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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer eine Notentriegelung aufweisenden Parksperre, umfassend einen elektrischen Aktor mit einem translatorisch antreibbaren Aktorausgangselement, welches die Parksperre bei einer translatorischen Bewegung betätigt, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Durch die
DE 44 22 257 C1 wurde eine Parksperre mit Notentriegelung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe bekannt. Die Parksperre umfasst ein Parksperrenrad und eine Sperrklinke, welche von einer durch einen Elektromotor antreibbaren Wählspindel betätigbar ist. Die Notentriegelung erfolgt über einen Bowdenzug, der über einen Entriegelungshebel einen Federspeicher zum Betätigen der Sperrklinke aktiviert.
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Durch die
DE 198 34 156 A1 der Anmelderin wurde eine Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre mittels eines so genannten Federspeichers bekannt, welcher einen ortfest angeordneten Parksperrenzylinder und einen darin beweglichen Kolben zur Betätigung eines Sperrgliedes (z. B. eines Sperrkegels) der Parksperre aufweist. Der Kolben, auch Stellglied genannt, wird in einer ersten Richtung, d. h. zum Einlegen der Parksperre mittels einer Druckfeder verschoben und in entgegengesetzter Richtung, d. h. zum Auslegen der Parksperre durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium zurückgestellt. In dieser Endlage wird der Kolben über einen Elektromagnet mechanisch verriegelt, so dass die Sperrklinke bei fahrendem Fahrzeug nicht in das Parksperrenrad einfallen kann.
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Durch das Fachbuch „Fahrzeuggetriebe" von H. Naunheimer et al., 2. Aufl., 2007, Seite 371, 372 wurde eine elektrisch aktivierte Parksperre der Anmelderin bekannt. Die bekannte Betätigungsvorrichtung umfasst einen in einem Parksperrenzylinder verschiebbaren Kolben, welcher auf eine drehbar angeordnete Parkscheibe einwirkt, die ihrerseits über eine Verbindungsstange einen Sperrkegel zum Ver- und Entriegeln einer Sperrklinke aufweist. Für den Fall, dass die Betätigungsvorrichtung versagt, ist eine Notentriegelung mittels eines Bowdenzuges vorgesehen, welcher an der Parkscheibe angreift und eine Verriegelung der Sperrklinke bewirkt. Damit ist die Parksperre im ausgelegten Zustand gesichert. Eine solche Notentriegelung kann notwendig sein, wenn das Fahrzeug mit defekter Parksperre abgeschleppt werden soll.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu vereinfachen und kompakt zu gestalten.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist das mittels des elektrischen Aktors translatorisch antreibbare Aktorausgangselement über eine Kupplung, welche durch die Notentriegelung entriegelbar ist, mit der Parksperre mittelbar oder unmittelbar verbunden.
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Durch die Kupplung wird der elektrische Aktor einerseits an die Parksperre angeschlossen, andererseits ergibt sich die Möglichkeit, die Parksperre von dem Aktor zu trennen, was insbesondere im Falle einer Notentriegelung vorteilhaft ist. Als ein elektrischer Aktor eignet sich hierbei insbesondere ein Linearelektromotor oder eine Tauchspule, welche beispielsweise jeweils einen Stößel als Aktorausgangselement aufweisen, oder ein Rotationselektromotor mit einer Umwandlungsvorrichtung, welche die Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umwandelt, beispielsweise eine Kugel-Mutter/Kugel-Spindel oder eine Mutter/Gewindespindel. Die Kupplung ist insbesondere als eine zerstörungsfrei ver- und entriegelbare, bzw. koppel- und entkoppelbare, Kupplung ausgeführt. Als Rotationselektromotor eignet sich insbesondere ein bürstenloser Motor, beispielsweise ein permanenterregter Synchronmotor oder ein Asynchronmotor oder ein Reluktanzmotor. Derartige Motoren sind mechanisch einfach aufgebaut und weisen einen geringen Verschleiß auf.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung als Steckkupplung ausgebildet, wobei ein erstes und ein zweites Kupplungsteil insbesondere koaxial ineinander steckbar sind. Dabei ist das erste Kupplungsteil mit dem Aktorausgangselement mittelbar oder unmittelbar verbunden und das zweite Kupplungsteil mit der Parksperre mittelbar oder unmittelbar verbunden. Dies erlaubt eine einfache und schnelle Montage beider Kupplungsteile.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind beide Kupplungsteile durch mindestens ein Verriegelungselement verriegelbar. Damit wird der Vorteil erreicht, dass bei verriegelter, d. h. geschlossener Kupplung die translatorische Bewegung in beiden Richtungen übertragbar ist: Das Sperrglied, beispielsweise ein Sperrkegel kann zum Ver- oder Entriegeln bewegt, d. h. die Parksperre ein- oder ausgelegt werden. Andererseits kann der elektrische Aktor bei entriegelter Kupplung abgetrennt werden, so dass eine Notentriegelung durchgeführt werden kann. Befindet sich die Parksperre beispielsweise im eingelegten Zustand (das Fahrzeug ist blockiert) und fällt gleichzeitig der Strom zur Betätigung des elektrischen Aktors aufgrund eines Fehlers im Fahrzeug aus, so könnte die Parksperre (ohne Notentriegelung) nicht mehr ausgelegt und die Blockade des Fahrzeuges nicht aufgehoben werden. Für diesen Fall wird durch die Notentriegelung die Kupplung entriegelt und die beiden Kupplungsteile voneinander getrennt, somit kann die Parksperre durch die Notentriegelung von Hand ausgelegt werden. Das Fahrzeug kann dann bewegt, z. B. abgeschleppt werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Notentriegelung als Seilzug oder Bowdenzug mit einem Seilzuganker ausgebildet, welcher einerseits in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Verriegelungselement steht und andererseits am zweiten Kupplungsteil angreift. Wird der Seilzug zwecks Notentriegelung betätigt, so wird zunächst die Verriegelung gelöst und anschließend lassen sich beide Teile der Steckkupplung auseinander ziehen, so dass die Kupplung getrennt ist und das zweite Kupplungsteil unabhängig vom ersten, d. h. vom blockierten Stellmotor bewegt werden kann.
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Nach weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das mindestens eine Verriegelungselement als Kugel, insbesondere als Kugel einer Kugelfalle, oder auch als Sicherungsring ausgebildet sein, welche jeweils mit dem Seilzuganker zusammenwirken.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung stützt sich der Seilzuganker in Zugrichtung über eine Feder, insbesondere eine Druckfeder, gegenüber dem zweiten Kupplungsteil ab. Bei der Notentriegelung wird somit die Feder über den Zuganker komprimiert, bzw. bei Verwendung einer Zugfeder verlängert, und die Federkraft wirkt auf das zweite Kupplungsteil. Durch die Feder wird der Seilzuganker in der Steckkupplung positioniert, d. h. auf Anschlag mit dem ersten Kupplungsteil gehalten. Hierbei schließt der Begriff „Feder” auch ein als Feder verwendbares anderes elastisches Bauteil, bzw. mehrere zu einem elastischen Bauteil zusammengefasste elastische Elemente ein, beispielsweise ein/mehrere Spiralfeder(n), ein/mehrere Gummielement(e) oder eine/mehrere Tellerfeder(n) etc.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Kupplungsteil als Führungshülse ausgebildet, welche mit der Gewindespindel fest verbunden, z. B. verschraubt ist. Dadurch wird die translatorische Bewegung der Gewindespindel eins zu eins auf die Führungshülse übertragen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Kupplungsteil ein Ansatzstück auf, welches in einer Aufnahmebohrung des ersten Kupplungsteils, d. h. der Führungshülse gleitend aufgenommen ist. Beide Kupplungsteile können somit koaxial ineinander gesteckt, d. h. einfach montiert werden. Ebenso einfach ist das Trennen der beiden Kupplungsteile.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ansatzstück des zweiten Kupplungsteiles gegenüber der Aufnahmebohrung des ersten Kupplungsteiles verriegelbar, und zwar bevorzugt durch die Kugel oder den Sicherungsring. Dadurch wird die Kupplung gekoppelt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Kupplungsteil, d. h. das Abtriebsglied der Kupplung, gelenkig mit einem schwenkbaren Koppelglied verbunden. Damit wird die translatorische Bewegung des Abtriebsgliedes in eine Drehbewegung umgewandelt und ein Übertragungsmechanismus zum Betätigen der Parksperre angesteuert.
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Eine wie vorstehend beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Personen- oder Nutzfahrzeuggetriebe und dort insbesondere in einem Automatgetriebe oder einem automatisierten Schaltgetriebe.
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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. Es zeigen
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1 eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung mit verriegelter Steckkupplung,
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2 die Betätigungsvorrichtung mit entriegelter Steckkupplung, 3 einen Verriegelungsmechanismus mit Kugelfalle im verriegelten Zustand,
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4 den Verriegelungsmechanismus im entriegelten Zustand,
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5 eine weitere Ausführungsform für ein Verriegelungsmechanismus mit Sicherungsring im verriegelten Zustand und
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6 den Verriegelungsmechanismus mit Sicherungsring im entriegelten Zustand.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Betätigen einer nicht dargestellten Parksperre, welche ein nicht dargestelltes Parksperrenrad, eine Sperrklinke und ein Sperrglied aufweist, welches über die Vorrichtung 1 betätigt wird. Bei eingelegter Parksperre greift die Sperrklinke in das Parksperrenrad ein und blockiert die Antriebsräder des Fahrzeuges. Bei ausgelegter Parksperre ist die Sperrklinke außer Eingriff, so dass sich das Parksperrenrad frei drehen kann, das Fahrzeug ist fahrbereit. Die Übertragung von der Betätigungsvorrichtung 1 auf das Sperrglied, beispielsweise einen Sperrkegel erfolgt über einen nicht dargestellten Mechanismus, der jedoch aus dem eingangs genannten Stand der Technik (Fachbuch) hervorgeht. Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst einen als Elektromotor ausgebildeten Aktor 2, auch Stellmotor 2 genannt. Der Aktor 2 weist eine Gewindespindel 3 als Aktorausgangselement auf, welche translatorisch, d. h. in Richtung des Doppelpfeils P bewegbar ist, wobei die Translationsbewegung über ein innerhalb des Aktors 2 angeordnetes, bevorzugt selbsthemmendes Bewegungsgewinde aus der Drehbewegung eines Rotors des Aktors 2 erzeugt wird. Die aus dem Aktor 2 herausragende Gewindespindel 3 ist fest mit einer Führungshülse 4 verbunden, z. B. durch eine nicht dargestellte Schraubverbindung, welche als erstes Kupplungsteil dient. Die Führungshülse 4 überträgt somit die Translationsbewegungen der Gewindespindel 3 eins zu eins. Mit der Führungshülse 4 ist ein als ein zweites Kupplungsteil dienendes Abtriebsglied 5 durch eine Steckverbindung verbunden. Somit bilden die Führungshülse 4 (erstes Kupplungsteil) und das Abtriebsglied 5 (zweites Kupplungsteil) zusammen eine zerstörungsfrei ver- und entriegelbare Kupplung 6, die hier als Steckkupplung ausgebildet ist. Das Abtriebsglied 5 ist wiederum mittelbar oder unmittelbar mit der Parksperre verbunden.
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Die Führungshülse 4 weist eine Aufnahmebohrung 4a, und das Abtriebsglied 5 weist ein zylindrisches Ansatzstück 5a auf, welches in der Aufnahmebohrung 4a gleitend aufgenommen ist. Das erste Kupplungsteil 4 und das zweite Kupplungsteil 5 sind durch einen Verriegelungsmechanismus, umfassend ein als Kugel ausgebildetes Verriegelungselement 7, verriegelt, d. h. axial gegeneinander fixiert. Damit wird die Bewegung der Gewindespindel 3 in beiden Richtungen, dargestellt durch den Doppelpfeil P, von der Führungshülse eins zu eins auf das Abtriebsglied 5 übertragen. Das Abtriebsglied 5 weist ein ringförmiges Anschlussstück 5b mit einer Bolzenbohrung 5c auf, über welche die Betätigungsvorrichtung 1 mit dem nicht dargestellten Übertragungsmechanismus zur Betätigung des Sperrkegels der Parksperre verbunden werden kann. Beispielhaft ist in gestrichelten Linien ein Koppelglied 8 dargestellt, welches um einen Drehpunkt M schwenkbar ist, wodurch die Translationsbewegung des Abtriebsgliedes 5 in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Das Koppelglied 8 wird insbesondere durch eine drehbare Wählscheibe eines nicht gezeigten Automatgetriebes gebildet, mittels welcher auch mehrere Übersetzungs- oder Fahrstufen des Automatgetriebes anwählbar sind. Das Koppelglied 8 kann alternativ hierzu auch als eine drehbare Parkscheibe ausgebildet sein (siehe Fachbuch „Fahrzeuggetriebe" von H. Naunheimer et al., 2. Aufl., 2007, Seite 371, 372). Das Abtriebsglied 5 weist eine Axialbohrung 5d auf, in welcher ein Zuganker 9 eines Seilzuges 10 sowie eine Druckfeder 11 angeordnet sind. Der Seilzug 10 mit dem Seilzuganker 9 sind Teil einer Notentriegelungseinrichtung, durch welche die Steckkupplung 6 entriegelt und getrennt, d. h. das Abtriebsglied 5 (zweites Kupplungsteil) von der Führungshülse 4 (erstes Kupplungsteil) entriegelt und abgekoppelt werden kann.
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Die Betätigungsvorrichtung 1 erlaubt eine Verstellung des Abtriebsgliedes 5 in zwei Endlagen, welche durch die Buchstaben A, B angedeutet sind Der Abstand zwischen den beiden Endlagen A, B, d. h. der Verstellweg, ist mit s bezeichnet.
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2 zeigt die Betätigungsvorrichtung 1 aus 1 mit getrennter, d. h. entriegelter/abgekoppelter Kupplung 6, d. h. die beiden Kupplungsteile 4, 5 sind axial gegeneinander verschiebbar. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Die Betätigungsvorrichtung 1 ist im Zustand der Notentriegelung dargestellt, d. h. das Abtriebsglied 5 ist gegenüber der Führungshülse 4 entriegelt und axial um den Weg a verschoben. Das Verriegelungselement 7 hat sich radial nach innen bewegt und lässt dadurch eine Axialbewegung zwischen dem ersten Kupplungsteil 4 und dem zweiten Kupplungsteil 5 zu. Die Notentriegelung erfolgt durch Ziehen des Seilzuges 10 in Richtung des Pfeils E, wobei die Druckfeder 11 komprimiert wird. Die Bewegung in Richtung des Pfeils E geht so weit, bis die Parksperre sich im ausgelegten Zustand befindet und das Fahrzeug nicht mehr blockiert ist. Es kann in diesem Zustand abgeschleppt werden. Dabei ist es zweckmäßig, dass das Abtriebsglied 5 in der notentriegelten Position, d. h. bei ausgelegter Parksperre fixiert wird, damit die Sperrklinke nicht in das Parksperrenrad einfallen kann.
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Die Notentriegelung wird dann vorgenommen, wenn der elektromotorische Antrieb, z. B. infolge von Stromausfall, nicht mehr in der Lage ist, das Abtriebsglied 5 aus der Position A (vgl. 1, eingelegte Parksperre) in die Position B (ausgelegte Parksperre) zu bewegen. Nach der Notentriegelung müssen das Abtriebsglied 5 manuell zurückgestellt und der Aktor 2 gegebenenfalls repariert werden.
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3 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt der Betätigungsvorrichtung 1 aus 1 mit dem Seilzuganker 9 in Verriegelungsposition. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Das Ansatzstück 5a weist eine Radialbohrung 12 auf, in welcher das als Kugel 7 ausgebildete Verriegelungselement radial geführt ist. Bevorzugt sind dabei weitere derartige Kugeln jeweils in Radialbohrungen des Ansatzstückes 5a als weitere Verriegelungselemente vorgesehen, welche bevorzugt zusammen mit der Kugel 7 gleichmäßig über den Umfang der Aufnahmebohrung 4a, beziehungsweise des Ansatzstückes 5a, verteilt sind. Die Führungshülse 4 weist im Bereich der Aufnahmebohrung 4a eine umlaufende Nut 13 mit einem dreieckförmigen Nutquerschnitt auf, in welchem die Kugel 7 gehalten ist. Hierdurch bilden die Kugel 7, die Radialbohrung 12 und die Nut 13 eine so genannte Kugelfalle. Der Seilzuganker 9 weist zwei zylindrische Bereiche 9a, 9b mit einem größeren und einem kleineren Durchmesser auf, welche durch einen konischen Bereich 9c miteinander verbunden sind. Der Durchmesser des Bereiches 9a entspricht dem Durchmesser der Bohrung 5d des Ansatzstückes 5a In der dargestellten Position blockiert der Seilzuganker 9 mit dem zylindrischen Bereich 9a eine radiale Einwärtsbewegung der Kugel 7 mit der Folge, dass die Kupplung 6 geschlossen ist. Das erste Kupplungsteil 4 und das zweite Kupplungsteil 5 sind axial in beiden Richtungen gegeneinander verriegelt.
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4 zeigt die Kupplung 6 aus 3 geöffnet, d. h. entkoppelt/entriegelt, wodurch die beiden Kupplungsteile 4, 5 axial gegeneinander verschiebbar sind. Der Seilzuganker 9 ist durch Betätigung des Seilzuges 10 in Richtung des Pfeils E (vgl. 2) derart verschoben, dass sich der zylindrische Bereich 9b mit dem kleineren Durchmesser im Bereich der Radialbohrung 12 befindet – dadurch kann sich die Kugel 7 radial nach innen bewegen und die Blockade freigeben (Entriegeln). Zum anschließenden Schließen, d. h. Koppeln/Verriegeln der Kupplung 6 werden die beiden Kupplungsteile 4, 5 wieder ineinander und zusammen geführt, wobei die Kugel 7 durch den konischen Bereich 9c zurück in die Nut 13 gedruckt wird und die Kupplungsteile 4, 5 fest miteinander verriegelt.
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5 zeigt eine Variante für einen Verriegelungsmechanismus, d. h. eine Alternative zu der oben beschriebenen Kugelfalle, bestehend aus Kugel 7, Radialbohrung 12 und Nut 13 (vgl. 3) im Querschnitt. Ein schraffierter Kreisquerschnitt 29a eines Seilzugankers 29 entspricht dem zylindrischen Bereich 9a des Seilzugankers 9 des vorherigen Ausführungsbeispieles. Ein sich anschließender Ringquerschnitt 25a entspricht dem Ansatzstück 5a des zweiten Kupplungsteiles 5. Ein äußerer Ringquerschnitt 24 entspricht der Führungshülse 4 bzw. dem ersten Kupplungsteil 4. Das Ansatzstück 25a weist über den Umfang verteilt vier radial verlaufende Durchtrittsöffnungen 14, 15, 16, 17 auf, in welche ein Sicherungsring 18, welcher radial einwärts gerichtete Nasen 18a, 18b, 18c sowie zwei radial nach innen gerichtete Enden 18d und 18e aufweist, eingreift. Die Führungshülse 24 weist eine Ringnut 20 auf, in welche der Sicherungsring 18 eingreift. In der dargestellten Position des Sicherungsringes 18 sind die Führungshülse 24 und das Ansatzstück 25a in axialer Richtung gegeneinander verriegelt. Der Querschnitt 29a verhindert, dass der unter Spannung stehende Sicherungsring 18 radial nach innen einfedert und somit die Nut 20 verlässt.
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6 zeigt den alternativen Verriegelungsmechanismus aus 5 in entriegelter Position, d. h. der Sicherungsring 18 ist radial nach innen eingefedert und steht nicht mehr in Eingriff mit der Ringnut 20. Das Einfedern des Sicherungsringes 18 wird durch Zurückziehen des Seilzugankers 29 ermöglicht, so dass der zylindrische Bereich 29b mit dem kleineren Durchmesser (entsprechend dem zylindrischen Bereich 9b in 3) im Eingriffsbereich des Sicherungsringes 18 liegt. Infolge der Durchtrittsöffnungen 14, 15, 16, 17 ist der Weg frei zum radialen Einfedern der Nasen und Enden 18a–19e. Die Verriegelung ist aufgehoben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungsvorrichtung
- 2
- Aktor (Stellmotor)
- 3
- Gewindespindel (Aktorausgangselement)
- 4
- Führungshülse (erstes Kupplungsteil)
- 4a
- Aufnahmebohrung
- 5
- Abtriebsglied (zweites Kupplungsteil)
- 5a
- Ansatzstück
- 5b
- Anschlussstück
- 5c
- Bolzenbohrung
- 5d
- Bohrung
- 6
- Kupplung
- 7
- Verriegelungselement
- 8
- Koppelglied
- 9
- Seilzuganker
- 9a
- zylindrischer Bereich
- 9b
- zylindrischer Bereich
- 9c
- konischer Bereich
- 10
- Seilzug
- 11
- Feder
- 12
- Radialbohrung
- 13
- Nut
- 14
- Durchtrittsöffnung
- 15
- Durchtrittsöffnung
- 16
- Durchtrittsöffnung
- 17
- Durchtrittsöffnung
- 18
- Sicherungsring
- 18a, b, c
- Nasen
- 18d, e
- Enden
- 20
- Ringnut
- 24
- Führungshülse (erstes Kupplungsteil)
- 25
- Abtriebsglied
- 25a
- Ansatzstück
- 29
- Seilzuganker
- 29a
- zylindrischer Bereich
- 29b
- zylindrischer Bereich
- M
- Mittelpunkt
- a
- Axialverschiebung
- A
- Endlage
- B
- Endlage
- s
- Verstellweg
- P
- Doppelpfeil
- E
- Pfeil (Entriegelungsrichtung)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4422257 C1 [0002]
- DE 19834156 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Fahrzeuggetriebe” von H. Naunheimer et al., 2. Aufl., 2007, Seite 371, 372 [0004]
- „Fahrzeuggetriebe” von H. Naunheimer et al., 2. Aufl., 2007, Seite 371, 372 [0026]
