DE102010028281B4 - Parksperreneinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Automatgetriebe - Google Patents

Abstract

Parksperreneinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Automatgetriebe, umfassend ein Parksperrenrad, eine Sperrklinke, einen auf einer Verbindungsstange (1, 11, 21, 31) axial verschiebbar angeordneten, durch eine Ausgleichsfeder (6, 16, 26, 36) belasteten Sperrkegel (2, 12, 22, 32), wobei sich die Ausgleichsfeder (6, 16, 26, 36) einerseits am Sperrkegel (2, 12, 22, 32) und andererseits an einem Widerlager (5, 15, 25, 35) der Verbindungsstange (1, 11,21,31) abstützt, wobei der Federweg (x) der Ausgleichsfeder (6, 16, 26, 36) und der Weg des Sperrkegels (2, 12, 22 32) durch einen sich am Widerlager (5, 15, 25, 35) abstützenden Anschlag (4, 14, 24, 34) begrenzt sind, wobei der Anschlag als axial verschiebbare, auf der Verbindungsstange (1, 11, 21) angeordnete separate Hülse (4, 14, 24) ausgebildet ist, über die sich die Ausgleichsfeder (6, 16, 26) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die separate Hülse als Bundhülse (4, 14) ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Parksperreneinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Automatgetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Durch die DE 199 33 618 A1 der Anmelderin wurde eine Parksperreneinrichtung für Automatgetriebe von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Parksperre umfasst eine gehäusefest schwenkbar angeordnete Sperrklinke, welche bei eingelegter Parksperre in eine Verzahnung eines Parksperrenrades eingreift und dieses blockiert. Im Zustand der eingelegten Parksperre wird die Sperrklinke durch einen Sperrkegel verriegelt, welcher an einer gehäuseseitigen Führungsplatte abgestützt ist. Der Sperrkegel ist axial beweglich auf einer Verbindungsstange angeordnet und wird durch eine Ausgleichsfeder belastet, welche sich an einem Widerlager der Verbindungsstange abstützt. Zum Auslegen der Parksperre wird der Sperrkegel über die Verbindungsstange zurückgezogen, sodass die Sperrklinke durch eine Rückstellfeder aus der Verzahnung des Parksperrenrades herausgeschwenkt wird. Damit ist die Blockade des Parksperrenrades aufgehoben, und das Fahrzeug ist fahrbereit.
• Durch die DE 10 2007 026 412 A1 der Anmelderin wurde eine Parksperre für ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei eine Sperrklinke durch einen sich an einer Führungsplatte abstützenden Sperrkegel bei eingelegter Parksperre verriegelt wird. Der Sperrkegel weist - zusätzlich zu einer Anlaufschräge - einen konischen Anschlagbund auf, um den Weg des Sperrkegels und damit die Überdeckung zwischen Sperrkegel und Führungsplatte zu begrenzen. Die Wegbegrenzung des Sperrkegels erfolgt somit in Einschubrichtung des Sperrkegels beim Einlegen der Parksperre.
• Aus den weiteren Dokumenten JP S55- 164 527 A , JP 2006 - 143 086 A sowie DE 10 2004 058 332 A1 sind weitere Parksperren für ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchen eine Sperrklinke durch einen sich an einer Führungsplatte abstützenden Sperrkegel bei eingelegter Parksperre verriegelt wird.
• Ein Problem, welches bei bekannten Parksperren auftritt, ist das so genannte Ratschen, d. h. ein nicht beabsichtigtes Einfallen der Sperrklinke in das Parksperrenrad bei rollendem Fahrzeug. Dies kann aufgrund einer fehlerhaften Bedienung des Wählhebels durch den Fahrer oder aufgrund eines Fehlerfalles auftreten. Dabei schwingt die Sperrklinke mit entsprechender Dynamik zwischen dem Parksperrenrad und der Führungsplatte auf und ab. Beim so genannten Ratschen wird der Sperrkegel aufgrund der Systemdynamik und der Geometrie der Anhebeschrägen in axialer Richtung derart beschleunigt, dass die Ausgleichsfeder auf ein kürzeres Maß als zulässig zusammengedrückt wird. Dieses Maß kann die Blocklänge der Feder sein (alle Windungen liegen aneinander) oder es kann ein Maß sein, welches für die Feder aufgrund ihrer rechnerischen Auslegung nicht mehr zulässig ist. In anderen Worten, im Extremfall sind die in den Federwindungen auftretenden Schubspannungen zu hoch und überschreiten die maximal zulässigen Schubspannungen. Tritt diese Belastung der Feder häufiger auf, so kann dies zu einem Setzen, d. h. zu einem irreversiblen Kraftverlust, oder zu einem Bruch der Feder aufgrund der hohen Hubspannung der Feder führen. Tritt diese Beanspruchung der Feder häufiger auf, so kann dies zu einem Setzen der Ausgleichsfeder führen, d. h. zu einem irreversiblen Federkraftverlust. Dadurch kann die Einlegesicherheit der Parksperre beeinträchtigt werden.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Beanspruchung der Ausgleichsfeder, insbesondere beim so genannten Ratschen zu begrenzen und ihre Lebensdauer zu erhöhen.
• Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Weg des Sperrkegels auf der Verbindungsstange und der Federweg der Ausgleichsfeder durch einen sich am Widerlager abstützenden Anschlag begrenzt sind, wobei der Anschlag als axial verschiebbare, auf der Verbindungsstange angeordnete separate Hülse ausgebildet ist, über die sich die Ausgleichsfeder abstützt, wobei die separate Hülse als Bundhülse ausgebildet ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass bei einer dynamischen Axialbeschleunigung des Sperrkegels die Ausgleichsfeder nicht mehr unter die kürzeste zulässige Einbaulänge gefahren wird. Diese kürzeste zulässige Einbaulänge der Ausgleichsfeder ist abhängig von maximal zulässigen Schubspannungen der Ausgleichsfeder. Somit wird ein zu starkes Zusammendrücken der Ausgleichsfeder vermieden und eine Reduzierung der Federbeanspruchung der Feder erreicht. Damit wird gleichzeitig erreicht, dass die Ausgleichsfeder nicht vorzeitig ermüdet, wodurch ihre Funktion beim Einlegen der Parksperre (Einfallgeschwindigkeit des Sperrklinkenzahnes in eine Zahnlücke des Parksperrenrades) beeinträchtigt würde.
• Vorteilhaft hierbei ist, dass die Hülse ein einfaches, kostengünstig herstellbares Bauteil ist, welches einen stabilen Anschlag für den Sperrkegel beim Zurückschnellen bildet. Alternativ zu der axial verschiebbaren Anordnung der separaten Hülse auf der Verbindungsstange kann auch vorgesehen sein, dass die Hülse fest auf der Verbindungsstange aufgepresst ist und hierbei zugleich das Widerlager für die Ausgleichsfeder bildet.
• In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Hülse einen rohrförmigen Führungsabschnitt mit einem axialen Anschlagmaß auf, welches abhängig von der kleinsten zulässigen Federlänge der Ausgleichsfeder ist.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Sperrkegel einen Führungsabschnitt mit einem axialen Anschlagmaß auf, welches auf das axiale Anschlagmaß der separaten Hülse und die kürzeste zulässige Einbaulänge der Ausgleichsfeder abgestimmt ist. Die Stirnfläche des Führungsabschnittes bildet den axialen Anschlag des Sperrkegels.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Summe der axialen Anschlagmaße der beiden Führungsabschnitte von Hülse und Sperrkegel größer als das Blockmaß der Ausgleichsfeder. Damit wird die unzulässig hohe Kompression der Feder, die mit einer überhöhten Beanspruchung verbunden ist, vermieden. Das Federkraftniveau bleibt somit erhalten.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die axialen Anschlagmaße der Führungsabschnitte jeweils größer oder gleich Null sein. In dem Falle, dass ein Anschlagmaß gleich Null ist, muss das andere Anschlagmaß größer als das kürzeste zulässige Einbaumaß der Ausgleichsfeder sein.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Anschlag als Hülse oder als rohrförmiger Ansatz ausgebildet sein, welcher fest mit dem Sperrkegel verbunden oder integriert ist. Die Hülse kann beispielsweise stoffschlüssig oder durch eine Schraubverbindung mit dem Sperrkegel verbunden oder einstückig mit dem Sperrkegel ausgebildet sein. Die freie Stirnfläche der integrierten Hülse läuft vorzugsweise gegen eine Scheibe, welche sich am Widerlager abstützt. Möglich ist auch, die Scheibe und das Widerlager einstückig mit der Verbindungsstange auszubilden, z. B. durch Ausformen eines Bundes.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die integrierte Hülse einen Führungsabschnitt mit einem axialen Anschlagmaß auf, welches größer als die kürzeste zulässige Einbaulänge der Ausgleichsfeder ist. Bevorzugt ist die Ausgleichsfeder radial innerhalb der integrierten Hülse angeordnet und auf der Verbindungsstange geführt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
• 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer auf einer Verbindungsstange angeordneten Bundhülse,
• 2 eine erste Abwandlung des ersten Ausführungsbeispieles,
• 3 eine zweite Abwandlung des ersten Ausführungsbeispieles,
• 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer mit dem Sperrkegel integrierten Hülse.
• 1 zeigt das Ende einer Verbindungsstange 1, welche Teil einer nicht vollständig dargestellten Parksperreneinrichtung für ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges ist. Die Verbindungsstange 1 ist an ihrem nicht dargestellten Ende mit einem als Rastenscheibe ausgebildeten Betätigungsorgan verbunden und kann in Richtung ihrer Längsachse a verschoben werden. Die Verbindungsstange 1 weist einen Endbereich 1a auf, auf welchem gleitend ein Sperrkegel 2 angeordnet ist, welcher durch einen als Quetschfalte 3 ausgebildeten axialen Anschlag fixiert ist. Auf dem Endbereich 1a der Verbindungsstange 1 ist ferner eine Bundhülse 4 mit einem Führungsabschnitt 4a, einem Bund 4b und einer Stirnfläche 4c gleitend angeordnet. Auf der Verbindungsstange 1 ist ein als Quetschfalte ausgebildetes Widerlager 5 angeordnet, welches als axialer Anschlag für die Bundhülse 4 wirkt. Der Sperrkegel 2 weist einen kurzen hülsenartigen Führungsabschnitt 2a mit einer Stirnfläche 2c auf. Zwischen dem Sperrkegel 2 und der Bundhülse 4 ist eine Ausgleichsfeder 6 angeordnet, welche sich einerseits am Sperrkegel 2 und andererseits am Bund 4b der Bundhülse 4 und damit mittelbar an dem axialen Anschlag 3 und dem Widerlager 5 abstützt. Der Führungsabschnitt 4a der Bundhülse 4 weist ein axiales Anschlagmaß L1 und der Führungsabschnitt 2a des Sperrkegels 2 weist ein axiales Anschlagmaß L2 auf. Der Abstand zwischen der Stirnfläche 4c der Bundhülse 4 und der Stirnfläche 2b des Sperrkegels 2 ist mit x bezeichnet und entspricht dem maximalen Federweg der Ausgleichsfeder 6. Die Ausgleichsfeder 6 weist eine nicht dargestellte Blocklänge, auch Blockmaß L_B genannt, auf, wobei die Ausgleichsfeder 6 so weit zusammengedrückt ist, dass alle Windungen aneinander liegen. Dieses Blockmaß Lc soll erfindungsgemäß im Betrieb der Parksperreneinrichtung nicht erreicht werden, vielmehr soll die Ausgleichsfeder 6 nur auf eine Länge zusammengedrückt werden, die größer als das Blockmaß Lc ist, nämlich die kleinste zulässige Federlänge L_Zul. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, dass bei einer Kompression der Ausgleichsfeder 6 um den Federweg x die als Anschläge wirkenden Stirnflächen 2b und 4c aufeinander treffen und damit eine weitere Kompression der Ausgleichsfeder 6 verhindern. Die axialen Anschlagmaße L1 und L2 sind dabei so bemessen, dass ihre Summe größer ist als die kürzeste zulässige Einbaulänge L_Zul, d. h. $${\text{L}}_{\text{Zul}}<\left(\text{L}1+\text{L}2\right).$$

  
• Im Übrigen entspricht die Funktion des Sperrkegels 2 in Verbindung mit der Ausgleichsfeder 6 und der Verbindungsstange 1 dem eingangs genannten Stand der Technik, d. h. beim Einlegen der Parksperre wird der Sperrkegel 2 über die Verbindungsstange 1 und die Ausgleichsfeder 6 in der Zeichnung nach rechts gedrückt, d. h. unter eine nicht dargestellte Sperrklinke geschoben, wobei er sich gleichzeitig an einer nicht dargestellten Führungsplatte abstützt. Die Sperrklinke ist, sobald der Klinkenzahn in eine Zahnlücke des nicht dargestellten Parksperrenrades eingerastet ist, durch den Sperrkegel blockiert. Aufgrund der konischen Ausbildung des Sperrkegels liegt Selbsthemmung vor. Zum Auslegen der Parksperre wird die Verbindungsstange 1 in der Zeichnung nach links und der Sperrkegel 2 unter der Sperrklinke herausgezogen, sodass diese über eine Rückstellfeder zurückgeschwenkt wird. Damit ist das Parksperrenrad freigegeben.
• Wird die Parksperre irrtümlich oder fehlerbedingt im Fahrbetrieb eingelegt, so tritt das eingangs erwähnte Ratschen auf, d.- h. die Sperrklinke schlägt zwischen Parksperrenrad und Führungsplatte hin und her, wobei der Sperrkegel 2 gegen die Kraft der Rückstellfeder 6 axial beschleunigt wird. Bei dieser Axialbewegung wirkt die Bundhülse 4 mit ihrem Führungsabschnitt 4a als axialer Anschlag, welcher den Federweg x begrenzt und - wie oben ausgeführt - verhindert, dass die Ausgleichsfeder 6 unter ihr zulässiges Einbaumaß L_Zul komprimiert wird. Damit wird die Maximalbelastung der Ausgleichsfeder 6 reduziert und gleichzeitig ihre Lebensdauer erhöht.
• 2 zeigt eine erste Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 1, wobei funktionsgleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszahlen wie in 1 bezeichnet sind. Im Unterschied zu 1 ist die Bundhülse 4 nunmehr fest auf der Verbindungsstange 1 aufgepresst, derart, dass sich der erfindungsgemäß definierte Abstand x zwischen der Stirnfläche 4e der Bundhülse 4 und der Stirnfläche 2b des Sperrkegels 2 bei den erfindungsgemäß vorgegebenen Anschlagmaßen L1 und L2 einstellt. Die Bundhülse 4 bzw. der Bund 4b der Bundhülse 4 bildet also gleichzeitig das Widerlager für die Ausgleichsfeder 6.
• 3 zeigt eine zweite Abwandlung des Ausführungsbeispieles gemäß 1, wobei funktionsgleiche Teile mit um 10 erhöhten Bezugszahlen wie in 1 bezeichnet sind. Auf dem Ende 11 a der Verbindungsstange 11 sind die Bundhülse 14 und der Sperrkegel 12 axial gleitend angeordnet und durch die vorgespannte Ausgleichsfeder 16 belastet. Der Führungsabschnitt 2a gemäß 1 ist in 3 durch einen kurzen Zentrieransatz 12a zur Zentrierung der Ausgleichsfeder 16 ersetzt. Der Führungsabschnitt 14a weist ein axiales Anschlagmaß L1 auf, welches hier größer als das Blockmaß L_B der Ausgleichsfeder 16 ist. Wenn der Sperrkegel 12 auf Anschlag mit der Bundhülse 14 liegt, ist die Ausgleichsfeder 16 noch nicht unter ihr zulässiges Einbaumaß L_Zul zusammengedrückt.
• 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei wiederum funktionsgleiche oder ähnliche Teile mit gleichen, jedoch um 30 erhöhten Bezugszahlen wie in 1 versehen sind. Auf dem Endbereich 31 a der Verbindungsstange 31 ist eine Scheibe 34 angeordnet, die sich gegen das Widerlager 35 abstützt. Der Sperrkegel 32 weist einen hülsenartigen Ansatz 32a auf, welcher fest mit dem Sperrkegel 32 verbunden ist, z. B. durch Verschweißen oder Verschrauben. Die Hülse 32a, im Folgenden auch als integrierte Hülse 32a bezeichnet, kann auch einstückig mit dem Sperrkegel 32 ausgebildet sein. Die Ausgleichsfeder 36 ist auf dem Endbereich 31 a der Verbindungsstange 31 angeordnet und geführt und befindet sich radial innerhalb der Hülse 32a. Das axiale Anschlagmaß L3 der integrierten Hülse 32a ist größer als das kleinste zulässige Einbaumaß L_Zul der Ausgleichsfeder 36. Die integrierte Hülse 32a weist eine Stirnfläche 32b auf, welche als axialer Anschlag gegenüber der Scheibe 34 dient. Der maximale Federweg ist mit x eingezeichnet.
• Bezugszeichenliste

1

Verbindungsstange

1a

Endbereich

2

Sperrkegel

2a

Führungsabschnitt

2b

Stirnfläche

3

Quetschfalte

4

Bundhülse

4a

Führungsabschnitt

4b

Bund

4c

Stirnfläche

5

Widerlager

6

Ausgleichsfeder

11

Verbindungsstange

11a

Endbereich

12

Sperrkegel

13

Quetschfalte

14

Bundhülse

14a

Führungsabschnitt

14b

Bund

14c

Stirnfläche

15

Widerlager

16

Ausgleichsfeder

21

Verbindungsstange

21a

Endbereich

22

Sperrkegel

23

Quetschfalte

31

Verbindungsstange

31a

Endbereich

32

Sperrkegel

32a

integrierte Hülse

34

Scheibe

35

Widerlager

36

Ausgleichsfeder

L1

Anschlagmaß

L2

Anschlagmaß

L3

Anschlagmaß

Lc

Blockmaß

LZul

kleinste zulässige Federlänge/Einbaulänge

x

Federweg

Claims (8)

1. Parksperreneinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Automatgetriebe, umfassend ein Parksperrenrad, eine Sperrklinke, einen auf einer Verbindungsstange (1, 11, 21, 31) axial verschiebbar angeordneten, durch eine Ausgleichsfeder (6, 16, 26, 36) belasteten Sperrkegel (2, 12, 22, 32), wobei sich die Ausgleichsfeder (6, 16, 26, 36) einerseits am Sperrkegel (2, 12, 22, 32) und andererseits an einem Widerlager (5, 15, 25, 35) der Verbindungsstange (1, 11,21,31) abstützt, wobei der Federweg (x) der Ausgleichsfeder (6, 16, 26, 36) und der Weg des Sperrkegels (2, 12, 22 32) durch einen sich am Widerlager (5, 15, 25, 35) abstützenden Anschlag (4, 14, 24, 34) begrenzt sind, wobei der Anschlag als axial verschiebbare, auf der Verbindungsstange (1, 11, 21) angeordnete separate Hülse (4, 14, 24) ausgebildet ist, über die sich die Ausgleichsfeder (6, 16, 26) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die separate Hülse als Bundhülse (4, 14) ausgebildet ist.
2. Parksperreneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die separate Hülse (4, 14, 24) einen Führungsabschnitt (4a, 14a, 24a) mit einem axialen Anschlagmaß (L1) aufweist.
3. Parksperreneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (4a, 14a, 24a) radial innerhalb oder radial außerhalb der Ausgleichsfeder (6, 16, 26) angeordnet ist.
4. Parksperreneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrkegel (2) einen Führungsabschnitt (2a) mit einem axialen Anschlagmaß (L2) aufweist.
5. Parksperreneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsfeder (6, 16, 26) ein Blockmaß (L_B) aufweist und dass die Summe der Anschlagmaße (L1 + L2) der Führungsabschnitte (4a, 2a) größer als das Blockmaß (L_B) ist.
6. Parksperreneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Anschlagmaß L1 ≥ 0 oder das axiale Anschlagmaß L2 ≥ 0 ist.
7. Parksperreneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag als mit dem Sperrkegel (32) integrierte Hülse (32a) ausgebildet ist.
8. Parksperreneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Hülse (32a) ein axiales Anschlagmaß (L3) aufweist, welches größer als die kleinste zulässige Federlänge (L_Zul) der Ausgleichsfeder (36) ist.

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