DE102012210571A1

DE102012210571A1 - Vorrichtung zum Betätigen eines Verriegelungsmechanismus

Info

Publication number: DE102012210571A1
Application number: DE102012210571A
Authority: DE
Inventors: Christian Popp; Stefan Meschenmoser; Thilo Schmidt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2013-12-24
Also published as: WO2013189655A1; US9383012B2; US20150159752A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zum Betätigen eines Verriegelungsmechanismus (2), insbesondere zum Betätigen einer Parksperreneinrichtung eines mit einem Automatgetriebe ausgeführten Antriebsstranges eines Fahrzeuges, beschrieben. Die Vorrichtung (1) weist eine in axialer Richtung verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit (5), eine in einer zu einem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit (5) selbsttätig aktivierende Rasteinrichtung (15) zum Halten der Kolbeneinheit (5) in der zu dem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position und eine Betätigungseinrichtung (17) zum Betätigen eines Löseelementes (18) auf, das zum Deaktivieren der Rasteinrichtung (15) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist die Rasteinrichtung (15) zum Halten der Kolbeneinheit (5) in einer zu einem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position selbsttätig aktivierend ausgeführt und zur Freigabe einer Bewegung der Kolbeneinheit (5) ausgehend von der zum geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position in Richtung der zum geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position deaktivierbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines Verriegelungsmechanismus gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Eine Parksperrenbetätigungseinrichtung und eine Fahrstufenwähleinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges sind aus der DE 102 45 386 A1 bekannt. Die Parksperrenbetätigungseinrichtung ist mit einem Parksperrenkegel ausgeführt, über den die Parksperre ein- und ausgelegt werden kann. Ein Ende des Parksperrenkegels ist bei einer der vorgestellten Ausführungsformen der Parksperrenbetätigungseinrichtung mit einem Hebel verbunden, welcher an einem Lager drehbar gelagert ist. Bei einer Drehung des Hebels um das Lager wird der Parksperrenkegel in axialer Richtung verschoben. Der Hebel ist über eine Stange mit einem Betätigungskolben bzw. einer Kolbeneinheit verbunden, die axial verschiebbar in einem Zylinder angeordnet ist. Zwischen dem Betätigungskolben und einem dem Lager zugewandten Ende des Zylinders ist ein Einlegeenergiespeicher in Form einer Feder bzw. einer Parksperren-Einlegefeder angeordnet. Die Parksperren-Einlegefeder übt eine Kraft auf den Betätigungskolben aus, die vom Lager weg gerichtet ist.
Des Weiteren weist die Parksperrenbetätigungseinrichtung eine Entriegelungsvorrichtung auf. Hierfür ist im Zylinder zusätzlich ein Auslegekolben angeordnet. Zwischen einem Ende des Zylinders, das dem dem Lager zugewandten Ende gegenüberliegt, und dem Auslegekolben ist ein Entriegelungs-Energiespeicher in Form einer weiteren Feder bzw. einer Parksperren-Auslegefeder angeordnet. Die Parksperren-Auslegefeder übt eine Kraft auf den Auslegekolben in Richtung des Lagers aus und drückt den Auslegekolben gegen eine Arretierung in Form eines Hubmagneten, der einen elektromagnetisch betätigbaren Arretierungsstift umfasst.
Ein vom Betätigungskolben, vom Auslegekolben und dem Zylinder gebildeter Druckraum ist über eine Druckleitung mit einem Hydrauliksystem des Automatikgetriebes verbunden. Im Druckraum herrscht ein Parksperrendruck. Mittels eines Ventils kann die Verbindung zu einer Pumpe, die von einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben wird, hergestellt oder unterbrochen werden. Ist diese Verbindung hergestellt und der Arbeitsdruck, der von der Pumpe erzeugt wird, groß genug, so wirkt auf den Betätigungskolben eine Kraft in Richtung des Lagers, die den Betätigungskolben gegen die Kraft der Parksperren-Einlegefeder in Richtung des Lagers bewegt. Damit führt der Hebel eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn aus und die Parksperre wird ausgelegt.
Sinkt der Parksperrendruck unter einen Grenzwert, so ist die Kraft der Parksperren-Einlegefeder auf den Betätigungskolben größer als die entgegengesetzt wirkende Kraft. Damit wird der Betätigungskolben vom Lager weg bewegt und der Hebel führt damit eine Drehung im Uhrzeigersinn aus. Die Parksperre wird dann eingelegt. Ein Absinken des Parksperrendrucks unter den Grenzwert kann durch eine Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Druckraum und dem Hydrauliksystem und gleichzeitigem Verbinden des Druckraums mit einem nicht dargestellten Tank erreicht werden. Weiterhin kann durch Absinken des Arbeitsdrucks, beispielsweise durch ein Abstellen der Antriebsmaschine, der Parksperrendruck absinken. Ein Auslegen der Parksperre bei nicht mehr ausreichendem Arbeitsdruck ist damit ohne die Entriegelungsvorrichtung nicht möglich.
Soll die Parksperre bei ungenügendem Arbeitsdruck ausgelegt werden, wird der Hubmagnet über die Steuerungseinrichtung derart angesteuert, dass die Arretierung des Auslegekolbens aufgehoben und damit der Auslegekolben mittels der Parksperren-Auslegefeder in Richtung des Lagers bewegt wird. Die Parksperren-Auslegefeder ist so dimensioniert, dass der Auslegekolben bewegt wird, auf den Betätigungskolben trifft und diesen ebenfalls mit verschiebt. Damit führt der Hebel eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn aus und die Parksperre wird ausgelegt.
Wird der Parksperrendruck wieder erhöht, so wird der Auslegekolben gegen die Kraft der Parksperren-Auslegefeder in die dargestellte Ausgangslage bewegt und mittels des Hubmagneten bzw. des Arretierungsstiftes arretiert. Die Entriegelungsvorrichtung ist damit wieder betriebsbereit. Gleichzeitig wird der Betätigungskolben gegen die Kraft der Parksperren-Einlegefeder in Richtung des Lagers bewegt und damit die Parksperre ausgelegt. Damit wird das Energieniveau des Einlegeenergiespeichers in Form der Parksperren-Einlegefeder mittels des Parksperrendrucks erhöht.
Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform der Parksperrenbetätigungseinrichtung ist die Parksperre über einen entsprechenden Betätigungsdruck auslegbar. Unterhalb des erforderlichen Auslegedruckniveaus ist die Parksperre auch über einen Federspeicher, der üblicherweise über einen elektromagnetischen Sperrmagneten stromlos verriegelt ist, durch entsprechende Bestromung des Sperrmagneten auslegbar.
Nachteilhafterweise ist die Parksperre unterhalb des erforderlichen Druckniveaus nach der Entriegelung über den Federspeicher nicht mehr einlegbar, da hierfür ein entsprechendes Druckniveau erforderlich ist. Das bedeutet, dass die über den Federspeicher in den geöffneten Betriebszustand überführte Parksperre nur durch entsprechende Beaufschlagung mit Hydraulikdruck einlegbar ist. Liegt eine entsprechende Funktionsstörung im Bereich des Hydrauliksystems oder im Bereich des den mechanischen Sperrmagneten mit Strom versorgenden elektrischen Systems vor, wird die Parksperre ausgelegt oder gar nicht erst eingelegt, was jedoch unter Umständen sicherheitskritische Betriebszustände eines mit dem Parksperrensystem ausgeführten Fahrzeuges verursachen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Betätigen eines Verriegelungsmechanismus zur Verfügung zu stellen, mittels welcher sicherheitskritische Betriebszustände im Fehlerfall vermeidbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen eines Verriegelungsmechanismus, insbesondere zum Betätigen einer Parksperreneinrichtung eines mit einem Automatgetriebe ausgeführten Antriebsstranges eines Fahrzeuges, ist wenigstens eine in Schließrichtung des Verriegelungsmechanismus angefederte und in Öffnungsrichtung des Verriegelungsmechanismus hydraulisch betätigbare sowie in axialer Richtung verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit, eine in einer zu einem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit selbsttätig aktivierende Rasteinrichtung zum Halten der Kolbeneinheit in der zu dem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position und eine Betätigungseinrichtung mit einem Elektromagnet zum Betätigen eines Löseelementes vorgesehen, das zum Deaktivieren der Rasteinrichtung vorgesehen ist und über eine Verstelleinrichtung mit einer in Richtung einer zu dem deaktivierten Betriebszustand der Rasteinrichtung äquivalenten Stellung wirkenden Stellkraft beaufschlagt ist.
Erfindungsgemäß ist die Rasteinrichtung zum Halten der Kolbeneinheit in einer zu einem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position selbsttätig aktivierend ausgeführt und zur Freigabe einer Bewegung der Kolbeneinheit ausgehend von der zum geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position in Richtung der zum geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position deaktivierbar.
Über die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein fehlerhaftes Lösen des Verriegelungsmechanismus bzw. ein Überführen des Verriegelungsmechanismus in einen geöffneten Betriebszustand bei bestromtem Elektromagnet durch eine fehlerhafte Beaufschlagung der Kolbeneinheit mit einem in Richtung einer zum geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position wirkenden Betätigungsdruck auf einfache Art und Weise vermieden, womit sicherheitskritische Betriebszustände eines mit der Vorrichtung ausgeführten Fahrzeuges im Fehlerfall nicht verursacht werden.
Dies ist insbesondere bei einem so genannten Remote-Start eines Fahrzeuges vorteilhaft, das mit einem an sich bekannten elektrischen Schaltungskonzept ausgeführt ist. Vorliegend wird unter einem Remote-Start eines Fahrzeuges ein Start der Antriebsmaschine per Fernbedienung verstanden, ohne dass ein Fahrer sich im Fahrzeug befindet. Ein solcher Remote-Start wird beispielsweise von einer Bedienperson durchgeführt, um ein Fahrzeug warmlaufen zu lassen oder den Innenraum mittels Klimaanlage zu kühlen.
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein Parksperrensystem eines Fahrzeuges mit elektrischer Schaltung integriert, ist die Vorrichtung mit einer zusätzlichen Sicherung ausgebildet, um das Auslegen der Parksperre im Fehlerfall, d. h. bei fehlerhafter hydraulischer Bedruckung der Kolbeneinheit, zu verhindern.
Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Rasteinrichtung zur Freigabe der Bewegung der Kolbeneinheit ausgehend von der zum geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position in Richtung der zum geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position wiederum über das Löseelement deaktivierbar.
Ist das Löseelement mit einem dem Elektromagnet zugeordneten Ankerelement wirkverbunden, ist das Löseelement vom Elektromagnet beabstandet anordenbar und trotzdem mit geringem konstruktivem Aufwand von diesem betätigbar.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind das Löseelement und das Ankerelement auf konstruktiv einfache Art und Weise über eine Ankerstange miteinander wirkverbunden.
Ist die Rasteinrichtung mit wenigstens einem mit der Kolbeneinheit in der zu dem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus oder in der zu dem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit in Wirkverbindung stehenden Sperrelement ausgebildet, mittels dem die Kolbeneinheit in der zu dem geöffneten oder zu dem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position in aktiviertem Betriebszustand der Rasteinrichtung haltbar ist, wird die Kolbeneinheit jeweils über einen Formschluss in der gewünschten Position gehalten, der mit geringem Fertigungsaufwand realisierbar ist.
Bei einer ebenfalls einfachen und kostengünstig herstellbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das wenigstens eine Sperrelement zum Aktivieren der Rasteinrichtung vom Löseelement in Aussparungen des Kolbenelementes oder eines damit wirkverbunden Bereiches führbar.
Eine ebenfalls konstruktiv einfach ausgebildete und kostengünstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Sperrelement in dem Zustand, zu dem das Sperrelement die Kolbeneinheit in der zum geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position hält, in eine erste Aussparung eingreift und in dem Zustand, zu dem das Sperrelement die Kolbeneinheit in der zum geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position hält, in eine zweite Aussparung eingreift.
Sind mit dem Sperrelement zusammenwirkende Flächen des Löseelementes und der ersten Aussparung derart aufeinander abgestimmt, dass das Sperrelement in bestromtem Betriebszustand des Elektromagneten vom Löseelement in der ersten Aussparung haltbar ist und das Sperrelement in unbestromtem Betriebszustand des Elektromagneten von der an der Kolbeneinheit anliegenden Federkraft aus der ersten Aussparung führbar ist, ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass die Rasteinrichtung unter der Krafteinwirkung der an der Kolbeneinheit angreifenden Federkraft über ein geringe elektromagnetseitige Haltekraft in aktiviertem Betriebszustand haltbar ist und die Rasteinrichtung bei unbestromtem Elektromagnet in ihren deaktivierten Betriebszustand überführt wird, um den Verriegelungsmechanismus in den geöffneten Betriebszustand überführen bzw. eine Parksperreneinrichtung einlegen zu können.
Sind mit dem Sperrelement zusammenwirkende Flächen des Löseelementes und der zweiten Aussparung derart aufeinander abgestimmt, dass das Sperrelement in bestromtem Betriebszustand des Elektromagneten vom Löseelement in der zweiten Aussparung haltbar ist und in unbestromtem Betriebszustand des Elektromagneten von einer an der Kolbeneinheit anliegenden Hydraulikkraft aus der zweiten Aussparung führbar ist, ist gewährleistet, dass das Löseelement über den Elektromagnet ohne äußere Krafteinwirkung betätigbar ist und im Falle einer fehlerhaften Beaufschlagung der Kolbeneinheit mit Hydraulikdruck die aus diesem Hydraulikdruck resultierende und an der Kolbeneinheit angreifende Axialkraft die Rasteinrichtung nicht deaktiviert und ein unerwünschtes Öffnen des Verriegelungsmechanismus bzw. ein Auslegen der Parksperreneinrichtung vermieden wird.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark schematisierte Teildarstellung einer Vorrichtung zum Betätigen eines als Parksperreneinrichtung ausgeführten Verriegelungsmechanismus.
In der Figur ist ein schematisierter Teillängsanschnitt einer Vorrichtung 1 zum Betätigen eines vorliegend als Parksperreneinrichtung ausgeführten Verriegelungsmechanismus 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist in an sich bekannter Art und Weise eine mit einem Fluid beaufschlagbare und in Abhängigkeit des Fluiddrucks entgegen einer in Schließrichtung des Verriegelungsmechanismus 2 wirkenden Federeinrichtung 3 in Öffnungsrichtung des Verriegelungsmechanismus betätigbare und in axialer Richtung in einem Zylinder 4 verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit 5 auf, die über einen Mitnahmestift 6 mit einem Umlenkmechanismus 7 verbunden ist. Der Umlenkmechanismus 7 umfasst vorliegend eine Drehscheibe 8, die im Bereich eines Bolzens 9 drehbar ausgeführt ist. Die Federeinrichtung 3 ist vorliegend als Zugfeder ausgebildet und einenends mit der Drehscheibe 8 verbunden und stützt sich anderenends im Bereich eines Gehäuses 10 ab. Zusätzlich ist die Drehscheibe 8 mit einer Parksperrenstange 11 wirkverbunden, die mit einem Parksperrenkonus 12 gekoppelt ist. Der Parksperrenkonus 12 wirkt mit einer Parksperrenklinke 13 zusammen. Die Parksperrenklinke 13 ist über eine axiale Bewegung der Kolbeneinheit 5 mit einem mit einem Abtrieb eines Antriebsstranges drehfest verbundenen Parksperrenrad 14 in Eingriff bringbar, um einen Abtrieb drehfest darzustellen. Wird die Parksperrenklinke 13 über eine hierzu entgegengesetzte axiale Bewegung der Kolbeneinheit 5 oder aus dem Eingriff mit dem Parksperrenrad 14 geführt, ist die Parksperreneinrichtung ausgelegt und der Abtrieb drehbar.
Des Weiteren ist die Vorrichtung 1 mit einer in einer zu einem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus 2 äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit 5 selbsttätig aktivierenden Rasteinrichtung 15 zum Halten der Kolbeneinheit 5 in der zu dem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus 2 äquivalenten axialen Position ausgeführt. Darüber hinaus aktiviert sich die Rasteinrichtung 15 auch in einer zu einem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus 2 äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit 5, um die Kolbeneinheit 5 in der zu dem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus 2 äquivalenten axialen Position halten zu können.
Die Vorrichtung 1 weist auch eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 17 zum Betätigen eines Löseelementes 18 auf, über das die Rasteinrichtung 15 in der später beschriebenen Art und Weise deaktivierbar ist. Das Löseelement 18 ist vorliegend mit einer Ankerstange 19 verbunden und gemeinsam mit der Ankerstange 19 sowie einem wiederum damit wirkverbundenen Ankerelement 20 längsbeweglich im Inneren des Zylinders 4 angeordnet. Das Löseelement 18, die Ankerstange 19 und das Ankerelement 20 sind über eine Verstelleinrichtung 21 mit einer in Richtung einer zu dem deaktivierten Betriebszustand der Rasteinrichtung 15 äquivalenten Stellung wirkenden Stellkraft beaufschlagt. Hierfür umfasst die Verstelleinrichtung 21 eine Federeinrichtung 22, die zwischen einem gehäusefesten Bauteil 23 und dem Löseelement 18 angeordnet ist und auf die Ankerstange 19 aufgeschoben ist.
Bei geöffneter Parksperreneinrichtung und gleichzeitig aktivierter Rasteinrichtung 15 greift an der Kolbeneinheit 5 die Federkraft der Federeinrichtung 3 an, die die Kolbeneinheit 5 gegen die Haltekraft der Rasteinrichtung 15 in die in der Figur dargestellte axiale Position an der Kolbeneinheit 5 angreift. Hiervon abweichend besteht auch die Möglichkeit, die Federeinrichtung 3 als Druckfeder auszuführen, um die Kolbeneinheit 5 mit einer Kolbeneinheit 5 von der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 weg gerichteten axialen Stellkraft zu beaufschlagen.
Die Kolbeneinheit 5 wird vorliegend über ein so genanntes Parksperrenventil 31 mit einem Systemdruck p_sys eines Hydrauliksystems eines Automatgetriebes versorgt, wenn die Parksperreneinrichtung ausgelegt werden soll.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung 1 weist im normalen Betriebsmodus, während dem die Kolbeneinheit 5 im Bereich einer Wirkfläche 24 mit einem Fluiddruck beaufschlagbar ist und die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 17 bestrombar ist, folgende Funktionsweise auf:
In dem in der Figur dargestellten Betriebszustand der Vorrichtung 1, zu dem das Löseelement 18, die Ankerstange 19 und das Ankerelement 20 in ihrer zu einem aktivierten Betriebszustand der Rasteinrichtung 15 äquivalenten axialen Position entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 22 von einem bestromten Elektromagneten 25 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 gehalten sind, befindet sich die Kolbeneinheit 5 in einer zu einem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus 2 bzw. zu einem eingelegten Betriebszustand der Parksperreneinrichtung äquivalenten axialen Position. Die Rasteinrichtung 15 ist aktiviert und hält die Kolbeneinheit 5 in der dargestellten axialen Position. Ein selbsttätiges Auslegen der Parksperreneinrichtung bei fehlerhaft an der Kolbeneinheit 5 anliegendem Fluiddruck im Bereich der Wirkfläche 24 der Kolbeneinheit 5 wird durch die aktivierte Rasteinrichtung 15 sicher vermieden. Der Elektromagnet 25 ist entweder axial mit dem gehäusefesten Bauteil 23 verschraubbar oder durch ein Blech in axialer Richtung fixierbar, um die im Betrieb der Vorrichtung 1 wirkenden axialen Zug- und Druckkräfte gehäuseseitig abstützen zu können.
Soll die Parksperreneinrichtung aufgrund einer Fahrerwunschvorgabe ausgelegt werden, die vorzugsweise über eine Fahrstufenwähleinrichtung ergeht, wird eine Bestromung des Elektromagneten 25 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 unterbrochen. Dies führt dazu, dass die am Ankerelement 20 anliegende Magnetkraft in Richtung Null abfällt und das Löseelement 18 aufgrund der abfallenden Magnetkraft des Elektromagneten 25 von der Federkraft der Federeinrichtung 22 der Verstelleinrichtung 21 aus der in der Figur dargestellten axialen Position in Richtung des Mitnahmestiftes 6 verschoben wird.
Das Löseelement 18 ist vorliegend mit einem mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser ausgeführten zylindrischen Bereich 18A ausgebildet, an den sich in axialer Richtung auf der der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 zugewandten Seite ein kegelstumpfförmiger Bereich 18B anschließt, dessen größter Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des zylindrischen Bereiches 18B entspricht und dessen Durchmesser sich in Richtung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 stetig in Richtung eines minimalen Durchmesserwertes verkleinert.
Am Löseelement 18 liegen mehrere über den Umfang des Löseelementes 18 verteilt angeordnete kugelförmige Sperrelemente 26 an, die in Radialbohrungen 16 des gehäusefesten Bauteiles 23 in axialer Richtung gehalten sind und in Abhängigkeit einer axialen Stellung des Löseelementes 18 radial in den Radialbohrungen 16 verschiebbar sind. In der in der Figur dargestellten axialen Position des Löseelementes 18 liegen die Sperrelemente 26 im Wesentlichen auf dem Durchmesserniveau des zylinderförmigen Bereiches 18A am Löseelement 18 an und sind radial nach außen durch die Radialbohrungen 16 des gehäusefesten Bauteiles 23 in eine erste Aussparung 27 der Kolbeneinheit 5 verschoben. Die erste Aussparung 27 ist vorliegend als Ringnut ausgeführt und in axialer Richtung von zwei Flächen 27A und 27B begrenzt. Die Flächen 27A und 27B sind jeweils in Bezug auf eine senkrecht zur Symmetrieachse 29 der Vorrichtung 1 stehende Radialebene um einen Sperrwinkel δ bzw. ☐ verschwenkt bzw. geneigt ausgeführt, um die später beschriebene Funktionsweise der Vorrichtung 1 während eines aktivierten Betriebszustandes der Rasteinrichtung 15 zu gewährleisten und die Rasteinrichtung 15 in gewünschtem Umfang sicher aus dem aktivierten Betriebszustand in den deaktivierten Betriebszustand überführen zu können.
Wird die Bestromung des Elektromagneten 25 bei einer Anforderung zum Auslegen der Parksperreneinrichtung unterbrochen und deshalb das Löseelement 18 in der vorbeschrieben Art und Weise von der Federeinrichtung 22 in Richtung des Mitnahmestiftes 6 verschoben, werden die Sperrelemente 26 nicht länger vom Löseelement 18 in der in der Figur dargestellten radialen Position gehalten. Die Sperrelemente 26 liegen mit zunehmendem axialem Stellweg des Löseelementes 18 im Bereich des kegelstumpfförmigen Bereiches 18B am Löseelement 18 an und gleiten aufgrund des sich gegenüber dem zylindrischen Bereich 18A zunehmend reduzierenden Durchmessers radial nach innen, bis diese nicht länger formschlüssig in die erste Aussparung 27 eingreifen.
Wird die Kolbeneinheit 5 durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung im Bereich der Wirkfläche 24 mit einer in Richtung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 wirkenden Hydraulikkraft beaufschlagt, wird die Kolbeneinheit 5 bei deaktivierter Rasteinrichtung 15 in Richtung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 verschoben und führt die Sperrelemente 26 in radialer Richtung nach innen zusätzlich aus der ersten Aussparung 27 heraus, falls diese noch zumindest teilweise in die erste Aussparung 27 eingreifen. Diese axiale Bewegung der Kolbeneinheit 5 führt dazu, dass die Drehscheibe 8 um den Bolzen 9 entgegen der als Zugfeder ausgeführten Federeinrichtung 3 verschwenkt wird. Die Drehbewegung der Drehscheibe 8 hat wiederum zur Folge, dass die mit der Drehscheibe 8 verbundene Parksperrenstange 11 ebenfalls im Wesentlichen in axialer Richtung verstellt wird und der Parksperrenkonus 12 aus der in der Figur dargestellten axialen Position zwischen einem gehäusefesten Bauteil 30 und der Parksperrenklinke 13 herausgeführt wird. Dadurch wird die über eine Drehfeder in Richtung des gehäusefesten Bauteiles 30 angefederte Parksperrenklinke 13 aus dem Eingriff mit dem Parksperrenrad 14 geführt und die Parksperreneinrichtung wird ausgelegt bzw. der Verriegelungsmechanismus wird geöffnet.
Um die Kolbeneinheit 5 in der zu dem geöffneten Betriebszustand des Verriegelungsmechanismus 2 bzw. der Parksperreneinrichtung äquivalenten axialen Position entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 3 selbst bei einem Abfall des an der Wirkfläche 24 der Kolbeneinheit 5 anliegenden Betätigungsdruckes halten zu können, wird der Elektromagnet 25 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 bestromt, um das Löseelement 18 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 22 der Verstelleinrichtung 21 in die in der Figur dargestellte axiale Position zu verstellen. In der zu dem geöffneten Betriebszustand des Verriegelungsmechanismus 2 äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit 5 findet sich eine weitere Aussparung 28 der Kolbeneinheit 5 in Deckung mit den Radialbohrungen 16 des gehäusefesten Bauteiles 23, womit die Sperrelemente 26 bei bestromten Elektromagneten 25 vom Löseelement 18 radial nach außen in die zweite Aussparung 28 formschlüssig einschiebbar sind.
Die zweite Aussparung 28 ist ebenfalls durch zwei Flächen 28A und 28B in axialer Richtung des Kolbenelementes 5 begrenzt. Die Flächen 28A und 28B schließen jeweils gegenüber einer senkrecht zur Symmetrieachse 29 stehenden Radialebene einen Sperrwinkel α bzw. β ein. Damit ist gewährleistet, dass ein aktivierter Betriebszustand der Rasteinrichtung 15 in gewünschtem Umfang gehalten wird und bei einer entsprechenden Anforderung zum Deaktivieren der Rasteinrichtung 15 die Deaktivierung ohne ein Klemmen der Sperrelemente 26 im Bereich der zweiten Aussparung 28 durchführbar ist, wie dies bei einem Zusammenwirken der Sperrelemente 26 mit der ersten Aussparung 27 der Fall ist.
Die Vorrichtung 1 weist eine Verriegelungsfunktion auf, über die die Parksperreneinrichtung in unbedrucktem Betriebszustand der Kolbeneinheit 5 in ausgelegtem Betriebszustand haltbar ist. Diese Verriegelungsfunktion wird vorliegend durch den vorbeschriebenen elektromechanisch aktuierten Kugelrastmechanismus realisiert. Hiervon abweichend besteht auch die Möglichkeit, die Verriegelungsfunktion der Vorrichtung über einen Rasthakenmechanismus oder dergleichen zu realisieren.
Die Kolbeneinheit 5 verfügt zur Darstellung der Verriegelungsfunktion im Bereich der Aussparungen 27 und 28 in Form der geneigten Flächen 27A und 27B bzw. 28A und 28B jeweils über eine entsprechende Verriegelungsgeometrie, die entweder bei ausgelegter oder bei eingelegter Parksperreneinrichtung wirksam ist. Bei entsprechend bestromtem bzw. aktuiertem Elektromagneten 25 ist ein unerwünschtes Überführen der Parksperreneinrichtung aus dem eingelegten Betriebszustand in den ausgelegten Betriebszustand bei fehlerhafter Beaufschlagung der Kolbeneinheit 5 mit Hydraulikdruck im Bereich der Wirkfläche 24 durch den im Bereich der Rasteinrichtung 15 vorliegenden Formschluss zwischen den Sperrelementen 26 und der Kolbeneinheit 5 im Bereich der ersten Aussparung 27 mechanisch vermieden.
Die Nutgeometrie bzw. die Sperrwinkel α und β im Bereich der zweiten Aussparung 28 sowie die Sperrwinkel δ und ☐ im Bereich der ersten Aussparung 27 und die Ausführung der Steuerflächen des Löseelementes 18 im Bereich des zylindrischen Bereiches 18A und des kegelstumpfförmigen Bereiches 18B sind an die in eingelegtem und in ausgelegtem Betriebszustand der Parksperreneinrichtung unterschiedlich vorliegenden Anforderungen geometrisch angepasst.
Die Rasteinrichtung 15 ist im Bereich der zweiten Aussparung 28 und im Bereich des Löseelementes 18 derart ausgelegt, dass der Elektromagnet 25 das Ankerelement 20, die Ankerstange 19 und das Löseelement 18 in der in der Figur dargestellten Art und Weise entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 22 bei gleichzeitig niedrigem Betätigungsstrom halten kann und bei einer Unterbrechung der Bestromung die Rasteinrichtung 15 durch axiales Verstellen des Löseelementes 18 durch die Federeinrichtung 22 verstellt wird und der Formschluss zwischen dem gehäusefesten Bauteil 23 und der Kolbeneinheit 5 über die Sperrelemente 26 sicher gelöst wird und die Rasteinrichtung 15 in gewünschtem Umfang deaktiviert wird, um die Parksperreneinrichtung einlegen zu können.
Ist die Parksperreneinrichtung geschlossen und soll dieser Betriebszustand sicher eingehalten werden, ist über die Verriegelungsgeometrie der Rasteinrichtung 15 im Bereich der ersten Aussparung 27 durch entsprechende Auslegung der Sperrwinkel δ und ☐ in Verbindung mit der Ausführung des Löseelementes 18 zu gewährleisten, dass das Löseelement 18 durch eine entsprechende Bestromung des Elektromagneten 25 in die in der Figur dargestellte axiale Position ohne äußere Krafteinwirkung über den Elektromagneten 25 möglich ist. Die Federkraft der Federeinrichtung 3 bzw. der Parksperrenschenkelfeder wird im Gehäuse 10 aufgefangen, das ein Gehäuse eines hydraulischen Steuergerätes oder eines Getriebes sein kann. Wird die Kolbeneinheit 5 im Bereich der Wirkfläche 24 fehlerhaft mit einem Betätigungsdruck beaufschlagt, der die Kolbeneinheit 5 aus der in der Figur dargestellten axialen Position in Richtung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 17 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 3 verstellen würde, darf der Formschluss zwischen dem gehäusefesten Bauteil 23 und der Kolbeneinheit 5 über die Sperrelemente 26 bei entsprechend bestromtem Elektromagneten 25 nicht aufgehoben werden, um ein Entriegeln der Parksperreneinrichtung bei fehlerhafter Bedruckung der Kolbeneinheit 5 sicher zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Verriegelungsmechanismus
3: Federeinrichtung
4: Zylinder
5: Kolbeneinheit
6: Mitnahmestift
7: Umlenkmechanismus
8: Drehscheibe
9: Bolzen
10: Gehäuse
11: Parksperrenstange
12: Parksperrenkonus
13: Parksperrenklinke
14: Parksperrenrad
15: Rasteinrichtung
16: Radialbohrung des gehäusefesten Bauteiles 23
17: elektromagnetische Betätigungseinrichtung
18: Löseelement
18A: zylindrischer Bereich des Löseelementes
18B: kegelstumpfförmiger Bereich des Löseelementes
19: Ankerstange
20: Ankerelement
21: Verstelleinrichtung
22: Federeinrichtung der Verstelleinrichtung
23: gehäusefestes Bauteil
24: Wirkfläche der Kolbeneinheit
25: Elektromagnet der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung
26: kugelförmiges Sperrelement
27: erste Aussparung
27A, 27B: Fläche der ersten Aussparung
28: zweite Aussparung
28A, 28B: Fläche der zweiten Aussparung
29: Symmetrielinie
30: gehäusefestes Bauteil
31: Parksperrenventil
p_sys: Systemdruck
α, β: Sperrwinkel der zweiten Aussparung
δ, ☐: Sperrwinkel der ersten Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10245386 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung (1) zum Betätigen eines Verriegelungsmechanismus (2), insbesondere zum Betätigen einer Parksperreneinrichtung eines mit einem Automatgetriebe ausgeführten Antriebsstranges eines Fahrzeuges, die wenigstens eine in Schließrichtung des Verriegelungsmechanismus (2) angefederte und in Öffnungsrichtung des Verriegelungsmechanismus (2) hydraulisch betätigbare sowie in axialer Richtung verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit (5), eine in einer zu einem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit (5) selbsttätig aktivierende Rasteinrichtung (15) zum Halten der Kolbeneinheit (5) in der zu dem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position und eine Betätigungseinrichtung (17) mit einem Elektromagnet (25) zum Betätigen eines Löseelements (18) aufweist, das zum Deaktivieren der Rasteinrichtung (15) vorgesehen ist und über eine Verstelleinrichtung (21) mit einer in Richtung einer zu dem deaktivierten Betriebszustand der Rasteinrichtung (15) äquivalenten Stellung wirkenden Stellkraft beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (15) zum Halten der Kolbeneinheit (5) in einer zu einem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position selbsttätig aktivierend ausgeführt ist und zur Freigabe einer Bewegung der Kolbeneinheit (5) ausgehend von der zum geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position in Richtung der zum geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position deaktivierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (15) zur Freigabe der Bewegung der Kolbeneinheit (5) ausgehend von der zum geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position in Richtung der zum geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position wiederum über das Löseelement (18) deaktivierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Löseelement (18) mit einem dem Elektromagnet (25) zugeordneten Ankerelement (20) wirkverbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Löseelement (18) und das Ankerelement (20) über eine Ankerstange (19) miteinander wirkverbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (15) mit wenigstens einem mit der Kolbeneinheit (5) in der zu dem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) oder in der zu dem geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit (5) in Wirkverbindung stehenden Sperrelement (26) ausgebildet ist, mittels dem die Kolbeneinheit (5) in der zu dem geöffneten oder geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position in aktiviertem Betriebszustand der Rasteinrichtung (15) haltbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Sperrelement (26) zum Aktivieren der Rasteinrichtung (15) vom Löseelement (18) in Aussparungen (27, 28) des Kolbenelementes (5) oder eines damit wirkverbundenen Bereiches führbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Sperrelement (26) in dem Zustand, zu dem das Sperrelement (26) die Kolbeneinheit (5) in der zum geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position hält, in eine erste Aussparung (27) eingreift und in dem Zustand, zu dem das Sperrelement (26) die Kolbeneinheit (5) in der zum geschlossenen Zustand des Verriegelungsmechanismus (2) äquivalenten axialen Position hält, in eine zweite Aussparung (28) eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sperrelement (26) zusammenwirkende Flächen (27A, 27B) des Löseelementes (18) und der ersten Aussparung (27) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Sperrelement (18) in bestromtem Betriebszustand des Elektromagneten (25) vom Löseelement (18) in der ersten Aussparung (27) haltbar ist und das Sperrelement (26) in unbestromtem Betriebszustand des Elektromagneten (25) von der an der Kolbeneinheit (5) anliegenden Federkraft aus der ersten Aussparung (27) führbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sperrelement (26) zusammenwirkende Flächen (28A, 28B) des Löseelementes (18) und der zweiten Aussparung (28) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Sperrelement (26) in bestromtem Betriebszustand des Elektromagneten (25) vom Löseelement (18) in der zweiten Aussparung (28) haltbar ist und in unbestromtem Betriebszustand des Elektromagneten (25) von einer an der Kolbeneinheit (5) anliegenden Hydraulikkraft aus der zweiten Aussparung (28) führbar ist.