DE102010053861A1 - Parksperre - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Parksperre für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Getriebeautomaten oder ein Fahrzeug mit Elektroantrieb.
- Hintergrund der Erfindung
- Parksperren werden in Getrieben von Kraftfahrzeugen zur Sicherung des Fahrzeugs gegen ein unbeabsichtigtes Wegrollen genutzt. Insbesondere wenn in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nicht-mechanische Komponenten verbaut werden wie bei Automatikgetrieben mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern, sichern Parksperren die Fahrzeugposition im Falle eines Fahrzeugstillstands oder bei abgestelltem Motor. Dazu kann die Parksperre durch den Fahrer oder indirekt über elektrische Hilfsmittel aktiviert werden. Sie blockiert dann in der Regel formschlüssig die Getriebeausgangswelle.
- In der gattungsgemäßen
DE 1 043 829 A1 ist eine Parksperre in Form einer gegen eine Rückstellkraft verschwenkbaren Sperrklinke vorgesehen, die mittels eines Klinkenzahns in eine außenumfänglich auf einem Parksperrenrad angeordnete Sperrverzahnung formschlüssig eingreifen kann. Ist der Formschluss hergestellt, verhindert sie mit dem drehfest auf der Getriebeabtriebswelle angeordneten Parksperrenrad dessen Bewegung und damit die Bewegung des Fahrzeugs. - Die Betätigung der Sperrklinke erfolgt durch eine linear verschiebliche Betätigungseinheit, die als ein Schlitten eine rahmenartige Form aufweist, wobei ein Wählhebel an längs verlaufenden Seitenwänden des rahmenartigen Gestänges angreift. Die Betätigungseinheit weist zwei gemeinsam gelagerte Rollen auf, über die sie auf die Sperrklinke einwirkt. Die Sperrklinke muss das Parksperrenrad auch bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten bis zu etwa 5 km/h sowie auf unebener Strecke mit bis zu 30° Gefälle sicher halten sowie ein- und ausrasten können. Beim Ein- und Auslegen der Parksperre treten in Abhängigkeit des Fahrzeuggewichts Kräfte bis in den zweistelligen kN-Bereich auf.
- Zur Überwindung dieser hohen Betätigungskräfte müssen die die Betätigungseinheit verstellenden Aktuatoren relativ leistungsfähig ausfallen. Besteht die Betätigungseinheit aus einem mechanisch verschiebbaren Betätigungsstift, steht zudem nur eine kleine stirnseitige Fläche zum Einleiten der Kräfte zur Verfügung, was die Gefahr des Verkippens und damit der Fehlfunktion der Parksperre erhöht. Eine derartige Parksperre benötigt zudem relativ viel Bauraum.
- Aufgabe der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kompakte Parksperre zu schaffen, bei der die aufzubringenden Betätigungskräfte reduziert sind.
- Lösung der Aufgabe
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Parksperre gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch dass die Kraft seitlich auf die Betätigungseinheit eingeleitet wird, steht insbesondere bei einer länglichen Betätigungseinheit wie einem Stift eine größere Fläche zur Verfügung, über die die Betätigungseinheit sicher betätigt werden kann. Stirnseitig wird dadurch Bauraum gewonnen, so dass die Parksperre auch bei axial beengten Platzverhältnissen einsetzbar ist.
- Wenn die Betätigungseinheit und das die Betätigungseinheit verschiebende Bauteil über eine signifikante Länge dauerhaft miteinander in Kontakt stehen, kann zudem eine bessere Führung der Betätigungseinheit erreicht werden.
- Die Ausgestaltung der Funktionsfläche ist auf den Aktuator, über den die Kräfte eingeleitet werden, sowie auf die Art der Krafteinleitung abgestimmt. In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Betätigungseinheit und dem Aktuator ein mechanisch wechselwirkendes Übertragungselement als Anbindung des Aktuators angeordnet ist, das die Aktuatorkräfte modifiziert, vorzugsweise verringert. Im einfachsten Fall ist das Übertragungselement als ein Zahnradgetriebe ausgebildet. Dazu kann die Betätigungseinheit eine Verzahnung aufweisen, in die das Übertragungselement eingreift. Vorgesehen ist beispielsweise auch eine Zahnstange als Betätigungseinheit, bei der die Verzahnung auf der äußeren Mantelfläche angeordnet ist. Die Zahnstange kann als ein Hohlrohr ausgebildet sein, um dort beispielsweise eine Feder aufzunehmen.
- In einer weiteren Variante erfolgt die Kraftübertragung vom Aktuator auf die Betätigungseinheit über eine Spindel oder einen Kugelgewindetrieb. Dazu ist die Außenoberfläche einer kreiszylindrischen Betätigungseinheit mit einer oder mehreren Nuten versehen, die in Gegennuten eingreifen bzw. in denen Wälzkörper des Kugelgewindetriebs abwälzen.
- In einer weiteren Ausgestaltung ist die Betätigungseinheit Teil eines Dreiwellengetriebes. Erfolgt die Fixierung der Betätigungseinheit in einer Endlage über das Haltemoment des Aktuators, kann auf eine Selbsthemmung des Systems verzichtet werden, wodurch die maximal erforderliche Leistung beim Verstellen kleiner ausfallen kann. Um trotz fehlender Selbsthemmung im Haltebetrieb mit wenig Energie auszukommen, ist durch das Dreiwellengetriebe eine bestimmte Übersetzung wie 1:20 oder 1:100 sichergestellt. Das Dreiwellengetriebe kann ein Exzentergetriebe sein. Alternativ ist das Betätigungseinheit Teil eines Planetenwälzgetriebes. Die Betätigungseinheit ist dann vorzugsweise das Sonnenrad. Das Planetenwälzgetriebe stellt eine sehr elegante Möglichkeit dar, die erforderliche Betätigungskraft um eine oder mehrere Größenordnungen herabzusetzen. Eine geeignete Wahl sind Spindelplaneten, die mit der Betätigungseinheit ein Übersetzungsverhältnis von ca. 1:50 bewirken. Dadurch kann ein deutlich leistungsschwächerer, günstigerer und kleinerer Aktuator verwendet werden.
- In einer weiteren Variante erfolgt die Anbindung zwischen dem Aktuator und dem Betätigungseinheit über ein oder mehrere Umschlingungsmittel wie Riemen oder Ketten. Über das Verhältnis des Außendurchmessers der Betätigungseinheit zu dem der Antriebsriemenscheibe lässt sich die gewünschte Übersetzung wählen.
- Durch die Kraftanbindung über die Radialfläche der Betätigungseinheit ist eine flexible Anordnung des Aktuators möglich. Die Parksperre lässt sich daher mit dem Aktuator als kompakte Einheit fertigen, was den Montageprozess erleichtert. Die Kompaktheit mindert zudem fertigungsbedingte oder montagebedingte Toleranzen.
- Erfindungsgemäß ist die elektrische Auslösung der Parksperre anstatt einer mechanischen vorgesehen. In einer Variante wird dazu im Fahrbetrieb, also im entriegelten Zustand, die vorgespannte Parksperre dauerhaft bestromt. Bei Unterbrechung der Fahrzeugspannung entfällt die durch den Aktuator aufgebrachte Haltekraft, was ein Schalten in den Sperrzustand zur Folge hat. Bei einer derartigen Parksperrenausführung ermöglicht die Erfindung eine Entlastung des Bordstromnetzes, da wegen der Übersetzung dauerhaft niedrigere Haltekräfte erforderlich sind. Der Energiebedarf der Parksperre sinkt somit etwa um die Hälfte, das Bordstromnetz wird entlastet.
- In einer ersten Variante umgibt der Aktuator die Betätigungseinheit koaxial. In einer besonders kompakten Anordnung kragt der Aktuator in Bewegungsrichtung der Betätigungseinheit gesehen nicht weiter aus als die Betätigungseinheit selbst und ist im verbauten Zustand der Parksperre im Getriebeinneren angeordnet. Vorzugsweise wechselwirken der Aktuator und die Betätigungseinheit mechanisch.
- In einer zweiten Variante sind die Betätigungseinheit und der Aktuator achsparallel und radial versetzt zur Getriebehauptachse angeordnet. Eine achsparallele Anordnung eignet sich besonders für die Anbindung des Aktuators über einen Zugmitteltrieb oder ein einfaches Zahnradgetriebe bei gleichzeitig kompakter Bauweise. Das Zugmittel ist beispielsweise ein Riemen oder eine Kette.
- In einer dritten Variante ist der Aktuator mit seiner Hauptachse winklig, insbesondere rechtwinklig, zur Bewegungsrichtung des Betätigungseinheit angeordnet und greift direkt in die Betätigungseinheit ein.
- Zusammenfassend ermöglicht die Erfindung kleinere Aktuatoren, größere Freiheiten in deren Anordnung und ein verkippungssicheres Einleiten der Kraft auf die Betätigungseinheit.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: -
1 eine erfindungsgemäße Parksperre mit einem Elektromotor als Aktuator, einem durch den Aktuator translatorisch bewegbaren Betätigungselement, das über eine Drei-Lager-Anordnung eine Sperrklinke betätigt, in entriegelter Stellung im Querschnitt, -
2 die Parksperre aus1 in verriegelter Stellung im Querschnitt, -
3a die Parksperre nach2 im Längsschnitt, -
3b die Parksperre nach2 in einer Aufsicht, -
3c die Parksperre nach2 in einer perspektivischen Schrägdarstellung, -
4a eine weitere erfindungsgemäße Parksperre mit koaxialer Anordnung eines über einen Planetenwälzgewindetrieb angebundenen Aktuators, -
4b eine weitere erfindungsgemäße Parksperre mit achsparalleler Anordnung eines über ein Zugmittel angebundenen Aktuators, -
4b eine weitere erfindungsgemäße Parksperre mit achsparalleler Anordnung eines über ein Zahnradgetriebe angebundenen Aktuators, -
4c eine weitere erfindungsgemäße Parksperre mit winkliger Anordnung eines über eine Zahnstange angebundenen Aktuators, -
5a eine weitere erfindungsgemäße Parksperre mit einer Sicherung des Betätigungselements über eine Schlingbandbremse, -
5b eine weitere erfindungsgemäße Parksperre mit einer Sicherung des Betätigungselements über einen Freilauf, -
5c eine weitere erfindungsgemäße Parksperre mit einer Sicherung des Betätigungselements über eine Arretierung, -
6 eine vergrößerten Ausschnitt aus1 mit den drei Wälzlagern, -
7 ein einzelnes Wälzlager aus6 , -
8 eine weitere Parksperre mit zwei mit dem Betätigungselement und der Sperrklinke in Wirkverbindung stehenden Nadellagern, -
9 einen Querschnitt durch ein Getriebe mit einem Parksperrenrad und einer in dieses eingreifenden Parksperre, -
10a die Parksperre nach1 im unverriegelten Zustand; -
10b die Parksperre nach1 im unverriegelten, aber vorgespannten Zustand, -
10c die Parksperre nach1 im verriegelten Zustand und -
11 die vergrößerte Sperrklinke der Parksperre nach1 . - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Die
1 und2 zeigen eine Parksperre1 im entriegelten sowie im verriegelten Zustand. Die Parksperre1 weist als Hauptbauteile eine wälzgelagerte Sperrklinke3 , eine Betätigungseinheit5 und ein Parksperrengehäuse11 mit einer Gehäuseplatte7 auf. Die Parksperre baut kompakt, da die Betätigungseinheit5 und die Sperrklinke fast parallel zueinander ausgerichtet sind. Wie aus den3a –3c hervorgeht, ist die Gehäuseplatte7 als ein ebenes Blechstück ausgebildet, das Freistanzungen71 aufweist, über die die Gehäuseplatte7 mittels nicht dargestellter Schrauben fest mit einem Getriebegehäuse85 (9 ) verbindbar ist und einen Deckel für das Getriebegehäuse85 bildet. Ein Teil der Freistanzungen71 wird genutzt, um einen Aktuator2 in Form eines Elektromotors an der Halteplatte7 zu befestigen. Weitere Stanzausnehmungen74 sind zur Befestigung von Sensoren75 vorgesehen. - Fast alle Bauteile der Parksperre
1 sind auf der zum Getriebe73 gerichteten Seite78 der Gehäuseplatte7 angeordnet. Lediglich Teil des Sensorgehäuses76 der Sensoren75 mit Anschlüssen77 zum Abgriff des Sensorsignals sowie der Aktuator2 mit seiner Anbindung21 an die Betätigungseinheit5 sind auf der dem Getriebe85 abgewandten Seite79 angeordnet. Die rechteckig geformte Gehäuseplatte7 überragt in ihren Ausmaßen die übrigen Bauteile lateral. Sie kann einfach durch radiales Zuführen ohne Verkippung montiert werden. Eine der Freistanzungen71 ,74 ist mit einem (nicht dargestellten) Entlüftungsventil verschlossen. - Die grundsätzliche Funktionsweise der Parksperre
1 wird anhand der4a bis4d erläutert. Der Aktuator2 wirkt über eine Anbindung21 auf die Betätigungseinheit5 ein. Der Aktuator2 ist hier schematisch dargestellt und kann sowohl mechanisch als ein Gestänge, ein Seilzug oder ein Hebel als auch als ein Elektromotor ausgebildet sein. Insbesondere wenn Hydraulik- oder Druckluftmittel getriebenah zur Verfügung stehen, kann selbstverständlich der Aktuator2 auch als Druckspeicher gebildet sein. Dabei muss dieser nicht notwendigerweise wie in4a einen Teil der Parksperre1 bilden. Er kann auch über die Anbindung21 mit der Parksperre1 lediglich koppelbar sein (4b ), so dass er bei begrenztem Bauraum flexibler angeordnet werden kann. Der Aktuator2 ist entweder koaxial (4a ), achsparallel (4b und4c ) oder winklig, insbesondere rechtwinklig (4d ), zur translatorischen Kraftrichtung51 der Betätigungseinheit5 angeordnet. Die Art der Anbindung21 bemisst sich nach der Art des Aktuators2 . - In
4a greift ein koaxial angeordneter Hohlwellen-Elektromotor22 mechanisch in eine Betätigungsstange52 ein. Die kreiszylindrische Betätigungsstange52 ist nur schematisch dargestellt und weist auf ihrer Radialmantelfläche59 ein Gewinde53 auf. Anstelle des Gewindes53 kann auch ein Kugelumlauftrieb vorgesehen sein. Das Gewinde53 steht als Spindel mechanisch mit einem Gegengewinde54 des Hohlwellen-Elektromotors22 in Eingriff. Nicht dargestellt ist eine Variante, in der die Spindel über Spindelplaneten einen Teil eines Planetenwälzgetriebes bilden, um eine geeignete Übersetzung der Aktuatorkraft zu erhalten. - In den Varianten der
4b und4c ist der Aktuator2 mit seiner Hauptachse23 achsparallel zur Kraftrichtung51 der Betätigungseinheit5 angeordnet. Um mit den übrigen Bauteilen der Parksperre1 eine kompakte Baueinheit zu bilden, ist er unmittelbar an der Gehäuseplatte7 angeordnet. Die Anbindung21 an das Betätigungsstange52 erfolgt über einen Riemen55 bzw. ein Zahnradgetriebe56 , über die gleichzeitig eine Übersetzung des Motormoments erfolgen kann. Die Betätigungsstange52 kann wiederum als Kugelumlauftrieb, Spindel- oder Gewindestange ausgebildet sein. Sie ist über ein Radial-Linear-Wälzlager12 im Parksperrengehäuse11 verdrehbar, aber in translatorisch zwangsgeführt. - Gemäß
4d ist die Betätigungsstange52 als Zahnstange ausgebildet, in deren Verzahnung57 ein Motorabtriebszahnrad58 eingreift. Die Führung der Betätigungsstange52 erfolgt über ein im Parksperrengehäuse11 angeordnetes Linearwälzlager13 . - In allen Varianten der
4a –4d weist die Betätigungsstange52 ein Sackloch61 auf, in dem sich ein Federelement6 abstützt. Das Federelement6 ist als ein in seinem Querschnitt dem Durchmesser des Sacklochs61 angepasste Schraubenfeder ausgebildet. Es ist somit verkippungssicher geführt. Mit seinem Federende62 stützt es sich am Parksperrengehäuse11 ab. - Dadurch dass die Betätigungsstange
52 teilweise hohl ist und das Federelement6 im Inneren der Betätigungsstange52 geführt werden kann, steht der radiale Außenmantel59 als Funktionsfläche92 für einen mechanischen Eingriff oder aufgrund von nunmehr geringen Abständen für ein elektromagnetisch wechselwirkendes Feld zur Verfügung. - Die Betätigungsstange
52 wirkt an ihrer dem Sackloch61 gegenüberliegenden Seite auf ein Zwischenelement4 ein, das sowohl mit der Betätigungsstange52 als auch mit der Sperrklinke3 in Wirkverbindung steht. Das Zwischenelement4 weist drei Wälzlager41 ,41' ,41'' auf, deren Innenringe durch Bolzen42 ,42' ,42'' gebildet werden. Die Bolzen42 ,42' ,42'' sind über einen Käfig43 miteinander verbunden, der durch dies Betätigungsstange52 verschiebbar ist. Das Wälzlager41' wälzt sich mit seinem dickwandigen Außenring44' auf dem Rückseitenprofil17 des Hebelarms34 der Sperrklinke3 ab und verschwenkt dadurch die Sperrklinke3 um einen Drehpunkt32 . Die Sperrklinke3 ist durch eine Rückstellarretierung33 gegen das Parksperrengehäuse11 so vorgespannt, dass sie ohne Beaufschlagung durch das Betätigungselement52 bzw. das Zwischenelement4 in ihre Ausgangsstellung zurückstellt. - Dargestellt ist in den
4a –4d jeweils der Zustand, in dem die Parksperre1 verriegelt ist. Dazu weist die Sperrklinke3 einen Klinkenzahn31 auf, der in eine Zahnlücke81 einer radial gerichteten Sperrverzahnung82 des Parksperrenrads8 eingreift. Aus Sicherheitsgründen übertrifft die Federkraft des Federelements6 die der Rückstellarretierung33 , so dass das Federelement6 im verriegelten Zustand der Parksperre1 entspannt ist. In dieser Ausbildung kann bei Ausfall des Aktuators2 ein automatisches Verriegeln der Parksperre1 erfolgen. - Zur Herabsetzung der erforderlichen Aktuatorkraft wirkt die Betätigungseinheit
52 über die Wälzlager41 ,41' ,41'' auf die Sperrklinke3 ein. In der Variante nach der8 sind zwei baugleiche, miteinander in Wälzkontakt stehende Wälzlager41 ,41' vorgesehen, wobei das erste Wälzlager41 an dem Parksperrengehäuse11 abwälzt und das zweite Wälzlager41' an der Sperrklinke3 . Ihre Innenringe sind als Bolzen42 ,42' mit dem Käfig43 verbunden. Damit die Parksperre1 trotz der Reibungsreduzierung die notwendige Festigkeit aufweist, sind die Wälzlager41 ,41' als Nadellager ausgebildet mit sehr dünnen Nadeln als Wälzkörper46 und weisen sehr massive Außenringe44 ,44' auf. -
7 zeigt ein geeignetes Wälzlager41 in vergrößerter Darstellung. Es weist einen Innenring47 auf, so dass der nicht der Bolzen42 selbst, sondern in dieser Variante der Innenring47 die Laufbahn für die Wälzkörper46 bildet. Zur Steigerung der Tragzahl bei den hier vorherrschenden, relativ niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten ist das Wälzlager41 vollrollig bestückt. - In der Ausführung nach
6 sind drei gleichartige Wälzlager41 ,41' ,41'' in Form eines gleichschenkligen, aber nicht gleichseitigen Dreiecks angeordnet. Die Wälzlager41 und41' sowie41' und41'' weisen untereinander Berührungsflächen48 ,48' auf, während die Wälzlager41 und41'' durch einen Spalt49 voneinander beabstandet sind. Damit ist sichergestellt, dass stets nur zwei Wälzlager41 ,41' ,41'' im Kraftfluss kontaktieren. Dabei wälzen die Wälzlager41 und41'' an dem Parksperrengehäuse11 ab, während das Wälzlager41' auf der Sperrklinke3 entlang fährt und diese aufgrund der auf der Rückseitenkontur17 angeordneten Rampe91 betätigt. Diese Dreiecksanordnung bietet einen großen Schutz gegen Verkippen und erlaubt damit einfachere Gestaltungen der Betätigungseinheit5 . - Die Betätigungseinheit
5 wirkt sowohl in der 3-Lager-Anordnung nach6 als auch in der 2-Lager-Anordnung nach8 über eine Stirnplatte45 auf den Käfig43 ein. Damit werden alle Wälzlager41 ,41' ,41'' als System bewegt. Zur weiteren Herabsetzung der Reibung ist die Oberfläche der Sperrklinke3 geschliffen. - Aufgrund der durch die Wälzlager
41 ,41' ,41'' herabgesetzten Reibung und der fehlenden Selbsthemmung sind Haltemittel24 vorgesehen, die den Aktuator2 entlasten (5a –5c ). Dessen Energiebedarf sinkt dadurch, da er nicht ständig mit Energie oder zumindest mit weniger Energie als ohne Haltemittel versorgt werden muss, um das Federelement6 in einem vorgespannten Zustand zu halten. In der Ausbildung nach5a weist die Parksperre1 ein Haltemittel24 in Form einer Schlingbandbremse25 auf. Die Schlingbandbremse25 ist außerhalb des Getriebegehäuses72 angeordnet und kann dadurch relativ frei positioniert werden.5b zeigt eine Parksperre1 mit einem Freilauf26 als Haltemittel24 . Der Freilauf26 ist schaltbar bzw. axial entriegelbar, so dass die Parksperre1 nach Schaltung des Freilaufs selbst schalten kann. In5c ist das Haltemittel24 als eine Schaltarretierung27 ausgebildet. Die Schaltarretierung27 ist in einer Freistanzung71 des Parksperrengehäuses11 verpresst und weist zur Betätigungsstange52 gerichtet eine federbelastete Rastkugel28 auf. Die Rastkugel28 gleitet auf der Betätigungsstange52 , bis sie in einer komplementären Rastausnehmung29 verrastet. Die Rastkraft kann so hoch gewählt werden, dass die Schaltarretierung27 unter normalen Betriebsbedingungen, also unter Abwesenheit von starken Stößen, allein die Betätigungsstange52 sichert. Alternativ oder zusätzlich ist der Aktuator2 relativ gering bestromt, um bei Ausfall des Aktuators2 oder des Stromnetzes ein automatisches Schalten der Parksperre1 zu bewirken. Die Schaltarretierung27 kann auch wie inDE 10 2005 018 899 A1 ausgebildet (nicht dargestellt) und auf der Betätigungsstange52 angeordnet sein und beispielsweise gegen das Parksperrengehäuse11 verrasten. Schließlich ist es möglich, die Wälzlager41 ,41' ,41'' selbst in Ausnehmungen zu sichern. -
9 zeigt die Einbausituation einer Parksperre1 in einem Getriebe84 eines Kraftfahrzeugs. Das Getriebe84 weist ein Getriebegehäuse85 mit einem radial gerichteten Fenster80 auf. Das Fenster80 ist eine Ausnehmung mit einer in etwa rechteckigen Form, die das Parksperrengehäuse11 aufnimmt und deren Form entspricht. Das Fenster80 weist parallele, radial gerichtete Haltewände86 auf, an denen sich das Parksperrengehäuse11 abstützen kann. Um Montagefehler durch unterschiedliche radiale Montagehöhen der Parksperre1 auszuschließen, weist die Gehäuseplatte7 einen umlaufenden Rand73 auf, mit dem sie auf den Haltewänden86 aufliegt. Über Querwände72 kann sich die Parksperre1 zusätzlich am Getriebegehäuse85 abstützen. - Die
10a bis10c zeigen eine spezielle Parksperre1 , bei der die Betätigungseinheit5 eine Betätigungsstange52 als ein Hohlrohr60 mit einer gestuften Durchgangsausnehmung63 aufweist. Die Stufe ist als ein kreiszylindrischer Ringabsatz64 ausgebildet, an dem sich das Federelement6 abstützt. Weiterhin ist in der Durchgangsausnehmung63 ein Betätigungsstift65 so angeordnet, dass das Federelement6 auch innenseitig geführt ist. In dem Bereich der Durchgangsausnehmung63 , die den kleineren Durchmesser aufweist, steht der Betätigungsstift65 mit der Betätigungsstange52 formschlüssig in Kontakt. Der Betätigungsstift65 weist einen Kopf66 auf, der die Stirnplatte45 des Käfigs43 hintergreift. Der Betätigungsstift65 kann damit als ein Zugstift für das Zwischenelement5 wirken. An seinem dem Kopf66 abgewandten Ende67 ist eine Scheibe68 angeordnet, an der sich das Federende62 abstützt, sowie ein Magnet69 als Signalgeber für einen Sensor75 , der als Mutter gleichzeitig die Scheibe68 axial sichert. Der Betätigungsstift65 , die Betätigungsstange52 und das Federelement bilden zusammen die Betätigungseinheit5 . - In dem entriegelten Zustand der Parksperre
1 (10a ) liegt das mit der Sperrklinke3 in Kontakt stehende Walzlager41' am drehpunktentfernten Ende35 des Hebelarms34 an. Durch einen S-förmigen Betätigungskonturverlauf36 wird die Sperrklinke3 bei Verschiebung des Wälzlagers41' auf der Betätigungskontur36 in Richtung des Parksperrenrads8 gezwungen einzufedern (10c ) und verrastet mit diesem. Dieser Zustand wird gesichert durch eine parksperrengehäusefeste Sicherungsarretierung14 , die gegen ein Rastgebirge, das als einfache Kerbe15 dargestellt ist, verrastet. Die Position der Betätigungseinheit5 kann somit nur durch zusätzlichen Kraftaufwand verändert werden. - In dem ungünstigen Fall, dass beim Einlegen der Parksperre
1 der Klinkenzahn31 und ein Parksperrenradzahn87 genau aufeinandertreffen und nicht aneinander vorbei gleiten, steigen die Betätigungskräfte stark an. Durch den Aktuator2 wird dann die Betätigungsstange52 weiter verschoben, während der am Käfig43 gehaltene Betätigungsstift65 stationär gehalten wird. Dadurch wird das Federelement6 komprimiert. Die Relativverschiebung endet, wenn die Sicherungsarretierung14 in der Kerbe15 verrastet. In diesem Zwischenzustand ist das Federelement6 stark vorgespannt. Bei plötzlicher Verschiebung des Parksperrenrads kann das Federelement6 seine Energie sprunghaft freisetzen, so dass stromlos ein Verrasten des Klinkenzahns31 in der nächstliegenden Zahnlücke81 des Parksperrenrads8 sichergestellt ist. Ein Fahrzeug mit dieser Parksperre1 rollt daher nur unwesentlich. Da lediglich die Betätigungsstange52 axial verschoben wurde und nicht der den Magneten69 tragende Betätigungsstift65 , kann dem Fahrer eine Rückmeldung darüber gegeben werden, dass die Parksperre1 betätigt, aber noch nicht verrastet ist. -
11 zeigt die Sperrklinke3 aus1 in vergrößerter Darstellung. Sie weist einen Zentralbereich37 mit einem Lagerauge38 auf, über das sie um eine Drehachse d wälzgelagert und vor dem Einbau durch eine Transportsicherung gesichert ist. Vom Zentralbereich37 erstreckt sich der Hebelarm34 bis zum Klinkenzahn31 , um dann in einem sich verjüngenden Hebelansatz19 auszulaufen. Auf der dem Hebelarm34 abgewandten Seite des Zentralbereichs37 ist eine Bohrung88 für eine Rückstellarretierung33 angeordnet. Das zum Parksperrenrad8 gerichtete Vorderseitenprofil16 ist im Wesentlichen durch eine Negativkontur einer Kreisbahn mit einem Mittelpunkt im Bereich des Parksperrenrads8 und einem Radius R1 bestimmt. Lediglich im Zentralbereich37 weist sie eine Abflachung89 auf. Die Negativkontur ist weiterhin durch den Klinkenzahn31 durchbrochen. - Das Rückseitenprofil
17 weist eine Doppel-S-Form auf. Genauer ist es durch die Forderung bestimmt, dass es vom Klinkenzahn31 in Richtung des Drehpunktes32 durch einen Radius R2 bestimmt ist, der dem 1,1-fachen von R1 entspricht, wobei beide Radien den gleichen Mittelpunkt haben. Beim Übergang in den Zentralbereich37 wird eine Wandstärke von 5% von r1 nicht unterschritten. Diese Forderungen führen zu einer rückseitigen Einschnürung39 . Vom Maximum der Einschnürung39 in Richtung des Drehpunktes32 sind die Querschnittsflächen A1 und A2, die sich von der durch den Angriffspunkt des Klinkenzahns31 (FT/FR) und dem Drehpunkt32 (–FT/FR) gebildeten Hebelgeraden g erstrecken, lokal gesehen gleich groß (A1 = A2). - Am Hebelansatz
19 verjüngt sich das Rückseitenprofil17 über eine Rampe91 , um eine geeignete Betätigungskontur36 für das sich mit der Radialkraft FR1 abstützende Wälzlager41' zu bilden. Die Rampe91 weist dazu eine Steigung von ca. 30° auf. Schließlich mindern Einkerbungen18 am Ansatz des Klinkenzahns31 kritische Spannungen. Die so optimierte Sperrklinke3 weist die Form eines Wasserhahns bzw. einer Teekanne auf. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Parksperre
- 2
- Aktuator
- 3
- Sperrklinke
- 4
- Zwischenelement
- 5
- Betätigungseinheit
- 6
- Federelement
- 7
- Gehäuseplatte
- 8
- Parksperrenrad
- 9
- (nicht belegt)
- 10
- (nicht belegt)
- 11
- Parksperrengehäuse
- 12
- Radial-Linear-Wälzlager
- 13
- Linearwälzlager
- 14
- Sicherungsarretierung
- 15
- Kerbe
- 16
- Vorderseitenkontur
- 17
- Rückseitenprofil
- 18
- Einkerbung
- 19
- Hebelansatz
- 20
- (nicht belegt)
- 21
- Anbindung
- 22
- Hohlwellen-Elektromotor
- 23
- Hauptachse
- 24
- Haltemittel
- 25
- Schlingbandbremse
- 26
- Freilauf
- 27
- Schaltarretierung
- 28
- Rastkugel
- 29
- Rastkontur
- 30
- (nicht belegt)
- 31
- Klinkenzahn
- 32
- Drehpunkt
- 33
- Rückstellarretierung
- 34
- Hebelarm
- 35
- drehpunktentferntes Ende
- 36
- Betätigungskontur
- 37
- Zentralbereich
- 38
- Lagerauge
- 39
- Einschnürung
- 40
- (nicht belegt)
- 41
- Wälzlager
- 42
- Bolzen
- 43
- Käfig
- 44
- Außenring
- 45
- Stirnplatte
- 46
- Wälzkörper
- 47
- Innenring
- 48
- Berührungsflächen
- 49
- Spalt
- 50
- (nicht belegt)
- 51
- Kraftrichtung
- 52
- Betätigungsstange
- 53
- Gewinde
- 54
- Gegengewinde
- 55
- Riemen
- 56
- Zahnradgetriebe
- 57
- Verzahnung
- 58
- Motorabtriebszahnrad
- 59
- Radialmantelfläche
- 60
- Hohlrohr
- 61
- Sackloch
- 62
- Federende
- 63
- Durchgangsausnehmung
- 64
- Ringabsatz
- 65
- Betätigungsstift
- 66
- Kopf
- 67
- kopfabgewandtes Ende
- 68
- Scheibe
- 69
- Magnet
- 70
- (nicht belegt)
- 71
- Freistanzung
- 72
- Querwand
- 73
- Rand
- 74
- Stanzausnehmung
- 75
- Sensor
- 76
- Sensorgehäuse
- 77
- Anschluss
- 78
- getriebezugewandte Seite
- 79
- getriebeabgewandte Seite
- 80
- (nicht belegt)
- 81
- Zahnlücke
- 82
- Sperrverzahnung
- 83
- Fenster
- 84
- Getriebe
- 85
- Getriebegehäuse
- 86
- Haltewand
- 87
- Parksperrenradzahn
- 88
- Bohrung
- 89
- Abflachung
- 90
- Rollelement
- 91
- Rampe
- 92
- Funktionsfläche
- g
- Hebelgerade
- r1
- Innenradius
- r2
- Außenradius
- FT
- Tangentialkraft
- FR
- Radialkraft
- FR1
- Teilradialkraft
- FR2
- Teilradialkraft
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- 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.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 1043829 A1 [0003]
- DE 102005018899 A1 [0054]
Claims (10)
- Parksperre (
1 ) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend – eine um eine Drehachse (d) verschwenkbare Sperrklinke (3 ) mit einem Klinkenzahn (31 ) zum Eingriff in eine Sperrverzahnung (82 ), – eine mit der Sperrklinke (3 ) mechanisch koppelbare Betätigungseinheit (5 ), über die der Klinkenzahn (31 ) gegen die Sperrverzahnung (82 ) reversibel in Eingriff bringbar ist, – wobei die Betätigungseinheit (5 ) über eine Funktionsfläche (92 ) durch einen Aktuator (2 ) translatorisch bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (92 ) an der nicht-stirnseitigen Mantelfläche (59 ) der Betätigungseinheit (5 ) angeordnet ist. - Parksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Betätigungseinheit (
5 ) mit einer Anbindung (21 ) mechanisch wechselwirkt, die die durch den Aktuator (2 ) aufzubringende Betätigungskraft für ein Verschwenken der Sperrklinke (3 ) modifiziert. - Parksperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (
5 ) ein Teil eines Planetenwälzgetriebes ist. - Parksperre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (
5 ) ein Sonnenrad als Außengewinde (53 ) zum Abwälzen von Planeten aufweist. - Parksperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (
5 ) als Zahnstange ausgebildet ist. - Parksperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungseinheit (
5 ) ein Gewinde oder eine Spindel aufweist oder Teil eines Kugelgewindetriebs ist. - Parksperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (
2 ) koaxial oder achsparallel zur Betätigungseinheit (5 ) angeordnet ist. - Parksperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (
2 ) rechtwinklig zur Betätigungsinheit (5 ) angeordnet ist. - Parksperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungseinheit (
5 ) über eine Hebelanordnung auf die Sperrklinke (3 ) einwirkt. - Getriebe (
84 ) mit einer Parksperre (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Getriebe (84 ) ein automatisches Getriebe oder ein Zahnräderwechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs ist, – die Sperrklinke (3 ) formschlüssig in die Sperrverzahnung (82 ) eingreift, – die Sperrverzahnung (82 ) an einem Parksperrenrad (8 ) ausgebildet ist, – die Betätigungseinheit (5 ) ausschließlich linear beweglich ist und – die Betätigungseinheit (5 ) über eine oder mehrere Rollelemente (90 ) auf die Sperrklinke (3 ) einwirkt.
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