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Die Erfindung betrifft eine Parksperrvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Getriebe und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Parksperrvorrichtung.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 198 34 156 A1 ist eine Parksperre für ein automatisches Getriebe eines Kraftfahrzeugs bekannt, welche über einen hydraulischen Druck entriegelt wird und im entriegelten Zustand zusätzlich durch eine Verriegelung gehalten wird, welche durch einen Elektromagneten betätigt wird. Nachteilig an dieser Konstruktion ist der relativ komplizierte Aufbau der Verriegelung.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Parksperrvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, ein Getriebe und ein Kraftfahrzeug mit einer Parksperrvorrichtung bereitzustellen, welche sich durch einen einfacheren Aufbau auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch die Parksperrvorrichtung, das Getriebe und das Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Eine Parksperrvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Anspruch 1 weist eine beweglich gelagerte Sperreinrichtung auf, welche wahlweise in eine Sperrposition, in der die Sperreinrichtung derart mit dem Getriebe gekoppelt ist beziehungsweise in Wirkverbindung steht, dass eine Rotation des Getriebes verhindert ist, und in eine Freigabeposition, in der die Sperreinrichtung von dem Getriebe entkoppelt ist bzw. die Wirkverbindung gelöst ist, sodass eine Rotation des Getriebes ermöglicht ist, bewegbar ist. Die Parksperrvorrichtung weist ferner eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Sperreinrichtung zwischen der Sperrposition und der Freigabeposition sowie einen Elektromagnet auf, wobei der Elektromagnet derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er im bestromten beziehungsweise erregten Zustand die Sperreinrichtung in der Freigabeposition fixiert.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist darin zu sehen, dass der Elektromagnet derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er im bestromten Zustand die Sperreinrichtung in der Freigabeposition fixiert. Im bestromten Zustand wirkt daher die durch den Elektromagneten erzeugte Magnetkraft unmittelbar auf die Sperreinrichtung und hält diese sicher in der Freigabeposition. Auf eine zusätzliche mechanische Verriegelung der Sperreinrichtung kann daher verzichtet werden. Dadurch ergibt sich ein erheblich einfacherer konstruktiver Aufwand, wodurch auch die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit der Parksperrvorrichtung verbessert wird.
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In einer Ausgestaltung der Parksperrvorrichtung gemäß Anspruch 2 weist die Antriebseinrichtung ein Gehäuse auf, in dem die Sperreinrichtung zumindest abschnittsweise angeordnet ist. Der Elektromagnet ist, vorzugsweise unmittelbar, am Gehäuse befestigt und bildet mit diesem eine Baueinheit.
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Durch die Ausgestaltung des Elektromagneten und der Antriebseinrichtung als eine Baueinheit ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau mit einer reduzierten Anzahl von Einzelteilen. Dadurch können Kosten und Bauraum der Parksperrvorrichtung weiter reduziert werden.
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In einer Ausgestaltung der Parksperrvorrichtung gemäß Anspruch 3 weist die Antriebseinrichtung eine Federeinrichtung auf, welche die Sperreinrichtung in die Sperrposition drängt. Die Antriebseinrichtung weist ferner Druckbeaufschlagungsmittel auf, mit denen die Sperreinrichtung derart mit Druck beaufschlagt werden kann, dass sich die Sperreinrichtung entgegen der Federkraft der Federeinrichtung in die Freigabeposition bewegt.
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Bei dieser Ausgestaltung der Parksperrvorrichtung wird die Sperreinrichtung durch Druckbeaufschlagung der Antriebseinrichtung in die Freigabeposition bewegt und kann dann durch Bestromung des Elektromagneten in dieser Freigabeposition zusätzlich fixiert werden. Dadurch ergibt sich eine redundante Haltefunktionalität in der Freigabeposition. Ein ungewolltes Bewegen der Sperreinrichtung in die Sperrposition kann dadurch sicher verhindert werden. Gerade bei einem fahrenden Fahrzeug ist dies zur Vermeidung von Getriebeschäden unbedingt notwendig.
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In einer Ausgestaltung der Parksperrvorrichtung nach Anspruch 4 weist die Sperreinrichtung im Wirkbereich des Elektromagnets eine Querschnittserweiterung auf, welche als Anlagefläche der Sperreinrichtung am Elektromagnet fungiert.
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Durch die Querschnittserweiterung der Sperreinrichtung im Wirkbereich des Elektromagnets wird die effektive Wirkfläche der Sperreinrichtung, auf welche die Magnetkraft des Elektromagneten wirken kann, deutlich erhöht. Dadurch kann die Effizienz des Elektromagneten deutlich verbessert, der Stromverbrauch und die Baugröße des Elektromagneten reduziert werden.
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Ein Getriebe gemäß dem Anspruch 5 weist eine Parksperrvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche auf.
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Ein Kraftfahrzeug gemäß dem Anspruch 6 weist ein Getriebe gemäß dem Anspruch 5 auf.
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Bezüglich der Vorteile des Getriebes und des Kraftfahrzeugs wird auf die Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 4 verwiesen. Diese gelten in analoger Weise.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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In den Figuren sind:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe und einer zugehörigen Parksperrvorrichtung;
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2 eine schematische Darstellung des Wirkprinzips der Parksperrvorrichtung in Verbindung mit dem Getriebe;
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3A und 3B schematische Darstellungen einer Parksperrvorrichtung in der Sperrposition und der Freigabeposition.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 verfügt über einen Antrieb 2 in Form einer Brennkraftmaschine, welcher über eine Kupplung 3 mit einem Getriebe 4, vorzugsweise einem automatisierten Getriebe, drehmomentübertragend gekoppelt werden kann. Dem Getriebe 4 ist eine Parksperrvorrichtung 5 zugeordnet, mittels der das Getriebe 4 blockiert werden kann. Das Getriebe 4 ist über eine Getriebeausgangswelle 4a mit einem Verteilerdifferenzial 6 der Antriebsachse 7 des Kraftfahrzeugs 1 drehmomentübertragend verbunden. Das Verteilerdifferenzial 6 verteilt das von der Brennkraftmaschine 1 über die Kupplung 3 und das Getriebe 4 bereitgestellte Drehmoment auf die beiden Antriebsräder 8.
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In 2 ist die Parksperrvorrichtung 5 und Teile des Getriebes (siehe 1) schematisch dargestellt. Anhand der 2 soll das Zusammenwirken der Parksperrvorrichtung 5 und des Getriebes (siehe 1) erläutert werden. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind die dargestellten Elemente auf das Wesentliche reduziert.
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Der Parksperrvorrichtung 5 ist ein Parksperrrad 5-1 zugeordnet, welches mehrere, am Außenumfang angeordnete Rastierungen 5-1-1 aufweist. Das Parksperrrad 5-1 kämmt mit einem mit einer Welle 4-2 des Getriebes, insbesondere einer Ausgangswelle des Getriebes, drehmomentfest verbundenen Zahnrad 4-1 des Getriebes.
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Die Parksperrvorrichtung 5 weist eine beweglich gelagerte Sperreinrichtung 5-2 auf, welche wahlweise in eine Sperrposition S, in der die Sperreinrichtung 5-2 derart mit dem Getriebe 4 (siehe 1) gekoppelt ist, dass eine Rotation des Getriebes beziehungsweise einer Getriebewelle 4-2 blockiert ist, und in eine Freigabeposition F, in der die Sperreinrichtung 5-2 von dem Getriebe 4 (siehe 1) entkoppelt ist und eine Rotation des Getriebes 4 beziehungsweise einer Getriebewelle 4-2, insbesondere einer Ausgangswelle des Getriebes, möglich ist, bewegbar ist.
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Im Ausführungsbeispiel der 2 weist die Sperreinrichtung 5-2 eine Sperrklinke 5-2-1 auf, welche um eine Drehachse D drehbar gelagert ist. In der Sperrposition S greift die Sperrklinke 5-2-1 in die Rastierungen 5-1-1 des Parksperrenrads 5-1 ein und verhindert damit dessen Rotation. Da das Parksperrenrad 5-1 mit dem Zahnrad 4-1 des Getriebes 4 (siehe 1) drehmomentübertragend verbunden ist, ist in der Sperrposition S auch gleichzeitig das Zahnrad 4-1 des Getriebes und somit das gesamte Getriebe 4 blockiert. Befindet sich demnach die Sperreinrichtung 5-2 in der Sperrposition S, ist eine Rotation des Getriebes 4 mechanisch blockiert, wodurch ein ungewolltes Rollen des Kraftfahrzeugs 1 verhindert wird. Insbesondere bei geparktem Kraftfahrzeug (Automatikgetriebe in Parkstufe P) soll so ein unerwünschtes Wegrollen des Kraftfahrzeugs 1 verhindert werden.
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Befindet sich die Sperreinrichtung 5-2 in der Freigabeposition F, so tritt die Sperrklinke 5-2-1 aus den Rastierungen 5-1-1 des Parksperrenrads 5-1 heraus und der Eingriff der Sperrklinke 5-2-1 in die Rastierungen 5-1-1 wird gelöst. In der Freigabeposition F ist eine Rotation des Parksperrenrads 5-1, des damit gekoppelten Zahnrads 4-1 des Getriebes und somit die Rotation aller Getriebewellen (nicht dargestellt) und ein Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 möglich. Die Freigabeposition F wird daher bei normalem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 eingenommen.
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Die Parksperrvorrichtung 5 weist ferner eine Antriebseinrichtung 5-3 zum Bewegen der Sperreinrichtung 5-2 zwischen der Sperrposition S und der Freigabeposition F auf. Die Sperreinrichtung 5-2 verfügt über Mittel 5-2-2 zur Kopplung der Sperrklinke 5-2-1 mit der Antriebseinrichtung 5-3 auf. Im Ausführungsbeispiel sind diese Mittel 5-2-2 als Gestänge beziehungsweise als Koppelstrebe ausgebildet, welche mit einem Ende in einem Langloch L der Sperrklinke 5-2-1 geführt ist und mit einem anderen Ende mit der Antriebseinrichtung 5-3 bewegungsübertragend gekoppelt ist. Eine durch die Antriebseinrichtung 5-3 verursachte translatorische Bewegung der Koppelstrebe 5-2-2 bewirkt eine entsprechende Rotation der Sperrklinke 5-2-1 um den Drehpunkt D. Auf diese Weise kann die Sperreinrichtung 5-2 mittels der Antriebseinrichtung 5-3 zwischen der Sperrposition S und der Freigabeposition F beliebig bewegt werden.
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Zur Sicherung der Sperreinrichtung in der Freigabeposition ist ein Elektromagnet 5-4 vorgesehen, welcher vorzugsweise – wie im Ausführungsbeispiel dargestellt – mit der Antriebseinrichtung 5-3 als eine Baueinheit ausgebildet ist.
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Aufbau und Funktion der Antriebseinrichtung 5-3 und des Elektromagnets 5-4 wird anhand der 3A und 3B näher erläutert. Dabei ist in 3A die Antriebseinrichtung 5-3 derart eingestellt, dass sich die Sperreinrichtung 5-2 in der Freigabeposition F befindet, während in 3B die Antriebseinrichtung 5-3 derart eingestellt ist, dass sich die die Sperreinrichtung 5-2 in der Sperrposition S befindet.
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Der im folgenden beschriebene Aufbau der Antriebseinrichtung gilt gleichermaßen für die 3a und 3b:
Die Antriebseinrichtung 5-3 weist ein Gehäuse 5-3-1 mit einem darin ausgebildeten Arbeitsraum 5-3-2 auf. Die Koppelstange 5-2-2 der Sperreinrichtung 5-2 ist an einem Endabschnitt in dem Gehäuse 5-3-1 der Antriebseinrichtung 5-3 angeordnet und durchdringt dabei den Arbeitsraum 5-3-2. An dem den Arbeitsraum 5-3-2 durchdringenden Abschnitt der Sperreinrichtung 5-2 beziehungsweise der Koppelstange 5-2-2 ist ein Arbeitskolben 5-2-3 ausgebildet, welcher den Arbeitsraum 5-3-2 in einen Druckraum 5-3-2-1 und einen Federraum 5-3-2-2 unterteilt. Der Arbeitskolben 5-2-3 ist derart dimensioniert, dass der Druckraum 5-3-2-1 gegenüber den Federraum 5-3-2-2 im Wesentlichen abdichtet ist. Die Antriebseinrichtung 5-3 weist eine Federeinrichtung 5-3-3 in Form einer Spiralfeder auf, welche im Federraum 5-3-2-2 angeordnet ist und sich an einem Ende am Gehäuse 5-3-1 und am anderen Ende am Kolben 5-2-3 der Sperreinrichtung 5-3 abstützt. Die Federeinrichtung 5-3-3 übt auf den Kolben 5-2-3 der Sperreinrichtung 5-2 eine Federkraft F aus, welche die Sperreinrichtung 5-2 in Richtung der Sperrposition S drängt (siehe 2). Die Federeinrichtung 5-3-3 muss nicht zwangsläufig im Federraum 5-3-2-2 angeordnet sein, sondern könnte beispielweise auch im Druckraum 5-3-2-1 angeordnet sein. In diesem Fall wäre die Federeinrichtung 5-3-3 als Zugsfeder ausgebildet.
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Die Antriebseinrichtung 5-3 weist ferner Druckbeaufschlagungsmittel 5-3-4 zum Bewegen der Sperreinrichtung 5-2 in Richtung der Freigabeposition F auf. Dazu ist am Gehäuse 5-3-1 ist ein Anschluss 5-3-4 vorgesehen, über den ein Druckmedium, zum Beispiel Druckluft oder eine Druckflüssigkeit, in den Druckraum 5-3-2-1 eingeleitet und von diesem abgeführt werden kann. Durch Einleiten des Druckmediums in den Druckraum 5-3-2-1 wirkt eine Druckkraft D (siehe 3A) auf den Kolben 5-2-3 der Sperreinrichtung 5-2, welche der Federkraft F der Federeinrichtung 5-3-3 entgegengesetzt gerichtet ist. Nach Überwinden der Federkraft F bewegt sich die Sperreinrichtung 5-2 in die Freigabeposition F. Durch Ableiten des Druckmediums aus dem Druckraum 5-3-2-1 wird der Druck im Druckraum 5-3-2-1 derart verringert, dass die Sperreinrichtung 5-2 durch die Federkraft F der Federeinrichtung 5-3-3 wieder in die Sperrposition gedrängt wird (siehe 3B).
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Der Elektromagnet 5-4 ist im Ausführungsbeispiel unmittelbar am Gehäuse 5-3-1 der Antriebseinrichtung 5-3 befestigt und bildet mit diesem eine Baueinheit. Im Ausführungsbeispiel weist das Koppelgestänge beziehungsweise die Koppelstrebe 5-2-2 der Sperreinrichtung 5-2 an einem Ende eine Querschnittserweiterung 5-2-2-1 auf, welche an dem Elektromagnet 5-4 zum Anliegen kommt, wenn sich die Sperreinrichtung 5-2 in der Freigabeposition F befindet. Zumindest im Wirkbereich des Elektromagneten 5-4 ist die Sperreinrichtung 5-2 aus ferromagnetischem Material.
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Wird nun über die Druckbeaufschlagungsmittel 5-3-4 Druckmedium in den Druckraum 5-3-2-1 eingeleitet, so bewegt sich die Sperreinrichtung 5-2 unter Überwindung der entgegengesetzt gerichteten Federkraft F die Freigabeposition F. Ist die Freigabeposition F erreicht, kommt die im Bereich des Elektromagneten 5-4 ausgebildete Querschnittserweiterung 5-2-2-1 der Sperreinrichtung 5-2 zum Anliegen am Elektromagneten 5-4. Durch Bestromung beziehungsweise Erregung des Elektromagneten 5-4 mit Strom wird ein magnetisches Feld aufgebaut, welches auf den im Wirkbereich des Elektromagneten 5-4 befindlichen Abschnitts der Sperreinrichtung 5-2 wirkt und so die Sperreinrichtung 5-2 fest am Magneten 5-4 hält. Zusätzlich zu der durch das Druckmedium auf die Sperreinrichtung 5-2 wirkende pneumatische oder hydraulische Kraft wirkt nun zusätzlich die durch den Elektromagneten 5-4 erzeugte Magnetkraft. Auf diese Weise ergibt sich eine redundante Absicherung beziehungsweise Fixierung der Sperreinrichtung 5-2 in der Freigabeposition F. Der Elektromagnet 5-4 ist dabei derart ausgestaltet, dass die erzeugte Magnetkraft die Sperreinrichtung 5-2 selbst dann in der Freigabeposition F halten würde, wenn es zu einem Abfall oder kompletten Ausfall des pneumatischen oder hydraulischen Drucks im Druckraum 5-3-2-1 kommen würde. Selbst unter diesem Szenario würde daher die Sperreinrichtung 5-2 sicher in der Freigabeposition F gehalten werden, so dass ein unbeabsichtigtes Einlegen der Parksperre während des Betriebs des Kraftfahrzeugs sicher verhindert wird.
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Wird das Kraftfahrzeug 1 geparkt und abgestellt, so wird die Erregung des Elektromagnets 5-4 unterbrochen, so dass die Magnetkraft zusammenbricht. Durch Ableiten des Druckmediums aus dem Druckraum 5-3-2-1 wird der Druck im Druckraum 5-3-2-1 soweit reduziert, dass die Sperreinrichtung 5-2 alleine durch die Federkraft F der Federeinrichtung 5-3-3 von der Freigabeposition F in die Sperrposition S bewegt wird. In diesem Fall rastet die Sperrklinke 5-2-1 in die Rastierung 5-1-1 des Parksperrenrads 5-1 ein und blockiert so das Getriebe (siehe 2). Auf diese Weise kann ein ungewolltes Wegrollen des Kraftfahrzeugs 1 sicher vermieden werden.
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Zur Begrenzung der Sperreinrichtung 5-2 in Richtung der Sperrposition S kann ein mechanischer Anschlag 7 vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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