Die Haltekraft, auch Losbrechkraft genannt, wird insbesondere
bei der Beschreibung von 3 näher erläutert.
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2 zeigt
die Parksperrenvorrichtung gemäß 1 bei
eingelegter Parksperre – für gleiche Teile werden
gleiche Bezugszahlen verwendet. Die Sperrklinke 1 ist jetzt
in ein nicht dargestelltes Parksperrenrad eines Automatgetriebes
eingeklinkt, sodass die Getriebeabtriebswelle mechanisch blockiert und
das Fahrzeug am Wegrollen gehindert ist. In dieser Parkposition
des Fahrzeuges ist die Sperrklinke 1 durch den Sperrkegel 2,
welcher sich an der Führungsplatte 4 abstützt,
blockiert. Durch die Bewegung der Sperrklinke 1 vom ausgelegten
zum eingelegten Zustand ist der Sperrstift 6 aus der kalottenförmigen
Vertiefung 5 heraus geglitten und steht in der dargestellten
Position in Kontakt mit der Seitenfläche 1a der
Sperrklinke 1. Bei dieser Bewegung ist der Sperrstift 6 gegen
die Kraft der Druckfeder 7 in die Sacklochbohrung 8 hineingedrückt
worden. Die Gleitkontur des Stirnendes 6a des Sicherungsstiftes 6 ist
durch einen Radius r und die Gegenkontur der kalottenförmigen
Vertiefung 5 durch einen Radius R gekennzeichnet, wobei
R > r. Der Radius
R der Vertiefung kann – was nicht dargestellt ist – in
der Mitte abgeplattet sein, um Toleranzen bei der Positionierung
des Sicherungsstiftes 6 auszugleichen. Wie be reits erwähnt,
können die dargestellten Konturen r, R auch durch konische
Flächen oder ebene Gleitflächen ersetzt werden.
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Soll
die Parksperre wieder ausgelegt werden – also in den Zustand
gemäß 1 überführt
werden – wird der Sperrkegel 2 mittels der Betätigungsstange 3 zurückgezogen,
sodass die Sperrklinke 1, die durch eine nicht dargestellte
Rückstellfeder belastet ist, in ihre Position gemäß 1 zurückgestellt
wird. Bei dieser Rückstellbewegung gleitet das Stirnende 6a des
Sicherungsstiftes 6 in die kalottenförmige Vertiefung 5,
sodass die Sperrklinke 1 wieder gesichert ist.
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3 zeigt
ein Diagramm, bei welchem die Haltekraft, welche die Sperrklinke 1 in
ihrer Position gemäß 1 hält,
aufgetragen ist über dem Drehwinkel der Sperrklinke 1,
die – wie aus dem Stand der Technik bekannt – um
einen nicht dargestellten Parksperrenbolzen schwenkbar ist. Die
Haltekraft H ist als Linienzug mit den Punkten I bis IV dargestellt.
Der Verlauf der Haltekraft H beginnt bei einem Drehwinkel, welcher
der Position gemäß 1 (Sicherungsposition)
des Sicherungsstiftes 6 entspricht, und ist bis zum Punkt
I zunächst durch Gleitreibung bestimmt, bis der Sicherungsstift 6 auf
die Gegenkontur trifft – durch diese Berührung
ergibt sich ein steiler Kraftanstieg vom Punkt I zum Punkt II. Der
Haltekraftverlauf vom Punkt II zum Punkt III ergibt sich aus der Kennlinie
der Druckfeder 7, welche durch die Axialbewegung des Sicherungsstiftes 6 zusammengedrückt
wird. Sobald der Sicherungsstift 6 die Gegenkontur der
Vertiefung 5 verlassen hat (Position gemäß 2)
ergibt sich ein steiler Kraftabfall vom Punkt III zum Punkt IV.
Anschließend bleibt die Haltekraft auf dem Niveau des Punktes
IV konstant, da jetzt nur noch eine Reibungskraft zwischen dem Stirnende 6a und
der Seitenfläche 1a der Sperrklinke 1 wirkt.
Diese niedrige Gegenkraft erlaubt ein problemloses Einlegen der
Klinke 1, d. h. die Einfallgeschwindigkeit des Sperrklinkenzahnes
in die Parksperrenverzahnung ist kaum gebremst, was einen Vorteil
dieser Sicherung darstellt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen,
dass sich der in dem Diagramm dargestellte Drehwinkel-/Haltekraft-Verlauf
für eine konische Kontur der Kontaktflächen des
Sicherungsstifts 6 zur Sperrklinke 1 ergibt. Die
Formgebung der Kontur und Gegenkontur spielt für den Drehwinkel-/Haltekraft-Verlauf
eine bedeutende Rolle. Durch eine geeignete Formgebung der Kontaktflächen
und durch die Wahl der Federkennlinie kann die Haltekraft relativ
genau bestimmt und so ausgelegt werden, dass sie größer
als die zu erwartende, auf die Sperrklinke wirkende Abhebekraft
ist.
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- 1
- Sperrklinke
- 1a
- Seitenfläche
- 2
- Sperrkegel
(Sperrelement)
- 3
- Betätigungsstange
- 4
- Führungsplatte
- 5
- Vertiefung
- 6
- Sicherungsstift
- 6a
- Stirnende
- 7
- Druckfeder
- 8
- Sacklochbohrung
- 9
- Getriebegehäuse
- F
- Abhebekraft
- r
- Radius,
Stirnende 6a
- R
- Radius,
Vertiefung 5
- H
- Haltekraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19933618
A1 [0003, 0017]
- - US 6279713 B1 [0005]
- - DE 10245951 A1 [0006]
- - DE 102004058332 A1 [0006]
- - DE 102006012343 A1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Fachbuch „Fahrzeuggetriebe” von
Harald Naunheimer et al., 2 Aufl., 2007, Seite 368 bis 373 [0002]