DE102010038078B4

DE102010038078B4 - Hydraulische Parksperre und Verfahren zum Schalten einer solchen

Info

Publication number: DE102010038078B4
Application number: DE102010038078A
Authority: DE
Inventors: Gerold Sluka; Thomas Stehli
Original assignee: Hofer Mechatronik GmbH
Current assignee: Hofer Mechatronik GmbH
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2030-10-09
Also published as: DE102010038078A1

Abstract

Hydraulische Parksperre (100, 100') eines Kraftfahrzeuges, die mittels Kolben (2) ein Getriebe in einer Parksperrenstellung hält, der in einer zweiten Stellung eine entriegelte Stellung einnimmt, wobei der Kolben (2) Teil eines mit Hilfe von zwei Kammern (3, 4) zweiseitig hydraulisch einspannbaren Gleichlaufzylinders (1) ist, dessen eine Kammer (4) einen hydraulischen Anschluss hat, der mit einem Rückschlagventil (11) in hydraulischer Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (11) in einer Verbindungsleitung (10) der einen Kammer (4) angeordnet ist und mit einem hydraulischen Druck der anderen Kammer (3) in einer freischaltenden Weise entsperrbar ist, sodass in einer Schaltstellung des Rückschlagventils (11) durch eine hydraulische Entlastung mit Hilfe des Rückschlagventils (11) sich die Kammern (3, 4) des Gleichlaufzylinders (1) in gegenläufiger Weise verändern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Parksperre mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie dem Verfahren zum Schalten einer solchen mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 18.
Stand der Technik
Parksperren übernehmen die Funktion, durch ein Festsetzen eines im Getriebe als drehbares Teil ausgelegtes Bauteil wie eine Antriebswelle z. B. über eine Parkklaue oder durch Einlegen mindestens eines Ganges ein unkontrolliertes Drehen von Rädern des Fahrzeuges zu verhindern.
Aus der DE 10 2008 054 472 A1 ist beispielsweise eine mechanische Parksperre für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der eine Sperrklinke in eine Sperrverzahnung in Eingriff und außer Eingriff gelangen kann, um von einer Sperrstellung in eine Freigabestellung zu kommen. Um die Sperrklinke vor einem ungewollten Einrasten zu sichern, ist eine Reibbremse vorgesehen, die gemeinsam mit der Sperrklinke automatisch betätigt wird.
In der DE 101 36 425 A1 ist hingegen eine Parksperre vorgeschlagen, die mit einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit in Wirkverbindung steht. Dabei kann ein doppelwirkender Zylinder beidseitig mit Druck beaufschlagt werden. So kann eine unbeabsichtigte Betätigung durch beispielsweise einen Druckabfall vermieden werden. Eine Steuereinheit kann die Parksperre in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter des Getriebes steuern. In der eingelegten Sperrstellung kann die Parksperre mit einer Haltevorrichtung, z. B. in Form einer Rastvorrichtung, fixiert werden. Sofern die Haltevorrichtung defekt ist, kann ein Betrieb des Fahrzeugs sichergestellt werden, indem die Parksperre durch die Druckquelle über die Zylinder-Kolben-Einheit entgegen der Haltekraft der Halteeinrichtung bewegt wird.
Die DE 10 2006 012 343 A1 lehrt eine hydraulische Parksperre, die mittels eines Hydraulikzylinders verriegelt werden kann. Wird der Zylinder mit Druck beaufschlagt, so wird der Sperrkegel in eine Löseposition verschoben. Zusätzlich ist noch ein Parksperrenrad vorgesehen, das mit dem Abtrieb des Getriebes verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass eine hydraulische Bremszylinderanordnung, die auf das Parksperrenrad einwirkt, als Dämpfungseinrichtung wirkt. Durch die Dämpfungseinrichtung werden beim Lösen der Parksperre insbesondere durch Torsionsspannungen verursachte Geräusche und Schläge vermindert.
Bei den Parksperren, die rein mechanisch oder in einer Kombination aus Hydraulik und einem mechanischen Sperrstift arbeiten, lässt sich beobachten, dass gelegentlich die Parksperre greift, obwohl kein Parksperreneingriff erwünscht ist. Besonders problematisch sind die Zustände, bei denen Parksperren Vibrationen ausgesetzt sind, z. B. beim Abschalten des Kraftfahrzeugmotors, was bei einem Start-Stopp-Betrieb umso häufiger stattfindet. In dieser Situation kommt erschwerend hinzu, dass häufig aufgrund von sehr kurzen Vor- oder Nachlaufzeiten der Hydraulikmittelpumpe der Betriebsdruck sehr niedrig ist. Insbesondere bei Parksperrenvarianten mit einem durch eine Feder vorgespannten Sperrstift, der ggf. hydraulisch betätigbar ist und der in eine Sperrmulde einfahren kann, kommt es immer wieder vor, dass die Parksperre eingreift, obwohl ein regulärer Fahrbetrieb seitens des Kraftfahrzeugnutzers beabsichtigt ist. Weil die Flankensteilheit der Anlagerungsfläche zwischen Sperrstift und Sperrmulde im entriegelten Zustand gewisse Winkel nicht übersteigen darf, ist eine mechanische Grenze bei der Sperrsicherheit aufgrund von Reibflächen gegeben. In solchen Fällen identifiziert das Getriebesteuergerät einen Fehlerfall und setzt gelegentlich das gesamte Fahrzeug still, obwohl die Fehlerursache ein gängiger Start-Stopp-Betriebswechsel ist.
Aufgabenstellung
Es besteht der Bedarf nach Parksperren, die z. B. in automatisierten Fahrzeuggetrieben verwendbar sind, wobei die Parksperren eine möglichst hohe Betriebssicherheit aufweisen sollten, insbesondere bei häufigen Betriebswechseln der Antriebsquelle wie dem Verbrennungsmotor.
Erfindungsbeschreibung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Parksperre mit allen Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Schalten einer Parksperre mit allen Merkmalen des Patentanspruches 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Wenn nachfolgend von einer hydraulischen Parksperre gesprochen wird, dann ist damit eine Parksperre gemeint, die mit einem Hydraulikmittel arbeitet. Es kann auch gesagt werden, dass es sich um eine hydraulisch zu betätigende Parksperre handelt, also um eine hydraulisch betätigte Parksperre, im Gegensatz zu den mechanischen und elektromechanischen Parksperren.
Eine hydraulische Parksperre eines Kraftfahrzeuges nach der vorliegenden Erfindung hält mittels Kolben ein Getriebe in einer Parksperrenstellung. Der Kolben nimmt in einer zweiten Stellung eine entriegelte Stellung ein, wobei der Kolben Teil eines mit Hilfe von zwei Kammern zweiseitig hydraulisch einspannbaren Gleichlaufzylinders ist, dessen eine Kammer einen hydraulischen Anschluss hat, der mit einem entsperrbaren Rückschlagventil in hydraulischer Verbindung steht. Der Kolben ist somit in einem Zylinder zwischen einer Sperrkammer und einer Freischaltkammer eingesetzt. In der ersten Stellung, der Parksperrenstellung, aktiviert der Kolben den Eingriff der Parksperre z. B. in ein Parksperrengegenstück, wie etwa eine Sperrmule. Dabei kann der Kolben mittels einer Feder vorgespannt sein.
In einer erfindungsgemäßen Parksperre ist das entsperrbare Rückschlagventil in einer Verbindungsleitung der einen Kammer, insbesondere der Freischaltkammer, angeordnet. Das Rückschlagventil ist mittels eines hydraulischen Drucks der anderen Kammer, insbesondere der Sperrkammer, freischaltbar. Dabei verändern sich die Kammern des Gleichlaufzylinders in einer Schaltstellung des Rückschlagventils durch eine hydraulische Entlastung mit Hilfe des Rückschlagventils in gegenläufiger Weise.
Das entsperrbare Rückschlagventil befindet sich also in der Verbindungsleitung zur Freischaltkammer. Die Verbindungsleitung ist für einen hydraulischen Fluss in die eine und aus der einen Kammer verantwortlich. Die Verbindungsleitung steht – zumindest mittelbar – mit der Druckquelle in Verbindung. Das Rückschlagventil ist der einen Kammer zugeordnet. Das Rückschlagventil ist mit einem hydraulischen Druck der anderen Kammer freischaltbar. Somit kann das Rückschlagventil in einer Schaltstellung das Hydraulikmittel aus der Kammer ablassen. Die Federvorspannung in der anderen Kammer sorgt für ein Wandern des Gleichlaufzylinders. Der Gleichlaufzylinder würde sich in einer ausgeglichenen Stellung halten, wenn nicht die Feder eingebaut wäre. Das Rückschlagventil gestattet eine hydraulische Entlastung. Mit Hilfe des Rückschlagventils lassen sich die Kammern des Gleichlaufzylinders in gegenläufiger Weise verändern. In dem Maße, wie die eine Kammer im Volumen zunimmt, reduziert sich das Volumen der anderen Kammer des Gleichlaufzylinders. Die Zuverlässigkeit der hydraulischen Parksperre wird noch dadurch gesteigert, dass der Gleichlaufzylinder den hydraulischen Druckverhältnissen in seinen beiden Kammern folgen kann. Der Druck aus der Druckquelle, z. B. der Getriebepumpe, insbesondere der Getriebehauptpumpe, wird somit automatisch zum Erreichen der Parkstellung genutzt. Je nachdem, welche Pumpe eingesetzt wird oder welche Pumpen eingesetzt werden, kann der Gleichlaufzylinder somit mit einem Druck von 8 bar oder sogar 20 bar zuverlässig in die Parkstellung verbracht werden bzw. aus dieser wieder herausgeholt werden. Abweichend von den bisher bekannten Systemen, bei denen sehr viel Aufwand in der Toleranzgestaltung und der Toleranzanpassung in der Fertigung solcher Parksperren unternommen wird, arbeitet die vorliegende Parksperre in einem breiten Toleranzband dank der Steuerung durch Relativverhältnisse.
Zum Schalten einer hydraulischen Parksperre nach der vorliegenden Erfindung schaltet ein Schaltschieber in einer bestromungslosen Stellung auf ein Rückschlagventil, insbesondere das entsperrbare Rückschlagventil, als Richtungsflussventil eine hydraulische Druckquelle in Durchflussrichtung, sodass der Kolben hydraulisch in der zweiten, entriegelten Stellung gehalten wird, insbesondere gegen die Federvorspannkraft. Demnach wird die Freischaltkammer beaufschlagt und die Parksperre aus ihrer Verriegelung mit dem Parksperrengegenstück gelöst. Nach der Erfindung wird also die Parksperre hydraulisch betätigt und betrieben.
Bei einem Überdruck im Sperrkammerzulauf kann das Rückschlagventil aus seiner Sperrstellung in eine geöffnete Stellung geschaltet werden, damit aus der Freischaltkammer Hydraulikmittel in den Getriebesumpf abläuft.
Vorteilhafte Weiterbildungen werden nachfolgend dargelegt.
Ein entsperrbares Rückschlagventil, wie es bei der Erfindung zum Einsatz kommt, weist ein Gehäuse auf, in dem ein Entsperrkolben einem Ventilsitz gegenüber liegt. Auf der anderen Seite des Ventilsitzes schließt sich ein Schliesskegel an, der durch eine Feder beaufschlagbar ist. Der Entsperrkolben, der Ventilsitz und der Schliesskegel mit der Feder können in einem Patronengehäuse untergebracht werden. Das entsperrbare Rückschlagventil bildet somit ein federvorgespanntes Sitzventil. Im Gegensatz zu herkömmlichen Rückschlagventilen kann das entsperrbare Rückschlagventil auch in Sperrrichtung durchflossen werden, wenn der Entsperrkolben mit Druck beaufschlagt wird. Das entsperrbare Rückschlagventil ist vorzugsweise zusätzlich hydraulisch unterstützt, sodass bei einem hydraulischen Druck in einem Sperrkammerzulauf zu dem Gleichlaufzylinder eine Sperrrichtung öffnet.
Das Rückschlagventil kann ein Verriegelungselement der Parksperre bilden. Das heißt, die Parksperre wird hydraulisch über die Stellung des Kolbens im Gleichlaufzylinder betätigt und zudem kann die Parksperre in der entriegelten Stellung hydraulisch mit Hilfe des Rückschlagventils gesichert werden. Mit Hilfe des Rückschlagventils wird im umgekehrten Fall, also bei ausreichenden Druckunterschieden, die Parksperre in der verriegelten Stellung gehalten. Das Rückschlagventil stellt ein zusätzliches Verriegelungselement der Parksperre, genauer für den Gleichgangzylinder und dessen Kolbenstellung dar. Über hydraulische Druckunterschiede in Leitungen, wie der Sperrkammerzulaufleitung und der Freischaltkammerablassleitung, lässt sich die Sperrfunktion des Rückschlagventils aufheben. Bei ausreichender Druckhöhe, im Vergleich zu der anderen Seite des Gleichlaufzylinders, auf der Seite des Gleichlaufzylinders, dem die Sperrkammer angehört, lässt sich die sicherende Funktion mit Hilfe des Rückschlagventils aufheben.
Weiter sind die Kammern unter Vermittlung eines Sperrventils miteinander hydraulisch verbunden. Als Sperrventil kann beispielsweise ein 2/2-Wegeventil mit zwei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen verwendet werden, das in einer Ruhestellung geschlossen ist und z. B. mittels Federkraft in der geschlossenen Stellung gehalten wird. Andere Arten von Sperrventilen sind ebenfalls verwendbar. Ein hydraulischer Ausgleich zwischen Kammern ist über das Sperrventil möglich.
Als Gleichlaufzylinder kann vorteilhaft ein mechanisch einseitig vorgespannter Differentialzylinder verwendet werden, der vorzugsweise aufgrund einer mechanischen Kraft, wie etwa durch eine Federkraft, in der Parksperrenstellung steht. Vorzugsweise ist der Gleichlaufzylinder als ein leckagefreier Hydraulikaktuator ausgebildet. Die Leckagefreiheit sorgt dafür, dass ein Weggleiten oder Wegwandern des Kolbens über lange Zeiträume nicht zu befürchten ist.
Dem Gleichlaufzylinder kann ein Schaltschieber vorgeschaltet sein. Mit Hilfe des Schaltschiebers wird die eigentliche Stellung des Kolbens eingestellt. Hierfür kann insbesondere ein direkt gesteuertes 4/2-Ventil vorgesehen werden, das vorzugsweise mechanisch in einer Stellung gehalten wird, die eine hydraulische Verbindung zwischen einer Hydraulikpumpe und dem Rückschlagventil herstellt. Der Schaltschieber kann mittels einer Feder vorgespannt sein und ist vorzugsweise elektrisch betätigbar. Der Schaltschieber ist in diesem Fall unmittelbar an ein Steuergerät des Getriebes anschließbar. Der Schaltschieber lässt sich von dem Steuergerät so einstellen, dass entweder aus oder in eine verriegelte Stellung der Parksperre gewechselt werden kann. Vom Schaltschieber führt eine Sperrkammerzulaufleitung zur Sperrkammer des Gleichlaufzylinders und eine Freischaltkammerablassleitung führt von der Freischaltkammer zum Schaltschieber. Je nach Stellung des Schaltschiebers ist die Sperrkammer oder die Freischaltkammer mit der Pumpe verbunden. Das entriegelbare Rückschlagventil ist vorzugsweise in der Freischaltkammerablassleitung in Sperrrichtung gegenüber dem Schaltschieber eingebaut. In der Parksperrenstellung leitet somit das 4/2-Ventil Hydraulikmittel zum Rückschlagventil. Insbesondere läuft das Hydraulikmittel bei seinem Ablauf aus der Freischaltkammer über den Schaltschieber. Vorzugsweise ist der Schaltschieber leckagebehaftet und stellt ein kontinuierliches Abströmen des Hydraulikmittels aus dem Sperrkammerzulauf sicher.
Als Hydraulikpumpe wird vorzugsweise eine autarke, vom Verbrennungsmotorantrieb unabhängige, asynchrone Hydraulikpumpe verwendet. Somit kann in der Parksperre ein Druck unabhängig vom Betriebszustand des Motorantriebs erzeugt werden. Die Hydraulikpumpe läuft in ihrem eigenen Rhythmus. Die Hydraulikpumpe nimmt keine Rücksicht auf die Betriebsphasen des Motorantriebs des Kraftfahrzeuges, sondern die Hydraulikpumpe stellt Hydraulikmittel bedarfsabhängig für den Parksperrenhydraulikkreislauf zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung lässt sich auch bei Getrieben verbauen, die mit mehr als einer Getriebepumpe ausgestattet sind. Bei Fahrzeugen, die speziell für einen Start-Stopp-Betrieb ausgelegt sind, lässt sich eine Anpassung für den Start-Stopp-Betrieb darin finden, dass eine von dem regulären Verbrennungsmotor anzutreibende Getriebehauptpumpe und eine elektrisch anzutreibende Getriebehilfspumpe, die auch ohne laufendem Verbrennungsmotor ihren Druck aufbauen kann, den Druck in der Hydraulik des Getriebes garantieren. Zur Steigerung der Betriebssicherheit kann das Sperrventil mehrfache Sicherheitsmaßnahmen aufweisen. Wünschenswert ist es, wenn das Sperrventil eine Vorzugsstellung einnehmen kann. Für eine erste Stufe der Sicherheit hat das Sperrventil eine mechanisch vorgespannte Vorzugsstellung. Die Sperrstellung sollte die Vorzugsstellung sein, die mechanisch einzunehmen ist. Ergänzend, also zusätzlich, oder auch alternativ kann das Sperrventil hydraulisch vorgespannt betrieben werden. Je nach Auslegung der Betriebsdrücke und der Betriebsphasen der Pumpen lässt sich zumindest eine der Leitungen hydraulisch abgreifen, um eine hydraulische Vorspannung für das Sperrventil zur Verfügung zu stellen. Von wenigstens einer der Leitungen, wie z. B. von dem Sperrkammerzulauf oder von der Freischaltkammerablassleitung, lässt sich ein hydraulischer Druck als Vorspannung für das Sperrventil beziehen. Somit ist das Sperrventil mehrfach gesichert. Das Sperrventil lässt sich elektrisch ansteuern. Sollte der Magnet des Sperrventils nicht ansteuerbar sein, so kann die Feder das Sperrventil in seine Vorzugsstellung bringen. Ist eine hydraulische Vorspannung vorhanden, so kann zusätzlich oder alternativ die Vorzugsstellung durch die hydraulischen Druckverhältnisse eingestellt werden. Das Sperrventil kann durch diese Drei-Ebenen der Funktionssicherheit als ausfallsicher bezeichnet werden.
Das Sperrventil ist vorzugsweise ein Sperrventil, das ein Hydraulikmittel in einer Richtung durchströmen lässt, nämlich von der Freischaltkammer zu der Sperrkammer des Gleichlaufzylinders. Das Sperrventil kann die beiden Kammern des Gleichlaufzylinders in einer Stellung entkoppeln und gegenseitig versperren und in einer zweiten Stellung einen Hydraulikmittelfluss von der Freischaltkammer zu der Sperrkammer zulassen. Die entkoppelte Stellung der beiden Kammern ist die Vorzugsstellung für das Sperrventil, wenn es erwünscht ist, dass die Parksperre möglichst beeinflussungsarm betrieben werden kann.
Die hydraulische Parksperre erhöht die Betriebssicherheit des Getriebes u. a. dadurch, dass die Sperrstiftproblematik als behoben betrachtet werden kann. Durch die Verwendung eines hydraulisch aktuierbaren Betätigungsbolzens als einziges Mittel der Parksperre, d. h. unter Wegfall eines Sperrstifts, wird dieser nicht mehr mechanisch durch ein zweites Element, wie dem Sperrstift, in der Bewegung gehemmt. Der Kolben fährt unmittelbar in ein stillzusetzendes Element ein, wie z. B. in die Abtriebswelle des Getriebes. In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann auf das örtliche Sichern des Kolbens durch einen weiteren Sperrstift verzichtet werden. Hierdurch wird die mit dem Sperrstift benötigte Akutatorik, wie z. B. ein Hebemagnet für den Sperrstift, eingespart, der Sperrstift entfällt.
Die vorliegende Erfindung kann auch dahingehend beschrieben werden, dass eine vorteilhafte Parksperre eine Kombination zweier Aspekte darstellt. Aus einer hydraulisch-mechanischen Kombination aus nahezu leckagefreien Kammern eines Gleichlaufzylinders und eines mittels Druckunterschiede zu steuernden Rückschlagventils ist eine hydraulische Verriegelung eines entsperrten Kolbens einer Parksperre realisierbar.
Figurenkurzbeschreibung
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, wobei
1 eine erste Ausführungsvariante in einem ersten Schaltzustand, dem entriegelten Zustand, zeigt,
2 die erste Ausführungsvariante in einem zweiten Schaltzustand, mit eingelegter Parksperre, zeigt,
3 eine zweite Ausführungsvariante in einem ersten Schaltzustand, dem entriegelten Zustand, zeigt, und
4 eine zweite Ausführungsvariante in einem zweiten Schaltzustand, mit eingelegter Parksperre, zeigt.
Figurenbeschreibung
In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer hydraulischen Parksperre 100 für ein Kraftfahrzeug als hydraulischer Schaltplan dargestellt, wobei 1 eine erste, verriegelte Stellung zeigt und 2 eine zweite, entriegelte Stellung.
Die Parksperre 100 umfasst einen Gleichlaufzylinder 1 mit einem Kolben 2, der den Zylinder in eine Sperrkammer 3 und eine Freischaltkammer 4 unterteilt. Dem Kolben 2 gegenüber ist ein Parksperrengegenstück 5 angeordnet, in welches ein Kolbenende in einer verriegelten Stellung eingreift, wie in 2 ersichtlich ist, und z. B. eine Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs blockiert. In der Sperrkammer 3 ist eine Feder 6 angeordnet, welche den Kolben 2 in Richtung des Parksperrengegenstücks 5 vorspannt. Dem Gleichlaufzylinder 1 ist ein Schaltschieber 7 in Form eines 4/2-Ventils vorgeschaltet. Der Schaltschieber ist mit einer Feder 8 beaufschlagt und elektrisch geschaltet. Vom Schaltschieber 7 verläuft eine Sperrkammerzulaufleitung 9 zur Sperrkammer 3 und eine Freischaltkammerablassleitung 10 zur Freischaltkammer 4 des Gleichlaufzylinders 1. In der Freischaltkammerablassleitung 10 ist ein entsperrbares Rückschlagventil 11 vorgesehen, das ein Verriegelungselement für die Parksperre 100 bildet und als federvorgespanntes Sitzventil mit einer Feder 19 vorgesehen ist. Das Rückschlagventil 11 ist in der Freischaltkammerablassleitung 10 in Sperrrichtung gegenüber dem Schaltschieber 7 eingebaut. Eine Pumpenleitung 12 und eine Sumpfleitung 13 verlaufen ebenfalls zum Sperrschieber 7. Die Pumpenleitung ist an eine hydraulische Pumpe 14 angeschlossen, die von der Getriebepumpe gebildet werden kann.
An die Kammern des Gleichlaufzylinders 1 ist ein Sperrventil 15 angeschlossen, welches die Kammern hydraulisch verbindet. Dabei verläuft eine Sperrkammerausgleichsleitung 16 von der Sperrkammer 3 und eine Freischaltkammerausgleichsleitung 17 vom Gleichlaufzylinder 1 zum Sperrventil 15. Das Sperrventil 15 ist mit einer Feder 18 ausgestattet und elektrisch geschaltet.
Wie in 1 ersichtlich ist, befindet sich der Schaltschieber 7 in der entriegelten Stellung der Parksperre 100 in einer Schaltposition, in welcher die Pumpe 14 an die Freischaltkammerablassleitung 10 und somit an das Rückschlagventil 11 und die Freischaltkammer 4 angeschlossen ist. Der Kolben 2 befindet sich somit in der entriegelten Stellung entgegen der Kraft der Feder 6 und wird hydraulisch in dieser Stellung gehalten. Der Schaltschieber 7 ist durch die Feder 8 in diese Position vorgespannt, sodass die hydraulische Verbindung zwischen der Pumpe 14 und dem Rückschlagventil 11 einer bestromungslosen Grundstellung entspricht. Das Sperrventil 15 befindet sich in dieser Stellung in einer Sperrstellung und ist in dieser als Vorzugsstellung vorgespannt.
In 2 ist eine verriegelte Stellung des Kolbens 2 gezeigt, wobei der Schaltschieber 7 bestromt ist und in eine Verriegelungsstellung entgegen der Kraft der Feder 8 schaltet. Demnach wird die Sperrkammerzulaufleitung 9 an die Pumpe 14 angeschlossen und beaufschlagt die Sperrkammer 3 mit Hydraulikmedium. Zudem wird der Druck in der Freischaltkammer 4 reduziert und der Kolben wird mit Unterstützung der Feder 6 in Eingriff mit dem Parksperrengegenstück 5 gebracht. Dabei wird mit dem hydraulischen Druck der Sperrkammer 3 freigeschaltet, sodass durch eine hydraulische Entlastung mit Hilfe des Rückschlagventils 11 sich die Kammern 3 und 4 des Gleichlaufzylinders 1 in gegenläufiger Weise verändern, sobald der Kolben 2 wandert. Bei einem Überdruck in der Sperrkammerzulaufsleitung 9, bzw. der Sperrkammer 3, wird das Rückschlagventil 11 aus seiner Sperrstellung in die geöffnete Stellung geschaltet, damit aus der Freischaltkammer 4 Hydraulikmittel über den Schaltschieber 7 in den Getriebesumpf abläuft. Das Rückschlagventil 11 ermöglicht somit eine hydraulische Entlastung und der Druck aus der Getriebepumpe wird zum Erreichen der Parkstellung genutzt. Ein hydraulisches Umladen der Kammern 3, 4 erfolgt über das Sperrventil 15.
In den 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform einer hydraulischen Parksperre 100' für ein Kraftfahrzeug als hydraulischer Schaltplan dargestellt, wobei 3 eine erste, verriegelte Stellung zeigt und 4 eine zweite, entriegelte Stellung. Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführung aus den 1 und 2. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Nähere Ausführungen lassen sich aus der Diskussion zu den 1 und 2 auf die 3 und 4 übertragen. Eine erneute Erörterung dieser Teile der Parksperre 100' nach den 3 und 4 ergibt sich aus den Darstellungen zu den 1 und 2.
In der zweiten Ausführungsform wird das Sperrventil 15 zusätzlich zur Feder 18 hydraulisch vorgespannt. Hierfür wird über eine Sperrventilzuleitung 21 und eine Sperrventilablassleitung 20 Hydraulikmedium von der Sperrkammerzulaufleitung 9 abgezweigt und der Freischaltkammerablassleitung 10 rückgeführt. Das abgezweigte Hydraulikmedium dient der Vorspannung des Sperrventils 15 in die bevorzugte Sperrstellung. Das Sperrventil ist somit sowohl von der Feder 18 als auch durch die hydraulische Vorspannung gesichert und somit ausfallsicher.
Zu beiden Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 kann festgehalten werden, dass eine hydraulische Parksperre 100, 100' eines Kraftfahrzeuges mittels Kolben 2 ein Getriebe in einer Parksperrenstellung hält. Der Kolben 2 nimmt in einer zweiten Stellung eine entriegelte Stellung ein. Der Kolben ist Teil eines mit Hilfe von zwei Kammern 3, 4 zweiseitig hydraulisch einspannbaren Gleichlaufzylinders 1, dessen eine Kammer 4 einen hydraulischen Anschluss hat, der mit einem entsperrbaren Rückschlagventil 11 in hydraulischer Verbindung steht. Zum Schalten der hydraulischen Parksperre 100, 100' schaltet der Schaltschieber 7 in einer bestromungslosen Stellung auf das Rückschlagventil 11 als Richtungsflussventil eine hydraulische Druckquelle 14. Das geschieht dann, wenn das Rückschlagventil 11 in Durchflussrichtung geschaltet ist, sodass der Kolben 2 hydraulisch in einer entriegelten Stellung gehalten wird, insbesondere gegen eine Federvorspannkraft.
Bezugszeichenliste

1: Gleichlaufzylinder
2: Kolben
3: Sperrkammer
4: Freischaltkammer
5: Parksperrengegenstück
6: Feder
7: Schaltschieber
8: Feder
9: Sperrkammerzulaufleitung
10: Freischaltkammerablassleitung
11: Rückschlagventil
12: Pumpenleitung
13: Sumpfleitung
14: Pumpe
15: Sperrventil
16: Sperrkammerausgleichsleitung
17: Freischaltkammerausgleichsleitung
18: Feder
19: Feder
20: Sperrventilablassleitung
21: Sperrventilzuleitung
100, 100': Parksperre

Claims

Hydraulische Parksperre (100, 100') eines Kraftfahrzeuges, die mittels Kolben (2) ein Getriebe in einer Parksperrenstellung hält, der in einer zweiten Stellung eine entriegelte Stellung einnimmt, wobei der Kolben (2) Teil eines mit Hilfe von zwei Kammern (3, 4) zweiseitig hydraulisch einspannbaren Gleichlaufzylinders (1) ist, dessen eine Kammer (4) einen hydraulischen Anschluss hat, der mit einem Rückschlagventil (11) in hydraulischer Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (11) in einer Verbindungsleitung (10) der einen Kammer (4) angeordnet ist und mit einem hydraulischen Druck der anderen Kammer (3) in einer freischaltenden Weise entsperrbar ist, sodass in einer Schaltstellung des Rückschlagventils (11) durch eine hydraulische Entlastung mit Hilfe des Rückschlagventils (11) sich die Kammern (3, 4) des Gleichlaufzylinders (1) in gegenläufiger Weise verändern.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (11) ein Verriegelungselement für den Gleichlaufzylinder (1) und dessen Kolben (2) ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (3, 4) unter Vermittlung eines Sperrventils (15) miteinander hydraulisch verbunden sind.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichlaufzylinder (1) ein mechanisch, einseitig vorgespannter Differentialzylinder ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanisch, einseitig vorgespannte Differentialzylinder aufgrund einer mechanischen Kraft in der Parksperrenstellung steht.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gleichlaufzylinder (1) ein Schaltschieber (7) vorgeschaltet ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltschieber (7) ein direkt gesteuertes 4/2-Ventil ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das 4/2-Ventil mechanisch in einer Stellung gehalten wird, die eine hydraulische Verbindung zwischen einer Hydraulikpumpe (14) und dem Rückschlagventil (11) herstellt.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck in der hydraulischen Parksperre (100, 100') durch eine autarke, vom Verbrennungsmotorantrieb unabhängige, asynchrone Hydraulikpumpe (14) versorgt wird.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entsperrbare Rückschlagventil (11) ein federvorgespanntes (19) Sitzventil ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das federvorgespannte (19) Sitzventil zusätzlich hydraulisch unterstützt ist, sodass bei einem hydraulischen Druck in einem Sperrkammerzulauf (9) zu dem Gleichlaufzylinder (1) eine Sperrrichtung öffnet.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gleichlaufzylinder (1) eine Leitung als Sperrkammerausgleichsleitung (16), an dem Gleichlaufzylinder (1) eine Leitung als Freischaltkammerausgleichsleitung (17) und an dem Gleichlaufzylinder (1) eine Leitung als Freischaltkammerablassleitung (10) angeschlossen ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (11) in der Freischaltkammerablassleitung (10) in Sperrrichtung gegenüber dem Schaltschieber (7) eingebaut ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (15) mechanisch vorgespannt eine Sperrstellung als Vorzugsstellung einnimmt.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (15) von wenigstens einer der Leitungen, Sperrkammerzulauf (9, 21) oder Freischaltkammerablassleitung (10, 20), hydraulisch vorgespannt ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichlaufzylinder (1) ein leckagefreier Hydraulikaktuator ist.
Hydraulische Parksperre (100, 100') nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltschieber (7) leckagebehaftet ein kontinuierliches Abströmen des Hydraulikmittels aus dem Sperrkammerzulauf (9) sicherstellt.
Verfahren zum Schalten einer hydraulischen Parksperre (100, 100'), die einen Kolben (2) als Sperrelement hat, wobei ein Schaltschieber (7) in einer bestromungslosen Stellung bewirkt, dass der Kolben (2) hydraulisch in einer entriegelten Stellung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltschieber (7) in der bestromungslosen Stellung auf ein Rückschlagventil (11) als Richtungsflussventil eine hydraulische Druckquelle in Durchflussrichtung schaltet und dass bei einem Überdruck in einem Sperrkammerzulauf (9) das Rückschlagventil (11) aus einer Sperrstellung in eine geöffnete Stellung geschaltet wird, damit aus einer Freischaltkammer (4) ein Hydraulikmittel in einen Getriebesumpf abläuft.
Verfahren zum Schalten einer hydraulischen Parksperre (100, 100') nach Anspruch 18, wobei die hydraulische Parksperre (100, 100') eine Parksperre (100, 100') nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ist.
Verfahren zum Schalten einer hydraulischen Parksperre (100, 100') nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) gegen eine Federvorspannkraft hydraulisch in der entriegelten Stellung gehalten wird.
Verfahren zum Schalten einer hydraulischen Parksperre (100, 100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Freischaltkammer (4) das Hydraulikmittel über den Schaltschieber (7) in den Getriebesumpf abläuft.