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Die Erfindung betrifft einen Spindelaktor mit einem Spindeltrieb, der 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 Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung mit einem Betätigungselement und mit einem derartigen Spindelaktor. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betätigen eines Bestätigungselements.
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Aus der
DE 10 2009 013 404 A1 ist ein Getriebeaktor zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes mit einer Mehrzahl von Gängen bekannt, wobei eine Schaltwelle von zumindest einem Elektromotor in eine Dreh- und Längsbewegung antreibbar ist und mittels einer Bewegung ein Gang ausgewählt und mittels der anderen Bewegung geschaltet wird, bei dem zwischen dem Schaltgetriebe und dem zumindest einem Elektromotor ein Gehäuse vorgesehen ist, in dem ein Aktorgetriebe gekapselt aufgenommen ist.
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Aus der
WO 2015/149775 A1 ist ein Aktor zur Kupplungsbetätigung gekannt, der ein Motormodul und ein Betätigungsmodul umfasst. Das Motormodul ist wahlweise mit einem Hydraulikmodul oder einem Mechanikmodul verbindbar. Das Motormodul und/oder das Betätigungsmodul weisen einen Motorflansch zur wahlweisen Verbindung auf. Das Motormodul und/oder das Betätigungsmodul weisen wenigstens einen Gehäuseflansch zur Verbindung mit einem Gehäuse auf.
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Die
WO 2015/070850 A1 offenbart eine Betätigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektromechanischen Aktor, der eine elektromotorisch in Drehbewegung versetzbare Spindel aufweist, die über ein Rotationbewegung in Linearbewegung wandelndes Bewegungswandelgetriebe Druck und/oder Zug auf eine Druckhülse weitergebend an eine Auslöseeinrichtung einer Kupplung koppelbar ist, wobei die Druckhülse über eine die Druckhülse gegen Rotation sichernde Gelenkeinheit auf eine Kupplungsstellvorrichtung einwirkt. Ferner wird in dieser Druckschrift auch eine Kupplung mit einer solchen Betätigungsvorrichtung beschrieben.
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Die
DE 10 2015 212 645.5 offenbart einen Kupplungsaktor für ein Kraftfahrzeug, mit einem axial verfahrbaren Stellteil, wobei das Stellteil über einen einen Stator aufweisenden Elektromotor in eine Axialbewegung versetzbar ist und der Stator in einem topfartigen, den Stator zumindest teilweise umgebenden Satorgehäuse fest angebunden ist, wobei das Stellteil zum Bewirken einer Stellbewegung ausgelegt ist, wobei das auch das Stellteil umgebende Statorgehäuse einteilig ausgebildet ist.
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In der
DE 10 2016 206 749 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe offenbart, die ein Gehäuse, einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor und ein Betätigungsgetriebe mit einer Spindelstange und einer Spindelmutter aufweist, wobei die Betätigungsvorrichtung eine mit der Spindelstange verbundene Koppelstange aufweist, um die Betätigungsvorrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Betätigen eines Betätigungselements mit einem Spindelaktor zu vereinfachen und/oder zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Spindelaktor mit einem Spindeltrieb, der 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, dadurch gelöst, dass der Spindeltrieb mindestens eine Zwischenmutter umfasst, die ein Zwischenmutterinnengewinde, das mit einem Spindelstangenaußengewinde der Spindelstange kämmt, und ein Zwischenmutteraußengewinde aufweist, das mit einem Spindelmutterinnengewinde der Spindelmutter kämmt und eine andere Steigung aufweist als das Zwischenmutterinnengewinde. Die Zwischenmutter ermöglicht auf einfache Art und Weise die Darstellung eines mindestens zweistufigen Spindeltriebs. Mit dem zweistufigen Spindeltrieb können zum Beispiel in einer ersten Stufe hohe Betätigungskräfte und in einer zweiten Stufe eine hohe Dynamik beziehungsweise große Betätigungswege dargestellt werden.
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Spindelstange, Zwischenmutter und Spindelmutter sind dabei radial verschachtelt, wobei Zwischenmutter und Spindelmutter die Spindelstange im Wesentlichen vollständig in Umfangsrichtung umschließen können.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Spindelaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelmutterinnengewinde und das Zwischenmutteraußengewinde eine größere Steigung aufweisen als das Zwischenmutterinnengewinde und das Spindelstangenaußengewinde. Dadurch kann das Betätigen eines Betätigungselements mit dem Spindelaktor vorteilhaft beschleunigt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Spindelaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenmutter einen Anschlag an der Spindelmutter aufweist. Durch den Anschlag an der Spindelmutter wird eine der beiden Stufen des zweistufigen Spindeltriebs begrenzt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Spindelaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenmutter an einem Ende einen Bund aufweist, der an der Spindelmutter anschlägt. Die Zwischenmutter mit dem Bund ist fertigungstechnisch relativ einfach herstellbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Spindelaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelstange einen Anschlag an der Zwischenmutter aufweist. Der Anschlag an der Zwischenmutter wird zum Beispiel von einem Ende der Zwischenmutter dargestellt. Bei dem Ende der Zwischenmutter mit dem Anschlag für die Spindelstange handelt es sich vorteilhaft um ein dem vorab genannten Bund abgewandtes Ende der Zwischenmutter.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Spindelaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelstange an einem Ende einen Bund aufweist, der an der Zwischenmutter anschlägt. Der Bund an der Zwischenmutter ist fertigungstechnisch relativ einfach darstellbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Spindelaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenmutter aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Das liefert den Vorteil, dass die Zwischenmutter, insbesondere mit dem Bund an einem Ende, kostengünstig herstellbar ist. Darüber hinaus ermöglicht die Zwischenmutter aus dem Kunststoffmaterial auf einfache Art und Weise eine Optimierung des Reibungssystems des Spindeltriebs.
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Die oben angegebene Aufgabe ist alternativ oder zusätzlich durch eine Vorrichtung mit einem Betätigungselement und mit einem vorab beschriebenen Spindelaktor gelöst. Das Betätigungselement wirkt direkt oder indirekt mit einer zu betätigenden Einrichtung zusammen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement einer Parksperre eines Getriebes zugeordnet ist. Das Betätigungselement kann auf einfache Art und Weise mit der Spindelstange des Spindelaktors transatorisch in Bewegung versetzt werden. Zwischen der Spindelstange und dem Betätigungselement kann ein Druckstück angeordnet sein. Das Druckstück ist zum Beispiel drehfest mit einem Ende der Spindelstange verbunden.
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Die oben angegebene Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Betätigen der Parksperre eines Getriebes, mit einem vorab beschriebenen Spindelaktor und mit einer Parksperrenklinke, die zur Darstellung der Parksperre mit einem Parksperrenrad zusammenwirkt, dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mindestens eine Konturrolle umfasst, die einer Abrollkontur an der Parksperrenklinke zugeordnet ist und die durch eine Rollenhalterung drehbar gelagert ist, die wiederum durch den Spindeltrieb des Aktors relativ zu der Parksperrenklinke im Wesentlichen translatorisch bewegbar ist. Bei dem Getriebe handelt es sich vorzugsweise um ein Automatikgetriebe oder um ein automatisiertes Getriebe. Insbesondere ein Öffnen oder Lösen der mit „P“ bezeichneten Parkstellung, in der das Getriebe mechanisch 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 Spindelaktor wird verkürzt auch als Aktor bezeichnet. Der beanspruchte Spindelaktor kann vorteilhaft in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug zum Betätigen, insbesondere Lösen, der Parksperre verwendet werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb des Aktors eine elektromotorisch in Drehbewegung versetzbare Spindelmutter und eine Zwischenmutter umfasst, die so mit einer Spindelstange zusammenwirkt, dass die Spindelstange bei einer Drehbewegung der Zwischenmutter 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 Zwischenmutter kämmt, die wiederum mit 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 die Rollenhalterung so mit der Vorspannkraft einer Sperrfedereinrichtung beaufschlagt ist, dass die Parksperre ohne Aktorbetätigung gesperrt werden kann. Ohne Aktorbetätigung bedeutet zum Beispiel ohne Motorkraft. Die Sperrfedereinrichtung ist zum Beispiel als Schraubendruckfeder ausgeführt und vorteilhaft mit einem Ende gehäusefest abgestützt, zum Beispiel an einem Rahmen der Vorrichtung zum Betätigen der Parksperre. Das andere Ende der Sperrfedereinrichtung ist vorteilhaft gegen ein dem Aktor abgewandtes Ende der Rollenhalterung vorgespannt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenhalterung mit einem Stößel kombiniert ist, der mit einem Öffnungshebel an der Parksperrenklinke zusammenwirkt, um eine Zwangsöffnung der Parksperre darzustellen. Der Stößel ist vorteilhaft an einem dem Aktor abgewandten Ende der Rollenhalterung befestigt. Der Stößel kann auch einstückig mit der Rollenhalterung verbunden sein, die vorteilhaft als Rollenkäfig ausgeführt ist. Der Öffnungshebel ist vorteilhaft einstückig mit der Parksperrenklinke verbunden und ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu dem Stößel angeordnet. Wenn das freie Ende des Stößels an den Öffnungshebel anschlägt, kann über den Stößel eine Kraft auf den Öffnungshebel ausgeübt werden, die eine Zwangsöffnung der Parksperre bewirkt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Konturrolle so in oder an der Rollenhalterung gelagert ist, dass sich eine zentrale Bewegungsachse des Stößels mit einer Drehachse der Konturrolle schneidet. Die zentrale Bewegungsachse des Stößels wird auch als Zentralachse bezeichnet und fällt, je nach Ausführung, mit einer Längsachse des Stößels zusammen. Die beanspruchte Anordnung liefert unter anderem den Vorteil, dass sich die in Betrieb auf die Konturrolle wirkenden Kräfte in einem Punkt im Zentrum der Konturrolle treffen. Die Wirkungslinien der drei auf die Konturrolle wirkenden Kräfte haben also einen gemeinsamen Schnittpunkt. Im Betrieb der Vorrichtung wird eine erste Kraft von der Sperrfedereinrichtung beziehungsweise Sperrfeder auf die Konturrolle ausgeübt, die über die Rollenhalterung gegen die Konturrolle vorgespannt ist. Eine zweite Kraft wird vorteilhaft von einer Abstützrolle ausgeübt, die Kontakt mit der Konturrolle hat und ebenfalls in der Rollenhalterung gelagert ist. Eine dritte Kraft wird von der Abrollkontur auf die Konturrolle ausgeübt. Wenn sich diese drei Kräfte in einem Punkt schneiden, wird auf die vorzugsweise als Rollenkäfig ausgeführte Rollenhalterung vorteilhaft kein Drehmoment ausgeübt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein stabiler, robuster Betrieb der Parksperre ermöglicht. Das gilt insbesondere im Fall eines Abweisens der Sperrklinke von dem Parksperrenrad.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungshebel an der Parksperrenklinke mit der Vorspannkraft einer Öffnungsfedereinrichtung beaufschlagt ist. Die Öffnungsfedereinrichtung ist zum Beispiel als Schraubendruckfeder ausgeführt und mit einem Ende gehäusefest, zum Beispiel an einem Rahmen der Vorrichtung, abgestützt. Das andere Ende der Öffnungsfedereinrichtung ist gegen den Öffnungshebel der Parksperrenklinke vorgespannt. Mit der Öffnungsfedereinrichtung kann eine Dauerkraft auf die Parksperrenklinke ausgeübt werden. Dadurch wird die Stabilität in Betrieb der Vorrichtung vergrößert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel eine Mitnehmereinrichtung aufweist, die an dem Öffnungshebel anschlägt, bevor die Öffnungsfedereinrichtung auf Block geht. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Öffnungshebel eine Ausnehmung für den Stößel. Diese Ausnehmung für den Stößel kann zum Beispiel durch eine gabelartige Ausführung des Öffnungshebels realisiert sein. Die Mitnehmereinrichtung wird zum Beispiel durch Anschlagkörper dargestellt, die von dem Stößel abstehen und an den Öffnungshebel anschlagen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Konturrolle mit einer Stützrolle Kontakt hat, die auf einer der Parksperrenklinke abgewandten Seite der Konturrolle in oder an der Rollenhalterung drehbar gelagert ist und an einer Stützkontur abrollt, die der Abrollkontur an der Parksperrenklinke zugewandt ist. Die Stützkontur ist gehäusefest angeordnet, zum Beispiel an einem Rahmen der Vorrichtung. Durch die Stützkontur wird zusammen mit der Abrollkontur für die Konturrolle auf einfache Art und Weise eine definierte Führung der Rollenhalterung realisiert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen mit einer Lagerung für die Parksperrenklinke ausgestatteten Rahmen umfasst, der an ein Getriebegehäuse angebaut ist. Das liefert den Vorteil, dass die Vorrichtung zum Betätigen der Parksperre auf einfache Art und Weise an das Getriebegehäuse angeflanscht werden kann. Die Parksperrenklinke ist an dem Rahmen vorteilhaft schwenkbar, zum Beispiel zwischen einer Öffnungsstellung und einer Sperrstellung, gelagert. Der Rahmen ist vorteilhaft Teil eines Gehäuses der Vorrichtung, auf das sich der vorab verwendete Begriff gehäusefest bezieht. Der Rahmen kann auch das Gehäuse der Vorrichtung darstellen. Der Elektromotor des Spindelaktors ist vorteilhaft unabhängig von dem Rahmen beziehungsweise dem Gehäuse der Vorrichtung an das Getriebegehäuse angebaut. Dadurch werden die Montage und ein eventuelles Austauschen des Elektromotors vereinfacht, und zwar unabhängig von der Parksperrenmechanik.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betätigen einer Parksperre eines Getriebes mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung. Die Rollenhalterung, insbesondere der Rollenkäfig, agiert über die Konturrolle mit der Abrollkontur an der Parksperrenklinke. Der mit der Rollenhalterung verbundene Stößel interagiert mit dem Öffnungshebel der Parksperrenklinke. Die Rollenhalterung ist vorteilhaft axial in Richtung Aktor angefedert, so dass die Parksperre ohne Motorkraft gesperrt werden kann. Die Mechanik der Parksperrenvorrichtung kann vorteilhaft auch, je nach Ausführung, an einem bekannten Aktor, insbesondere einen Spindelaktor, zum Beispiel an dessen Motorflansch, über die Rollenhalterung angeflanscht werden.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Herstellen einer vorab beschriebenen Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre.
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Bei einem Verfahren zum Betätigen eines Betätigungselements ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Betätigungselement mit einem vorab beschriebenen Spindelaktor mehrstufig betätigt wird. Durch die mehrstufige, insbesondere zweistufige, Betätigung kann das Betätigen des Betätigungselements auf einfache Art und Weise beschleunigt werden.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Zwischenmutter, eine Spindelstange und/oder eine Spindelmutter für einen vorab beschriebenen Spindelaktor. 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 Seitenansicht einer Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre in einer geschlossenen Stellung („P“) im Schnitt;
- 2 eine vergrößerte Darstellung einer Antriebseinheit der Vorrichtung aus 1;
- 3 die Schnittansicht der Vorrichtung aus 1 in einem Umschaltpunkt eines Spindeltriebs;
- 4 die Schnittansicht der Vorrichtung aus 1 in offener Stellung („not P“); und
- 5 die Schnittansicht der Vorrichtung aus 1 beim Abweisen (Geschwindigkeit zum Beispiel größer als fünf Kilometer pro Stunde).
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In den 1 bis 5 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 4. Die Drehachse des Parksperrenrads 4 erstreckt sich in den 1 bis 5 senkrecht zu der jeweiligen Zeichenebene.
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Das Parksperrenrad 4 wirkt mit einer Parksperrenklinke 5 zusammen. Die Parksperrenklinke 5 weist an einem freien Ende einen Klinkenzahn 6 auf, der zur Darstellung der Parksperre 3, wie man in 1 sieht, in eine Zahnlücke 8 einer Verzahnung 9 eingreift, die außen an den Parksperrenrad 4 ausgebildet ist.
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Die Zahnlücke 8 wird von einem Sperrzahn 7 begrenzt, der an dem Parksperrenrad 4 ausgebildet ist. Das Parksperrenrad 4 weist über seinen Umfang verteilt eine Vielzahl von Zahnlücken 8 auf, die von jeweils zwei Sperrzähnen begrenzt werden.
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Zur Betätigung der Parksperre 3 umfasst die Vorrichtung 1 einen Aktor 10 mit einem Elektromotor 12. Der Elektromotor 12 ist mit einem Motorlager 11 ausgestattet und dient als elektromotorischer Antrieb für einen Spindeltrieb 13 des Aktors 10. Daher wird der Aktor 10 auch als Spindelaktor bezeichnet.
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Der Spindeltrieb 13 umfasst eine Spindelstange 14, eine Spindelmutter 15 und eine Zwischenmutter 40, die miteinander so in Wirkbeziehung stehen, dass eine Drehbewegung der Spindelmutter 15 eine Linearbewegung der Spindelstange 14 zur Folge hat.
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Der Spindeltrieb 13 des Aktors 10 ist axial bauraumoptimiert innerhalb eines Rotors 16 des Elektromotors 12 des Aktors 10 angeordnet. Der Rotor 16 des Elektromotors 12 wiederum ist radial innerhalb und in axialer Richtung vollständig überlappend zu einem Stator 18 des Elektromotors 12 angeordnet. Der Rotor 16 ist mit Hilfe des Motorlagers 11 drehbar in dem Stator 18 gelagert.
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Die Spindelmutter 15 des Spindeltriebs 13 ist drehfest mit dem Rotor 16 des Elektromotors 12 verbunden. Bei der Spindelmutter 15 handelt es sich zum Beispiel um eine in dem Rotor 16 angeordnete Bewegungsgewindemutter, die vorzugsweise aus Kunststoff gebildet ist und in welche, unter Zwischenschaltung der Zwischenmutter 40, eine vorzugsweise aus Metall gebildete Bewegungsgewindespindel eingeschraubt ist, die auch als Spindelstange 14 bezeichnet wird.
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An dem in 1 linken Ende der Spindelstange 14, die verkürzt auch als Spindel bezeichnet wird, befindet sich ein Druckstück 17, das drehfest mit der Spindel 14 verbunden ist und sich rotatorisch an einem Rahmen 20 abstützt. Das in 1 linke Ende der Spindel 14 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 14 wird bei Rotation der Spindelmutter 15, indirekt über die Zwischenmutter 40, ein axialer Vorschub der Spindel oder Spindelstange 14 erzwungen.
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Das Gewinde des Spindeltriebs 13 ist vorzugsweise selbsthemmend ausgelegt, so dass eine eingestellte Spindelposition stromlos gehalten wird, unabhängig davon, ob auf die Spindel 14 eine Axialkraft einwirkt. Im in 1 dargestellten eingefahrenen Zustand ist der Spindeltrieb 13 durch den in den Elektromotor 12 integrierten Aufbau nur geringfügig länger als der Elektromotor 12 selbst.
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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 Öffnungshebel 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 ausgeführten Rollenhalterung 25 drehbar gelagert. Die Konturrolle 26 hat Kontakt mit einer Stützrolle 28, 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 1. Die Stützrolle 28 rollt an einer rahmenfesten oder gehäusefesten Stützkontur 29 ab.
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Die Rollenhalterung 25 ist mit einer Vorspannkraft einer Sperrfedereinrichtung 31 beaufschlagt. Die Sperrfedereinrichtung 31 ist als Schraubendruckfeder ausgeführt. Ein Stößel 32 erstreckt sich durch die Sperrfedereinrichtung 31 hindurch. Der Stößel 32 ist an der Rollenhalterung 25 befestigt und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Spindelstange 14 des Spindeltriebs 13.
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Der Stößel 32 kann, anders als dargestellt, auch einstückig mit der als Rollenkäfig ausgeführten Rollenhalterung 25 verbunden sein. Der Stößel 32 stellt einen Führungsstift für die als Schraubendruckfeder ausgeführte Sperrfedereinrichtung 31 dar. Das dem Elektromotor 12 abgewandte Ende des Stößels 32 trifft bei einer Verschiebung vom Elektromotor 12 weg auf den Öffnungshebel 33, über welchen die Parksperrenklinke 5 aus dem Parksperrenrad 4, das auch als Klinkenrad bezeichnet wird, zwangsausgespurt werden kann, zum Beispiel über einen entsprechenden Anschlag an dem Stößel 32.
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In 4 befindet sich die Parksperrenaktorik der Vorrichtung 1 in einer offenen Stellung. Die Spindelstange 14 ist gegenüber ihrer in 1 dargestellten Stellung nach links versetzt. Die Bewegung der Spindelstange 14 wird über das Druckstück 17 auf die Rollenhalterung 25 mit dem Stößel 32 übertragen.
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In 5 ist die Vorrichtung 1 beim Abweisen des Klinkenzahns 6 der Parksperrenklinke 5 durch das Parksperrenrad 4 dargestellt. Dabei bewegt sich ein mit dem Automatikgetriebe und der Vorrichtung 1 ausgestattetes Kraftfahrzeug zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit, die größer als fünf Kilometer pro Stunde ist. Durch das Abweisen wird dann ein unerwünschtes Einlegen der Parksperre 3 verhindert. Die Spindelstange 14 befindet sich in 5 in der gleichen Stellung wie in 1. Im Unterschied zu 1 ist in 5 die Rollenhalterung 15 von dem Druckstück 17 beabstandet. Der Klinkenzahn 6 der Parksperrenklinke 5 greift nicht in die Zahnlücke 8 der Verzahnung 9 des Parksperrenrads 4 ein.
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Der Stößel 32 ist vorteilhaft so an dem Rollenkäfig beziehungsweise der Rollenhalterung 25 angebracht, dass die Kraftwirkungslinie beziehungsweise Zentralachse der Sperrfedereinrichtung 31 und/oder des Stößels 32 sich mit der Drehachse der Konturrolle 26 schneidet beziehungsweise schneiden. Das liefert den Vorteil, dass sich drei auf die Konturrolle 26 wirkende Kräfte 41 bis 43 in einem Punkt im Zentrum der Konturrolle 26 treffen. Da sich alle drei Kräfte 41 bis 43 in einem Punkt schneiden, wirkt auf den Rollenkäfig beziehungsweise die Rollenhalterung 25 kein Drehmoment, das eine zusätzliche Belastung, insbesondere im Fall des Klinken-Abweisens, bedeuten würde.
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In dem in 1 dargestellten Zustand der geschlossenen Parksperre ist der Spindeltrieb 13 mit der Spindelstange 14 maximal eingefahren. Dadurch wird die Rollenhalterung 25 freigegeben, so dass die Sperrfedereinrichtung 31 die Rollen 26, 28 in Richtung Elektromotor 12 verschieben kann. Durch die Abrollkontur 27 auf der Parksperrenklinke 5 drückt die Konturrolle 26 die Parksperrenklinke mit dem Klinkenzahn 6 in die Zahnlücke 8 des als Zahnrad ausgeführten Parksperrenrads 4, wodurch dieses nicht mehr beziehungsweise nur noch im Rahmen des Zahnspiels rotieren kann.
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Der Rahmen 20 umfasst einen Rahmenkörper 55, der an das Getriebegehäuse angeflanscht ist. Der Rahmenkörper 55 ist über einen Verbindungskörper 56 einstückig mit einem Auge 57 verbunden. Anders als dargestellt, kann der Rahmen 20 bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch an den Elektromotor 12 des Aktors 10 angebaut oder angeflanscht werden.
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Der Stößel 32 erstreckt sich durch das Auge 57 hindurch. Eine Öffnungsfedereinrichtung 34 ist zwischen dem Öffnungshebel 33 und dem gestellfesten oder rahmenfesten beziehungsweise gehäusefesten Auge 57 eingespannt.
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Die Sperrfedereinrichtung 31 ist zwischen der Rollenhalterung 25 und dem rahmenfesten Auge 57 eingespannt. Die Öffnungsfedereinrichtung 34 wirkt, bezogen auf die Parksperrenklinke 5 gegensinnig zu der Sperrfedereinrichtung 31. Dadurch können beide Federeinrichtungen 31 und 34 jeweils kräftiger dimensioniert werden, wodurch Reibungseffekte etcetera eine weniger störende Auswirkung haben.
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Weiterhin ist die Parksperrenklinke 5, zum Beispiel bei einem in 5 dargestellten Abweisen, nicht komplett frei, sondern über die auch als Gegenfeder bezeichnete Öffnungsfedereinrichtung 34 immer mit einer gewissen Kraft angefedert, also in Wirkverbindung mit dem Rahmenkörper 20, und zwar auch dann, wenn aufgrund von dynamischen Effekten die Rollen und somit der Rollenkäfig beziehungsweise die Rollenhalterung 25 den Kontakt mit der Abrollkontur an der Parksperrenklinke 5 verlieren sollten.
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Hierdurch entsteht vorteilhaft auch eine Abstützkraft in der Klinkenlagerung. Dadurch ergibt sich eine dämpfende Wirkung auf die ansonsten freie Klinkenbewegung. Dadurch können unerwünschte Schwingungen im Betrieb der Vorrichtung 1 reduziert werden.
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Der Öffnungshebel 33 umfasst eine Ausnehmung 35, durch die sich das freie Ende des Stößels 32 hindurch erstrecken kann. Daher ist durch das freie Ende des Stößels 32 keine Zwangsöffnung der Parksperrenklinke 5 realisierbar. Damit zum Beispiel beim vollständigen Öffnen der Parksperre, das in 4 dargestellt ist, die Gegenfeder beziehungsweise Öffnungsfedereinrichtung 34 nicht auf Block gedrückt wird, ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine (nicht dargestellte) Mitnehmereinrichtung an dem Stößel 32 vorgesehen.
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Die Mitnehmereinrichtung umfasst zum Beispiel Anschlagkörper, die an dem Stößel 32 vorgesehen sind und an den Öffnungshebel 33 anschlagen, bevor die Öffnungsfedereinrichtung 34 ihre Blocklänge erreicht hat. Somit bleibt die Funktion der Zwangsöffnung erhalten und die Öffnungsfedereinrichtung 34 wird vor einer unerwünschten Blockbelastung geschützt.
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Die Rollenhalterung 25 mit der Konturrolle 26 und der Stützrolle 28 stellt ein Betätigungselement 36 dar. Das Betätigungselement 36 wird mit dem Aktor 10 betätigt, der auch als Spindelaktor 10 bezeichnet wird. In 2 ist ein Ausschnitt aus 1 mit einer Antriebseinheit 38 der Vorrichtung 1 (in 1) vergrößert dargestellt. Die Antriebseinheit 38 umfasst im Wesentlichen den Spindelaktor 10 mit dem Elektromotor 12 und dem Spindeltrieb 13.
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Die Zwischenmutter 40 umfasst ein Zwischenmutterinnengewinde 41, das mit einem Spindelstangenaußengewinde 51 der Spindelstange 14 kämmt. Die Zwischenmutter 40 umfasst des Weiteren ein Zwischenmutteraußengewinde 42, das mit einem Spindelmutterinnengewinde 50 der Spindelmutter 15 kämmt. Das Spindelmutterinnengewinde 50 und das Zwischenmutteraußengewinde 42 haben eine größere Steigung als das Zwischenmutterinnengewinde 41 und das Spindelstangenaußengewinde 51.
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Die Spindelmutter 15 weist einen Anschlag 43 für die Zwischenmutter 40 auf. Die Zwischenmutter 40 weist an einem in den 1 bis 5 linken Ende einen Bund 45 auf, der an der Spindelmutter 15 anschlägt, wie man in den 1, 2, 3 und 5 sieht.
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Die Zwischenmutter weist einen Anschlag 45 auf, an welchem ein Bund 49 anschlägt, der an einem in den 1 bis 5 rechten Ende der Spindelstange 14 ausgebildet ist. An der Zwischenmutter 40 ist ein Anschlag 48 für den Bund 49 der Spindelstange 14 vorgesehen.
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Die radial innerhalb des Rotors 16 des Elektromotors 12 angeordnete Spindelmutter 15 steht über die Zwischenmutter 40 in einer indirekten Wirkverbindung mit der Spindelstange 14 des Spindeltriebs 13. Das innere Gewinde zwischen der Spindelstange 14 und der Zwischenmutter 40 ist vorteilhaft so klein ausgelegt, dass die zum Lösen der Parksperrenmechanik im maximalen Lastfall benötigten Betätigungskräfte zur Verfügung gestellt werden können. Die Steigung des äußeren Gewindes zwischen der Zwischenmutter 40 und der Spindelmutter 15 ist größer gestaltet, um den nach dem eigentlichen Lösevorgang der Parksperrenmechanik verbleibenden lastarmen Leerweg bis zum Ende des Betätigungswegs möglichst schnell durchfahren zu können.
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Als inneres Gewinde wird das mit dem Spindelstangenaußengewinde 51 kämmende Zwischenmutterinnengewinde 41 bezeichnet. Als Außengewinde wird das mit dem Spindelmutterinnengewinde 50 kämmende Zwischenmutteraußengewinde 42 bezeichnet. Damit die Umschaltung auf das äußere Gewinde 42 mit der größeren Steigung weggesteuert an der richtigen Stelle erfolgt, ist die Zwischenmutter 40 mit dem Anschlag 48 für den Bund 49 der Spindelstange 14 ausgestattet.
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In den 1 und 2 ist der Bund 49 der Spindelstange 14 von dem Anschlag 48 an der Zwischenmutter 40 beabstandet. Beim Öffnen der Parksperre 3 kommt der Bund 49 der Spindelstange 14, wie man in 3 sieht, an dem Anschlag 48 der Zwischenmutter 40 zum Anschlag. In 3 ist der Umschaltpunkt des Spindeltriebs 13 dargestellt. Das Innengewinde 41 mit der kleineren Steigung, das auch als Feingewinde bezeichnet wird, ist in 3 voll ausgefahren. Das Außengewinde 42, das auch als Grobgewinde bezeichnet wird, ist noch komplett eingefahren.
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In 4 ist auch das Außengewinde oder Grobgewinde 42 voll ausgefahren und die Parksperre 3 ist vollständig geöffnet. Das entspricht der Stellung des Getriebes not P.
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In der Schließrichtung ist ein entsprechender Anschlag 43 an der Spindelmutter 15 für den Bund 45 der Zwischenmutter 40 vorgesehen. In den 1, 2, 5 befindet sich der Bund 45 der Zwischenmutter 40 an dem Anschlag 43 der Spindelmutter 15 in Anschlag. Gleichzeitig befindet sich das Druckstück 17 des Spindeltriebs 13 in den 1, 2 und 5 in Anschlag an einem Anschlag 44, der an dem Bund 45 der Zwischenmutter 40 vorgesehen ist.
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Da in der Regel eine Rückmeldung „Parksperre geöffnet“ des Spindelaktors 10 an ein mit dem Getriebe und der Vorrichtung 1 ausgestattetes Kraftfahrzeug erst nach Erreichen des Endes des Betätigungswegs erfolgen darf, verringern die vorab beschriebenen Maßnahmen vorteilhaft die Betätigungszeit, ohne die Leistungsfähigkeit des Antriebs einzuschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 3
- Parksperre
- 4
- Parksperrenrad
- 5
- Parksperrenklinke
- 6
- Klinkenzahn
- 7
- Sperrzahn
- 8
- Zahnlücke
- 9
- Verzahnung
- 10
- Aktor
- 11
- Motorlager
- 12
- Elektromotor
- 13
- Spindeltrieb
- 14
- Spindelstange
- 15
- Spindelmutter
- 16
- Rotor
- 17
- Druckstück
- 18
- Stator
- 20
- Rahmen
- 21
- Klinkenlagerung
- 25
- Rollenhalterung
- 26
- Konturrolle
- 27
- Abrollkontur
- 28
- Stützrolle
- 29
- Stützkontur
- 31
- Sperrfedereinrichtung
- 32
- Stößel
- 33
- Öffnungshebel
- 34
- Öffnungsfedereinrichtung
- 35
- Ausnehmung
- 36
- Betätigungselement
- 38
- Antriebseinheit
- 40
- Zwischenmutter
- 41
- Zwischenmutterinnengewinde
- 42
- Zwischenmutteraußengewinde
- 43
- Anschlag
- 44
- Anschlag
- 45
- Bund
- 48
- Anschlag
- 49
- Bund
- 50
- Spindelmutterinnengewinde
- 51
- Spindelstangenaußengewinde
- 55
- Rahmenkörper
- 56
- Verbindungskörper
- 57
- Auge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009013404 A1 [0002]
- WO 2015/149775 A1 [0003]
- WO 2015/070850 A1 [0004]
- DE 102015212645 [0005]
- DE 102016206749 A1 [0006]
