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Die Erfindung betrifft eine Parksperrenanordnung mit Notentriegelung für ein Kraftfahrzeug. Derartige Parksperrrenanordnungen werden eingesetzt, um eine Abtriebswelle des Kraftfahrzeuges zu hemmen, so dass das Kraftfahrzeug an einem unbeabsichtigten Wegrollen gehindert wird, wenn der Motor kein Drehmoment zur Verfügung stellt. Eine Notentriegelung dient dazu, die Sperrfunktion der Parksperre zwangsweise aufzuheben, wenn beispielsweise die elektronische Steuerung der Parksperre oder des Kraftfahrzeugs außer Betrieb ist.
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Aus der
DE 10 2009 023 498.5 der Anmelderin ist eine Parksperrenanordnung mit Notentriegelung für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrisch angetriebenen Antriebsachse bekannt. Dabei wird der Elektroantrieb genutzt, um ein Drehmoment auf die Abtriebswelle zu übertragen und so die zum Lösen des Sperrmechanismus erforderlichen Aktuierungskräfte zu reduzieren. Die Notententriegelung umfasst ein Gewindestift, der durch Eindrehen in ein Gehäuse der Parksperrenanordnung ein Druckelement zum Entriegeln axial verschieben kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Parksperrenanordnung mit Notentriegelung vorzuschlagen, wobei die Notentriegelung einfach aktivierbar und deaktivierbar sein soll.
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Die Lösung besteht in einer Parksperrenanordnung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeug, umfassend einen Sperrmechanismus, der die Drehbewegung einer Welle im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs hemmen und freigeben kann; einen Aktuator zum Betätigen des Sperrmechanismus, wobei der Sperrmechanismus ein Sperrelement aufweist, das von dem Aktuator linear bewegbar ist, und ein Riegelelement, das mit dem Sperrelement zusammenwirkt, wobei das Sperrelement in eine erste axiale Stellung überführbar ist, in der das Riegelelement eine Freigabestellung einnimmt, in der die Welle drehbar ist, und wobei das Sperrelement in eine zweite axiale Stellung überführbar ist, in der das Riegelelement eine Schließstellung einnimmt, in der das Riegelelement eine Drehbewegung der Welle hemmt; sowie ein Entriegelungsmechanismus zum Zwangsentriegeln des Sperrmechanismus, wobei der Entriegelungsmechanismus ein Entrieglungselement zum Verdrehen des Sperrelements aufweist, wobei das Sperrelement in der zweiten axialen Stellung in eine erste Drehstellung überführbar ist, in der das Sperrelement das Riegelelement in der Schließstellung hält, und wobei das Sperrelement in eine zweite Drehstellung überführbar ist, in der das Riegelelement eine Freigabestellung einnehmen kann.
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Der Vorteil besteht darin, dass die Parksperre einfach zwangsentriegelt werden kann. Dies kann beispielsweise bei einem Defekt der Kraftfahrzeugelektronik nötig sein, beispielsweise um das Kraftfahrzeug abschleppen zu können. Zur Zwangsentriegelung ist lediglich eine Drehbewegung des Entriegelungselements bzw. des Sperrelements nötig. Das Sperrelement kann dabei in seiner zweiten axialen Stellung verdreht werden, das heißt eine axiale Verschiebung des Sperrelements ist nicht nötig. In der ersten Drehstellung des Sperrelement fixiert dieses das Riegelelement in der Schließstellung, in der die Welle an einer Drehbewegung gehindert ist. Durch Überführen des Sperrelements in die zweite Drehstellung, kann das Riegelelement sich von der Welle weg bewegen, so dass diese freigegeben wird. Die Freigabe des Riegelelements aus einer entsprechenden Rastausnehmung der Welle kann bei verspanntem System, das heißt bei Hanglage, durch eine entsprechende Geometrie am Rückstellelement oder durch externes Bewegen des Kraftfahrzeugs erfolgen.
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Bei der Welle kann es sich prinzipiell um ein beliebiges drehmomentübertragendes Bauteil handeln, das im Antriebsstrang zwischen der Antriebseinheit und den Rädern des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dabei kann die Welle beispielsweise eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, eine Getriebewelle oder auch ein anderes Bauteil sein, welches Drehmoment auf die Räder übertragt, wie z. B. der Differentialkorb eines Differentialgetriebes oder eine Komponente einer Bremse. Um einen Sperreffekt auf die Räder des Kraftfahrzeugs zu haben, muss eine direkte drehmomentübertragende Verbindung mit den Rädern bestehen, das heißt es darf keine Abkopplung, durch welche der Drehmomentfluss unterbrochen ist, zwischen den Rädern und der Welle vorhanden sein.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Sperrelement eine Ausnehmung auf, die sich über einen Umfangsteilabschnitt erstreckt, wobei das Riegelelement in der zweiten Drehstellung des Sperrelements in die Ausnehmung zumindest teilweise eingreift. Die radiale Tiefe der Ausnehmung ist so gestaltet, dass das Riegelelement in der Stellung, in der es in die Ausnehmung eintaucht, die Welle freigibt. Zur Überführung des Riegelelements von der Schließstellung, in der die Welle an einer Drehbewegung gehemmt ist, in die Freigabestellung, in der die Welle frei drehen kann, ist ein Federelement vorgesehen, das das Riegelelement in Richtung von der Welle weg beaufschlagt.
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Die Erstreckung der Ausnehmung in Umfangsrichtung ist so gestaltet, dass das Riegelelement zuverlässig in die Ausnehmung, ohne zu verkanten oder zu verspannen, eingreifen kann. Hierfür ist die Länge der Ausnehmung in Umfangsrichtung größer als die axiale Erstreckung des Riegelelements, zumindest in dem Abschnitt, der zum Eintauchen in die Ausnehmung bestimmt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Ausnehmung über einen Umfangsteilabschnitt von etwa bis zu 90° um die Drehachse des Sperrelements erstreckt. Die in Umfangsrichtung an die Ausnehmung anschließende Außenfläche ist vorzugsweise zylindrisch gestaltet. Diese zylindrische Außenfläche bildet eine Haltefläche, die in der ersten Drehstellung des Spannelements dazu dient, das Riegelelement in der Schließposition zu halten. Insofern kann dieser Abschnitt des Sperrelements, der die Haltefläche und die Ausnehmung umfasst auch als Halteabschnitt bezeichnet werden. Das Sperrelement hat axial benachbart zum Halteabschnitt einen Funktionsabschnitt, der zum Überführen des Riegelelements von der Freigabestellung in die Schließstellung dient, wenn das Sperrelement von der ersten axialen Stellung in die zweite axiale Stellung überführt wird.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Ausnehmung so gestaltet, dass Sperrelement an einer Drehbewegung gehindert ist, wenn das Riegelelement in die Ausnehmung eingreift. Auf diese Weise wird erreicht, dass ein Zurückdrehen des Spannelements in die Ausgangsstellung, d. h. in die erste Drehposition, erst möglich ist, wenn das Spannelement vom Aktuator aus der zweiten axialen Stellung in die erste axiale Stellung zurückbewegt worden ist. Die Ausnehmung wird in Umfangsrichtung von Seitenflächen begrenzt, die sich von außen nach innen vorzugsweise einander annähern. Insbesondere sind die Seitenflächen etwa V-förmig gestaltet, wobei sie nach einer besonders günstigen Ausgestaltung zumindest etwa radial zur Drehachse des Sperrelements verlaufen. Weiter hat die Ausnehmung einen Boden, der zumindest weitestgehend konvex gestaltet ist und gegen den das Riegelelement mit einer entsprechenden Anlagefläche in Kontakt kommen kann.
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Das Entriegelungselement ist vorzugsweise gegenüber einem ortsfesten Bauteil, mit dem die Parksperrenanordnung verbunden ist, drehbar gehalten ist. Dabei kann als ortsfestes Bauteil beispielsweise ein Getriebegehäuse dienen, in dem die Welle und die Parksperre angeordnet sind. Weiter ist das Entriegelungselement vorzugsweise axial fest gegenüber dem ortsfesten Bauteil gehalten, was beispielsweise mittels eines Sicherungsrings bewerkstelligt werden kann.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Entriegelungselement drehfest mit dem Sperrelement verbunden. Dies kann beispielsweise mittels unrunder Querschnittsprofile des Entriegelungselements und des Sperrelements erfolgen. Vorzugsweise ist das Sperrelement gegenüber dem Entriegelungselement axial verschiebbar. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass das Sperrelement zum Aktivieren und Deaktivieren der Parksperre durch den Aktuator zwischen der ersten und der zweiten axialen Stellung bewegt werden kann, ohne das das Entriegelungselement in seiner Position verändert werden muss. Zur drehfesten und axial beweglichen Verbindung der beiden Elemente ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Entriegelungselement einen Verbindungsabschnitt aufweist, der in eine Bohrung des Sperrelements eingeführt ist, wobei der Verbindungsabschnitt und die Bohrung, zumindest über einen Teilbereich ihrer Länge, ein unrundes Querschnittsprofil aufweisen.
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Zum Betätigen des Entriegelungsmechanismus hat dieser nach einer günstigen Ausgestaltung einen Betätigungshebel, der mit dem Entriegelungselement drehfest verbunden ist. Durch Drehen des Betätigungshebels wird das Entriegelungselement und mit diesem das Sperrelement von der ersten Drehstellung, in der das Riegelelement in der Schließstellung gehalten wird, in die zweite Drehstellung, in der die Ausnehmung und das Riegelelement miteinander fluchten, überführt. Zum Verdrehen des Betätigungshebels kann beispielsweise ein Seilzug vorgesehen sein, der beispielsweise bei Ausfall der Elektronik manuell betätigt werden kann. Es versteht sich, dass anstelle des Betätigungshebels mit Seilzug auch andere Mittel zur Drehmomenteinleitung in den Entriegelungsmechanismus vorgesehen sein können. Beispielsweise kann ein Betätigungselement mit einem unrunden Endabschnitt bzw. ein Schraubenkopf mit einem Innen- oder Außensechskant verwendet werden, das drehfest mit dem Entriegelungsmechanismus verbunden ist. Bei Anordnung der Parksperre in bzw. an einem Getriebe, wobei das ortsfeste Bauteil das Getriebegehäuse ist, ist insbesondere vorgesehen, dass das Entriegelungselement durch eine Bohrung des Gehäuses hindurchgeführt ist, wobei der Betätigungshebel bzw. das Betätigungselement von außen zugänglich außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
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Um nach der Zwangsentriegelung zu gewährleisten, dass das Sperrelement selbsttätig wieder in die erste Drehstellung zurückgedreht wird, ist das Sperrelement zumindest mittelbar in Richtung der ersten Drehstellung vorgespannt. Mit zumindest mittelbar ist gemeint, dass das Sperrelement oder ein mit dem Sperrelement drehfest verbundenes Bauteil, insbesondere das Entriegelungselement oder der Betätigungshebel in Drehrichtung vorgespannt sind. Die Vorspannung wird vorzugsweise mittels einer Rückstellfeder bewerkstelligt, die an einem der genannten Bauteile angreift und eine Federkraft von der zweiten in die erste Drehstellung ausübt.
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Der Aktuator ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung so gestaltet, dass er eine axiale Bewegung zum Verschieben des Sperrelements zwischen der ersten und zweiten axialen Stellung erzeugt. Dabei ist zur axialen Bewegung des Sperrelements vorzugsweise ein Spindeltrieb vorgesehen, der von dem Aktuator antreibbar ist und eine Drehbewegung des Aktuators in eine Linearbewegung des Sperrelements umsetzt. Die Drehbewegung wird vorzugsweise durch einen Elektromotor erzeugt, der von einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbar ist. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Formen von Aktuatoren eingesetzt werden können, beispielsweise ein Aktuator, der unmittelbar eine translatorische Bewegung zum Verschieben des Sperrelements erzeugt, wie ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter Aktuator.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Sperrmechanismus ein Sperrenrad auf, das drehfest mit der Welle verbunden ist und das mit dem Riegelelement zusammenwirkt. Das Riegelelement ist von dem Sperrelement durch Bewegung des Sperrelements in die zweite axiale Stellung in eine Sperrstellung überführbar, in der das Riegelelement zumindest mit einem Teilabschnitt an die Welle angenähert ist. In dieser Sperrstellung ist das Riegelelement formschlüssig mit der Welle verbunden, so dass diese an einer Drehbewegung gehindert wird. Durch Bewegen des Sperrelements in die erste axiale Stellung kann das Riegelelement wieder die Freigabestellung einnehmen, in der das Riegelelement zumindest mit einem Teilabschnitt von der Welle entfernt angeordnet, so dass die Welle gegenüber dem Riegelelement frei drehen kann.
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Um das Riegelelement in die Freigabestellung zu überführen, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung ein Federelement vorgesehen, welches das Riegelelement in Richtung vom Sperrenrad weg beaufschlagt. Das Riegelelement ist vorzugsweise, in Form einer Sperrklinke gestaltet, die um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Die Sperrklinke hat zumindest einen Sperrzahn, der in umfangsverteilte Ausnehmungen des Sperrenrads einrasten kann. Selbstverständlich ist auch eine kinematische Umkehr in der Gestalt denkbar, dass die Sperrklinke eine Ausnehmung aufweist, die mit umfangsverteilten Zähnen des Sperrenrads in formschlüssigen Eingriff gebracht werden kann.
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Ist beim Aktuieren des Sperrmechanismus die Drehstellung der Welle derart, dass das Riegelelement einer Rastausnehmung des Sperrenrads gegenübersteht, kann der formschlüssige Eingriff des Riegelelements in die Rastausnehmung unmittelbar erfolgen, so dass die Welle blockiert ist. Um eine sicheres Blockieren auch zu gewährleisten, wenn das Riegelelement bei Aktuierung des Sperrmechanismus einem Steg zwischen zwei Rastausnehmungen des Sperrenrads gegenüberliegt, sind Federmittel vorgesehen, die zwischen dem Aktuator und dem Sperrelement wirksam sind. Die Federmittel spannen das Sperrelement bei Betätigen des Aktuators axial vor. Sobald dann beim Weiterdrehen des Sperrenrads eine Drehposition erreicht wird, in der sich das Riegelelement und eine Rastausnehmung gegenüberstehen, wird das Sperrelement von den vorgespannten Federmitteln vom Aktuator weg verschoben, wobei das Sperrelement das Riegelelement nach radial innen beaufschlagt und das Riegelelement in die gegenüberliegende Rastausnehmung einrastet.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Hierin zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Parksperrenanordnung in Offenstellung
- a) im Längsschnitt durch die Parksperre,
- b) in Seitenansicht, teilweise geschnitten,
- c) im Querschnitt durch eine Schnittebene, die das Riegelelement beinhaltet in einer ersten axialen Betrachtungsrichtung,
- d) im Querschnitt durch eine Schnittebene, die das Riegelelement beinhaltet, in einer zweiten axial Betrachtungsrichtung;
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2 die Parksperrenanordnung aus 1 in vorgespannter Stellung
- a) im Längsschnitt durch die Parksperre,
- b) in Seitenansicht, teilweise geschnitten,
- c) im Querschnitt durch eine Schnittebene, die das Riegelelement beinhaltet in einer ersten axialen Betrachtungsrichtung,
- d) im Querschnitt durch eine Schnittebene, die das Riegelelement beinhaltet, in einer zweiten axialen Betrachtungsrichtung;
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3 die Parksperrenanordnung aus 1 in einer Schließstellung
- a) im Längsschnitt durch die Parksperre,
- b) in Seitenansicht, teilweise geschnitten,
- c) im Querschnitt durch eine Schnittebene, die das Riegelelement beinhaltet in einer ersten axialen Betrachtungsrichtung,
- d) im Querschnitt durch eine Schnittebene, die das Riegelelement beinhaltet, in einer zweiten axialen Betrachtungsrichtung;
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4 die Parksperrenanordnung aus 1 in einer notentriegelten Stellung
- a) im Längsschnitt durch die Parksperre,
- b) in Seitenansicht, teilweise geschnitten,
- c) im Querschnitt durch eine Schnittebene, die das Riegelelement beinhaltet in einer ersten axialen Betrachtungsrichtung,
- d) im Querschnitt durch eine Schnittebene, die das Riegelelement beinhaltet, in einer zweiten axialen Betrachtungsrichtung.
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Die 1 bis 4 werden nachfolgend zunächst gemeinsam beschrieben. Es ist eine Parksperrenanordnung 2 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, wobei von dem Kraftfahrzeug nur ein ortsfestes Bauteil 3, insbesondere ein Teil eines Getriebegehäuses, erkennbar ist. Die Parksperrenanordnung 2 ist an einer Welle 4 im Drehmomentfluss zwischen einem nicht dargestellten Antriebsmotor, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, und einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Parksperrenanordnung 2 umfasst neben der Welle 4 einen Sperrenmechanismus 6, der indirekt auf die Welle 4 einwirkt.
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Der Sperrmechanismus 6 dient dazu, eine Drehbewegung der Welle 4 bedarfsweise zu hemmen bzw. freizugeben. Zum Betätigen des Sperrmechanismus 6 dient ein linear wirkender Aktuator 7, der vorzugsweise als elektromechanischer Aktuator ausgestaltet ist, der von einer elektronischen Steuereinheit (nicht dargestellt) ansteuerbar ist. Es versteht sich jedoch, dass der Aktuator auch alternative Ausgestaltungen haben kann, beispielsweise in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Aktuators. Der Aktuator 7 umfasst eine Antriebswelle 8, die bei Betätigen des Aktuators 7 um die Drehachse A rotiert. Die Antriebswelle 8 wirkt auf ein Schiebeelement 9 ein, wobei ein Spindeltrieb zwischen der Antriebswelle 8 und dem Schiebeelement 9 vorgesehen, der die Drehbewegung der Antriebswelle 8 in eine lineare Verschiebebewegung des Schiebeelements 9 umsetzt.
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Der Sperrmechanismus 6 umfasst ein linear bewegbares Sperrelement 10, welches über ein Schiebeelement 9 mittelbar von dem Aktuator 7 linear verschiebbar ist. Das Sperrelement 10 ist so mit dem Schiebeelement 9 verbunden, das es gegenüber diesem begrenzt axial beweglich ist. Bei Betätigung des Aktuators 7 wird das Schiebeelement 9 axial bewegt, welches über ein zwischengeschaltetes Federelement 12 auf das Sperrelement 10 einwirkt. Das Federelement 12 ist an den beiden genannten Elementen 9, 10 zur Erzeugung einer Vorspannkraft axial abgestützt. Zur axialen Abstützung ist am Schiebeelement 9 ein umlaufender Kragen und an einer Stirnseite des Sperrelements 10 eine Ausnehmung mit einer radialen Stützfläche vorgesehen. Das Schiebeelement 9 hat weiter einen insbesondere stiftförmigen Abschnitt 13, der in eine entsprechende Bohrung 14 des Sperrelements 10 eingesteckt ist. An seinem freien Ende hat das Schiebelement 9 eine Verdickung 15, die als Anschlag gegenüber dem Sperrelement 10 dient.
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Das Sperrelement 10 kann eine erste axiale Schiebestellung einnehmen, in der es an den Aktuator 7 angenähert ist, sowie in eine zweite axiale Schiebestellung, in der es vom Aktuator 7 weiter entfernt angeordnet ist. Auf die Verstellung des Schiebeelements 10 zum Öffnen bzw. Schließen der Parksperre wird weiter unten noch näher eingegangen.
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Das Sperrelement 10 hat eine Funktionsfläche 17, die mit einer entsprechenden Gegenfläche 19 eines Riegelelements 16 zum Aktuieren der Parksperre zusammenwirkt. Dabei bilden das Sperrelement 10 und das Riegelelement 16 gemeinsam den Sperrmechanismus 6. Das Riegelelement 16 ist in Form einer Sperrklinke gestaltet, die an einem Ende um eine Schwenkachse B schwenkbar gelagert ist. An ihrem entgegengesetzten freien Ende weist die Sperrklinke außen die Gegenfläche 19 auf, die von der Funktionsfläche 17 des Sperrelements 10 beaufschlagbar ist, sowie innen einen Sperrzahn 20 zum Festsetzen der Welle 4. Die Flächen 17, 19 sind so gestaltet, dass eine translatorische Bewegung des Sperrelements 10 entlang der ersten Achse A eine Verlagerung des Riegelelements 16 in Richtung zur dritten Achse C bewirkt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Funktionsfläche 17 des Sperrelements 10 konisch gestaltet ist, wobei es sich versteht, dass diese auch sphärisch gestaltet sein könnte. Die Gegenfläche 19 ist gegenüber einer Ebene, die die Drehachse C der Welle 4 beinhaltet und durch den Kontaktpunkt zwischen Funktionsfläche 17 und Gegenfläche 19 verläuft, winklig angeordnet. Im Anschluss an den Abschnitt mit Funktionsfläche 17 hat das Sperrelement 10 einen zylindrischen Abschnitt 42, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Führungs- bzw. Halteabschnitts 46, mit dem das Sperrelement 10 gegenüber dem Stützelement 25 geführt ist bzw. der zum Halten des Riegelelements 16 dient. Um den zylindrischen Abschnitt 42 ist somit ein Ringraum gebildet, in den das Riegelelement 16 in seiner Offenstellung eintauchen kann.
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Das Riegelelement 16 dient dazu, die Welle 4 wahlweise festzusetzen, so dass der Antriebsstrang an einer Drehbewegung gehindert wird, oder freizugeben, so dass die Komponenten des Antriebsstranges frei drehen können. Zum Überführen des Riegelelements 16 von der Sperrstellung in die Freigabestellung ist ein Federelement 22 vorgesehen. Das Federelement 22 ist in Form einer Schenkelfeder gestaltet, welche mit einem ersten Schenkel an dem stehenden Bauteil 3 und mit einem zweiten Schenkel an dem Riegelelement 16 abgestützt ist.
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Die Parksperrenanordnung 2 weist ferner ein Sperrenrad 23 auf, das drehfest mit der Welle 4 verbunden ist. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine Längsverzahnung oder eine Keilwellenverzahnung realisiert werden. Das Sperrenrad 23 weist an einer äußeren Umfangsfläche eine Vielzahl von über dem Umfang verteilten Rastausnehmungen 24 auf, in die das Riegelelement 16 mit seinem Sperrzahn 20 formschlüssig eingreifen kann. Das Riegelelement 16 ist in eine Sperrstellung drehend überführbar, in der es mit dem Sperrenrad 23 formschlüssig verbunden ist, so dass das Sperrenrad 23 an einer Drehbewegung gehindert wird. In der Freigabestellung ist das Riegelelement 16 gegenüber dem Sperrenrad 23 nach außen verschwenkt, so dass das Sperrenrad 23 und damit der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs frei drehbar ist.
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Die Parksperrenanordnung 2 umfasst ferner ein Stützelement 25, das zum Führen bzw. Abstützen des Sperrelements 10 dient. Das Stützelement 25 ist zumindest mittelbar fest mit dem Aktuator 7 verbunden, und zwar insbesondere mit dem Gehäuse 26 des Aktuators 7. Die Verbindung zwischen Stützelement 25 und dem Gehäuse 26 ist so gestaltet, dass das Stützelement 25 gegen axiale Verschiebung und/oder Verdrehung gegenüber dem Aktuator 7 gesichert ist. Zum Befestigen des Stützelements 25 ist vorliegend eine Zwischenhülse 11 vorgesehen, die fest mit dem Aktuatorgehäuse 26 verbunden ist, insbesondere einteilig mit diesem gestaltet ist. Das Stützelement 25 ist auf die Zwischenhülse 11 aufgeschoben und auf diese Weise indirekt mit dem Aktuatorgehäuse 26 fest verbunden. Stützelement 25 und Zwischenhülse 11 sind in mehrerlei Hinsicht gegeneinander gesichert, und zwar ist zwischen beiden Bauteilen eine kraftschlüssige Verbindung in Form einer Presspassung gebildet. Weiterhin hat die Zwischenhülse 11 an ihrem freien Ende eine oder mehrere Rastnasen 43, die eine Öffnung 45 des Stützelements 25 hintergreift, so dass die beiden Bauteile axial gegeneinander gesichert sind. Zur radialen Sicherung kann an der Zwischenhülse 11 außen einen Vorsprung vorgesehen sein, der in eine entsprechende Ausnehmung des Stützelements 10 eingreifen kann. Die Zwischenhülse 11 hat im Querschnitt ein unrundes Innenprofil, so dass das Schiebeelement 9 gegenüber dieser verdrehgesichert ist. Die Außenfläche der Zwischenhülse 11 ist zylindrisch gestaltet.
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Wie insbesondere in den Querschnitten gemäß den 1–4c und 1–4d erkennbar ist, ist das Stützelement 25 hülsenförmig gestaltet und weist eine innere Stützfläche 27 zum Führen und Abstützen des Sperrelements 10 auf. Die Stützfläche 27 ist innen zylindrisch gestaltet, und die Anlagefläche 28 des Sperrelements 10 außen zylindrisch gestaltet. Somit wird eine einfache Fertigung und Montage und eine gute Führung erreicht.
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An seinem dem Aktuator 7 zugewandten Ende hat das Stützelement 25 einen umlaufend geschlossenen Abschnitt, der auch als Hülsenabschnitt 29 bezeichnet werden kann. Im Anschluss an den Hülsenabschnitt 29 hat das Stützelement 25 einen Stegabschnitt 30, der auf der dem Sperrenrad 23 zugewandten Seite die Öffnung 45 bildet. Die Wandung des Stegabschnitts 30 erstreckt im Querschnitt betrachtet über einen Kreisbogenabschnitt von mehr als 180°, so dass das Sperrelement 10 in diesem Bereich koaxial zur Achse A sicher geführt und abgestützt ist. Es versteht sind, dass das Stützelement 25 auch ein von einem kreisrunden Querschnitt abweichendes Profil aufweisen kann, beispielsweise ein eckiges oder ovales Profil.
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Die Parksperrenanordnung 2 umfasst ferner einen Entriegelungsmechanismus 31, der zur Zwangsentriegelung der Parksperrenanordnung 2 dient. Eine solche Zwangsentriegelung kann beispielsweise erforderlich sein, wenn ein Defekt der Elektronik des Kraftfahrzeugs auftritt und ein Lösen des Riegelelements 16 erforderlich ist, um das Kraftfahrzeug abzuschleppen. Der Entriegelungsmechanismus 31 umfasst ein Entriegelungselement 32, welches gegenüber dem stehenden Bauteil 3 axial fixiert und gegenüber diesem drehbar ist. Das Entriegelungselement 32 ist stiftförmig gestaltet und weist einen Verbindungsabschnitt 48 auf, der in die Bohrung 14 des Sperrelements 10 eingeschoben ist. Dabei ist zwischen dem Entriegelungselement 32 und dem Sperrelement 10 eine Spielpassung vorgesehen, so dass das Sperrelement 10 relativ zum Entriegelungselement 32 axial verschiebbar ist. Ferner ist das Entriegelungselement 32 drehfest mit dem Sperrelement 10 verbunden. Hierfür hat die Bohrung 14 des Sperrelements 10 und der darin eingesteckte Verbindungsabschnitt 48 des Entriegelungselements 32 jeweils ein unrundes Querschnittsprofil. An dem dem Sperrelement 10 entgegengesetzten freien Ende hat das Entriegelungselement 32 einen Betätigungshebel 34, mit dem das Entriegelungselement 32, beispielsweise mittels eines Seilzuges, verdreht werden kann. Es versteht sich, dass anstelle des Seilzugs auch andere Mittel zur Drehmomenteinleitung in das Entriegelungselement denkbar sind. Beispielsweise kann ein Betätigungselement mit einem unrunden Endabschnitt vorgesehen sein, das mit dem Entriegelungselement drehfest verbunden ist und das von außen zugänglich ist, beispielsweise eine Schraube. Das stehende Bauteil 3 hat eine hülsenförmige Lagerstelle 37, in der das Entriegelungselement 32 drehbar gelagert ist. Zur Abdichtung des Inneren des Getriebegehäuses 3 ist ein Dichtungsring 35 vorgesehen.
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Um eine Zwangsentriegelung zu ermöglichen, weist das Sperrelement 10 in einem Umfangsteilabschnitt eine Ausnehmung 36 auf, in die das Riegelelement 16 eintauchen kann, wenn das Sperrelement 10 sich in einer Drehposition befindet, in der die Ausnehmung 36 dem Riegelelement 16 bzw. dem Sperrenrad 23 zugewandt ist. Hierauf wird weiter unten im Zusammenhang mit der Beschreibung der 4a bis 4d noch näher eingegangen.
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Die Baueinheit umfassend Aktuator 7, Stützelement 25, Schiebeelement 9, Sperrelement 10 und Entriegelungselement 32 kann als vormontierte Baueinheit in das stehende Bauteil 3 eingeschoben und fest mit diesem verbunden werden. Hierfür ist eine Flanschverbindung 33 vorgesehen, die beispielsweise durch hier nicht dargestellte Schrauben verbunden werden kann. Das ortsfeste Bauteil 3 hat benachbart zur der Öffnung, in die die Baueinheit eingeschoben wird, einen ersten Lagerabschnitt 38, in dem das Stützelement 25 gelagert ist. Der erste Lagerabschnitt 38 ist in Form eines umlaufenden Rings gestaltet, der den Hülsenabschnitt 29 des Stützelements 25 umgibt. Zur Abdichtung des Getriebeinnenraums ist ein Dichtring 39 zwischen dem Lagerabschnitt 38 und dem Hülsenabschnitt 29 wirksam eingesetzt. Das ortsfeste Bauteil 3 hat ferner einen zweiten Lagerabschnitt 40 zum Lagern bzw. Abstützen des Stützelements 25 gegenüber dem ortsfesten Bauteil 3. Dabei ist der zweite Lagerabschnitt 40 an dem dem Aktuator 7 entgegengesetzten Ende des Stützelements 25 angeordnet. Auf diese Weise wird durch die beiden Lagerabschnitte 38, 40 insgesamt eine gute Befestigung bzw. Abstützung des Stützelements 25 gegenüber dem ortsfesten Bauteil 3 bewerkstelligt.
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Im folgenden wird der Schaltvorgang zum Feststellen des Antriebsstranges mittels der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung 2 anhand der 1 bis 3 näher erläutert.
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Die 1a bis 1d zeigenden deaktivierten Zustand der Parksperrenanordnung 2. Das Sperrelement 10 ist in der ersten axialen Schiebestellung angeordnet, in der das Sperrelement 10 an den Aktuator 7 angenähert ist. Dabei taucht der Endabschnitt des Riegelelements 16 beaufschlagt von dem Federelement 22 in den das Sperrelement 10 umgebenden Ringraum ein. Dabei ist der Sperrzahn 20 gegenüber einer Einhüllenden um das Sperrenrad 23 nach radial außen versetzt, so dass das Sperrenrad 23 frei gegenüber dem Riegelelement 16 drehen kann. Der Antriebsstrang ist zur Übertragung eines Drehmoments vom Antriebsmotor zu den Rädern freigegeben.
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Wenn die Parksperrenanordnung 2 aktiviert wird, um das Kraftfahrzeug in einer Parkstellung am Wegrollen zu hindern, erhält der Aktuator 7 ein entsprechendes elektronisches Signal von der elektronischen Steuereinheit. In der weiteren Abfolge zum Sperren der Welle 4 sind generell zwei Szenarien denkbar. Stehen sich im geparkten Zustand der Sperrzahn 20 des Riegelelements 16 und ein zwischen zwei Rastausnehmungen 24 liegender Steg 21 des Sperrenrads 23 gegenüber, so wird durch Betätigen des Aktuators 7 das Schiebeelement 9 in Richtung Sperrelement 10 bewegt, wobei die Feder 12 axial vorgespannt wird. Das Sperrelement 10 bewegt sich geringfügig vom Aktuator 7 weg, wobei die Funktionsfläche 17 des Sperrelements 10 an der Gegenfläche 19 des Riegelelements 16 abgleitet, so dass das Riegelelement 16 nach radial innen auf das Sperrenrad 23 zu beaufschlagt wird. Das Sperrelement 10 kann nur soweit axial bewegt werden, bis das Riegelelement 16 in Anlage mit dem Sperrzahn 20 des Sperrenrads 23 kommt. Diese Position, in der das Riegelelement 16 gegenüber dem Sperrenrad 23 vorgespannt ist und mit dem Sperrzahn 20 in Anlage ist, ist in den 2a bis 2d gezeigt.
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Wird dann beim Weiterdrehen des Sperrenrads 23 eine Drehposition erreicht, in der der Sperrzahn 20 des Riegelelements 16 und eine Rastausnehmung 24 einander gegenüberliegen, wird das von den Federmitteln 12 axial beaufschlagte Sperrelement 10 entlang der Achse A weiter von dem Aktuator 7 wegbewegt. Dabei wird das Riegelelement 16 durch den flächigen Kontakt zwischen der Funktionsfläche 17 und der Gegenfläche 19 um die Achse B verschwenkt, wobei der Sperrzahn 20 nach radial innen auf das Sperrenrad 23 zu bewegt wird. Dabei greift der Sperrzahn 20 in die gegenüberliegende Ausnehmung 24 formschlüssig ein, so dass die drehfest mit dem Sperrenrad 23 verbundene Welle 4 an einer Drehbewegung gehindert ist.
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Ist beim Betätigen des Aktuators 7 die Drehstellung der Welle 4 derart, dass der Sperrzahn 20 des Riegelelements 16 direkt einer Rastausnehmung 24 gegenüberliegt, erfolgt der formschlüssige Eingriff des Riegelelements 16 in die Rastausnehmung 24 unmittelbar. Der so definierte geschlossene Zustand, bei dem das Riegelelement 16 formschlüssig mit dem Sperrenrad 23 in Eingriff ist, ist in den 3a bis 3d gezeigt.
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Im folgenden wird die Funktionsweise des Entriegelungsmechanismus 31 beschrieben, der dazu dient, den Sperrmechanismus 6 zwangsweise zu entriegeln, wenn die elektronische Steuerung der Parksperre oder des Kraftfahrzeugs außer Betrieb ist. Ausgangspunkt ist, dass das Sperrelement 10 in der vorgeschobenen zweiten axialen Stellung angeordnet ist und der Sperrzahn 20 formschlüssig in eine entsprechende Rastausnehmung 24 des Sperrenrads 23 eingreift. In diesem Zustand ist die Welle 4 an einer Drehbewegung gehindert, wie in den 3a bis 3d gezeigt.
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Durch Verdrehen des Betätigungshebels 34 von der ersten Drehstellung, die in 3c gezeigt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn in die zweite Drehstellung, die in 4c gezeigt ist, wird das Entriegelungselement 32 entsprechend verdreht. Dies bewirkt wiederum ein entsprechendes Verdrehen des Sperrelements 10, das drehfest mit dem Entriegelungselement 32 verbunden ist, um die Achse A. Es ist vorgesehen, dass das Entriegelungselement 32 bzw. das Sperrelement 10 mittels einer Rückstellfeder 44 in Richtung der ersten Drehstellung vorgespannt sind. Das heißt, dass das Betätigen des Hebels 34 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 44 zu erfolgen hat. Zum Verdrehen des Betätigungshebels 34 kann beispielsweise ein Seilzug vorgesehen sein, der bei Ausfall der Elektronik manuell betätigbar ist. Es ist ersichtlich, dass das Entriegelungselement 34 durch den Lagerabschnitt 37 des Gehäuses 3 hindurchgeführt ist, so dass sich der Betätigungshebel 34 außerhalb des Gehäuses 3 befindet.
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Das Verdrehen des Sperrelements 10 von der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung führt dazu, dass die Ausnehmung 36 in eine Position verdreht wird, in der sie dem Riegelelement 16 zugewandt ist. Damit das Riegelelement 16 zuverlässig in die Ausnehmung 36 eingreifen kann, ist die Erstreckung der Ausnehmung 36 in Umfangsrichtung größer als die axiale Erstreckung des Riegelelements 16. Vorliegend erstreckt sich die Ausnehmung 36 des Sperrelements 10 in Umfangsrichtung etwa über 90°. In der zweiten Drehstellung bewegt sich das Riegelelement 16, das von dem Federelement 22 nach radial außen beaufschlagt ist, folglich in die Ausnehmung 36 des Sperrelements 10. Die radiale Tiefe der Ausnehmung 36 ist so gestaltet, dass das Riegelelement 16 in der nach außen bewegten Stellung, in der es in die Ausnehmung 36 eintaucht, die Welle 4 freigibt. Dabei wirkt die Federkraft des Federelements 22 in der vorliegenden Darstellung im Uhrzeigersinn um die Achse B auf das Riegelelement 16, um die das Riegelelement 16 entsprechend verschwenkt wird. Dieser zwangsentriegelte Zustand ist in den 4a) bis 4d) gezeigt. Die in Umfangsrichtung an die Ausnehmung 36 anschließende Außenfläche 28 ist zylindrisch gestaltet und bildet die Halte- bzw. Führungsfläche 46, um das Riegelelement 16 in der ersten Drehstellung des Sperrelements 10 in der Schließposition zu halten bzw. um das Sperrelement 10 gegenüber dem Stützelement 25 zu führen.
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Es ist weiter vorgesehen, dass das Sperrelement 10 an einer Drehbewegung gehindert ist, solange das Riegelelement 16 in die Ausnehmung 36 eingreift. Hierfür hat die Ausnehmung 36 Seitenflächen 47, die in Drehrichtung als Anschlag für das Riegelelement 16 dienen. Es ist erkennbar, dass die Seitenflächen 47 etwa V-förmig gestaltet sind und etwa radial zur Drehachse A des Sperrelements 10 verlaufen. Der Boden der Ausnehmung 36, gegen den das Riegelelement 16 mit einer entsprechenden Anlagefläche in Kontakt kommen kann, ist konvex gestaltet. Nachdem der Betätigungshebel 34 wieder freigegeben wurde, kann das Sperrelement 10 aufgrund der als Umfangsanschlag dienenden Seitenflächen 47 zunächst noch nicht in die Ursprungslage, d. h. die erste Drehstellung zurückgedreht werden. Erst wenn der Aktuator 7 nach Beseitigung des Systemfehlers das Sperrelement 10 anzieht und dieses axial relativ zum Entriegelungselement 32 in die erste axiale Stellung verschoben wird, kann das Sperrelement 10 wieder in die erste Drehstellung zurückgedreht werden.
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Zum Überführen des Sperrelements 10 in die erste Drehstellung ist die Rückstellfeder 44 vorgesehen, die den Betätigungshebel 34 im Drehsinn beaufschlagt. In der Ausgangsstellung befindet sich die Funktionsfläche 17 des Sperrelements 10 wieder im Umfangsbereich des Rastelements 16, so dass die Parksperre bei Bedarf wieder aktiviert werden kann. Die Rückstellfeder 44 ist schematisch in den 3c und 4c gezeigt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung 2 besteht darin, dass diese einfach zwangsentriegelt werden kann. Zur Zwangsentriegelung ist lediglich eine Drehbewegung des Entriegelungselements 32 bzw. des Sperrelements 10 nötig. Das Sperrelement 10 kann dabei in seiner zweiten axialen Stellung verdreht werden, das heißt eine axiale Verschiebung des Sperrelements 10 ist nicht nötig. Nach Beheben des Systemfehlers kann das Sperrelement 10 durch Verschieben in die erste axiale Stellung mittels des Aktuators 7 automatisch wieder die erste Drehstellung einnehmen, in der die Ausnehmung 36 gegenüber dem Riegelelement 16 in Umfangsrichtung versetzt ist. Eine separate Betätigung zum Überführen des Sperrelements 10 in seine Ausgangsdrehstellung ist demnach nicht erforderlich.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Parksperrenanordnung
- 3
- stehendes Bauteil
- 4
- Welle
- 5
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- 6
- Sperrmechanismus
- 7
- Aktuator
- 8
- Antriebswelle
- 9
- Schiebeelement
- 10
- Spannelement
- 11
- Zwischenhülse
- 12
- Federelement
- 13
- Ansatz
- 14
- Bohrung
- 15
- Verdickung
- 16
- Riegelelement
- 17
- Funktionsfläche
- 18
- Haltefläche
- 19
- Gegenfläche
- 20
- Sperrzahn
- 21
- Steg
- 22
- Federelement
- 23
- Sperrenrad
- 24
- Rastausnehmung
- 25
- Stützelement
- 26
- Aktuatorgehäuse
- 27
- Stützfläche
- 28
- Außenfläche
- 29
- Hülsenabschnitt
- 30
- Stegabschnitt
- 31
- Entriegelungsmechanismus
- 32
- Entriegelungselement
- 33
- Flanschverbindung
- 34
- Betätigungshebel
- 35
- Dichtung
- 36
- Ausnehmung
- 37
- Lagerabschnitt
- 38
- erstes Lager
- 39
- Dichtring
- 40
- zweites Lager
- 41
- Gegenfläche
- 42
- Zylinderabschnitt
- 43
- Rastnase
- 44
- Rückstellfeder
- 45
- Öffnung
- 46
- Führungsabschnitt
- 47
- Seitenfläche
- 48
- Verbindungsabschnitt
- A
- Achse
- B
- Achse
- C
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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