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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer Parksperre eines Getriebes, mit einem Aktor und mit einer Parksperrenklinke.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 59 893 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Betätigung einer Parksperre eines automatisiert betätigten Getriebes bekannt, mit einer Wähleinrichtung zur Steuerung eines Aktuators, der die Parksperre aktiviert, wobei eine Federeinrichtung vorgesehen ist, gegen die die Wähleinrichtung zur Aktivierung der Parksperre bewegbar ist, wobei mittels der Erfassung der Bewegung der Wähleinrichtung der Aktuator zur Aktivierung der Parksperre angesteuert wird und die Wähleinrichtung nach erfolgter Aktivierung der Parksperre verriegelt wird. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 021 981 A1 ist eine Parksperre für ein automatisiertes Kraftfahrzeuggetriebe mit mindestens einem Federspeicher zum Einlegen der Parksperre bekannt, mit einer Löseeinrichtung zum Öffnen der Parksperre und mit einer der Federkraft aus mindestens einem Federspeicher entgegenwirkend angeordneten Haltevorrichtung zum Halten der Parksperre im geöffneten Zustand, wobei die Löseeinrichtung durch einen Getriebeaktor betätigbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Getriebes, mit einem Aktor und mit einer Parksperrenklinke, zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Getriebes, mit einem Aktor und mit einer Parksperrenklinke, dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mindestens eine in einer Rollenhalterung angeordnete Konturrolle umfasst, die zwischen einer Abrollkontur an der Parksperrenklinke und einem Schieberkörper eines Schiebers angeordnet ist, der relativ zu der Rollenhalterung verschiebbar ist. Der Schieber ist zum Beispiel durch einen Spindeltrieb des Aktors relativ zu der Parksperrenklinke im Wesentlichen translatorisch bewegbar. Bei dem Getriebe handelt es sich vorzugsweise um ein Automatikgetriebe, um ein automatisiertes Getriebe oder um ein Getriebe eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Insbesondere ein Öffnen oder Lösen einer mit „P“ bezeichneten Parkstellung, in der das Getriebe formschlüssig verriegelt ist, kann einen gegenüber anderen Betätigungen, insbesondere gegenüber dem Schließen der Parksperre, erhöhten Kraftaufwand erfordern. Hierbei kann beispielsweise ein Elektromotor zur Erzeugung einer Drehbewegung dienen. Die Rollenhalterung ist zum Beispiel als Rollenkäfig ausgeführt. Die Konturrolle rollt beim Betätigen der Parksperre auf der Abrollkontur der Parksperrenklinke ab. Der verkürzt auch als Aktor bezeichnete Spindelaktor kann vorteilhaft in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug zum Betätigen der Parksperre, insbesondere zum Lösen der Parksperre, verwendet werden. Die vorzugsweise als Rollenkäfig ausgeführte Rollenhalterung stellt eine Art Rollenwagen dar, der vorteilhaft nicht mechanisch mit dem Spindelaktor, insbesondere der Spindel oder einem Druckstück gekoppelt ist. Der Rollenwagen kann sich also in bestimmten Zuständen der Vorrichtung frei bewegen, zumindest innerhalb einer rahmenfesten Führung. Besonders vorteilhaft kann sich die Rollenhalterung von einem Druckstück der Spindelstange lösen. Das Druckstück kann keine Zugkraft auf die Rollenhalterung übertragen. Die Konturrolle rollt zum einen an der Abrollkontur der Parksperrenklinke ab. Darüber hinaus rollt die Konturrolle an dem Schieberkörper des Schiebers ab. Über den Schieberkörper kann vorteilhaft eine Druckkraft, die beim Betätigen der Parksperre auf die Konturrolle wirkt, abgestützt werden. Mit dem Schieber kann auf einfache Art und Weise eine integrierte Parksperrenmechanik mit einem Differenzrollenantrieb bereitgestellt werden. Der Schieberkörper ist zu diesem Zweck gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen der Konturrolle und einer Stützrolle angeordnet. Dann können beim Betätigen der Parksperre auftretende Druckkräfte vorteilhaft von einer Rolle auf die andere Rolle übertragen werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber an einem dem Aktor zugewandten Ende einen Aktoranschlagkörper aufweist. Eine Seite des Aktoranschlagkörpers ist dem Aktor zugewandt. Auf diese Seite wird eine Aktorbetätigungskraft von dem Aktor über den Aktoranschlagkörper auf den Schieber aufgebracht. Das liefert den Vorteil, dass die Aktorbetätigungskraft nicht unmittelbar auf die Rollenhalterung wirkt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb des Aktors eine elektromotorisch in Drehbewegung versetzbare Spindelmutter umfasst, die so mit einer Spindelstange zusammenwirkt, dass die Spindelstange bei einer Drehbewegung der Spindelmutter eine lineare Bewegung ausführt, die, zum Beispiel über ein Druckstück, auf die Rollenhalterung übertragen wird. Das optionale Druckstück ist zum Beispiel an einem Ende der Spindelstange des Spindeltriebs des Aktors angebracht. Der Aktor umfasst vorteilhaft einen Elektromotor mit einem Stator, in welchem ein Rotor drehbar angeordnet ist. Der Rotor des Elektromotors ist drehfest mit der Spindelmutter verbunden. Die Spindelmutter ist vorteilhaft mit einem Innengewinde versehen, das mit einem Außengewinde der Spindelstange kämmt. So wird auf einfache Art und Weise bei einer Rotation der Spindelmutter eine Längsbewegung oder lineare Bewegung der Spindelstange erzwungen, die, zum Beispiel über das an der Spindelstange befestigte Druckstück, verdrehsicher an einem Rahmenteil oder Gehäuseteil geführt ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rollenhalterung und dem Aktoranschlagkörper eine Aktorfeder eingespannt ist. Die Aktorfeder ist vorteilhaft als Druckfeder, insbesondere als Schraubendruckfeder, ausgeführt. Die Aktorfeder wirkt vorteilhaft zwischen dem Aktor und der Rollenhalterung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schieberkörper an einem dem Aktor abgewandten Ende einen Federanschlag für eine Klinkenfeder aufweist. Die Klinkenfeder dient vorteilhaft zum Rückstellen der Rollenhalterung. Daher kann die Klinkenfeder auch als Rückstellfeder bezeichnet werden. Durch die Klinkenfeder kann über die Rollenhalterung vorteilhaft auch der Aktor zurückgestellt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klinkenfeder zwischen dem Federanschlag und der Parksperrenklinke eingespannt ist. Die Klinkenfeder ist vorteilhaft als Druckfeder, insbesondere als Schraubendruckfeder ausgeführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber einen Stößelkörper umfasst, der sich durch die Klinkenfeder hindurch erstreckt. Der Stößelkörper des Schiebers ist vorteilhaft einstückig mit dem Schieberkörper des Schiebers verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stößelkörper durch einen Klinkenhebel hindurch erstreckt, an dem sich die Klinkenfeder abstützt. Der Klinkenhebel ist vorteilhaft einstückig mit der Parksperrenklinke verbunden. Der Stößelkörper erstreckt sich zum Beispiel durch ein Durchgangsloch in den Klinkenhebel.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schieberkörper zwischen der Konturrolle und einer Stützrolle in der Rollenhalterung verschiebbar ist, die an einer Stützkontur abrollt, die der Abrollkontur an der Parksperrenklinke zugewandt ist. Die Stützrolle ist also zwischen dem Schieberkörper und der Abrollkontur angeordnet. Die Abrollkontur ist zum Beispiel an einem Rahmen der Vorrichtung vorgesehen. Mit dem Rahmen kann die Vorrichtung an einem geeigneten Gehäusekörper oder an einer geeigneten Tragstruktur befestigt werden. Durch den Schieber kann die Rollenhalterung, die vorzugsweise als Rollenkäfig ausgeführt ist, von dem Aktor, insbesondere von einer Spindel des als Spindelaktor ausgeführten Aktors, entkoppelt werden. Durch den Wegfall einer direkten Kopplung von Spindel und Rollenkäfig kann eine Gewindesteigung der Antriebseinheit des Aktors größer als bei herkömmlichen Lösungen gewählt werden. Dadurch kann die Belastungsfähigkeit eines Gewindetriebs des Aktors erhöht werden. Der Schieberkörper ist vorteilhaft eben und flach ausgeführt. Durch den ebenen, flachen Schieberkörper zwischen den beiden Rollen kann auf einfache Art und Weise eine im Betrieb auftretende Druckkraft von einer Rolle auf die andere übertragen werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betätigen einer Parksperre eines Getriebes mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung. Zum Öffnen der Parksperre wird der Schieber durch den Aktor verschoben. Aufgrund einer Klinkenkraft der Parksperrenklinke ist der Schieber zwischen der Stützrolle und der Konturrolle eingeklemmt, so dass die Rollen beziehungsweise die Rollenhalterung vorteilhaft nur eine Hälfte der Strecke zurücklegen, die der Schieber zurücklegt. Dabei wird die Aktorfeder gespannt. Sobald die Parksperrenklinke gelöst ist, wird die Rollenhalterung durch die Aktorfeder, die auch als Käfigfeder bezeichnet werden kann, wieder in Richtung Stößelkörper gedrückt.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Schieber, eine Klinkenfeder, eine Aktorfeder, einen Aktor, eine Parksperrenklinke, eine Konturrolle, eine Stützrolle und/oder eine Rollenhalterung für eine vorab beschriebene Vorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Getriebes in einer geschlossenen und verriegelten Stellung im Längsschnitt;
- 2 die Vorrichtung aus 1 während des Öffnens einer Parksperrfunktion; und
- 3 die Vorrichtung aus 2 in vollständig geöffneter Stellung.
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In den 1 bis 3 ist eine Vorrichtung 1 zum Betätigen einer Parksperre 3 eines Automatikgetriebes in verschiedenen Zuständen dargestellt. Die Parksperre 3 umfasst ein um eine Drehachse drehbares Parksperrenrad (nicht dargestellt). Die Drehachse des Parksperrenrads erstreckt sich in den 1 bis 3 senkrecht zu der jeweiligen Zeichenebene.
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Das Parksperrenrad wirkt mit einer Parksperrenklinke 5 zusammen. Die Parksperrenklinke 5 weist an einem freien Ende einen Klinkenzahn 6 auf, der zur Darstellung der Parksperre 3 in eine Zahnlücke einer Verzahnung eingreift, die außen an den Parksperrenrad ausgebildet ist.
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Die Zahnlücke wird von einem Sperrzahn begrenzt, der an dem Parksperrenrad ausgebildet ist. Das Parksperrenrad weist über seinen Umfang verteilt eine Vielzahl von Zahnlücken auf, die von jeweils zwei Sperrzähnen begrenzt werden.
Zur Betätigung der Parksperre 3 umfasst die Vorrichtung 1 einen nur durch ein Rechteck angedeuteten Aktor 10 mit einem Elektromotor. Der Elektromotor ist mit einem Motorlager ausgestattet und dient als elektromotorischer Antrieb für einen Spindeltrieb des Aktors 10. Daher wird der Aktor 10 auch als Spindelaktor bezeichnet.
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Der Spindeltrieb umfasst zum Beispiel eine Spindelstange und eine Spindelmutter, die miteinander so in Wirkbeziehung stehen, dass eine Drehbewegung der Spindelmutter eine Linearbewegung der Spindelstange zur Folge hat.
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Der Spindeltrieb des Aktors 10 ist vorteilhaft axial bauraumoptimiert innerhalb eines Rotors des Elektromotors des Aktors 10 angeordnet. Der Rotor des Elektromotors wiederum ist radial innerhalb und in axialer Richtung vollständig überlappend zu einem Stator des Elektromotors angeordnet. Der Rotor ist mit Hilfe des Motorlagers drehbar in dem Stator gelagert.
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Die Spindelmutter des Spindeltriebs ist drehfest mit dem Rotor des Elektromotors verbunden. Bei der Spindelmutter handelt es sich zum Beispiel um eine in dem Rotor angeordnete Bewegungsgewindemutter, die vorzugsweise aus Kunststoff gebildet ist und in welche eine vorzugsweise aus Metall gebildete Bewegungsgewindespindel eingeschraubt ist, die auch als Spindelstange bezeichnet wird.
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An einem Ende der Spindelstange, die verkürzt auch als Spindel bezeichnet wird, befindet sich ein Druckstück, das drehfest mit der Spindel verbunden ist und sich rotatorisch an einem Rahmen 20 abstützt. Das Ende der Spindel wird auch als klinkenseitiges Ende bezeichnet, da es der Parksperrenklinke 5 zugewandt ist.
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Der Rahmen 20 ist Teil eines Gehäuses der Vorrichtung 1 und wird daher auch als gehäusefest oder gestellfest bezeichnet. Durch die gestellfeste rotatorische Abstützung der Spindel wird bei Rotation der Spindelmutter ein axialer Vorschub der Spindel oder Spindelstange erzwungen.
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Das Gewinde des Spindeltriebs ist vorzugsweise selbsthemmend ausgelegt, so dass eine eingestellte Spindelposition stromlos gehalten wird, unabhängig davon, ob auf die Spindel eine Axialkraft wirkt.
Die Parksperrenklinke 5 ist über eine Klinkenlagerung 21 rotatorisch beziehungsweise schwenkbar an dem Rahmen 20 gelagert, also gestellfest beziehungsweise rahmenfest gelagert. Oberhalb des Klinkenzahns 6 ist an der Parksperrenklinke 5 eine Abrollkontur 27 vorgesehen. Am lagerseitigen Ende der Parksperrenklinke 5 ist ein vertikaler Fortsatz vorgesehen, der einen Klinkenhebel 33 darstellt.
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Der Abrollkontur 27 der Parksperrenklinke 5 ist eine Konturrolle 26 zugeordnet. Die Konturrolle 26 ist in einer als Rollenkäfig 24 ausgeführten Rollenhalterung 25 drehbar gelagert. Die Konturrolle 26 hat mit einem Schieberkörper 41 eines Schiebers 40 Kontakt, der wiederum mit einer Stützrolle 28 Kontakt hat, die ebenfalls in der Rollenhalterung 25 drehbar gelagert ist. Die Drehachsen der Konturrolle 26 und der Stützrolle 28 verlaufen parallel zueinander und senkrecht zur Zeichenebene in den 1 bis 3. Die Stützrolle 28 rollt an einer rahmenfesten oder gehäusefesten Stützkontur 29 ab.
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Der Rahmen 20 der Vorrichtung 1 weist eine Befestigungsöse 22 auf. Mit Hilfe einer geeigneten Schraube kann die Vorrichtung 1 so mit dem Rahmen 20 stabil an einer geeigneten Tragstruktur, zum Beispiel an einem Getriebegehäuse, befestigt werden. Über die Klinkenlagerung 21 sind die Parksperrenklinke 5 und der einstückig mit der Parksperrenklinke 5 verbundene Klinkenhebel 33 schwenkbar an dem Rahmen 20 angebracht.
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Der Schieber 40 umfasst einen Stößelkörper 32, der sich durch ein Durchgangsloch 34 in dem Klinkenhebel 33 und durch einen Endanschlag 35 an dem Rahmen 20 hindurch erstreckt. Der rahmenfeste Endanschlag 35 begrenzt eine Bewegung der Parksperrenklinke 5 in den 1 bis 3 gegen den Uhrzeigersinn, sobald der Klinkenhebel 33 an dem rahmenfesten Endanschlag 35 anschlägt.
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Eine Klinkenfeder 31 ist zwischen dem Klinkenhebel 33 und einem Federanschlag 42 eingespannt, der an dem Schieber 40 vorgesehen ist. Der Federanschlag 42 ist in einem Verbindungsbereich zwischen dem Stößelkörper 32 und dem Schieberkörper 41 des Schiebers 40 an dem Schieber 40 befestigt. Ein Federanschlagkörper mit dem Federanschlag 42 kann einstückig mit dem Schieberkörper 41 und dem Stößelkörper 32 verbunden sein.
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An einem dem Aktor 10 zugewandten Ende des Schieberkörpers 41 weist der Schieber 40 einen Aktoranschlagkörper 43 auf. Eine Aktorfeder 45 ist zwischen dem Aktoranschlagkörper 43 und der als Rollenkäfig 24 ausgeführten Rollenhalterung 25 eingespannt.
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In 1 ist die Vorrichtung 1 in ihrer Ausgangsstellung dargestellt. Die Parksperrenklinke 5 befindet sich in ihrer Parkstellung oder Schließstellung, in welcher der Klinkenzahn 6 in eine Zahnlücke des Parksperrenrads eingreift, um ein Verdrehen des Parksperrenrads zu verhindern. Zum Öffnen der Parksperre 3 wird der Schieber 40 von der nur durch ein Rechteck angedeuteten Antriebseinheit mit dem Aktor 10 nach links verschoben, wie in 2 durch einen Pfeil 48 angedeutet ist.
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Aufgrund der Klinkenkraft der Parksperrenklinke 5 in 2 nach oben ist der Schieber 40 mit seinem Schieberkörper 41 zwischen den Rollen 26 und 28 eingeklemmt, so dass die Rollen 26, 28 beziehungsweise der Rollenkäfig 24 die halbe Strecke zurücklegen wie der Schieber 40.
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Dabei wird die Aktorfeder 45, die auch als Käfigfeder bezeichnet werden kann, gespannt, wie in 2 durch nur eine Federwindung gegenüber drei Federwindungen in 1 angedeutet ist. Sobald die Parksperrenklinke 5 gelöst ist, wird der Rollenkäfig 24, wie man in 3 sieht, wieder durch die Aktorfeder oder Käfigfeder 45 nach links gegen den Federanschlagkörper mit dem Federanschlag 42 gedrückt.
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Sollte die Klinkenkraft der Parksperrenklinke 5 so gering sein, dass der Schieber 40 mit dem Schieberkörper 41 zwischen den Rollen 26, 28 durchrutscht und diese nicht mitnimmt, so wird der Rollenkäfig 24 erst dann nach links verschoben, sobald der Federanschlagkörper 43 mit dem Federanschlag 42 den Rollenkäfig 24 direkt beziehungsweise indirekt über die auf Block gedrückte Aktorfeder oder Käfigfeder 45 verschiebt. Die Funktion entspricht dann einer Parksperrenmechanik mit Keil statt mit Rollen. Da dies nur dann möglich ist, wenn die Klinkenkraft entsprechend gering ist, stellen sowohl Gleitreibung als auch Verschleiß kein Problem dar.
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Das Schließen der Parksperre 3 funktioniert wie folgt. Die Antriebseinheit mit dem Aktor 10 gibt durch ein Zurückfahren der Spindel (in 3 nach rechts) den durch die Klinkenfeder oder Rückstellfeder vorgespannten Schieber 40 frei. Über den Federanschlag 42 wird der Rollenkäfig 24 nach rechts gedrückt, so dass die Konturrolle 26 die Parksperrenklinke 5 nach unten drückt. Hierbei findet kein reines Rollen statt und der auch als Rollenwagen bezeichnete Rollenkäfig 24 mit den Rollen 26, 28 fungiert als starrer Keil. Dabei wirken keine großen Kräfte, so dass auch hier sowohl Gleitreibung als auch Verschleiß kein Problem darstellen.
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Die Spindel muss in der dargestellten Konfiguration bei ansonsten gleicher Auslegung die doppelte Gewindesteigung aufweisen wie in einer vergleichbaren Ausführung ohne Schieber. Die Axialkraft auf die Spindel sinkt dabei jedoch ebenfalls grob um den Faktor zwei. Somit sind die Spindel und die Mutter des Aktors 10 deutlich robuster bezüglich einer Axialbelastung ausgelegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 3
- Parksperre
- 5
- Parksperrenklinke
- 6
- Klinkenzahn
- 10
- Aktor
- 20
- Rahmen
- 21
- Klinkenlagerung
- 22
- Befestigungsöse
- 24
- Rollenkäfig
- 25
- Rollenhalterung
- 26
- Konturrolle
- 27
- Abrollkontur
- 28
- Stützrolle
- 29
- Stützkontur
- 31
- Klinkenfeder
- 32
- Stößelkörper
- 33
- Klinkenhebel
- 34
- Durchgangsloch
- 35
- Endanschlag
- 40
- Schieber
- 41
- Schieberkörper
- 42
- Federanschlag
- 43
- Aktoranschlagkörper
- 45
- Aktorfeder
- 48
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10259893 A1 [0002]
- DE 102004021981 A1 [0002]
