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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aktivieren oder Deaktivieren einer innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs angeordneten Parksperre mit einem druckmittelbetätigten Aktuatorzylinder, der mittels einer Sensoreinheit überwacht wird.
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Entsprechende Parksperren dienen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen dazu, das Kraftfahrzeug in einer Steigung oder einem Gefälle festzulegen, also dessen unbeabsichtigtes Wegrollen zu verhindern. Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein an seinem Außenmantel mit Sperrzähnen versehenes Parksperrenrad auf einer Welle des Getriebes angeordnet und wirkt mit einem ortsfest angeordneten, in die zwischen den Sperrzähnen gebildeten Ausnehmungen hinein bewegbaren Sperrelement formschlüssig zusammen. Das Parksperrenrad kann dabei insbesondere innerhalb eines als Umlaufrädergetriebes oder als Doppelkuppelgetriebes ausgebildeten Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sein. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, das Parksperrenrad in einem Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeuges anzuordnen. Außerdem können Parksperren, die, wie vorstehend erläutert, ausgebildet sind, auch in Kraftfahrzeugen mit Elektroantrieb verwendet werden.
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Eine Vorrichtung zum Aktivieren der Parksperre, also dem Einrücken des Sperrelements in zumindest eine der zwischen den Sperrzähnen ausgebildeten Ausnehmungen, sowie dem Deaktivieren der Parksperre, also dem Ausrücken des Sperrelements aus der zumindest einen Ausnehmung, weist in der Regel eine elektromechanische oder druckmittelbetätigte Aktuatorik auf. Bei der druckmittelbetätigten Aktuatorik greift ein in einem Aktuatorzylinder längsverschiebbar angeordneter Kolben über ein Gestänge an dem Sperrelement an, wobei dieses als in einem Gehäuse schwenkbar angeordnete Klinke ausgebildet sein kann.
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Es ist in Kraftfahrzeugen üblich, ein Überwachungssystem vorzusehen, das ermittelt, in welcher Position sich die Parksperre befindet und diese beispielsweise dem Fahrer in einer Anzeige zu signalisieren oder dieses Signal innerhalb eines Steuerungssystems des Kraftfahrzeuges zu verarbeiten. Hierfür vorgesehene Sensoreinheiten können innerhalb eines Getriebegehäuses des Kraftfahrzeuggetriebes am Parksperrenrad oder am Sperrelement angeordnet sein. Dabei ist die Sensoreinheit aber dem sehr aggressiven Öl ausgesetzt und kann eventuell in seiner Funktion beeinträchtigt werden.
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Eine Vorrichtung zum Aktivieren oder Deaktivieren einer innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs angeordneten Parksperre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der
DE 10 2009 018 122 B4 bekannt. Dabei wird eine Sperrenklinke von einem Kolben eines Aktuatorzylinders aus über eine mit einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Betätigungselement versehene Kolbenstange betätigt. Ein konisch ausgebildetes Außenprofil dieses Betätigungselements wirkt mit einem rampenartigen Abschnitt der Sperrenklinke zusammen. Um eine Position der Sperrenklinke zu ermitteln, kann über einen Sensor der jeweilige Druck im Aktuatorzylinder ermittelt werden, also aufgrund des Erreichens eines bestimmten Druckes oder eines drucklosen Zustands des Aktuatorzylinders auf eine ausgerückte oder eingerückte Sperrenklinke zu schließen. Da gemäß der Druckschrift dieser Sensor aber bei Fehlern in dem dem Aktuatorzylinder zugeordneten Flüssigkeitskreislauf falsche Informationen liefern kann, soll ein mit einem Stößel versehener Hubmagnet über eine Steuerelektronik eine Fehlfunktion signalisieren, also ein Warnsignal übermitteln, dass das Fahrzeug doch nicht gegen ein Wegrollen gesichert ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mit den gattungsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildete Vorrichtung zum Aktivieren oder Deaktivieren einer innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs angeordneten Parksperre derart weiterzubilden, dass der bauliche Aufwand für die die jeweiligen Verstellpositionen überwachenden Sensoreinheit reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1, in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die auf den Patentanspruch 1 rückbezogenen Patentansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 sollen die jeweiligen Verstellpositionen eines Kolbens des Aktuatorzylinders, die dieser im gesperrten oder entsperrten Zustand der Parksperre einnimmt, ermittelt werden, wobei der Kolben mit einem Messwertaufnehmer der als Positionssensor ausgebildeten Sensoreinheit zusammenwirkt. Somit kann aufgrund der jeweiligen Verstellpositionen des Kolbens exakt bestimmt werden, ob sich die Parksperre im entsperrten oder gesperrten Zustand befindet. Das Risiko, dass eventuell an ein Steuerungssystem oder ein Display fehlerhafte Informationen übermittelt werden, besteht folglich nicht mehr. Diese Überwachungsfunktion kann mit baulich relativ einfachen Mitteln realisiert werden. Dabei soll die entsprechende Verstellposition des Kolbens vorzugsweise mit mechanischen Mitteln des Messwertaufnehmers am Kolben abgegriffen werden. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Verstellpositionen des Kolbens elektronisch zu ermitteln.
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Demgegenüber ist nach der
DE 10 2009 018 122 B4 eine Überwachung der Position des Kolbens vorgesehen, bei welcher diese aus dem jeweiligen im Aktuatorzylinder herrschenden Druck abgeleitet wird. In diesem Zusammenhang ist in der Druckschrift angegeben, dass der Druck alleine zu fehlerhaften Informationen über die Stellung der Parksperre führen kann. Dieses Problem soll nach dem Stand der Technik dadurch beseitigt werden, dass an der Sperrenklinke ein an einem Hubmagneten angeordneter Stößel angreift. Das Ende dieses Stößels stützt sich wechselweise in den beiden Positionen an einem Vorsprung der Sperrenklinke ab und arretiert diese. Folglich ist im Rahmen dieser bekannten Anordnung zusätzlich die aus dem Hubmagneten, dem Stößel und einem Doppellager bestehende Einheit erforderlich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sollen der Kolben und der Messwertaufnehmer mechanisch aneinander gekoppelt sein. In diesem Fall folgt der Messwertaufnehmer der Linearbewegung des Kolbens und übermittelt seine Endpositionen, die einem Sperrzustand oder Entsperrzustand des Sperrelements entsprechen, an die Sensoreinheit. Dafür kann, wie weiterhin vorgeschlagen, der Messwertaufnehmer einen mit dem Kolben verbundenen Mitnehmer aufweisen.
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Die vorgenannte mechanische Kopplung des Messwertaufnehmers an den Kolben kann derart ausgebildet sein, dass der Kolben an seiner Außenmantelfläche zumindest eine radiale Ausnehmung aufweist, in die ein Mitnehmer eingreift, wobei der Mitnehmer in einer im Aktuatorzylinder über einen Teilbereich von dessen Längserstreckung verlaufenden Öffnung geführt ist. Der Mitnehmer ist also über den Eingriff in die Ausnehmung formschlüssig mit dem Kolben verbunden und ragt, ausgehend vom Kolben und den zylindrischen Abschnitt des Aktuatorzylinders durchdringend, radial nach außen. Da der Mitnehmer gemeinsam mit dem Kolben zwischen dessen beiden Endpositionen eine Längsbewegung ausführt, ist der Mitnehmer in der in Längsrichtung des Aktuatorzylinders verlaufenden Öffnung geführt.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die radiale Ausnehmung einen ringförmigen Verlauf aufweist. Die somit geschaffene Ringnut weist den Vorteil auf, dass der Kolben, der über eine Kolbenstange und eventuell weiteren Übertragungselementen mit einem Sperrelement einer Sperreinrichtung verbunden ist, gegenüber dem Aktuatorzylinder geringfügige Drehbewegungen ausführen kann.
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In diesem Zusammenhang wird außerdem vorgeschlagen, den Mitnehmer an seinem dem Kolben zugewandten Ende mit einem gabelförmig auszubilden. Der Mitnehmer weist demzufolge zwei parallel verlaufende Schenkel auf, deren einander zugewandte Innenflächen über einen Radius mit einander verbunden sind. Dieser Radius ist einem Radius im Nutgrund der ringförmigen Ausnehmung des Kolbens angepasst. Die ringförmige Ausnehmung im Kolben lässt sich dann besonders einfach herstellen, wenn der Kolben aus Vollmaterial hergestellt ist.
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Schließlich kann ein Gehäuse des Aktuatorzylinders einstückig mit einer flachen Konsole ausgebildet sein, wobei die Konsole zur Fixierung der Sensoreinheit dient. Es besteht die Möglichkeit, diese Konsole durch zumindest einen radial von der Außenmantelfläche des Aktuatorzylinders ausgehenden Vorsprung zu bilden. Der entsprechende Vorsprung bildet dabei durch eine von diesem tangential abgehenden Fläche gemeinsam mit dem Aktuatorzylinder die Konsole.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Patentanspruchs 1 und der von diesem abhängigen Patentansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch, soweit sie aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Zeichnungen durch die Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Patentansprüche nicht beschränken.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Parksperrenanordnung mit einem Aktuatorzylinder, einem Sperrelement und einem Parksperrenrad,
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2 eine Seitenansicht der Parksperrenanordnung der 1 mit einem Teillängsschnitt durch den Aktuatorzylinder und
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3 einen Schnitt gemäß III-III durch den Aktuatorzylinder in 2.
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In den 1 und 2 ist mit 1 eine Parksperre bezeichnet, die über eine Betätigungsvorrichtung 2 aktiviert oder deaktiviert werden kann. Die Parksperre 1 weist ein Parksperrenrad 3 auf, welches, wie in der Darstellung durch eine gestrichelte Linie 3a angedeutet, drehfest auf einer nicht näher dargestellten Abtriebswelle angeordnet sein soll. Bei dieser Abtriebswelle kann es sich beispielsweise um eine Getriebeausgangswelle eines Automatik- oder eines Doppelkupplungsgetriebes handeln. In der Nähe des Umfangs dieses Parksperrenrades 3 ist in einem ebenfalls nicht dargestellten Gehäuse eine Sperrklinke 4 schwenkbar gelagert. Dabei weist die Sperrklinke 4 für ihre Lagerung in dem vorgenannten Gehäuse Lagerzapfen 5 auf.
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Wie insbesondere aus der 1 hervorgeht, ist das Parksperrenrad 3 an seinem radial äußeren Umfang mit Zähnen 6 sowie mit zwischen diesen liegenden Ausnehmungen 7 versehen. Ein an der Sperrklinke 4 vorgesehenes Sperrelement 8, das als Sperrnase ausgebildet ist, kann, da es an die Abmessungen der Ausnehmungen 7 angepasst ist, bei einem Verschwenken der Sperrklinke 4 um ihre Lagerzapfen 5 klauenartig in eine der Ausnehmungen 7 hinein bewegt werden. In diesem Zustand ist die Parksperre 1 nach einer Schwenkbewegung der Sperrklinke 4 im Uhrzeigersinn aktiviert, d.h., eine rotative Bewegung des Parksperrenrades 3 und somit der Abtriebswelle wird verhindert. Wird dagegen die Sperrklinke 4 entgegen des Uhrzeigersinns verschwenkt, so wird das Sperrelement 8 aus seinem formschlüssigen Eingriff herausgeschwenkt, so dass die Parksperre 1 letztendlich deaktiviert ist. Das Erreichen dieser beiden Endstellungen muss aus Sicherheitsgründen jeweils einem Display oder einer Steuereinheit des Kraftfahrzeugs signalisiert werden.
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Nach den 1 und 2 besteht die Betätigungsvorrichtung 2 aus einem Aktuatorzylinder 9 mit an dessen Ende angeordnetem elektrisch vorgesteuertem Wegeventil 10, von welchem in der Darstellung nur ein Ventilgehäuse sichtbar ist. Über das Wegeventil 10 wird einem in der 2 sichtbaren Druckraum 11 des Aktuatorzylinders 9 ein Druckmittel zugeführt oder aus diesem abgeleitet. In dem Inneren des Aktuatorzylinders 9 ist, wie aus der gleichen Figur hervorgeht, ein aus Vollmaterial hergestellter Kolben 12 verschiebbar angeordnet und nimmt an seinem vom Druckraum 11 abgewandten Ende eine Kolbenstange 13 auf. An ihrem anderen Ende ist die Kolbenstange 13 mit einem Übersetzungshebel 14 verbunden, der ebenfalls in dem nicht dargestellten Gehäuse gelagert ist und dafür eine Lagerachse 15 aufweist. Außerdem ist der Übersetzungshebel 14 über eine als Schraubenfeder ausgebildete Drehfeder 16 in einer seiner Schwenkrichtungen federnd am Gehäuse abgestützt.
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Von dem Übersetzungshebel 14 führt ein Gestänge 17 zu einem Betätigungselement 18, das Längsbewegungen des Gestänges 17 in Schwenkbewegungen der Sperrklinke 4 umsetzt. Wie weiterhin aus der 1 hervorgeht, sind am Äußeren des Aktuatorzylinders 9 zwei Vorsprünge 19 und 20 vorgesehen, die in einer Ebene mit einer Abflachung 21 des Außenmantels des Aktuatorzylinders 9 liegende Stirnflächen 22 und 23 aufweisen. Die Abflachung 21 und die beiden Stirnflächen 22 und 23 bilden gemeinsam eine Konsole 24 zur Befestigung einer Sensoreinheit 25, die als die jeweiligen Endpositionen des Kolbens 12 ermittelnder Positionssensor dient.
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Gemäß der 2 ist die Sensoreinheit 25 mit einem Messwertaufnehmer 26 in Form eines Mitnehmers 27 verbunden. Dabei ist erkennbar, dass dieser Mitnehmer 27 in eine im Kolben 12 vorgesehene Ausnehmung 28 eingreift. Da der Mitnehmer 27 folglich der Längsbewegung des Kolbens 12 von einer Endposition in die andere folgt, ist an der entsprechende Stelle, an der dieser vorgesehen ist, ein das Äußere des Aktuatorzylinders 9 durchdringender Längsschlitz 29 ausgebildet.
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Die 3 zeigt in einem durch den Aktuatorzylinders 9, den Kolben 12, den Mitnehmer 27 und die Sensoreinheit 25 verlaufenden Querschnitt wie die Ausnehmung 28 und der in diese eingreifende Mitnehmer 27 ausgeführt sind. Danach ist die Ausnehmung 28 im Kolben 12 als umlaufende Ringnut 30 gestaltet. An diese ist der Mitnehmer 27 in der Weise angepasst, dass er einen gabelförmig ausgebildeten Endbereich aufweist, der folglich zwei Schenkel 31 und 32 mit einer halbkreisförmigen Verbindungsfläche 33 bildet. Mit diesen Schenkeln 31 und 32 greift der Mitnehmer 27 in die Ringnut 30 ein.
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Aus den 1 bis 3 geht hervor, dass durch eine erfindungsgemäße Gestaltung des Aktuatorzylinders 9 und des Kolbens 12 eine Möglichkeit geschaffen wird, auf einfache Weise die Positionen der Parksperre 1 zu ermitteln. Zu diesem Zweck ist die Sensoreinheit 25 auf den Aktuatorzylinder 9 montiert und greift über den Mitnehmer 27 die Verstellpositionen des Kolbens 12 ab. Daraus leitet die Sensoreinheit 25 her, ob sich die Parksperre 1 in ihrer Sperrstellung oder ihrer entsperrten Stellung befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperre
- 2
- Betätigungsvorrichtung für 1
- 3
- Parksperrenrad
- 3a
- gestrichelte Linie für Verlauf einer Abtriebswelle
- 4
- Sperrklinke
- 5
- Lagerzapfen
- 6
- Zähne von 3
- 7
- Ausnehmungen von 3
- 8
- Sperrelement
- 9
- Aktuatorzylinder
- 10
- Wegeventil
- 11
- Druckraum
- 12
- Kolben
- 13
- Kolbenstange
- 14
- Übersetzungshebel
- 15
- Lagerachse
- 16
- Drehfeder
- 17
- Gestänge
- 18
- Betätigungselement
- 19
- Vorsprung
- 20
- Vorsprung
- 21
- Abflachung
- 22
- Stirnfläche von 19
- 23
- Stirnfläche von 20
- 24
- Konsole
- 25
- Sensoreinheit
- 26
- Messwertaufnehmer
- 27
- Mitnehmer
- 28
- Ausnehmung
- 29
- Längsschlitz
- 30
- Ringnut
- 31
- Schenkel
- 32
- Schenkel
- 33
- Verbindungsfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009018122 B4 [0005, 0009]
