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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Parksperrenmodul zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Parksperrenmodul, wie sie neuerdings in Kraftfahrzeugen mit Hybrid-Getrieben und modernen Getrieben mit Automat-Charakter (automatisierten Schaltgetrieben) in großem Umfang in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen.
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STAND DER TECHNIK
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Parksperren werden insbesondere dann benötigt, wenn eine selbsthemmende Wirkung des Antriebs(motors) zum Festhalten des Kraftfahrzeugs nicht genutzt werden kann. Eine Sperrung des Antriebsstrangs erfolgt dann in der Regel über ein auf einer Ausgangswelle des Getriebes drehfest angeordnetes, eine Verzahnung aufweisendes Parksperrenrad, das mittels einer auf einer parallelen Achse schwenkbar gelagerten Parksperrenklinke an der Verzahnung formschlüssig verriegelt werden kann, wobei die Parksperrenklinke entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verschwenkt werden muss, welche die Parksperrenklinke vom Parksperrenrad weg in eine entsperrte Stellung vorspannt.
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Hierfür können neben elektrisch auch elektrohydraulisch oder hydraulisch betätigte Parksperrenaktuatoren zum Einsatz kommen, die dazu dienen, eine Linearbewegung zu erzeugen, über die ein Betätigungselement z.B. in der Form eines Nockens oder eines Konus gegen die Parksperrenklinke bewegbar ist, um diese zu verschwenken. Um sicherzustellen, dass die Parksperre auch dann ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs verhindert, wenn die Parksperrenklinke beim Betätigen gegen einen Zahn des Parksperrenrads zur Anlage kommt, ohne mit der Verzahnung in Formschluss zu gelangen, kann ferner am Betätigungselement ein Energiespeicher (Nachrückfeder) vorgesehen sein, der im Falle eines Rollens des Kraftfahrzeugs über das Betätigungselement die Parksperrenklinke nachrückt, so dass diese mit der Verzahnung des Parksperrenrads in Eingriff gelangt. Darüber hinaus ist in der Regel dafür Sorge zu tragen, dass das Betätigungselement in seiner jeweiligen Betätigungsstellung bezüglich der Parksperrenklinke - Halten der in Eingriff mit dem Parksperrenrad verschwenkten Parksperrenklinke oder Freigabe der Parksperrenklinke - ohne Aufbringung von Energie (Strom bzw. Druck) arretiert wird und eine Notbetätigung möglich ist, die bei einem Ausfall des Aktuators ein Einlegen der Parksperre gestattet.
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Im Stand der Technik fehlt es nicht an Vorschlägen, diese Funktionen integriert in einem Parksperrenmodul zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug zu realisieren. Ein solches Parksperrenmodul offenbart beispielsweise die den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildende Druckschrift
DE 10 2015 008 709 A1 . Gemäß diesem Stand der Technik hat das Parksperrenmodul ein Druckraumgehäuse, in dem als Bestandteil eines Betätigungsmechanismus ein Stellglied in Form eines Kolbenelements aufgenommen ist. An dem Kolbenelement ist ein Betätigungsglied in Form einer Schaltstange angelenkt. Das entlang einer Verschiebeachse des Druckraumgehäuses längsverschiebbare Kolbenelement ist in einer Parksperreneinlegerichtung über eine Kolbenfeder mit einer Federkraft in eine Sperrstellung vorgespannt, in welcher es mittels einer Rasteinheit wahlweise gegenüber dem Druckraumgehäuse festgelegt werden kann. Ferner kann das Kolbenelement über einen hydraulischen Druckraum im Druckraumgehäuse in einer zur Parksperreneinlegerichtung entgegengesetzten Parksperrenauslegerichtung druckbeaufschlagt werden, um bei gelöster Rasteinheit entgegen der Federkraft der Kolbenfeder eine Entsperrstellung einzunehmen, in der das Kolbenelement wiederum mittels der Rasteinheit wahlweise gegenüber dem Druckraumgehäuse festlegbar ist.
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Hierbei ist auf der Schaltstange, genauer auf deren vom Kolbenelement abgewandten Ende ein Betätigungskonus axial verschiebbar angeordnet, der mittels eines Federelements gegenüber der Schaltstange in der Parksperreneinlegerichtung auf einen an der Schaltstange vorgesehenen Anschlag vorgespannt ist. Bei einer Bewegung des Kolbenelements in die Entsperrstellung kann der Betätigungskonus somit über den Anschlag in der Parksperrenauslegerichtung gezogen werden. Der Betätigungskonus besitzt eine Betätigungsschräge, die mit einem druckraumgehäusefesten Konusführungselement in Form einer metallischen Stützplatte in Kontakt gebracht werden kann, so dass sich die Betätigungsschräge bei einer über das Kolbenelement bewirkten Längsbewegung der Schaltstange in der Parksperreneinlegerichtung an einer Ausrichtungsschräge der Stützplatte abstützt und dabei unter Auslenkung der Schaltstange gegenüber dem Kolbenelement eine Bewegung des Betätigungskonus in einer Querrichtung hervorruft, um die Parksperre, d.h. deren Sperrelement (Parksperrenklinke) zu betätigen.
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Die vorerwähnte Rasteinheit umfasst bei diesem Stand der Technik (siehe die
3 und
4 der Druckschrift
DE 10 2015 008 709 A1 ) als Rastelement zunächst einen Rasthebel, der in einer quer zur Verschiebeachse des Kolbenelements im Druckraumgehäuse ausgebildeten Gehäuseaussparung aufgenommen und dort um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, die parallel zu der Verschiebeachse des Kolbenelements verläuft. Um das Kolbenelement in seiner Sperrstellung oder seiner Entsperrstellung gegenüber dem Druckraumgehäuse festzulegen, kann der Rasthebel mit einer am Kolbenelement vorgesehenen Rastkontur formschlüssig in Eingriff gebracht werden (Sperrzustand).
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Der Rasthebel ist passiv in seinen Sperrzustand und aktiv in einen Entsperrzustand schaltbar, in dem er von der Rastkontur am Kolbenelement außer Eingriff ist. Zur (passiven) Einstellung des Sperrzustands besitzt die Rasteinheit eine Rückstellfeder, die mit Abstand zur Schwenkachse an einem Vorsprung des Rasthebels angreift, um den Rasthebel in seinen Sperrzustand zu schwenken und zu halten.
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Zur (aktiven) Einstellung des Entsperrzustands hingegen weist die vorbekannte Rasteinheit eine Aktorik auf, die dazu dient, den Rasthebel gegen eine Federkraft der Rückstellfeder in seinen Entsperrzustand zu schwenken. Diese Aktorik ist redundant ausgebildet und umfasst einen hydraulischen Aktor und einen elektromagnetischen Aktor, die einzeln oder gemeinsam den Rasthebel in seinen Entsperrzustand verschwenken und dadurch die Verschiebung des Kolbenelements freigeben können. Der hydraulische Aktor hat einen kleinen, zylindrischen Kolben, der an einer kreisförmigen Wirkfläche über einen im Druckraumgehäuse ausgebildeten (weiteren) Druckraum hydraulisch beaufschlagbar ist. Der kleine Kolben greift an einem Fortsatz des Rasthebels an, welcher am Rasthebel auf einer bezüglich des Vorsprungs für die Rückstellfeder gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist. Der elektromagnetische Aktor hingegen weist einen am Druckraumgehäuse angeflanschten Hubmagneten mit einem Anker auf, der ein stiftförmiges Ende besitzt. Das stiftförmige Ende ist entlang einer die Verschiebeachse des Kolbenelements schneidenden Zustellachse verschiebbar und greift an einem Arm des Rasthebels an, welcher am Rasthebel zwischen dem Vorsprung für die Rückstellfeder und dem Fortsatz zum Angriff des hydraulischen Aktors ausgebildet ist.
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Bei diesem Stand der Technik kann schließlich die jeweilige Stellung des Kolbenelements bezüglich des Druckraumgehäuses mittels einer Sensoranordnung erfasst werden, die einen gegenüber dem Druckraumgehäuse ortsfesten Wegsensor und außerhalb des Druckraumgehäuses einen Permanentmagneten aufweist, der mit dem Kolbenelement über einen Magnethalter axialfest gekoppelt ist, um einer Bewegung des Kolbenelements über den Wegsensor erfassbar zu folgen. Somit kann ein Betätigungszustand des Parksperrenmoduls erfasst werden.
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Ein Nachteil dieses Stands der Technik ist insbesondere darin zu sehen, dass die Ausbildung der Rasteinheit mit einer Vielzahl von Teilen und deren Montage im bzw. am Parksperrenmodul mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist, der in der Massenfertigung unerwünscht ist. Darüber hinaus benötigt die Rasteinheit des vorbekannten Parksperrenmoduls einen relativ großen Bauraum, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, dass der Rasthebel zur Bereitstellung ausreichend großer Hebelarme und Anschlagflächen selbst viel Platz beansprucht und die Rückstellfeder, der elektromagnetische Aktor und der hydraulische Aktor an entsprechend weit voneinander beabstandeten Stellen am Rasthebel angreifen. Der für das Parksperrenmodul zur Verfügung stehende Einbauraum am/im Getriebegehäuse ist in der Regel jedoch sehr knapp bemessen.
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Ferner offenbart die Druckschrift
DE 10 2006 022 963 A1 eine Sperrenanordnung für ein Getriebe, die insbesondere in Form einer Parksperrenanordnung für ein automatisiertes Getriebe ausgebildet ist. Die Sperrenanordnung weist ein Betätigungsglied auf, das mittels eines ersten Federspeichers in eine Sperrposition vorgespannt ist, in der das Getriebe gesperrt ist. Mittels eines Fluidaktuators ist die Sperrenanordnung aus dieser Sperrposition in eine Freigabeposition versetzbar, in der das Getriebe entsperrt ist. Die Sperrenanordnung hat eine im Getriebe gehäusefest gelagerte Sperrklinke (dort als zweites Sperrglied bezeichnet), die zum Sperren des Getriebes mit einem Vorsprung in einer Außenverzahnung eines Parksperrenrads (dort erstes Sperrglied genannt) eingreift, das mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbunden ist.
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Des Weiteren weist diese Sperrenanordnung eine elektronisch ansteuerbare Blockiereinrichtung mit einem Blockierglied auf, das mittels eines Stellglieds zwischen einer Blockierposition und einer Entblockierposition versetzbar ist, um das zweite Sperrglied direkt (vgl. die 1 und 2 dieser Druckschrift) zu sperren. In einer alternativen Ausgestaltung der Blockiereinrichtung (siehe 3 dieser Druckschrift) sind an dem Betätigungsglied zwei axial beabstandete Umfangsnuten vorgesehen, in die das Blockierglied der Blockiereinrichtung greift, um das Betätigungsglied entweder in der Freigabeposition oder in der Sperrposition zu halten. Als Stellglied zum Versetzen des Blockierglieds der Blockiereinrichtung werden in diesem Stand der Technik beispielhaft eine Tauchspule, ein Proportionalmagnet, ein Stell- oder Schrittantrieb oder Ähnliches angesprochen.
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Bei diesem Stand der Technik kann die Blockiereinrichtung einen zweiten Federspeicher aufweisen, mittels dessen das Blockierglied generell in die Entblockierposition vorgespannt ist, in der die Blockiereinrichtung die Sperrenanordnung nicht beeinflusst. Der zweite Federspeicher greift hierbei direkt am Blockierglied an (vgl. 1 dieser Druckschrift). Alternativ ist es aber auch möglich, das Blockierglied durch einen zweiten Federspeicher in die Blockierposition vorzuspannen.
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Darüber hinaus ist der Druckschrift
DE 10 2016 220 936 A1 ein Schiebenockenaktor zum Bewegen eines Schiebenockens auf einer Nockenwelle eines Nockenwellentriebs zu entnehmen, mit einem elektromagnetisch in Längsbewegung versetzbaren Anker, an dem ein Stößelstangenpin befestigt ist. Der Stößelstangenpin besitzt auf seiner ankerabgewandten Seite ein Betätigungsende zum Kontaktieren eines Laufpins, der zum Eindringen in eine Nut des Schiebenockens ausgelegt ist. Das Betätigungsende ragt dabei aus einer mit einem Gehäuse verbundenen Führungshülse, wobei zwischen dem Anker und der Führungshülse eine Feder eingesetzt ist, über deren Federkraft der Stößelstangenpin in seine Ausgangslage zurückversetzt und somit der Schiebenockenaktor deaktiviert wird.
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In der Druckschrift
DE 103 53 842 B4 wird ein Proportional-Magnetventil mit einem Kolben zur Betätigung eines kugelförmigen Ventilelements offenbart. In dem Kolben ist eine Stange vermittels eines Presssitzes befestigt, die in einem ersten Lager und einem zweiten Lager gleitbeweglich geführt ist. Das erste Lager ist an einem von dem Ventilelement abgewandten Ende der Stange in einem Zylinderabschnitt eines Kerns angeordnet. Dabei ist zwischen dem ersten Lager und dem Kolben eine Feder vorgesehen, die den Kolben in Richtung des Ventilelements vorspannt. Auf der von der Feder abgewandten Seite des ersten Lagers sitzt ein zylindrisches Belastungseinstellteil (Federstift) in einem Presssitz in dem Zylinderabschnitt des Kerns. Die Belastung der Feder, welche den Kolben zum Ventilelement hin vorspannt, ist durch eine Änderung der Position des Belastungseinstellteils in dem Zylinderabschnitt einstellbar.
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Weiterhin zeigt die Druckschrift
DE 10 2015 107 039 A1 ein Elektromagnetventil für ein Pneumatiksystem, mit einem Spulenträger, der einen als Durchgangskanal verwirklichten Innenkanal aufweist, in dem ein hülsenförmiger Anker mit einem Führungskanal sowie ein Kern aufgenommen sind. Der Anker ist über seinen Führungskanal an einem beispielsweise aus einer Messinglegierung bestehenden, kreiszylinderförmig konturierten Führungsbauteil geführt. Innerhalb des Kerns ist eine gestufte, in Richtung des Ankers offene Vertiefung vorgesehen, die als Sacklochbohrung ausgebildet ist, in der ein Fixierabschnitt des Führungsbauteils eingepresst ist. Durch Bestromen einer Wicklung ist der Anker innerhalb des Spulenträgers axial verstellbar. Zur Rückstellung des Ankers bei Nichtbestromung der Wicklung ist eine Rückstellfeder vorgesehen, die sich einerseits am Kern und andererseits am Anker abstützt. Die Rückstellfeder wird axial von dem Führungsbauteil durchgriffen und ist auf Seite des Kerns in der als gestuften Sacklochbohrung ausgeführten Vertiefung aufgenommen. Dabei ist das dem Anker zugewandte Ende der Rückstellfeder in einem verbreiterten Vertiefungsabschnitt des Ankers aufgenommen und dort axial gegen eine Ringschulter abgestützt.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 105 068 A1 ist schließlich eine Kraftfahrzeug-Parksperrenvorrichtung mit einem Verriegelungselement bekannt, das dazu vorgesehen ist, einen Parksperrenkolben formschlüssig zu verriegeln. Die Kraftfahrzeug-Parksperrenvorrichtung weist zudem eine Entriegelungseinheit mit einem elektromagnetischen Aktuator zur Entriegelung des Parksperrenkolbens auf. Parallel zu dem elektromagnetischen Aktuator ist ein weiterer, hydraulischer und/oder pneumatischer Aktuator angeordnet, so dass der Parksperrenkolben zumindest bei einem Ausfall des elektromagnetischen Aktuators mittels des weiteren Aktuators entriegelt werden kann.
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AUFGABENSTELLUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfach ausgebildetes Parksperrenmodul zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, welches die obigen Nachteile vermeidet und das gegenüber dem geschilderten Stand der Technik insbesondere einen geringeren Bauraumbedarf hat.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch ein Parksperrenmodul zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem Parksperrenmodul zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug, das ein Gehäuse aufweist, in dem ein Stellglied zur Betätigung der Parksperre längsverschieblich aufgenommen ist, das aus einer Sperrstellung in eine Entsperrstellung und umgekehrt bewegbar und gegenüber dem Gehäuse mittels einer Arretiereinrichtung wahlweise festlegbar ist, die eine stellgliedfeste Rastkontur und ein gehäuseseitiges Rastelement aufweist, das aus einer Arretierstellung, in der es sich mit der Rastkontur in Eingriff befindet, in eine Freigabestellung bewegbar ist, in der es die Rastkontur freigibt, und umgekehrt, wobei das Rastelement mittels einer Feder in die Arretierstellung vorgespannt ist und entgegen der Vorspannung durch die Feder mittels eines fluidischen Aktuators mit einer druckbeaufschlagbaren Wirkfläche und mittels eines elektromagnetischen Aktuators in die Freigabestellung bewegbar ist, welcher einen Anker aufweist, der entlang einer Zustellachse verschiebbar und mit dem Rastelement wirkverbunden ist; greift erfindungsgemäß die Feder zur Vorspannung des Rastelements im elektromagnetischen Aktuator der Arretiereinrichtung integriert am Anker an, der mit der Feder und der Wirkfläche des fluidischen Aktuators bezüglich der Zustellachse koaxial angeordnet ist.
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Durch Integration der Feder zur Vorspannung des Rastelements im elektromagnetischen Aktuator der Arretiereinrichtung ist es zunächst möglich, die Angriffsstellen der Feder und des elektromagnetischen Aktuators am Rastelement gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik zusammenzurücken, so dass der Bauraumbedarf für die Arretiereinrichtung und damit das Parksperrenmodul insgesamt reduziert ist.
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Im elektromagnetischen Aktuator kann die Feder des Weiteren neben ihrer Rastfunktion auch die Funktion einer etwaigen Rückstellfeder für den Anker des elektromagnetischen Aktuators übernehmen, so dass Bauteile eingespart werden können.
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Vorteilhaft kann die Feder - wie auch der elektromagnetische Aktuator - direkt, d.h. ohne Kraftumlenkung über Hebel od.dgl. am Rastelement angreifen.
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Weitere Vorteile der Aufnahme der Feder zur Vorspannung des Rastelements im elektromagnetischen Aktuator der Arretiereinrichtung ergeben sich gegenüber dem eingangs diskutierten Stand der Technik ferner daraus, dass die Feder im elektromagnetischen Aktuator besser vor äußeren Einflüssen geschützt werden kann und sich zudem die Montage des Parksperrenmoduls einfacher gestaltet, weil eine separate Endmontage der Feder zur Vorspannung des Rastelements entbehrlich ist.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Feder zur Vorspannung des Rastelements - drückend oder ziehend - am Anker angreift, anders als bei dem eingangs geschilderten Stand der Technik. Somit wirkt die Feder zur Vorspannung des Rastelements nur mittelbar auf das Rastelement, nämlich über den Anker des elektromagnetischen Aktuators.
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Dadurch, dass ferner die Feder zur Vorspannung des Rastelements und der Anker des elektromagnetischen Aktuators bezüglich der Zustellachse koaxial angeordnet sind, entlang welcher der Anker verschiebbar ist, ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der Federkraft keine Querkräfte auf den Anker wirken. Hierbei kann die Feder zur Vorspannung des Rastelements auch vorteilhaft klein dimensioniert werden, da sie mit zentrierter Krafteinleitung in der Achse der Zustellbewegung liegt.
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Gemäß der Erfindung ist schließlich das Rastelement entgegen der Vorspannung durch die Feder auch mittels des fluidischen Aktuators mit seiner druckbeaufschlagbaren Wirkfläche in die Freigabestellung bewegbar, um vorteilhaft eine zweifach redundante Betätigungsanordnung zum Erreichen der Freigabestellung des Rastelements bereitzustellen, die bei einem Ausfall des elektromagnetischen Aktuators der Arretiereinrichtung ein Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs infolge blockierter Parksperre verhindert. Eine Besonderheit besteht dabei darin, dass erfindungsgemäß auch die Wirkfläche des fluidischen Aktuators mit dem Anker des elektromagnetischen Aktuators bezüglich der Zustellachse koaxial angeordnet ist. Im Ergebnis wird bei einer solchen redundanten Ausgestaltung der Arretiereinrichtung dennoch ein geringer Bauraumbedarf für die Arretiereinrichtung und somit für das Parksperrenmodul insgesamt erzielt, wobei in sehr kompakter Bauform eine vorteilhaft direkte Krafteinleitung zur Aufhebung der Arretierung zwischen Rastelement und Rastkontur entlang nur einer Achse erfolgt, sei es hydraulisch oder elektromagnetisch bewirkt.
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Vorzugsweise liegt der Anker des elektromagnetischen Aktuators hierbei zwischen dem Rastelement und der Feder zur Vorspannung des Rastelements. Als Alternative hierzu kann die Feder zur Vorspannung des Rastelements aber auch am Ausgang des elektromagnetischen Aktuators angeordnet sein, um unmittelbar auf das Rastelement zu wirken. Eine solche Integration der Feder zur Vorspannung des Rastelements im elektromagnetischen Aktuator wäre allerdings baulich aufwändiger als die erstgenannte Alternative und ist insoweit weniger bevorzugt.
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Für die Ausgestaltung der Wirkverbindung zwischen dem Rastelement und dem Anker des elektromagnetischen Aktuators der Arretiereinrichtung bestehen mehrere Möglichkeiten. So kann das Rastelement etwa mittels einer Klebe-, Schweiß- oder Lötverbindung und/oder formschlüssiger Maßnahmen ohne weitere Teile (Schraub-, T-Nut- oder Schwalbenschwanzverbindung) oder mit weiteren Teilen (Verbindung mittels Spannstift, etc.) mit dem Anker des elektromagnetischen Aktuators verbunden sein. Insbesondere im Hinblick auf eine einfache und prozesssichere Herstellung der Verbindung ist vorzugsweise jedoch vorgesehen, dass das Rastelement und der Anker des elektromagnetischen Aktuators direkt mittels eines Presssitzes miteinander verbunden sind.
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Besonders bevorzugt ist es des Weiteren, wenn auch das Rastelement entlang der Zustellachse verschieblich geführt ist, so dass das Rastelement linear und in Flucht mit dem Anker bewegt werden kann. Damit kann die aus dem Stand der Technik bekannte, voluminöse und aufwändige Kraftumlenkung über den Rasthebel und dessen Hebelarme entfallen. Entsprechendes gilt für den Aufwand, der im Stand der Technik mit der Ausbildung und Montage der Arretiereinrichtung verbunden ist, bedingt durch die dort quer zum Stellglied verlaufende Aussparung zur Aufnahme des verschwenkbaren Rasthebels und die räumlich voneinander getrennten Aufnahme- und Anbringungsorte für die passive Rasthebelfeder sowie insbesondere den elektromagnetischen Aktor zur aktiven Betätigung des Rasthebels im bzw. am Gehäuse des Parksperrenmoduls.
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Vorzugsweise erstreckt sich hierbei die gemeinsame Zustellachse von Anker und Rastelement im Wesentlichen quer zu einer Verschiebeachse des Stellglieds, entlang der das Stellglied im Gehäuse des Parksperrenmoduls längsverschieblich ist. Grundsätzlich kann die Zustellachse zwar auch in einem anderen, d.h. von etwa 90° abweichenden Winkel bezüglich der Verschiebeachse des Stellglieds verlaufen, dies ist jedoch im Hinblick auf eine möglichst gleiche, von der Sperrstellung und Entsperrstellung des Stellglieds unabhängige Kraftaufbringung der Arretiereinrichtung weniger bevorzugt.
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In bevorzugter Ausgestaltung kann ferner der elektromagnetische Aktuator der Arretiereinrichtung ein eigenes Spulengehäuse besitzen, in dem eine mit dem Anker zusammenwirkende Spule aufgenommen ist, wobei das Spulengehäuse ein Abschlussteil bzw. einen Ankerbolzen aufweist, an dem sich die Feder zur Vorspannung des Rastelements abstützt. In einer weniger bevorzugten, alternativen Ausgestaltung kann die mit dem Anker zusammenwirkende Spule des elektromagnetischen Aktuators aber auch ohne eigenes Spulengehäuse in einer zugeordneten Aussparung im Gehäuse des Parksperrenmoduls aufgenommen sein, wiederum mit einem Abschlussteil zur Abstützung der Feder.
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In beiden Fällen ist es bevorzugt, wenn der Anker und das Abschlussteil mit einander gegenüberliegenden Stufenbohrungen versehen sind, die der Aufnahme voneinander abgewandter Enden der Feder zur Vorspannung des Rastelements dienen. Gegenüber einen ebenfalls denkbaren Ausgestaltung ohne Stufenbohrungen zur Aufnahme der Feder oder mit nur einseitiger Stufenbohrung für die Aufnahme nur eines Federendes bietet die erstgenannte Alternative insbesondere den Vorteil einer kürzeren axialen Baulänge und einer besseren Führung der Feder.
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Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Feder zur Vorspannung des Rastelements mittels eines Führungsstifts im elektromagnetischen Aktuator geführt ist. Gegenüber einer prinzipiell ebenfalls möglichen Ausgestaltung ohne Führungsstift können so etwaige Querkräfte an der Feder sicher aufgenommen werden, ohne dass es zu einer übermäßigen seitlichen Verlagerung der Feder kommen kann. Dies ist auch im Hinblick auf die Leichtgängigkeit der Axialbewegung von Anker und Rastelement von Vorteil.
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Hierbei ist es ferner bevorzugt, wenn der Führungsstift in der Stufenbohrung des Ankers des elektromagnetischen Aktuators festgelegt ist, was sich im Vergleich zu einer denkbaren Alternative mit Festlegung des Führungsstifts in der Stufenbohrung des Abschlussteils einfacher montieren lässt.
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Mit Blick auf insbesondere die Leichtgängigkeit der Axialbewegung von Anker und Rastelement und einen möglichst geringen Verschleiß an den unter gegenseitiger Anlage relativ zueinander bewegten Bauteilen ist es ebenfalls von Vorteil, wenn der Führungsstift mittels einer Führungsbuchse in der Stufenbohrung des Abschlussteils des elektromagnetischen Aktuators geführt ist. Ein Weglassen der Führungsbuchse ist bei geeigneter Materialpaarung an den relativbewegten Bauteilen zwar ebenfalls denkbar, auch aus Gründen der Ausfallsicherheit jedoch weniger bevorzugt.
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Als Feder zur Vorspannung des Rastelements kann etwa eine gewickelte Bandfeder, wie eine Evolutfeder oder eine Doppel-Evolutfeder, ein kleines Tellerfederpaket oder ein elastomeres Feder(ring)element (Gummifeder) zum Einsatz kommen. Demgegenüber insbesondere mit Blick auf eine möglichst hohe Zuverlässigkeit, geringe Kosten und eine gute Verfügbarkeit bevorzugt ist es jedoch, wenn es sich bei der Feder zur Vorspannung des Rastelements um eine Schraubendruckfeder handelt. Eine Zugfederlösung ist indes grundsätzlich auch denkbar.
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Besonders bevorzugt ist schließlich eine Ausgestaltung des Parksperrenmoduls, bei der das Rastelement als Kolben geformt ist, der die druckbeaufschlagbare Wirkfläche des fluidischen Aktuators bildet. Gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik werden auf diese Art und Weise insbesondere Bauteile an der Arretiereinrichtung eingespart, und zwar insbesondere der dort vom Rastelement (Rasthebel) separate, kleine zylindrische Kolben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise schematischen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Parksperrenmoduls in seiner Gebrauchslage an einer hier nur schematisch gezeigten Parksperre mit einer Sperrklinke und einem Parksperrenrad von schräg oben / vorne links;
- 2 eine perspektivische Ansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 von schräg unten / hinten links, ohne die Elemente der Parksperre;
- 3 eine Draufsicht auf das Parksperrenmodul gemäß 1 von oben in 1, mit Sperrklinke;
- 4 eine Unteransicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 von unten in 1, wiederum ohne die Elemente der Parksperre;
- 5 eine Schnittansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 entsprechend der versetzten Schnittverlaufslinie V-V in 3, ebenfalls mit Sperrklinke;
- 6 eine Schnittansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 entsprechend der versetzten Schnittverlaufslinie VI-VI in 3;
- 7 eine Schnittansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie VII-VII in 4;
- 8 eine zu allen Seiten abgebrochene, im Maßstab vergrößerte Schnittansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 entsprechend dem Detail VIII in 7;
- 9 eine zu allen Seiten abgebrochene, im Maßstab vergrößerte Schnittansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 entsprechend dem Detail IX in 7;
- 10 eine Schnittansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie X-X in 4;
- 11 eine Schnittansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie XI-XI in 4;
- 12 eine zu den Seiten abgebrochene, im Maßstab vergrößerte Schnittansicht des Parksperrenmoduls gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie XII-XII in 8.
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In den Zeichnungen sind elastische bzw. elastomere Bauteile, namentlich die dynamischen Dichtungen zur Vereinfachung der Darstellung im unverformten Zustand gezeigt; in Wirklichkeit liegen diese verformbaren Bauteile an den benachbarten Flächen angrenzender Bauteile an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In den Figuren beziffert das Bezugszeichen 10 allgemein ein Parksperrenmodul zur Betätigung einer Parksperre 12 in einem Kraftfahrzeug. Die Parksperre 12 weist gemäß 1 in an sich bekannter Weise ein Parksperrenrad 14 auf, das dreh- und axialfest auf einer nicht dargestellten Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet ist und außenumfangsseitig eine Verzahnung 16 besitzt. Zur formschlüssigen Arretierung des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs umfasst die Parksperre 12 ferner eine Sperrklinke 18 (nur in den 1, 3 und 5 eingezeichnet), die an einem hier nicht gezeigten Getriebegehäuse um eine Schwenkachse 20 verschwenkbar angelenkt ist. Die Sperrklinke 18 hat einen Verriegelungszahn 22, der bei einem Verschwenken der Sperrklinke 18 um die Schwenkachse 20 mit der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 formschlüssig einzugreifen vermag. Bei dem Bezugszeichen 24 ist eine Bohrung in der Sperrklinke 18 angedeutet, an der eine hier nicht gezeigte, gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützte Rückstellfeder angreift, welche die Sperrklinke 18 um die Schwenkachse 20 vom Parksperrenrad 14 weg in eine entsperrte Stellung vorspannt.
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Zum Verschwenken der Sperrklinke 18 um die Schwenkachse 20 ist am Parksperrenmodul 10 ein Betätigungselement 26 vorgesehen, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel einen gemäß 7 (doppel)konischen Flächenabschnitt 28 aufweist. Das Betätigungselement 26 ist auf noch näher zu beschreibende Weise mittels eines in einem Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 aufgenommenen Betätigungsmechanismus 32 (siehe 7) über ein gelenkig mit dem Betätigungsmechanismus 32 verbundenes Betätigungsglied 34 wahlweise in eine Sperrrichtung S oder eine Entsperrrichtung E axial verlagerbar, wie in den 1, 3, 4 und 7 bis 9 mit Pfeilen angedeutet. Dabei stützt sich der konische Flächenabschnitt 28 des Betätigungselements 26 gemäß 1 an einem gehäusefesten Konusführungselement in Form einer metallischen Stützplatte 36 ab, die hierfür einen Stützabschnitt 38 besitzt.
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Somit wird bei einer Axialbewegung des Betätigungselements 26 in der Sperrrichtung S die Sperrklinke 18 in 1 entgegen der Kraft der nicht dargestellten Rückstellfeder um die Schwenkachse 20 drehend angehoben, um den Verriegelungszahn 22 mit der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 formschlüssig in Eingriff zu bringen. Bei einer Axialbewegung des Betätigungselements 26 in der Entsperrrichtung E hingegen wird der konische Flächenabschnitt 28 des Betätigungselements 26 aus seiner Lage zwischen Sperrklinke 18 und Stützplatte 36 weggezogen. Dies hat zur Folge, dass die Sperrklinke 18 in 1 infolge der Kraft der Rückstellfeder um die Schwenkachse 20 drehend abgesenkt wird, wobei der Verriegelungszahn 22 von der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 außer Eingriff gelangt.
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Das Gehäuse 30 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel - neben weiteren Teilen des Parksperrenmoduls 10 - aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet, wobei die metallische Stützplatte 36 so in dem Gehäuse 30 integriert ist, dass der Stützabschnitt 38 der Stützplatte 36 für einen Kontakt mit dem Betätigungselement 26 über das Kunststoffmaterial des Gehäuses 30 vorsteht (siehe insbesondere die
1 und
5), wie dies in der älteren deutschen Patentanmeldung
DE 10 2018 003 752 A1 derselben Anmelderin ausführlich beschrieben ist, auf die an dieser Stelle hinsichtlich weiterer, diesbezüglicher Details ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Zu weiteren Einzelheiten des Betätigungsmechanismus 32 sei zunächst insbesondere auf die 7 verwiesen. Demgemäß hat der Betätigungsmechanismus 32 als Stellglied einen in dem Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 aufgenommenen Kolben 40, der entlang einer eine Verschiebeachse bildenden Mittelachse M längsverschieblich und mit einer Kolbenstange 42 des Betätigungsglieds 34 wirkverbunden ist. Der Kolben 40 ist in der Sperrrichtung S über eine Kolbenfeder 44 mit einer Federkraft in eine Sperrstellung (in den 7 bis 9 gezeigt) vorgespannt, in welcher er mittels einer nachfolgend noch näher erläuterten Arretiereinrichtung 46 wahlweise gegenüber dem Gehäuse 30 festgelegt werden kann. Ferner kann der Kolben 40 über einen im Gehäuse 30 vorgesehenen Druckraum 48 in der zur Sperrrichtung S entgegengesetzten Entsperrrichtung E druckbeaufschlagt werden, um bei gelöster Arretiereinrichtung 46 entgegen der Federkraft der Kolbenfeder 44 eine Entsperrstellung einzunehmen, in welcher der Kolben 40 wiederum mittels der Arretiereinrichtung 46 gegenüber dem Gehäuse 30 festgelegt werden kann. Demnach kann der Kolben 40 in Abhängigkeit vom Betätigungszustand der Arretiereinrichtung 46 aus der Sperrstellung in die Entsperrstellung und umgekehrt bewegt sowie in der jeweiligen Stellung festgehalten werden.
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Das auf der Kolbenstange 42 axial verschiebbar angeordnete Betätigungselement 26 ist des Weiteren mittels einer Kolbenstangenfeder 50 (Nachrückfeder) gegenüber der Kolbenstange 42 in der Sperrrichtung S auf einen an der Kolbenstange 42 vorgesehenen Anschlag 52 vorgespannt. Die als Schraubendruckfeder ausgebildete Kolbenstangenfeder 50 dient als Energiespeicher für den Fall, dass die Sperrklinke 18 bei einer Betätigung durch das Parksperrenmodul 10 mit ihrem Verriegelungszahn 22 gegen einen Zahn des Parksperrenrads 14 zur Anlage kommt, ohne mit der Verzahnung 16 in Formschluss zu gelangen. In einer solchen Situation sorgt die Kolbenstangenfeder 50 dafür, dass das federvorgespannte Betätigungselement 26 bei einem Rollen des Kraftfahrzeugs die Sperrklinke 18 nachrückt, so dass deren Verriegelungszahn 22 mit der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 in Eingriff gelangt. In der umgekehrten Richtung kann das Betätigungselement 26 mit einer Bewegung des Kolbens 40 in die Entsperrstellung über den Anschlag 52 in der Entsperrrichtung E bewegt, d.h. gezogen werden.
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Die jeweilige axiale Stellung des Kolbens 40 im Gehäuse 30 kann hierbei mittels einer im Folgenden ebenfalls noch näher beschriebenen Sensoranordnung 54 erfasst werden, die gemäß den 7 und 9 allgemein einen gegenüber dem Gehäuse 30 ortsfesten Positionsdetektor 56 und einen Positionsgeber 58 aufweist, der mit dem Kolben 40 wirkverbunden ist. Mittels der Sensoranordnung 54 kann so zum einen der jeweilige Betätigungszustand des Parksperrenmoduls 10 erfasst werden, d.h. ob sich der Kolben 40 des Betätigungsmechanismus 32 in der Sperrstellung gemäß 7 oder in der Entsperrstellung befindet. Zum anderen lässt sich eine Beschädigung des Parksperrenmoduls 10, z.B. ein eventueller Bruch der Kolbenfeder 44 detektieren. Darüber hinaus kann aber auch das Ein- bzw. Auslegen der Parksperre 12 gesteuert werden, nämlich durch Erfassung des Hubs des Kolbens 40 und hiervon abhängige Druckbeaufschlagung des Druckraums 48. Ebenfalls ist es möglich, ein „Ratschen“ der Sperrklinke 18 über der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 festzustellen, worauf durch Druckbeaufschlagung des Druckraums 48 gegengesteuert werden kann.
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Die Arretiereinrichtung 46 zur wahlweisen Festlegung des Kolbens 40 gegenüber dem Gehäuse 30 umfasst gemäß insbesondere den 7, 8 und 10 allgemein eine stellglied-, d.h. kolbenfeste Rastkontur 60 und ein damit zusammenwirkendes, gehäuseseitiges Rastelement 62. Die Rastkontur 60 hat Rastabschnitte zur Definition der Sperrstellung und der Entsperrstellung des Kolbens 40. Das Rastelement 62 ist aus einer in den genannten Figuren gezeigten Arretierstellung, in der es sich mit der Rastkontur 60 in Eingriff befindet, in eine Freigabestellung bewegbar, in der es die Rastkontur 60 freigibt, und umgekehrt. Dabei ist das Rastelement 62 mittels einer Feder 64 passiv in die Arretierstellung vorgespannt. Entgegen der Vorspannung durch die Feder 64 kann das Rastelement 62 aktiv mittels eines elektromagnetischen Aktuators 66 mit einem entlang einer Zustellachse Z verschieblichen Anker 68 und/oder eines fluidischen Aktuators 70 mit einer druckbeaufschlagbaren Wirkfläche 72 in die Freigabestellung bewegt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsanordnung zum Erreichen der Freigabestellung des Rastelements 62 also zweifach redundant ausgebildet.
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Wie im Folgenden noch im Einzelnen erläutert wird, bestehen im Vergleich zum eingangs geschilderten Stand der Technik verschiedene Besonderheiten des Parksperrenmoduls 10 nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel vor allem in den folgenden fünf Punkten (i bis v): Zunächst (i) ist das Rastelement 62 entlang der Zustellachse Z verschieblich geführt, wobei in einer sehr kompakten Ausgestaltung des Parksperrenmoduls 10 der Anker 68 des elektromagnetischen Aktuators 66 und die druckbeaufschlagbare Wirkfläche 72 des fluidischen Aktuators 70 bezüglich der Zustellachse Z koaxial angeordnet sind (siehe insbesondere die 8). Ferner (ii) ist die Feder 64 zur Vorspannung des Rastelements 62 im elektromagnetischen Aktuator 66 der Arretiereinrichtung 46 integriert (vgl. wiederum die 7, 8 und 10), was ebenfalls einem geringen Bauraumbedarf des Parksperrenmoduls 10 förderlich ist. Gleiches gilt für die weitere Besonderheit, dass (iii) das Rastelement 62 selbst als Kolben 74 geformt ist, der entlang der Zustellachse Z verschieblich geführt ist und die druckbeaufschlagbare Wirkfläche 72 des fluidischen Aktuators 70 bildet (siehe insbesondere die 8), wobei gegenüber dem weiter oben beschriebenen Stand der Technik auch Teile eingespart werden. Darüber hinaus ist mit weiterem Blick auf die Sensorik (Sensoranordnung 54) vorteilhaft vorgesehen, dass (iv) der elektromagnetische Aktuator 66 der Arretiereinrichtung 46 und der Positionsdetektor 56 der Sensoranordnung 54 über eine elektrische Schnittstelle 76 gemeinsam kontaktierbar sind, die im Parksperrenmodul 10 integriert ist (vgl. insbesondere die 2, 4, 7 und 9), was den mit der Sensorik verbundenen Montage- und Kontaktierungsaufwand gegenüber dem Stand der Technik erheblich verringert. Entsprechendes gilt schließlich für die Besonderheit, dass (v) der elektromagnetische Aktuator 66 der Arretiereinrichtung 46 über eine am Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 angebrachte Platine 78 ansteuerbar ist, die auch den Positionsdetektor 56 der Sensoranordnung 54 trägt, wie am besten in den 9 und 11 zu sehen ist.
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Was die Befestigung des Parksperrenmoduls 10 im Kraftfahrzeug angeht, sind sowohl die Stützplatte 36 als auch das Gehäuse 30 mit Befestigungslöchern 80 versehen, die als parallele Durchgangsbohrungen in der Stützplatte 36 bzw. metallisch ausgekleidete Durchgangslöcher im Gehäuse 30 an möglichst weit voneinander beabstandeten Stellen von Stützplatte 36 und Gehäuse 30 ausgebildet sind, wie am besten in den 2 bis 6 zu erkennen ist. Im montierten Zustand des Parksperrenmoduls 10 durchgreifen in den Figuren nicht dargestellte Kopfschrauben die Befestigungslöcher 80 und sind in zugeordneten Gewindelöchern des Getriebegehäuses (nicht gezeigt) eingeschraubt, um das Parksperrenmodul 10 bezüglich des Getriebegehäuses zu positionieren und fest gegen das Getriebegehäuse zu ziehen.
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Der im Inneren des Gehäuses 30 aufgenommene Betätigungsmechanismus 32 und dessen Anbindung an das Betätigungsglied 34 sind in der älteren deutschen Patentanmeldung
DE 10 2018 003 749 A1 derselben Anmelderin ausführlich beschrieben, auf die an dieser Stelle hinsichtlich weiterer, diesbezüglicher Details ausdrücklich Bezug genommen wird. Das Parksperrenmodul 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist demgegenüber nur wenige Unterschiede auf, wie nachfolgend kurz beschrieben werden soll.
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Ein augenfälliger Unterschied besteht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zunächst darin, dass ein Druckstück 82, über das die Kolbenfeder 44 an dem Kolben 40 angreift und welches mittels der Kolbenfeder 44 entgegen der Federkraft der Kolbenfeder 44 relativ zum Kolben 40 in der Entsperrrichtung E verlagert werden kann, unmittelbar in einer das Gehäuse 30 in 7 nach rechts verschließenden Führungsbuchse 84 geführt ist. Hierbei erfolgt die Führung verdrehgesichert mittels eines Führungsfortsatzes 86 mit einem im Wesentlichen quadratischen Querschnitt (siehe 6), der eine komplementär geformte Öffnung 88 in der Führungsbuchse 84 durchgreift.
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Ferner besteht ein augenfälliger Unterschied zu der älteren Konstruktion darin, dass der Positionsgeber 58 der Sensoranordnung 54 im Inneren des Gehäuses 30 direkt am Stellglied, d.h. unmittelbar am Kolben 40 angebracht ist, der hier ebenfalls als Kunststoff-Spitzgussteil ausgebildet ist. Genauer gesagt handelt es sich auch im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei der Sensoranordnung 54 bevorzugt um eine Hall-Sensorik, mit einem Hall-Element 90 als Bestandteil des gehäusefesten Positionsdetektors 56 (9) und einem Magneten als Positionsgeber 58, der in dem Kolben 40 durch Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial des Kolbens 40 eingebettet ist, also nicht außerhalb des Gehäuses 30 sitzt und über einen Halter mit dem Kolben 40 verbunden wäre.
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Wie bei der älteren Konstruktion ist der Kolben 40 mittels der Kolbenfeder 44 in der in 7 dargestellten Sperrstellung des Parksperrenmoduls 10 gegen eine ringförmige Anschlagfläche 92 des Gehäuses 30 vorgespannt. Die Gegenfläche 94 am Kolben 40 ist Bestandteil einer ringförmigen Wirkfläche, die den Druckraum 48 begrenzt und über die der Kolben 40 in der Entsperrrichtung E hydraulisch beaufschlagt werden kann. Für die hydraulische Beaufschlagung des Druckraums 48 und damit des Kolbens 40 besitzt das Gehäuse 30 gemäß den 2, 4 und 11 auf der Unterseite einen einstückig angeformten Druckanschluss 96, der mit dem Druckraum 48 zwischen Gehäuse 30 und Kolben 40 kommuniziert (siehe 11).
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An dem in den 7 und 8 linken Ende ist der Kolben 40 außenumfangsseitig für einen Angriff der Arretiereinrichtung 46 mit einer im Kunststoffmaterial des Kolbens 40 eingebetteten, metallischen Bundhülse 98 verstärkt. Die Bundhülse 98 bildet außenumfangsseitig die Rastkontur 60, welche mittels der Arretiereinrichtung 46 eine Verrastung des Kolbens 40 bezüglich des Gehäuses 30 entweder in der Sperrstellung oder in der Entsperrstellung des Kolbens 40 gestattet.
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Insbesondere die 7, 8, 10 und 12 zeigen nun weitere Einzelheiten der Arretiereinrichtung 46, die im dargestellten Ausführungsbeispiel - wie weiter oben schon erwähnt - zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Entriegelungsmechanismen besitzt, nämlich den elektrisch ansteuerbaren Entriegelungsmechanismus (elektromagnetischer Aktuator 66 mit dem entlang der Zustellachse Z verschieblichen Anker 68) und den hydraulisch ansteuerbaren Entriegelungsmechanismus (fluidischer Aktuator 70 mit der druckbeaufschlagbaren Wirkfläche 72). Beide Entriegelungsmechanismen dienen dazu, das Rastelement 62 entgegen der Federkraft der Feder 64 wahlweise aus seiner in den 7, 8 und 10 gezeigten Raststellung an der Bundhülse 98 des Kolbens 40 in eine von der Bundhülse 98 entfernte Entraststellung zu bewegen, die eine Bewegung des Kolbens 40 entlang der Mittelachse M gestattet.
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Zur räumlichen Relativlage der einzelnen Bestandteile der Arretiereinrichtung 46 bezogen auf die Zustellachse Z des Ankers 68 des elektromagnetischen Aktuators 66 sowie den Kolben 40 des Betätigungsmechanismus 32 und dessen Verschiebeachse (Mittelachse M) im Gehäuse 30 kann zunächst mit Blick auf insbesondere die 8 allgemein Folgendes festgehalten werden: Die Zustellachse Z des Ankers 68 erstreckt sich im Wesentlichen quer zu der Verschiebeachse M des Kolbens 40 und schneidet diese (vgl. 10). Der fluidische Aktuator 70 und der elektromagnetische Aktuator 66 sind auf der Zustellachse Z hintereinander angeordnet. Dabei liegt der fluidische Aktuator 70 bezüglich des Kolbens 40 auf der Zustellachse Z vor dem elektromagnetischen Aktuator 66. Ferner sind das Rastelement 62 und die Feder 64 zur Vorspannung des Rastelements 62 bezüglich der Zustellachse Z koaxial angeordnet, was ebenso für den Anker 68 des elektromagnetischen Aktuators 66 und die Feder 64 gilt. Genauer gesagt sind die Feder 64 und der Anker 68 auf der Zustellachse Z hintereinander angeordnet. Hierbei liegt der Anker 68 bezüglich des Kolbens 40 auf der Zustellachse Z vor der Feder 64. Damit befindet sich der Anker 68 zwischen dem Rastelement 62 und der Feder 64.
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Wie insbesondere die 8 zeigt, ist das Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 zur Aufnahme des Rastelements 62, welches unter Ausbildung der druckbeaufschlagbaren Wirkfläche 72 als gestufter Kolben 74 aus Metall geformt ist, mit einer gestuften Aussparung 100 versehen. Das Rastelement 62 ist in der Aussparung 100 des Gehäuses 30 geführt, wozu ein dem Kolben 40 naher Teilbereich der Aussparung 100 mit einer metallischen Führungshülse 102 ausgekleidet ist. Die Aussparung 100 und das Rastelement 62 sind hierbei rotationssymmetrisch um die Zustellachse Z ausgebildet, wie in 12 zu sehen ist, ebenso wie die Führungshülse 102. Am Boden der Aussparung 100 ist das Gehäuse 30 mit einem Durchbruch 104 versehen, der die Aussparung 100 mit dem Inneren des Gehäuses 30 verbindet, in dem der Kolben 40 längsverschieblich aufgenommen ist. Das Rastelement 62 weist ein stiftförmiges Ende 106 auf, das mit der Rastkontur 60 am Kolben 40 in Eingriff gebracht werden kann und hierfür den Durchbruch 104 durchgreift, wie in 8 dargestellt.
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Auf mittlerer Höhe der Aussparung 100 im Gehäuse 30 und damit auf Höhe der Stufe des Kolbens 74 begrenzen das Rastelement 62 und die Aussparung 100 einen ringförmigen Druckraum 108, über den die Wirkfläche 72 des fluidischen Aktuators 70 druckbeaufschlagt werden kann. Zur hydraulischen Beaufschlagung des Druckraums 108 und damit des Kolbens 74 besitzt das Gehäuse 30 gemäß den 2 und 4 auf der Unterseite einen am Gehäuse 30 in paralleler Anordnung zum Druckanschluss 96 einstückig angeformten weiteren Druckanschluss 110. Der Druckanschluss 110 kommuniziert über einen im Gehäuse 30 ausgebildeten, quer zur Zustellachse Z und zur Mittelachse M verlaufenden Verbindungskanal 112 mit dem ringförmigen Druckraum 108 (siehe insbesondere die 4, 8 und 12). Wie am besten in 12 zu erkennen ist, schneidet der Verbindungskanal 112 mit seinem inneren Ende die Aussparung 100 zur Aufnahme des Rastelements 62. An seinem anderen, äußeren Ende ist der Verbindungskanal 112 gemäß 12 mit einem Kunststoffstopfen 114 zur Umgebung hin dicht verschlossen, der mit dem Gehäuse 30 ultraschallverschweißt ist.
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Gemäß insbesondere 8 ist das Rastelement 62 axial im Bereich des ringförmigen Druckraums 108 zur besseren Anströmung der hydraulischen Wirkfläche 72 des Kolbens 74 mit einer um die Zustellachse Z umlaufenden Vertiefung 116 versehen. Die 8 und 10 zeigen ferner, dass der ringförmige Druckraum 108 mittels einer Dichtungsanordnung 118 zwischen Kolben 74 und Aussparung 100 abgedichtet ist. Die Dichtungsanordnung 118 weist entlang der Zustellachse Z gesehen zu beiden Seiten des ringförmigen Druckraums 108 jeweils ein Dichtelement 120, 122 auf. Die Dichtelemente 120, 122 sind hierbei in jeweils zugeordneten Radialnuten des Kolbens 74 aufgenommen, stehen über diese in bezogen auf die Zustellachse Z radialer Richtung geringfügig vor, um an der Wandfläche der Aussparung 100 dichtend und gleitend zur Anlage zu gelangen, und dienen hierbei zugleich als Gleitringe.
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An seinem in 8 oberen Ende besitzt das Rastelement 62 schließlich einen zylindrischen Fortsatz 124, der in einer komplementär geformten, stirnseitigen Ausnehmung 126 des Ankers 68 des elektromagnetischen Aktuators 66 eingepresst ist. Somit sind das Rastelement 62 und der Anker 68 direkt miteinander verbunden, nämlich mittels eines Presssitzes bei dem Bezugszeichen 128 in 8.
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Für den Fachmann ist ersichtlich, dass bei hinreichender hydraulischer Beaufschlagung der Wirkfläche 72 des Kolbens 74 über den Druckanschluss 110, den Verbindungskanal 112 und den ringförmigen Druckraum 108 das Rastelement 62 in 8 entsprechend dem Doppelpfeil Z in der Aussparung 100 gegen die Federkraft der Feder 64 im elektromagnetischen Aktuator 66 angehoben wird. Dabei wird das stiftförmige Ende 106 des Rastelements 62 durch den Durchbruch 104 im Gehäuse 30 zurückgezogen und kommt von der Rastkontur 60 an der Bundhülse 98 des Kolbens 40 frei, so dass die Verriegelung des Kolbens 40 aufgehoben ist.
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Zu weiteren Einzelheiten des elektromagnetischen Aktuators 66 sei insbesondere auf die 2, 4, 7, 8 und 10 verwiesen. Demgemäß hat der elektromagnetische Aktuator 66 zunächst ein im Wesentlichen becherförmiges Spulengehäuse 130, das von unten an dem Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 angeflanscht ist. Hierfür besitzt das Spulengehäuse 130 auf bezüglich seiner Mittelachse (Zustellachse Z) diametral gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Flanschauge 132. Im am Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 befestigten Zustand des elektromagnetischen Aktuators 66 durchgreifen Befestigungsschrauben 134 die Flanschaugen 132 des Spulengehäuses 130 und sind in Gewindebuchsen (in den Figuren nicht zu sehen) eingeschraubt, die im Kunststoffmaterial des Gehäuses 30 eingebettet sind.
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In dem Spulengehäuse 130 ist - wie für Hubmagneten bekannt - eine mit dem Anker 68 zusammenwirkende, den Anker 68 umgebende Spule 136 aufgenommen. Die Spule 136 ist im Spulengehäuse 130 mittels eines in den 7 und 8 oberen Abschlussteils 138 und einer in diesen Figuren unteren, ringförmigen Rückschlussplatte 140 gehalten. Das Abschlussteil 138 und die Rückschlussplatte 140 sind in dem Spulengehäuse 130 verpresst und sorgen für den erforderlichen magnetischen Rückschluss des gebildeten Magnetantriebs. Ferner ist eine Buchse 142 in der Rückschlussplatte 140 verpresst, die den im Wesentlichen zylindrischen Anker 68 führt. Die Buchse 142 steht etwas über der Rückschlussplatte 140 vor, so dass sie zentrierend in der gestuften Aussparung 100 des Gehäuses 30 einzugreifen vermag, wie in 8 gezeigt. Ein nahe des in 8 oberen Endes des Ankers 68 ausgebildeter Ringbund 144 bildet mit einer Gegenfläche an einer Kunststoffumspritzung 146 der Spule 136 im noch nicht am Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 montierten Zustand des elektromagnetischen Aktuators 66 eine Verliersicherung für den Anker 68.
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In den 7, 8 und 10 ist weiterhin zu sehen, dass die Feder 64 zur Vorspannung des Rastelements 62 am Anker 68 angreift und sich hierbei am Abschlussteil 138 des Spulengehäuses 130 abstützt. Genauer gesagt sind gemäß insbesondere 8 der Anker 68 und das Abschlussteil 138 mit einander gegenüberliegenden Stufenbohrungen 148, 150 versehen, die der Aufnahme der voneinander abgewandten Enden der Feder 64 dienen. Bei der Feder 64 handelt es sich um eine Schraubendruckfeder, die mittels eines zylindrischen Führungsstifts 152 im elektromagnetischen Aktuator 66 geführt ist. Hierbei ist der Führungsstift 152 im durchmesserkleineren Bohrungsabschnitt der Stufenbohrung 148 des Ankers 68 geeignet festgelegt, z.B. eingepresst. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Führungsstift 152 mittels einer Führungsbuchse 154 im durchmesserkleineren Bohrungsabschnitt der Stufenbohrung 150 des Abschlussteils 138 geführt. Die Führungsbuchse 154 selbst ist in der Stufenbohrung 150 des Abschlussteils 138 verpresst.
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Für den Fachmann ist wiederum ersichtlich, dass das fest mit dem Anker 68 des elektromagnetischen Aktuators 66 verbundene Rastelement 62 durch geeignete Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 66, genauer dessen Spule 136 gegen die Kraft der im Spulengehäuse 130 aufgenommenen Feder 64 angehoben werden kann, so dass das stiftförmige Ende 106 des Rastelements 62 von der Bundhülse 98 des Kolbens 40 im Gehäuse 30 freikommt. Der - elektromagnetisch und/oder hydraulisch bewirkt - von der Arretiereinrichtung 46 freigegebene Kolben 40 des Parksperrenmoduls 10 kann je nach Betätigungszustand der Parksperre 12 nun durch die Federkraft der Kolbenfeder 44 von seiner Entsperrstellung in seine Sperrstellung oder durch hydraulische Beaufschlagung des Druckraums 48 im Gehäuse 30 von seiner Sperrstellung in seine Entsperrstellung bewegt werden, bevor er in seiner jeweiligen Stellung mittels der Arretiereinrichtung 46 wieder festgelegt wird. Für eine definierte Raststellung des Rastelements 62 der Arretiereinrichtung 46 im Gehäuse 30 bildet im Übrigen der mit dem Durchbruch 104 versehene Boden der Aussparung 100 im Gehäuse 30 einen Anschlag für das Rastelement 62.
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Zu weiteren Einzelheiten der elektrischen Kontaktierung des elektromagnetischen Aktuators 66 der Arretiereinrichtung 46 und des Positionsdetektors 56 der Sensoranordnung 54 unter Zuhilfenahme der gemeinsamen elektrische Schnittstelle 76 und der Platine 78 ist insbesondere auf die 7 bis 9 zu verweisen.
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Demgemäß ist das Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 mit einer Aussparung 156 zur engen Aufnahme der in einer Draufsicht gesehen rechteckigen Platine 78 versehen. Die Aussparung 156 zur Aufnahme der Platine 78 erstreckt sich in ihrer Haupterstreckungsrichtung längs zum Kolben 40, d.h. entlang der Mittelachse M des Gehäuses 30. Dabei ist die in der Aussparung 156 aufgenommene Platine 78 quer zur Zustellachse Z des Ankers 68 des elektromagnetischen Aktuators 66 ausgerichtet. Nach außen ist die Aussparung 156 zur Aufnahme der Platine 78 mittels eines Deckels 158 verschlossen. Der ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial bestehende Deckel 158 ist mit dem Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 bei dem Bezugszeichen 160 in den 2, 4 und 9 umlaufend dicht laserverschweißt.
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Gemäß insbesondere den 2, 4, 7, 9 und 11 weist die gemeinsame elektrische Schnittstelle 76 für den elektromagnetischen Aktuator 66 der Arretiereinrichtung 46 und den Positionsdetektor 56 der Sensoranordnung 54 des Weiteren einen am Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 angebrachten Steckanschluss 162 auf. Der Steckanschluss 162 ist im Wesentlichen quer zu der Mittelachse M des Kolbens 40 ausgerichtet, entlang welcher der Kolben 40 im Gehäuse 30 des Parksperrenmoduls 10 längsverschieblich ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Steckanschluss 162 am Deckel 158 für die Aussparung 156 zur Aufnahme der Platine 78 ausgebildet, genauer gesagt mit dem Deckel 158 einstückig geformt. Ferner ist die Platine 78 bei dem Bezugszeichen 164 in den 9 und 11 auf geeignete Weise an dem Deckel 158 des Gehäuses 30 befestigt, z.B. mittels einer mechanischen Clipsverbindung oder Heißverstemmen von Befestigungsvorsprüngen an dem aus Kunststoff bestehenden Deckel 158.
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Sowohl der elektromagnetische Aktuator 66 der Arretiereinrichtung 46 als auch der Positionsdetektor 56 der Sensoranordnung 54 sind über die am Gehäuse 30 angebrachte Platine 78 an die elektrische Schnittstelle 76 angeschlossen. Hierbei ist der elektromagnetische Aktuator 66 der Arretiereinrichtung 46, genauer dessen Spule 136 über Kontaktstifte 166 mit der Platine 78 kontaktiert (zur Vereinfachung der Darstellung ist in den Figuren nur ein Kontaktstift 166 gezeigt). Die Kontaktstifte 166 sind bei dem Bezugszeichen 168 in den 8 und 9 mittels einer Pressfit-Verbindung in der Platine 78 festgelegt. Zur mechanischen Stabilisierung sind die Kontaktstifte 166 des elektromagnetischen Aktuators 66 mittels eines Führungsteils 170 in einem Schacht 172 des Gehäuses 30 des Parksperrenmoduls 10 gehalten, der quer zur Aussparung 156 zur Aufnahme der Platine 78 verläuft.
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Wie weiterhin in den 7 und 9 angedeutet ist, ist der Steckanschluss 162 zur gemeinsamen Kontaktierung des elektromagnetischen Aktuators 66 der Arretiereinrichtung 46 und des Positionsdetektors 56 der Sensoranordnung 54 mit Kontaktstiften 174 versehen, die ebenfalls mittels einer Pressfit-Verbindung 176 (9) in der Platine 78 festgelegt sind. In 9 ist schließlich noch gezeigt, dass im Parksperrenmodul 10 auch eine an sich bekannte Ansteuerelektronik 178 für das Hall-Element 90 des Positionsdetektors 56 integriert ist, die auf der Platine 78 angeordnet und verschaltet ist. Für die Sensoranordnung 54 dient die Platine 78 somit nicht nur als mechanischer Träger des Positionsdetektors 56 sondern sorgt zugleich auch für die Verschaltung des Hall-Elements 90 des Positionsdetektors 56 mit der zugehörigen Ansteuerelektronik 178.
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Für den Fachmann ist ersichtlich, dass das auf der dem Kolben 40 zugewandten Seite der Platine 78 angeordnete Hall-Element 90 des Positionsdetektors 56 die Lage des im Kolben 40 eingebetteten Positionsgebers 58 (Magnet) durch die Wandung des Kunststoffgehäuses 30 hindurch zu detektieren vermag, so dass über die Sensoranordnung 54 der jeweilige Betätigungszustand des Parksperrenmoduls 10 erfasst werden kann. Bei der Montage des Parksperrenmoduls 10 im Kraftfahrzeug ist vom Monteur lediglich ein Stecker (nicht gezeigt) zum Steckanschluss 162 zu fügen, um den elektrischen Kontakt zu sowohl dem elektromagnetischen Aktuator 66 der Arretiereinrichtung 46 als auch zum Positionsdetektor 56 der Sensoranordnung 54 herzustellen, d.h. für einen vollständigen elektrischen Anschluss des Parksperrenmoduls 10 im Kraftfahrzeug zu sorgen.
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Ein Parksperrenmodul hat ein Gehäuse, in dem zur Betätigung einer Parksperre ein Stellglied längsverschieblich aufgenommen ist, das aus einer Sperrstellung in eine Entsperrstellung und umgekehrt bewegbar ist. Das Stellglied ist gegenüber dem Gehäuse mittels einer Arretiereinrichtung wahlweise festlegbar, die eine stellgliedfeste Rastkontur und ein gehäuseseitiges Rastelement aufweist. Das Rastelement ist aus einer Arretierstellung, in der es mit der Rastkontur eingreift, in eine Freigabestellung bewegbar, in der es die Rastkontur freigibt, und umgekehrt. Hierbei ist das Rastelement mittels einer Feder passiv in die Arretierstellung vorgespannt und entgegen der Feder mittels wenigstens eines elektromagnetischen Aktuators aktiv in die Freigabestellung bewegbar. In sehr kompakter Ausbildung ist die Feder zur Vorspannung des Rastelements im elektromagnetischen Aktuator der Arretiereinrichtung integriert.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 10
- Parksperrenmodul
- 12
- Parksperre
- 14
- Parksperrenrad
- 16
- Verzahnung
- 18
- Sperrklinke
- 20
- Schwenkachse
- 22
- Verriegelungszahn
- 24
- Bohrung
- 26
- Betätigungselement
- 28
- konischer Flächenabschnitt
- 30
- Gehäuse
- 32
- Betätigungsmechanismus
- 34
- Betätigungsglied
- 36
- metallische Stützplatte
- 38
- Stützabschnitt
- 40
- Stellglied / Kolben
- 42
- Kolbenstange
- 44
- Kolbenfeder
- 46
- Arretiereinrichtung
- 48
- Druckraum
- 50
- Kolbenstangenfeder
- 52
- Anschlag
- 54
- Sensoranordnung
- 56
- Positionsdetektor
- 58
- Positionsgeber
- 60
- Rastkontur
- 62
- Rastelement
- 64
- Feder
- 66
- elektromagnetischer Aktuator
- 68
- Anker
- 70
- fluidischer Aktuator
- 72
- druckbeaufschlagbare Wirkfläche
- 74
- Kolben
- 76
- elektrische Schnittstelle
- 78
- Platine
- 80
- Befestigungsloch
- 82
- Druckstück
- 84
- Führungsbuchse
- 86
- Führungsfortsatz
- 88
- Öffnung
- 90
- Hall-Element
- 92
- Anschlagfläche
- 94
- Gegenfläche
- 96
- Druckanschluss
- 98
- Bundhülse
- 100
- Aussparung
- 102
- Führungshülse
- 104
- Durchbruch
- 106
- stiftförmiges Ende
- 108
- ringförmiger Druckraum
- 110
- Druckanschluss
- 112
- Verbindungskanal
- 114
- Kunststoffstopfen
- 116
- Vertiefung
- 118
- Dichtungsanordnung
- 120
- Dichtelement
- 122
- Dichtelement
- 124
- zylindrischer Fortsatz
- 126
- Ausnehmung
- 128
- Presssitz
- 130
- Spulengehäuse
- 132
- Flanschauge
- 134
- Befestigungsschraube
- 136
- Spule
- 138
- Abschlussteil
- 140
- Rückschlussplatte
- 142
- Buchse
- 144
- Ringbund
- 146
- Kunststoffumspritzung
- 148
- Stufenbohrung
- 150
- Stufenbohrung
- 152
- Führungsstift
- 154
- Führungsbuchse
- 156
- Aussparung
- 158
- Deckel
- 160
- Laserverschweißung
- 162
- Steckanschluss
- 164
- Platinenbefestigung
- 166
- Kontaktstift
- 168
- Pressfit-Verbindung
- 170
- Führungsteil
- 172
- Schacht
- 174
- Kontaktstift
- 176
- Pressfit-Verbindung
- 178
- Ansteuerelektronik
- E
- Entsperrrichtung
- M
- Mittelachse / Verschiebeachse
- S
- Sperrrichtung
- Z
- Zustellachse
