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Die Erfindung betrifft eine Parksperreneinrichtung eines Getriebes für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 9.
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Eine solche Parksperreneinrichtung eines Getriebes ist der
DE 101 31 735 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Parksperreneinrichtung umfasst wenigstens ein, mit einem um eine Drehachse drehbaren Getriebeelement in Form eines Differenzialgetriebegehäuses des Getriebes drehfest verbundenes Sperrelement. Das Sperrelement ist dabei ein Parksperrenzahnrad. Die Parksperreneinrichtung umfasst ferner eine Betätigungseinrichtung, welche eine Federelementanordnung mit einer Schenkelfeder umfasst. Darüber hinaus umfasst die Parksperreneinrichtung ein Sperrglied in Form eines Rasthebels, welcher üblicherweise auch als Parksperrenklinke bezeichnet wird. Das Sperrglied ist mittels der Betätigungseinrichtung zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung relativ zu dem Sperrelement (Parksperrenzahnrad) bewegbar. Mittels des Sperrglieds ist das Sperrelement unter Zusammenwirken mit dem Sperrglied in der Sperrstellung gegen eine Drehung um die Drehachse gesperrt. Infolge der drehfesten Verbindung mit dem Getriebeelement ist somit auch das Getriebeelement gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert. In der Freigabestellung können das Sperrelement und das Getriebeelement gedreht werden.
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Die
DE 100 45 953 B4 offenbart eine Parksperrvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftwagens, mit einer Betätigungsvorrichtung, die ein Betätigungselement zur Betätigung einer Parksperre, einen Federspeicher zur Aktivierung der Parksperre, einen steuerbaren Stellantrieb zur Deaktivierung der Parksperre und eine Sperrvorrichtung zur Arretierung der Parksperre im deaktivierten Zustand umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass der Stellantrieb elektromechanisch wirksam ausgebildet ist und dass ein Hauptbetätigungshebel vorgesehen ist, über den der Federspeicher, der Stellantrieb und die Sperrvorrichtung mit dem Betätigungselement in Verbindung stehen bzw. in Wirkverbindung bringbar sind.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2005 058 821 A1 eine Parksperre mit einem Parksperrenrad bekannt, wobei das Parksperrenrad mehrere, umfangsmäßig verteilte Ausnehmungen aufweist, in welchen mehrere Sperrglieder formschlüssig einrastbar angeordnet sind. Dabei weichen Abstände der Ausnehmungen voneinander ab. Die bekannten Parksperreneinrichtungen weisen einen hohen Bauraumbedarf auf.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Parksperreneinrichtung eines Getriebes für einen Kraftwagen bereitzustellen, welche einen besonders geringen Bauraumbedarf aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Parksperreneinrichtung eines Getriebes für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Parksperreneinrichtung eines Getriebes für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Parksperreneinrichtung eines Getriebes für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art mit einem besonders geringen Bauraumbedarf zu schaffen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Sperrglied in axialer Richtung des Sperrelements relativ zum Sperrelement bewegbar ist. Infolge dieser Bewegbarkeit des Sperrglieds in axialer Richtung, d. h. entlang der Drehachse oder parallel zur Drehachse des Sperrelements und des Getriebeelements, kann für die Bewegung des Sperrelements ein nur sehr geringer Bauraum vorgesehen werden. Darüber hinaus ist dadurch das Sperrelement besonders bauraumgünstig anordenbar.
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Zur Erfindung gehört auch eine Parksperreneinrichtung eines Getriebes der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art, wobei zur Realisierung eines nur sehr geringen Bauraumbedarfs der Parksperreneinrichtung und somit des gesamten Getriebes erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Betätigungseinrichtung einen Antrieb umfasst, mittels welchem die Federelementanordnung sowohl in wenigstens eine erste Vorspannstellung als auch in wenigstens eine zweite Vorspannstellung bewegbar ist. Dabei ist das Sperrglied in der ersten Vorspannstellung durch die vorgespannte Federelementanordnung mit einer Federkraft beaufschlagt, mittels welcher das Sperrglied in die Sperrstellung bewegbar ist. In der zweiten Vorspannstellung ist das Sperrglied durch die vorgespannte Federelementanordnung mit einer Federkraft beaufschlagt, mittels welcher das Sperrglied in die Freigabestellung bewegbar ist. Durch diese Betätigung des Sperrglieds können vom Antrieb aufzuwendende Kräfte gering gehalten werden, da dieser lediglich die Federelementanordnung vorspannt und nicht direkt auf das Sperrglied wirkt. So können die Leistung, die äußeren Dimensionen, das Gewicht sowie die Kosten des Antriebs gering gehalten werden. Darüber hinaus ist eine besonders schnelle Reaktion der Parksperreneinrichtung auf Anforderungen des Fahrers des Kraftwagens hinsichtlich der Verstellung des Sperrglieds möglich. Darüber hinaus weist die Parksperreneinrichtung eine nur sehr geringe Teilanzahl auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Die Verstellung des Sperrglieds durch das Vorspannen der Federelementanordnung kann dabei sowohl für eine axiale Bewegung des Sperrglieds entlang der Drehachse oder parallel zur Drehachse des Sperrelements als auch für ein beispielsweise verschwenkbares Sperrglied, insbesondere in Form einer Parksperrenklinke, verwendet werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Fig. alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Schnittansicht einer Parksperreneinrichtung eines Getriebes für einen Kraftwagen, welche ein mittels einer Betätigungseinrichtung der Parksperreneinrichtung translatorisch bewegbares Sperrglied umfasst, wobei die Betätigungseinrichtung einen Antrieb aufweist, mittels welchem eine Federelementanordnung sowohl in wenigstens eine erste Vorspannstellung als auch in eine zweite Vorspannstellung bewegbar ist, in welchen das Sperrglied durch die vorgespannte Federelementanordnung mit einer jeweiligen Federkraft zum Bewegen des Sperrglieds beaufschlagt ist und wobei sich das Sperrglied in seiner Freigabestellung befindet und die Federelementanordnung entspannt ist;
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2 eine weitere schematische Schnittansicht der Parksperreneinrichtung gemäß 1, wobei sich das Sperrglied in seiner Freigabestellung befindet und die Federelementanordnung vorgespannt ist;
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3 eine weitere schematische Schnittansicht der Parksperreneinrichtung gemäß 1 und 2, wobei sich das Sperrglied in seiner Sperrstellung befindet und die Federelementanordnung vorgespannt ist;
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4 eine weitere schematische Schnittansicht der Parksperreneinrichtung gemäß 1 bis 3, wobei sich das Sperrglied in seiner Sperrstellung befindet und die Federelementanordnung entspannt ist;
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5 eine schematische und perspektivische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Parksperreneinrichtung gemäß 1 bis 4;
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6 eine schematische Längsschnittansicht der Parksperreneinrichtung gemäß 5; und
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7 eine schematische Seitenansicht der Parksperreneinrichtung gemäß 5 und 6 zur Veranschaulichung unterschiedlicher Anordnungsmöglichkeiten des Antriebs der Betätigungseinrichtung.
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1 zeigt eine Parksperreneinrichtung 10 eines Getriebes eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Bei dem Getriebe kann es sich vorzugsweise um ein Automatikgetriebe handeln. Bei dem Getriebe kann es sich auch um ein Differenzialgetriebe, insbesondere ein Achsgetriebe, des Kraftwagens handeln.
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Die Parksperreneinrichtung 10 umfasst ein Sperrelement 12, welches mit einem Getriebeelement des Getriebes drehfest verbunden ist. Das Getriebeelement ist dabei um eine in 1 nicht gezeigte Drehachse drehbar, wobei das Sperrelement 12 mit dem Getriebeelement mit drehbar ist.
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Das Sperrelement 12 ist vorliegend durch das Getriebeelement gebildet. Bei dem Sperrelement 12 kann es sich insbesondere um ein Differenzialelement des Differenzialgetriebes, insbesondere um einen Steg eines Abtriebsrades des Achsgetriebes, handeln. Das Sperrelement 12 ist dabei ein Lochkörper, welcher eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen aufweist, die vorliegend als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Von diesen Durchgangsöffnungen ist in 1 eine Durchgangsöffnung 14 erkennbar. Diese Durchgangsöffnungen sind als konische Bohrungen ausgebildet, mit denen der Steg des Abtriebsrades versehen ist.
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Die Parksperreneinrichtung 10 umfasst auch ein Sperrglied in Form eines Sperrbolzens 16, welcher translatorisch, d. h. in axialer Richtung des Sperrelements 12 relativ zum Sperrelement 12 zwischen wenigstens einer in 3 und 4 gezeigten Sperrstellung und wenigstens einer in 1 und 2 gezeigten Freigabestellung bewegbar ist. Zum translatorischen Bewegen des Sperrbolzens 16 entlang der oder parallel zur Drehachse ist eine Betätigungseinrichtung 18 vorgesehen, welche eine Federelementanordnung 20 mit vorliegend einem Federelement 22 umfasst.
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Wie in Zusammenschau mit 3 und 4 erkennbar ist, greift der Sperrbolzen 16 in der Sperrstellung zumindest bereichsweise in die Durchgangsöffnung 14 ein. Dadurch ist ein Formschluss zwischen dem Sperrbolzen 16 und dem Sperrelement 12 realisiert. Da der Sperrbolzen 16 zumindest mittelbar an einem Gehäuse des Getriebes fest abgestützt ist, kann sich das in der Freigabestellung um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbare Sperrelement 12 in der Sperrstellung nicht mehr um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehen.
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Da dadurch auch das Getriebeelement des Getriebes gegen eine Drehung blockiert ist, ist der Kraftwagen gegen ein Davonrollen gesichert, da das Getriebeelement mit Rädern des Kraftwagens gekoppelt ist. Wird der Sperrbolzen 16 in seine Freigabestellung bewegt, so können sich das Sperrelement 12 und somit das Getriebeelement drehen, so dass sich auch die Räder des Kraftwagens drehen können.
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1 bis 4 veranschaulichen vier Zustände der Parksperreneinrichtung 10. 1 veranschaulicht einen Fahrzustand, während 4 einen Parkzustand zeigt. 2 zeigt einen ersten, vorgespannten Zustand, in welchem das Federelement 22 in eine erste Vorspannstellung bewegt und somit vorgespannt ist. 3 zeigt einen zweiten, vorgespannten Zustand, in welchem das Federelement 22 in eine zweite Vorspannstellung bewegt ist, in der das Federelement 22 und somit die Federelementanordnung 20 vorgespannt sind.
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Die Parksperreneinrichtung 10 umfasst ferner eine Halteeinrichtung 24 mit einem Halteelement in Form eines Sperrzylinders 26. Der Sperrbolzen 16 weist außenumfangsseitig mit dem Sperrzylinder 26 korrespondierende Ausnehmungen 28, 30 auf, in welche der Sperrzylinder 26 eingreifen kann. Dabei greift der Sperrzylinder 26 in der Freigabestellung in die Ausnehmung 28 ein, während der Sperrzylinder 26 in der Sperrstellung in die Ausnehmung 30 eingreift. Mittels der Halteeinrichtung 24 ist somit der Sperrbolzen 16 unabhängig von der Betätigungseinrichtung 18 sowohl in der Freigabestellung als auch in der Sperrstellung gesichert. Dadurch kann eine unerwünschte Bewegung des Sperrbolzens 16 aus der Freigabestellung in die Sperrstellung sowie aus der Sperrstellung in die Freigabestellung vermieden werden.
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Das Federelement 22 ist vorliegend einerseits zumindest mittelbar am Sperrbolzen 16 und andererseits zumindest mittelbar an einem Betätigungselement 33 abgestützt. Die Betätigungseinrichtung umfasst einen Antrieb, z. B. einen Elektromotor, mittels welchem das Betätigungselement 33 translatorisch, d. h. in axialer Richtung bewegbar ist.
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Ausgehend von dem Fahrzustand gemäß 1 wird mittels des Elektromotors das Federelement 22 über das Betätigungselement 33 zunächst vorgespannt, indem bei mittels des Sperrzylinders 26 gesichertem und somit in axialer Richtung unbewegbarem Sperrbolzen 16 das Betätigungselement 33 auf den Sperrbolzen 16 zubewegt wird. Dadurch wird das Federelement 22 in die in 2 gezeigte, erste Vorspannstellung zusammengedrückt, so dass der erste Vorspannzustand der Parksperreneinrichtung 10 herbeigeführt ist. In der ersten Vorspannstellung ist in dem Federelement 22 Betätigungsenergie gespeichert, um den Sperrbolzen 16 in seine Sperrstellung zu bewegen. Mit anderen Worten ist der Sperrbolzen 16 in der ersten Vorspannstellung durch die vorgespannte Federelementanordnung 20 mit einer Federkraft zum Bewegen des Sperrbolzens 16 aus der Freigabestellung in die Sperrstellung beaufschlagt.
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Sobald nun der Fahrer des Kraftwagens das Einlegen des Sperrbolzens 16, d. h. ein Sperren des Getriebeelements wünscht, wird der Sperrzylinder 26 beispielsweise mittels eines Hubmagneten kurz angehoben und aus der Ausnehmung 28 bewegt. Da der Sperrbolzen 16 nun freigegeben ist, kann das Federelement 22 den Sperrbolzen 16 in die in 4 dargestellte Sperrstellung drücken.
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Dem Sperrzylinder 26 ist dabei beispielsweise ein weiteres Federelement zugeordnet, mittels welchem der Sperrzylinder 26 in seinem jeweiligen, aus den Ausnehmungen 28, 30 bewegten Zustand mit einer Federkraft beaufschlagt ist. Dieses, dem Sperrzylinder 26 zugeordnete Federelement bewegt den Sperrzylinder 26 unter Federkraftbeaufschlagung in die Ausnehmung 30, so dass der Sperrbolzen 16 auch in der Sperrstellung gegen eine translatorische Bewegung aus der Durchgangsöffnung 14 heraus gesichert ist.
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Während der Kraftwagen auf diese Weise feststeht und gegen ein Davonrollen gesichert ist, bereitet die Parksperreneinrichtung 10 das Auslegen des Sperrbolzens 16 vor, indem es in die zweite Vorspannstellung gemäß 3 übergeht. Der Elektromotor bewegt das Betätigungselement 33 von dem Sperrbolzen 16 weg, so dass dadurch das Federelement 22 in die zweite Vorspannstellung bewegt und dadurch gespannt wird. In der zweiten Vorspannstellung ist Betätigungsenergie gespeichert, um den Sperrbolzen 16 auszulegen. Mit anderen Worten ist der Sperrbolzen 16 in der zweiten Vorspannstellung durch die vorgespannte Federelementanordnung 20 mit einer Federkraft beaufschlagt, mittels welcher der Sperrbolzen 16 aus der Sperrstellung in die Freigabestellung bewegbar ist. Diese Bewegung ist jedoch noch zunächst durch den in die Ausnehmung 30 eingreifenden Sperrzylinder 26 vermieden.
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Erfolgt der Fahrerwunsch, das Getriebeelement freizugeben, so wird der Sperrzylinder 26 gegen die Federkraft des ihm zugeordneten Federelements aus der Ausnehmung 30 bewegt, so dass das Federelement 22 den Sperrbolzen 16 aus der Sperrstellung in die Freigabestellung bewegt und vorliegend zieht. Das dem Sperrzylinder 26 zugeordnete Federelement bewegt den Sperrzylinder 26 wieder in die Ausnehmung 28, so dass der Fahrzustand gemäß 1 hergestellt ist und der Kraftwagen bewegt werden kann.
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Die Parksperreneinrichtung 10 weist insbesondere den Vorteil auf, dass auch bei Ausfall der Hauptstromversorgung des Kraftwagens oder auch bei anderweitigen Störfällen die Parksperreneinrichtung 10 ohne aufwändige Steuerung mit einem kurzen Schaltimpuls in den Parkzustand gemäß 4 versetzt werden kann. Dadurch, dass die als Federspeicher wirkende Federelementanordnung 20 vorgesehen ist, die die notwendige Energie zum Auslegen des Sperrbolzens 16 vorhält, kann darüber hinaus der Elektromotor, der das Betätigungselement 33 beispielsweise über eine Antriebsspindel betätigt, hinsichtlich seiner Leistungsaufnahme, seines Gewichts und seiner äußeren Dimensionen besonders klein ausgelegt werden. Die Parksperreneinrichtung 10 ermöglicht auch einen besonders schnellen Wechsel zwischen den anhand der 1 bis 4 veranschaulichten Zuständen. Gleichzeitig kann die Zeit, in der die Betätigungsenergie zum Bewegen des Sperrbolzens 16 bereitgestellt wird, deutlich verlängert werden, da diese Bereitstellung, d. h. das Bewegen der Federelementanordnung 20 in die jeweilige Vorspannstellung, vom Fahrer unbemerkt geschehen kann, während sich der Kraftwagen bereits bewegt bzw. steht. Je länger diese Zeit zur Vorbereitung des Zustandswechsels gewählt wird, desto geringer kann die Leistung des Elektromotors ausfallen. Diese Tatsache führt zu einem kleineren, leichteren und kostengünstigeren Elektromotor.
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Weiterhin stellt die Parksperreneinrichtung 10 ein Modul dar, welches für unterschiedlichste Getriebe bzw. Getriebearten verwendet werden kann. Insbesondere ist eine verschwenkbare Parksperrenklinke und ein Parksperrenrad nicht vorgesehen und nicht vonnöten. Dies hält das Gewicht und die Kosten gering. Darüber hinaus weist die Parksperreneinrichtung 10 eine besonders geringe Anzahl an beweglichen Teilen auf. Auch dies hält das Gewicht und die Kosten gering. Das geschilderte Betätigungsprinzip kann jedoch auch ohne weiteres auf eine verschwenkbare Parksperrenklinke übertragen werden.
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Wie 1 bis 4 zu entnehmen ist, ist der Sperrbolzen 16 außenumfangsseitig im Wesentlichen als gerader Kreiszylinder ausgebildet. Der Sperrbolzen 16 kann jedoch auch anderweitige, spezielle Querschnittsgeometrien aufweisen. Da die Bewegung des Sperrbolzens 16 zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Sperrelements 12 bzw. des zugehörigen Getriebeelements erfolgt, kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden.
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Bei dem Getriebeelement, durch welches das Sperrelement 12 gebildet ist, kann es sich auch um ein Zahnrad des Getriebes handeln. Weiterhin ist es möglich, dass das Sperrelement 12 durch ein separat ausgebildetes und mit dem Getriebeelement drehfest verbundenes Element gebildet ist.
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5 bis 7 veranschaulichen weitere Ausführungsformen der Parksperreneinrichtung 10. Gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. 5 und 6 zeigen den Sperrbolzen 16 in der Sperrstellung, in der der Sperrbolzen 16 unabhängig von der Betätigungseinrichtung 18 mittels der Halteeinrichtung 24 gesichert ist. Der Sperrbolzen 16 wird dabei bis kurz vor das Sperrelement 12 mittels eines Führungselements 32 geführt, welches vorliegend als Buchse ausgebildet und beispielsweise aus Grauguss hergestellt ist. Das Führungselement 32 kann Sperrkräfte aufnehmen und in das Gehäuse ableiten. Das Führungselement 32 wird in eine Passung im Gehäuse geschoben und mit beispielsweise in 5 und 6 nicht erkennbaren Schrauben an das Gehäuse des Getriebes geschraubt. Vorzugsweise geschieht diese Verschraubung vom Inneren des Gehäuses her, um zu verhindern, dass bei einem Diebstahlversuch die Parksperreneinrichtung 10 leicht abgeschraubt werden kann. Gleichzeitig ist bei der Herstellung des Getriebes trotzdem eine schnelle und einfache Montage gewährleistet.
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In 5 ist der Hubmagnet, mittels welchem der Sperrzylinder 26 aus den Ausnehmungen 28, 30 bewegbar ist, mit 34 bezeichnet und über ein Verbindungselement 36 mit dem Sperrzylinder 26 gekoppelt. Das dem Sperrzylinder 26 zugeordnete Federelement wirkt als Rückholfeder, welche in dem Hubmagneten 34 integriert ist. Wird der Sperrzylinder 26 durch den Hubmagneten 34 aus den Ausnehmungen 28, 30 nach oben gedrückt, so wird er federvorgespannt wieder nach unten gezogen, um in die entsprechende Ausnehmung 28 oder 30 einzurasten, sobald der Sperrbolzen 16 die entsprechende Stellung (Freigabestellung oder Sperrstellung) erreicht hat.
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Der Elektromotor der Betätigungseinrichtung 18 ist in 5 mit 38 bezeichnet und weist eine um eine Drehachse drehbare Abtriebswelle 40 auf, welche mit einem Zahnrad 42 drehfest gekoppelt ist. Das Zahnrad 42 ist über ein Zahnrad 44 mit einem Zahnrad 46 drehfest gekoppelt, wobei das Zahnrad 46 mit einer Spindel 48 der Betätigungseinrichtung 18 drehfest verbunden ist. Die Spindel 48 ragt in ein Gehäuse 50 der Betätigungseinrichtung 18 hinein.
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Wie insbesondere in Zusammenschau mit 6 erkennbar ist, sind im Gehäuse 50 eine äußere Hülse 52 und eine innere Hülse 54 aufgenommen. Die Hülsen 52, 54 sind dabei relativ zum Gehäuse 50 translatorisch, d. h. in axialer Richtung bewegbar. Die innere Hülse 54 kann sich an einem Anschlag 56 des Sperrbolzens 16 in Richtung der Freigabestellung abstützen, so dass der Sperrbolzen 16 von der inneren Hülse 54 in die Freigabestellung mitgenommen wird.
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Die innere Hülse 54 ist zumindest teilweise im Inneren der äußeren Hülse 52 in axialer Richtung relativ zu dieser bewegbar aufgenommen und weist Laschen 58 auf, welche über korrespondierende Durchgangsöffnungen 60 der äußeren Hülse 52 aus der äußeren Hülse 52 hinausgeführt sind.
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Die Federelementanordnung 20 umfasst vorliegend eine Auslegefeder 62 als erstes Federelement, eine Einlegefeder 64 als zweites Federelement und eine Vorspannfeder 66 als drittes Federelement.
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Die Auslegefeder 62 ist dabei einerseits an den Laschen 58 an der inneren Hülse 54 und andererseits an einem Anschlag 68 der äußeren Hülse 52 abstützbar. Die Einlegefeder 64 ist einerseits an der äußeren Hülse 52, insbesondere an einem Boden 70 der äußeren Hülse 52, und andererseits an der inneren Hülse 54 abstützbar. Die Vorspannfeder 66 ist einerseits an der inneren Hülse 54 und andererseits am Anschlag 56 des Sperrbolzens 16 abstützbar.
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Der Boden 70 der äußeren Hülse 52 weist eine Durchgangsöffnung 72 auf, welche mit einem Muttergewinde versehen ist. Das Muttergewinde korrespondiert mit einem Außengewinde 74 der Spindel 48. Das Außengewinde 74 greift dabei in das Muttergewinde ein. Ferner ist die Spindel 48 über wenigstens ein Lagerelement 84, welches vorliegend ein Wälzlager ist, am Gehäuse 50 relativ zu diesem drehbar gelagert. Das Lagerelement 84 kann auch aus der Vorspannung der Federelementanordnung 20 resultierende Axialkräfte aufnehmen.
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Um das vom Elektromotor 38 aufzuwendende Drehmoment zum Vorspannen der Federelementanordnung 20, d. h. zum Bewegen dieser in die erste und in die zweite Vorspannstellung gering zu halten, ist durch die Zahnräder 42, 44, 46 ein zweistufiges Stirnradgetriebe 82 gebildet.
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Hierbei hat das Zahnrad 46 eine Untersetzung i von 6 aufweisen, um hohe Drehzahlen, welche kleine Elektromotoren wie der Elektromotor 38 typischerweise aufbringen, in notwendige Kräfte zum Vorspannen der Federelementanordnung 20 umzuwandeln. Die Zweistufigkeit des Stirnradgetriebes 82 birgt den Vorteil, dass ein vorteilhafter Achsabstand realisiert ist, so dass der Elektromotor 38 achsparallel zur Spindel 48 und zum Sperrbolzen 16 positioniert werden kann.
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Bei der Parksperreneinrichtung 10 kann es zu wenigstens zwei Bewegungen kommen, die unabhängig voneinander sind. Eine erste dieser Bewegungen ist eine Linearbewegung der äußeren Hülse 52 bewirkt durch ein entsprechendes Drehen in eine erste oder in eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung der Spindel 48 bzw. des Elektromotors 38. Die zweite Bewegung ist eine Linearbewegung des Sperrbolzens 16 zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung. Die äußere Hülse 52 kann sich zwischen zwei Endpositionen, welche durch die Spindel 48 einstellbar sind, zumindest im Wesentlichen stufenlos bewegen, wenn vorliegend auch nur die beiden Endpositionen für die Funktion der Parksperreneinrichtung 10 relevant sind.
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Damit der Sperrzylinder 26 in der Sperrstellung des Sperrbolzens 16 in die korrespondierende Ausnehmung 30 eingreifen kann, weist die innere Hülse 54 eine Durchgangsöffnung 76 auf. Der Sperrzylinder durchdringt dabei die Durchgangsöffnung 76 und greift in die Ausnehmung 30 ein.
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Ausgehend von der in 6 gezeigten Sperrstellung wird die Spindel 48 in eine erste Drehrichtung gedreht, indem sie vom Elektromotor 38 über die Abtriebswelle 40 und das Stirnradgetriebe 82 angetrieben wird. Dadurch wird die äußere Hülse 52 vom Sperrelement 12 weg bewegt. Da die innere Hülse 54 aufgrund ihrer Abstützung am Sperrbolzen 16 und aufgrund dessen Sicherung mittels der Halteeinrichtung 24 in axialer Richtung festgelegt ist, und da die Auslegefeder 62 einerseits an der inneren Hülse 54 und andererseits an der sich bewegenden äußeren Hülse 52 abgestützt ist, wird die Auslegefeder 62 vorgespannt. Die Federelementanordnung 20 befindet sich in ihrer zweiten Vorspannstellung. Wird nun der Sperrzylinder 26 mittels des Hubmagneten 34 aus der Ausnehmung 30 herausbewegt, so entspannt sich die Auslegefeder 62 und drückt den Sperrbolzen 16 über die innere Hülse 54 in seine Freigabestellung. In dieser Freigabestellung rastet der Sperrzylinder 26 federvorgespannt in die Ausnehmung 28 ein.
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Der Sperrzylinder 26 blockiert bzw. sichert nicht nur den Sperrbolzen 16, sondern auch die innere Hülse 54 insbesondere in der Freigabestellung des Sperrbolzens 16. Dazu ist ein Anschlag 78 der inneren Hülse 54 vorgesehen.
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Wird – ausgehend von der Freigabestellung – die Spindel 48 in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweite Drehrichtung mittels des Elektromotors 38 gedreht, so wird dadurch die äußere Hülse 52 translatorisch, d. h. in axialer Richtung auf das Sperrelement 12 zu bewegt. Da die Einlegefeder 64 einerseits am Boden 70 der äußeren Hülse 52 und andererseits an der inneren Hülse 54 abgestützt ist und da die innere Hülse 54 über ihren Anschlag 78 mittels des in die Ausnehmung 28 eingreifenden Sperrbolzens 16 in axialer Richtung abgestützt bzw. abstützbar ist, wird die Einlegefeder 64 durch die sich relativ zur inneren Hülse 54 in axialer Richtung bewegende, äußere Hülse 52 gespannt, d. h. zusammengedrückt. Die Federelementanordnung 20 nimmt dabei ihre erste Vorspannstellung ein.
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Wird nun zum Einlegen des Sperrbolzens 16 der Sperrzylinder 26 aus der Ausnehmung 28 herausbewegt und aus der Wirkverbindung mit dem Anschlag 78 bewegt, so dass sich der Anschlag 78 nicht mehr am Sperrzylinder 26 abstützen kann, so kann sich die innere Hülse 54 in axialer Richtung auf das Sperrelement zu bewegen, und die Einlegefeder 64 entspannt sich und drückt die innere Hülse 54 in Richtung des Sperrelements 12. Da nun die Vorspannfeder 66 einerseits an der inneren Hülse 54 und andererseits am Sperrbolzen 16 abgestützt ist, wird der Sperrbolzen 16 über die Vorspannfeder 66 von der inneren Hülse 54 in die Sperrstellung oder zumindest in Richtung der Sperrstellung gedrückt.
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Befindet sich eine der Durchgangsöffnungen, beispielsweise die Durchgangsöffnung 14, in Überdeckung mit dem Sperrbolzen 16, so kann der Sperrbolzen 16 in die Durchgangsöffnung 14 eindringen, und der Sperrzylinder 26 wird federvorgespannt wieder über die Durchgangsöffnung 76 in die Ausnehmung 30 hineinbewegt.
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Kommt der Sperrbolzen 16 jedoch in Stützanlage mit einem Steg zwischen zwei der Durchgangsöffnungen der Sperrelements 12, so ist zwar die innere Hülse 54 durch die Einlegefeder 64 vollständig in Richtung des Sperrelements bewegt, jedoch ist der Sperrbolzen 16 über die Vorspannfeder 66 lediglich ein Stück und nicht vollständig in Richtung des Sperrelements 12 bewegt. Die Vorspannfeder 66 ist vorgespannt.
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Dann kann der Sperrzylinder 26 nicht in die Ausnehmung 30 einrasten, sondern kommt in Stützanlage mit einem Steg 80 zwischen den Ausnehmungen 28, 30. Der Sperrzylinder 26 greift jedoch in die Durchgangsöffnung 76 der inneren Hülse 54 ein, so dass die innere Hülse 54 in axialer Richtung mittels des Sperrzylinders 26 festgelegt ist. Dadurch ist es möglich, obwohl sich der Sperrbolzen 16 noch nicht in seiner Sperrstellung befindet, die Auslegefeder 62 mittels der Spindel 48 wieder vorzuspannen und die Bewegung in die Freigabestellung vorzubereiten.
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Der Sperrbolzen 16 ist dabei jedoch noch nicht eingerastet. Da jedoch die Vorspannfeder 66 vorgespannt ist, kann der Sperrbolzen 16 trotz der bereits erfolgten Vorspannung der Auslegefeder 62 in eine der Durchgangsöffnungen des Sperrelements 12 einrasten, wenn sich der Kraftwagen noch etwas bewegt und sich das Sperrelement entsprechend ein Stück dreht, bis eine der Durchgangsöffnungen in Überdeckung mit dem Sperrbolzen 16 kommt. Ist dies der Fall, so kommt der Sperrbolzen 16 aus der Stützanlage mit dem Steg zwischen den zwei Durchgangsöffnungen, und die vorgespannte Vorspannfeder 66 kann den Sperrbolzen 16 in die entsprechende Durchgangsöffnung hineindrücken. Da also der Sperrzylinder 26 die innere Hülse 54 unabhängig vom Sperrbolzen 16 über den Anschlag 78 sperren kann, kann das Einlegen des Sperrbolzens 16 gewährleistet werden, obwohl die Auslegefeder 62 bereits vorgespannt ist.
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Die innere Hülse 54 hat somit neben der Funktion, gesperrt zu werden, auch die Aufgabe, die Kräfte der Einlegefeder 64 und der Auslegefeder 62 auf die Vorspannfeder 66 zu übertragen. In Richtung der Freigabestellung wirkt die Auslegefeder 62, in Richtung der Sperrstellung wirkt die Einlegefeder 64. Die Funktion der äußeren Hülse 52 ist insbesondere die, die Kräfte der Spindel 48 auf die Einlegefeder 64 und die Auslegefeder 62 zu übertragen.
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Der Sperrbolzen 16 kann insbesondere drei unterschiedliche Stellungen einnehmen. Eine erste dieser Stellungen ist die Sperrstellung. Eine zweite der Stellungen ist die Freigabestellung. Die dritte Stellung ist eine Zwischenstellung, in der der Sperrbolzen 16 an einem Steg zwischen zwei der Durchgangsöffnungen anliegt.
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Vorzugsweise werden diese drei Stellungen mittels eines Erfassungselements erfasst. Für eine Erfassung der Position bzw. Stellung der äußeren Hülse 52, die über die Spindel 48 und das Stirnradgetriebe 82 mit nur sehr geringem Spiel direkt mit dem Elektromotor 38 verbunden ist, bietet sich die Verwendung eines Resolvers an, der direkt an eine Rückseite 86 des Elektromotors 38 angebracht werden kann.
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Für die Bestimmung der Position des Sperrbolzens 16 können zwei Stößelschalter ausreichen, welche jeweils zwei unterschiedliche Zustände aufweisen. In einem ersten der Zustände des jeweiligen Stößelschalters ist der Stößelschalter aktiviert, während er im zweiten Zustand deaktiviert ist. Daraus ergeben sich wenigstens drei Kombinationen der Zustände: Bei einer ersten der Kombinationen sind beide Stößelschalter deaktiviert. Bei einer zweiten der Kombinationen sind beide Stößelschalter aktiviert. Bei der dritten Kombination ist einer der Stößelschalter aktiviert, während der andere Stößelschalter deaktiviert ist. Bei Vorliegen der ersten Kombination wird beispielsweise auf die Freigabestellung rückgeschlossen, während bei Vorliegen der zweiten Kombination beispielsweise auf die Schließstellung rückgeschlossen wird. Bei Vorliegen der dritten Kombination wird auf die Zwischenstellung rückgeschlossen. Zur besonders präzisen Erfassung der Position kann auch die Verwendung von Wegsensoren vorgesehen sein.
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7 zeigt unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten A, B, C des Elektromotors 38. Die Anordnungsmöglichkeit A bezieht sich dabei auf die in 5 und 6 gezeigte Positionierung des Elektromotors 38. Bei der Anordnungsmöglichkeit B ist eine sogenannte Inline-Positionierung des Elektromotors 38 realisiert, welcher im Wesentlichen koaxial zur Spindel 48 angeordnet ist. Bei der Anordnungsmöglichkeit B ist beispielsweise auf den Elektromotor 38 direkt ein Planetengetriebe mit einer Übersetzung von 6,3 montiert. Dies hat den Vorteil, dass dann die Parksperreneinrichtung 10 sehr schmal baut. Möglich ist auch eine Variante mit einem Schneckenrad, das in das Zahnrad 46 der Spindel 48 greift, wodurch ein System mit sich kreuzenden Achsen realisiert ist. Die Verwendung des Schneckengetriebes ist durch die Anordnungsmöglichkeit C veranschaulicht.
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Bei der Parksperreneinrichtung 10 handelt es sich um ein elektromechanisches Modul, welches Federspeicher in Form der Federelementanordnung 20 nutzt, um mit kleiner Leistung des elektrischen Antriebs in Form des Elektromotors 38 Energie in der Federelementanordnung 20 zu speichern und bei Auslegen des Sperrzylinders 26 aus den Ausnehmungen 28, 30 mit hoher Leistung abzugeben.
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Ferner ist der Sperrbolzen 16 sowohl in seiner Schließstellung als auch in seiner Freigabestellung mittels des Sperrzylinders 26 gesichert, wodurch eine besonders hohe Sicherheit gegen eine unabsichtliche Aktivierung insbesondere auf Schlechtwegstrecken realisiert ist.
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Das anhand der 1 bis 7 veranschaulichte, elektromechanische Modul in Form der Parksperreneinrichtung 10 kann auch ohne weiteres bei einer verschwenkbaren Parksperrenklinke verwendet werden.
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Die Parksperreneinrichtung 10 ist ferner insbesondere im Vergleich zu hydraulisch betätigbaren Parksperren mit einem nur sehr geringen Energieverbrauch betreibbar. Ferner kann die Parksperreneinrichtung 10 aufgrund der Verwendung des Elektromotors 38 auch bei Getrieben ohne Drückölpumpe wie beispielsweise bei Hybridgetrieben und/oder bei automatisierten Schaltgetrieben eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Parksperreneinrichtung
- 12
- Sperrelement
- 14
- Durchgangsöffnung
- 16
- Sperrbolzen
- 18
- Betätigungseinrichtung
- 20
- Federelementanordnung
- 22
- Federelement
- 24
- Halteeinrichtung
- 26
- Sperrzylinder
- 28
- Ausnehmung
- 30
- Ausnehmung
- 32
- Führungselement
- 33
- Betätigungselement
- 34
- Hubmagnet
- 36
- Verbindungselement
- 38
- Elektromotor
- 40
- Abtriebswelle
- 42
- Zahnrad
- 44
- Zahnrad
- 46
- Zahnrad
- 48
- Spindel
- 50
- Gehäuse
- 52
- äußere Hülse
- 54
- innere Hülse
- 56
- Anschlag
- 58
- Lasche
- 60
- Durchgangsöffnung
- 62
- Auslegefeder
- 64
- Einlegefeder
- 66
- Vorspannfeder
- 68
- Anschlag
- 70
- Boden
- 72
- Durchgangsöffnung
- 74
- Außengewinde
- 76
- Durchgangsöffnung
- 78
- Anschlag
- 80
- Steg
- 82
- Stirnradgetriebe
- 84
- Lagerelement
- 86
- Rückseite
- A
- Anordnungsmöglichkeit
- B
- Anordnungsmöglichkeit
- C
- Anordnungsmöglichkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10131735 A1 [0002]
- DE 10045953 B4 [0003]
- DE 102005058821 A1 [0004]
