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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre in einem Automatik-Getriebe eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen wird eine vom Fahrer gewünschte Automatik-Getriebeposition häufig nicht mehr über eine mechanische Kopplung eines Wählhebels mit einem getriebeseitigen Positionsteller übertragen, sondern von automatischen Schaltbetätigungen beziehungsweise Shift-by-Wire-Systemen. Die vom Fahrer gewünschte Fahrstufe wird in elektrische Signale umgewandelt und über ein Steuergerät an das Automatik-Getriebe weitergegeben, worauf dann die gewünschte Position („N“, „P“, „R“, ...) eingestellt wird.
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Durch die elektronische Steuerung des Schaltbetriebs des Automatik-Getriebes ist es möglich, beliebige Schaltmuster automatisch schalten zu können. Beispielsweise kann der Schaltbetrieb je nach Vorliegen bestimmter Schaltbedingungen bzw. erfasster Betriebsparameter gesteuert werden. Auch das Einlegen der Parksperre erfolgt hierbei nicht mehr manuell durch den Fahrer sondern wird durch die Steuerungssoftware, z.B. beim Anhalten oder beim Verlassen des Fahrzeugs, automatisch sichergestellt. Der Fahrer kann das Fahrzeug somit in einer beliebigen Getriebeposition abstellen und die Parkposition „P“ wird automatisch eingenommen. Ein Einlegen der P-Stufe ist vor dem Verlassen des Kraftfahrzeuges aus Sicherheitsgründen zwingend erforderlich. Bekannte Systeme und Aktuatoren verfügen daher über Notfallmechanismen, die auch bei Störungen des Aktuators oder bei Spannungsausfall ein Einlegen der P-Stufe gewährleisten sollen. Diese Notfallmechanismen arbeiten typischerweise mit Energiespeichern, wie z.B. mechanischen Federelementen, welche unabhängig vom Aktuator beim Entladen die mechanische Notposition sicherstellen. Problematisch bei derartigen Systemen ist, dass ein sich in der P-Stufe befindliches Kraftfahrzeug bei einem Systemausfall des Kraftfahrzeugs, bei welchem weder ein hydraulischer Druck zum Auslegen der eingelegten P-Stufe noch elektrische Energie zum Halten der Parksperrenvorrichtung in ihrer ausgelegten bzw. geöffneten Position vorhanden sind, nicht bzw. nur sehr schwer bewegt werden kann. Die Parksperrenvorrichtung sperrt im gesperrten Zustand den Abtrieb des Fahrzeugs und das Fahrzeug kann folglich beispielsweise nicht abgeschleppt werden.
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Eine derartige Vorrichtung ist aus der JP H11- 325 243 A bekannt. Danach ist eine Parksperre mit einem Notfallmechanismus vorgesehen, welcher eine Zahnstange aufweist, die im permanenten Eingriff mit einem Zahnrad steht, welches einer Kurvenscheibe zugeordnet ist. Die Zahnstange ist mit einem Hebel wirkverbunden, welcher im Notfall vom Fahrer per Hand betätigbar ist. Eine Betätigung des Hebels bewirkt über das mit der Zahnstange wirkverbundene Zahnrad und die Kurvenscheibe ein Aktivieren oder Deaktivieren der Parksperre. Der Fahrer kann bei einem niedrigen Batteriestatus oder bei Problemen mit der elektromagnetischen Verstellvorrichtung mit Hilfe der per Hand steuerbaren Vorrichtung die Parksperre einrücken oder lösen. Das Zahnrad und die Zahnstange stehen auch im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs im permanenten Eingriff miteinander.
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Aus der
DE 10 2008 001 976 A1 ist ein Schaltbereich-Steuergerät für ein Automatikgetriebe eines Fahrzeugs bekannt, welches einen Schaltbereich-Änderungsmechanismus zum Ändern eines Schaltbereichs des Automatikgetriebes aufweist. Ferner ist ein Parkzustands-Einstellmechanismus zum Ändern eines Parkzustands des Fahrzeugs von einer Parkeinstellposition zu einer Parkfreigabeposition und umgekehrt vorgesehen. Ein Shift-by-Wire-Aktuator dient zum Schalten eines Betätigungsmodus von dem Schaltbereichs-Änderungsmechanismus zu dem Parkzustands-Einstellmechanismus und umgekehrt.
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Aus der
DE 10 2008 036 971 B3 ist eine mechanische Notentriegelung für eine Parksperre eines automatisierten bzw. automatischen Getriebes bekannt. Die Parksperre weist ein drehfest an einer Abtriebswelle des Getriebes angebrachtes Parksperrrad und eine Parkklinke auf, wobei die Parkklinke in einem inaktiven Zustand des Getriebes aufgrund einer durch eine Federeinrichtung auf die Parkklinke ausgeübten Kraft in Eingriff mit dem Parksperrrad gebracht wird und dort verharrt. In einem aktiven Normalzustand des Getriebes wird die Parkklinke durch eine kraftunterstützte Schaltstange außer Eingriff mit dem Parksperrrad gebracht.
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Aus der
US 5,704,457 A ist eine Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre für ein Kraftfahrzeug bekannt.
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Aus der
GB 2 525 038 A ist ein Parksperrsystem bekannt, welches einen Parkverriegelungs-Freigabemechanismus aufweist. Ferner wirkt eine Hebelanordnung mit dem Parkverriegelungs-Freigabemechanismus zusammen, um einen Parkverriegelungsmechanismus frei zu geben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass in allen Situationen, insbesondere auch beim Ausfall des hydraulischen Drucks zum Auslegen der eingelegten Parksperre oder der Spannungsversorgung die Parkstufe außer Eingriff gestellt wird. Ferner soll dies unter Berücksichtigung eines kompakten Bauraums und einer verschleißarmen Anordnung gewährleistet seien.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Darstellung der Erfindung
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre in einem Automatik-Getriebe eines Kraftfahrzeugs ist mittels einer Fahrstufen-Wähleinrichtung wenigstens eine Fahr-, Neutral- und Parkstellung vorgebbar. Beim Einlegen der Parkstellung ist eine im Automatik-Getriebe integrierte Parksperre aktivierbar und über eine manuell zu bedienende Notbetätigungsvorrichtung deaktivierbar. Die Notbetätigungsvorrichtung weist ein Zahnrad auf, welches mit einer Zahnstange oder einem Stirnrad in Eingriff bringbar ist.
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Erfindungsgemäß weist die Notbetätigungsvorrichtung einen Freilauf auf, so dass das Zahnrad und die Zahnstange oder das Stirnrad bei Normalbetrieb des Automatik-Getriebes nicht in Eingriff stehen.
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Vor dem Verlassen des Kraftfahrzeugs ist ein Einlegen der P-Stufe, d.h. eine Aktivierung der Parksperre aus Sicherheitsgründen zwingend erforderlich und wird üblicherweise durch den Fahrer selbst oder durch einen Notmechanismus realisiert. Zur Deaktivierung der Parksperre ist die erfindungsgemäße Notbetätigungsvorrichtung vorgesehen, so dass das Kraftfahrzeug auch bei einem Systemausfall des Fahrzeugs ohne dauerhafte Schädigung bewegt, insbesondere abgeschleppt werden kann. Durch den Freilauf zwischen Zahnrad und Zahnstange oder Stirnrad während des Normalbetriebes ist aufgrund der Vermeidung von Reibungsverlusten eine langlebige Funktion der Notbetätigungsvorrichtung gewährleistet. Ferner ist durch die Wechselwirkung von Zahnrad und Zahnstange oder Stirnrad ein kompakter Aufbau möglich. Denn insbesondere ist dadurch keine aus dem Stand der Technik bekannte Kurvenscheibe oder dergleichen notwendig. Auf diese Weise lässt sich in der Fahrzeugindustrie besonders wertvoller Bauraum sparen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Zahnrad als ein Segmentzahnrad mit mindestens einem Abschnitt ausgebildet ist, welcher im Normalbetrieb des Automatik-Getriebes nicht in Eingriff mit der Zahnstange oder dem Stirnrad steht, so dass die Notbetätigungsvorrichtung den Freilauf aufweist. Dadurch wird der Freilauf mechanisch einfach realisiert.
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Erfindungsgemäß weist die Notbetätigungsvorrichtung einen Seilzug mit einem Seil auf, welches von einer Seilscheibe oder Seiltrommel aufnehmbar ist, die auf der Welle des Segmentzahnrades angeordnet ist. Der Seilzug ist zur einfachen Bedienung der Notbetätigungsvorrichtung vorgesehen, bei welcher das Zahnrad und die Zahnstange oder das Stirnrad in Wirkkontakt miteinander gebracht werden. Denn durch Betätigung des Seilzuges wird eine Kraft auf die Welle des Segmentzahnrades ausgeübt, so dass dieses bewegt wird und in Eingriff mit der Zahnstange oder dem Stirnrad gelangt, so dass die Parksperre deaktiviert wird. Auch dadurch ist ein besonders kompakter Aufbau der Notbetätigungsvorrichtung möglich, wodurch Bauraum im Fahrzeug eingespart wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wirkt ein Antrieb zum Betätigen des Automatik-Getriebes über eine Antriebswelle und eine Schnecke auf ein als Zahnrad ausgebildetes Drehelement ein, wobei ein Eingriffselement wirkverbunden mit einem Betätigungselement zum Ein- oder Auslegen einer bestimmten Fahrstufe ist. Die Zahnstange oder das Stirnrad kann an dem Eingriffselement angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Zahnstange oder das Stirnrad einstückig mit dem Eingriffselement ausgestaltet ist. Auf diese Weise wird eine verschleißarme Funktion realisiert, da im Normalbetrieb die Zahnstange oder das Stirnrad nicht mit dem Segmentzahnrad wechselwirken. Ein ungestörter Betrieb des Automatik-Getriebes ist dadurch gewährleistet.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Notbetätigungsvorrichtung mindestens ein elastisches Element auf, welches vorzugsweise als Feder, insbesondere als Rückstellfeder ausgebildet ist, wobei die Rückstellkraft des elastischen Elementes über die Welle des Segmentzahnrades auf das Segmentzahnrad einwirkt. Die Rückstellkraft bewirkt in mechanisch einfacher Weise, dass das Segmentzahnrad eine vordefinierte Bewegung ausführt oder in einer bestimmten Position gehalten wird.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung ist die Feder einerseits an einem gehäusefesten Bauteil der Vorrichtung abstützbar und stützt sich andererseits drehfest an der Seilscheibe oder Seiltrommel ab.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist durch die Kraft des elastischen Elementes das Segmentzahnrad in eine definierte Position bringbar, insbesondere derart, dass es in mindestens einer Position nicht in Eingriff mit der Zahnstange oder dem Stirnrad steht. Durch die vorteilhafte Anlenkung der Feder und durch Bestimmung einer definierten Kraft des elastischen Elements kann der Freilauf realisiert werden, wobei das Segmentzahnrad dann mit einem Ausschnitt, welcher keine mit der Zahnstange in Wirkverbindung bringbaren Zähne aufweist, in eine Position relativ zur Zahnstange oder zum Stirnrad gebracht ist, so dass kein Wirkkontakt zwischen Segmentzahnrad und Zahnstange besteht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Notbetätigungsvorrichtung vom Innenraum eines Kraftfahrzeuges betätigbar. Dies kann beispielsweise durch einen am Seilzug angelenkten Hebel oder einem mit dem Seilzug verbundenen Auslöser erreicht werden, so dass der Fahrer bequem die Notbetätigungsvorrichtung bedienen und somit die Parksperre deaktivieren kann. Im Sinne der Erfindung ist es alternativ oder zusätzlich auch denkbar, dass die Notbetätigungsvorrichtung von außerhalb des Fahrzeugs bedienbar ist, was beispielsweise im Falle eines Abschleppens des Kraftfahrzeugs hilfreich ist.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung ist die Kraft zur Betätigung des Segmentzahnrades mittels Seilzug durch den Durchmesser der Seilscheibe oder der Seiltrommel vorgebbar. Auf diese Weise kann durch einen einfach umzusetzenden Einbau bzw. durch Austausch der Seilscheibe oder Seiltrommel erreicht werden, dass die Betätigungskraft optimal eingestellt ist.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
- 1 ein in einem Gehäuse angeordnetes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung,
- 3 die Vorrichtung gemäß 2 in einer perspektivischen Draufsicht von oben,
- 4 eine Detailansicht der Vorrichtung gemäß 3 in einer perspektivischen Draufsicht von oben und
- 5 eine Detailansicht der Vorrichtung gemäß 4 in einer perspektivischen Seitendarstellung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer in einem Gehäuse 16 angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Betätigen einer Parksperre in einem Automatik-Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem an sich aus dem Stand der Technik bekannten Aktuator zum Verstellen verschiedener Schaltpositionen eines Automatik-Getriebes eines Kraftfahrzeugs. Sichtbar in dieser Darstellung ist ein Teil des Seilzugs 9 zum Betätigen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, so dass die Parksperre in dem Automatik-Getriebe des Kraftfahrzeugs über eine manuell zu bedienende Notbetätigungsvorrichtung 1 deaktivierbar ist.
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Aus den 2 und 3 geht die Funktionsweise des an sich bekannten Aktuators hervor. Dabei befindet sich der Aktuator in diesen Darstellungen in einer Stellung, die der Stellung der P-Stufe eines Automatik-Getriebes eines Kraftfahrzeuges und somit einer bestimmten Winkelposition eines als Zahnrad 13 ausgebildeten Drehelements 19 entspricht.
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Wie aus 4 hervorgeht, befindet sich ein Eingriffselement 21 eines ersten Betätigungselementes 3 in Eingriff mit einer ersten Steuerkurve 20, die wirkverbunden mit dem Zahnrad 13 ist.
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Wird nun mittels eines Antriebes 2, einer Antriebswelle 17 und einer Schnecke 18 das Zahnrad 13 beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn verdreht, so wird das Betätigungselement 3 auf Grund des Eingriffselementes 21 in der Steuerkurve 20 bewegt, so dass sich mittels der hier nicht näher dargestellten Schalteinrichtung des Automatik-Getriebes dieses aus seiner P-Stufe herausbewegt und unterschiedliche Schaltstufen, beispielsweise R, N, D einstellbar sind, wie 4 verdeutlicht.
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Dazu weist die Steuerkurve (20) verschiedene Steigungen für die Schaltbewegung bzw. die Schaltstufen auf. Die Steigung der Steuerkurve (20) ist beispielsweise derart ausgelegt, dass eine Stellkraft von 500N zum Auslegen der Parksperre abgedeckt werden kann. Durch die Steigung der Steuerkurve werden das als Zahnrad 13 ausgebildete Drehelement 19 und der Antrieb 2 auch im Falle eines Notbetriebs durch die aufgebrachte Federkraft zurückgedreht.
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Das Zahnrad 13 ist dabei in seiner Drehbewegung aufgrund der Steuerkurve 20 beschränkt, so dass beispielsweise eine Drehung in etwa plus 180° möglich ist. Andere Winkelbereiche sind im Sinne der Erfindung ebenfalls denkbar.
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In 2 ist das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung entlang seiner Längsachse gezeigt. Zu erkennen ist der weitere Seilzug 14, mittels dessen verschiedene Schaltstufen des Automatik-Getriebes eines Kraftfahrzeuges einstellbar sind. Der Seilzug 14 ist dabei in Wirkverbindung mit dem ersten Betätigungselement 3 zum Betätigen der Schalteinrichtung des Automatik-Getriebes des Kraftfahrzeuges.
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In 3 und 4 ist der Antrieb 2 mit seiner Antriebswelle 17 zu erkennen, wobei auf der Antriebswelle 17 die Schnecke 18 angeordnet ist, die mit einem als Zahnrad 13 ausgebildeten Drehelement 19 kämmt. Das Drehelement 19 ist in seinem Mittelpunkt drehbar gelagert und weist die mindestens eine Steuerkurve 20 auf.
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Das Betätigungselement 3 ist mit einem Eingriffselement 21 versehen, welches in die Steuerkurve 20 eingreift und andererseits mit dem Seilzug 14 der Schalteinrichtung des Automatikgetriebes des Kraftfahrzeuges wirkverbunden ist.
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Das Betätigungselement 3 wird im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs mittels einer an sich bekannten und hier nicht dargestellten Halteeinrichtung des Aktuators in einer bestimmten Stufe, hier der P-Stufe des Automatik-Getriebes, gehalten. Es kann ferner ein, hier ebenfalls nicht dargestellter, Notfallmechanismus zum Einlegen der P-Stufe vorgesehen sein. Denn ein Einlegen der P-Stufe ist vor dem Verlassen des Kraftfahrzeuges aus Sicherheitsgründen zwingend erforderlich. Falls es zu einem Systemausfall des Kraftfahrzeugs kommt, bei welchem weder ein hydraulischer Druck zum Auslegen der eingelegten P-Stufe noch elektrische Energie zum Halten der Parksperrvorrichtung in ihrer ausgelegten bzw. geöffneten Position vorhanden sind, kann das Fahrzeug folglich nicht bzw. nur sehr schwer bewegt werden. Die Parksperrenvorrichtung sperrt im gesperrten Zustand den Abtrieb des Fahrzeugs und das Fahrzeug kann folglich beispielsweise nicht abgeschleppt werden.
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Aus diesem Grund kommt die Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre in einem Automatik-Getriebe eines Kraftfahrzeuges zum Einsatz. Um bei einem mit eingelegter P-Stufe abgestellten Fahrzeug auch bei einem Systemausfall die Parksperre zu deaktivieren, weist das Eingriffselement 21 auf der Seite, die seinem Eingriff in das Zahnrad 13 abgewandt ist, eine Zahnstange 11 auf, wie insbesondere aus 4 und 5 hervorgeht. Im Sinne der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zahnstange 11 oder das Stirnrad einstückig mit dem Eingriffselement 21 ausgestaltet ist.
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2, 4 und 5 zeigen die Notbetätigungsvorrichtung 1 mit einem Zahnrad, insbesondere einem Segmentzahnrad 4, welches mit der Zahnstange 11 oder einem hier nicht dargestellten Stirnrad in Eingriff bringbar ist.
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Im Normalbetrieb weist die Notbetätigungsvorrichtung 1 einen Freilauf auf, so dass das Zahnrad 4 und die Zahnstange 11 oder das Stirnrad des Automatik-Getriebes nicht in Eingriff stehen. Um diesen Freilauf zu realisieren, ist das Zahnrad 4 als Segmentzahnrad mit mindestens einem Abschnitt 5 ausgebildet, welcher keine mit der Zahnstange in Wirkverbindung bringbaren Zähne aufweist, so dass das Segmentzahnrad 4 dann nicht in Eingriff mit der Zahnstange 11 oder dem Stirnrad steht, so dass die Notbetätigungsvorrichtung 1 den Freilauf aufweist.
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Ferner weist die Notbetätigungsvorrichtung 1 einen Seilzug 9 mit einem Seil 8 auf, welches von einer Seilscheibe oder Seiltrommel 12 aufnehmbar ist. Die Seilscheibe oder Seiltrommel 12 ist auf der Welle 6 des Segmentzahnrades 4 angeordnet.
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Es ist mindestens ein elastisches Element 7, vorzugsweise eine Feder, vorgesehen, wobei die Rückstellkraft der Feder 7 über die Welle 6 des Segmentzahnrades 4 auf das Segmentzahnrad 4 einwirkt.
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Die Feder 7 ist dabei einerseits an einem gehäusefesten Bauteil 15 der Vorrichtung 10 abgestützt und stützt sich andererseits drehfest an der Seilscheibe oder Seiltrommel 12 ab. Durch Betätigung des Seilzugs 9 wird eine Kraft auf die Welle 6 des Segmentzahnrades 4 derart ausgeübt, dass dieses in eine Rotation versetzt wird und folglich mit der Zahnstange 11 in Eingriff gelangt.
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In Folge dessen wird die Zahnstange 11 innerhalb der Steuerkurve 20 des Zahnrades 13 bewegt. Resultierend daraus wird über das Eingriffselement 21 am Befestigungselement 3 auf den Seilzug 14 eine Kraft ausgeübt und die Parksperre des Automatik-Getriebes dadurch deaktiviert.
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Wie 3 und 4 zeigen, bewirkt das elastische Element 7 im Normalbetrieb des Kraftfahrzeuges, dass das Segmentzahnrad 4 in einer definierten Position verbleibt, insbesondere dass es dabei nicht in Eingriff mit der Zahnstange 11 oder dem Stirnrad steht.
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Die Kraft, die auf Grund einer Betätigung des Seilzuges 9 über das Seil 8 und die Seilscheibe oder Seiltrommel 12 auf das Segmentzahnrad 4 wirkt, kann durch die Wahl des Durchmessers der Seilscheibe oder der Seiltrommel 12 bestimmt werden.
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Ferner kann es im Sinne der Erfindung vorgesehen sein, dass das Segmentzahnrad 4 einstückig mit der Seilscheibe oder der Seiltrommel 12 ausgebildet ist.
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Der Seilzug kann beispielsweise vom Innenraum eines Kraftfahrzeuges betätigbar sein. Im Sinne der Erfindung ist es auch denkbar, dass der Seilzug 9 alternativ oder zusätzlich auch von außerhalb des Kraftfahrzeugs bedienbar ist. Beispielsweise könnte er im Falle eines Abschleppens von außen bedient werden ohne dass eine Entriegelung des Fahrzeugs zum Besteigen des Innenraumes des Kraftfahrzeugs notwendig wäre.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Notbetätigungsvorrichtung
- 2
- Antrieb
- 3
- Betätigungselement
- 4
- Segmentzahnrad
- 5
- Abschnitt Segmentzahnrad
- 6
- Welle
- 7
- Elastisches Element/Rückstellfeder
- 8
- Seil
- 9
- Seilzug
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Zahnstange
- 12
- Seilscheibe/Seiltrommel
- 13
- Zahnrad
- 14
- Seilzug
- 15
- Gehäusefestes Bauteil
- 16
- Gehäuse
- 17
- Antriebswelle
- 18
- Schnecke
- 19
- Drehelement
- 20
- Steuerkurve
- 21
- Eingriffselement
