DE102018130315A1

DE102018130315A1 - Parksperre für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018130315A1
Application number: DE102018130315.7A
Authority: DE
Inventors: Klaus Krämer; Matthias Feuerbach; Markus Rost; Christoph Thuerauf; Tobias Heumann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2019-10-24
Also published as: DE102018131263B4; CN112969871A; DE102018132470B4; DE102019101913B4; DE102018131263A1; WO2020103981A1; US11614167B2; WO2020103970A1; DE102019101467A1; WO2020103975A1; DE202018006325U1; CN112969872A; CN112969871B; DE102018131486A1; DE102018131844A1; DE102018132470A1; US20210396310A1; CN112969872B; DE102018131844B4; DE102019131479A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Parksperre (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Parksperre (1) aufweist ein Gehäuse (21), eine Sperrklinke (4), die um eine Drehachse (a) schwenkbar angeordnet ist und einen Klinkenzahn (5) aufweist, der zum formschlüssigen Eingriff in ein Parksperrenrad ausgebildet ist, einen Aktuator (6) zur Betätigung der Sperrklinke (4), so dass diese reversibel mit ihrem Klinkenzahn (5) in Eingriff mit dem Parksperrenrad gebracht werden kann, und ein bewegliches Übertragungsmittel, das die Bewegung des Aktuators (6) auf die Sperrklinke (4) überträgt, wobei die Parksperre (1) ein Dämpfungsmittel für die Sperrklinke oder für das bewegliche Übertragungsmittel aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Parksperre für ein Kraftfahrzeug, wobei die Parksperre aufweist: eine Sperrklinke, die um eine Drehachse schwenkbar angeordnet ist und einen Klinkenzahn aufweist, der zum formschlüssigen Eingriff in ein Parksperrenrad ausgebildet ist, einen Linearaktuator mit einem Schlitten zur Betätigung der Sperrklinke, so dass diese mit ihrem Klinkenzahn mit dem Parksperrenrad reversibel in Eingriff gebracht werden kann, eine Schlittenführung, welche separat vom Gehäuse hergestellt ist, sowie einen Endanschlag für den Schlitten.
Hintergrund der Erfindung
Parksperren sind aus der DE 10 2010 053 857 A1 und DE 10 2011 080 498 A1 bekannt. Bei der letztgenannten Lösung kommt als mechanisches Getriebeelement zur Übertragung der Bewegung des Aktuators auf die Sperrklinke ein Planetenwälzgetriebe zum Einsatz. Damit ist es möglich, relativ hohe Übertragungskräfte zu realisieren.
Beim Parken eines Fahrzeugs beispielsweise an einem Hang erzeugt das Fahrzeuggewicht, abhängig vom Raddurchmesser, von der Getriebeübersetzung und vom Radius des Sperrrads (Sperrverzahnung) eine Kraft auf die geschlossene Klinke und somit wiederrum auf den Parksperrenmechanismus. Beim Entriegeln der Parksperre am Hang muss somit diese anliegende Kraft überwunden werden.
Eine gattungsgemäße Parksperre benötigt also zum Auslegen der Sperrklinke, d. h. zum Verbringen derselbe in die entriegelte Position, eventuell eine relativ große Kraft.
Diese kann sich aus der Geometrie zwischen dem Klinkenzahn und der Ausnehmung in der Sperrverzahnung ergeben, namentlich durch einen entsprechenden Hinterlegungswinkel. Eine hohe Kraft kann sich auch aufgrund der Reibungsverhältnisse und des realisierten Reibkeils ergeben. Dadurch wird der die Sperrklinke betätigende Aktuator stark beschleunigt. Um die Aktuierungsfeder vor Bruch zu schützen, muss der Federhub durch einen Endanschlag begrenzt werden und die beim Anschlagen auftretenden Kräfte am Gehäuse abgestützt werden.
Die Kräfte müssen sicher abgestützt werden, andererseits sollen die Parksperre und das Getriebe möglichst leicht bauen. Insbesondere bei hohen Kräften und beengtem Bauraum können die beweglichen Teile der Parksperre am Gehäuse der Parksperre anschlagen, das den Körperschall überträgt. Versucht der Bediener, die Parksperre jenseits der Abweisgeschwindigkeit einzulegen, entsteht ein Ratschen, und unerwünschte Schwingungen breiten sich aus. Zur Lösung des Problems ist in der DE 10 2016 223 460 A1 ein gedoppeltes Federblech vorgesehen, das eine einen Endanschlag mit einer Anschlagsdämpfung bereitstellen soll. Die Dämpfung des Federpakets aufgrund innerer Reibung ist jedoch nicht sehr hoch, und die Kräfte
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Parksperre zu realisieren, die kompakt baut und die vorstehend genannten Nachteile überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch eine Parksperre gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass die Schlittenführung selbst den Endanschlag für den Schlitten bildet, können das Prellen und der entstehende Körperschall deutlich herabgesetzt werden. Die vom Gehäuse getrennt hergestellte Schlittenführung erlaubt eine gleichmäßige Ableitung der Maximalkräfte. Die Parksperre kann ein eigenes Gehäuse als Parksperrengehäuse aufweisen. Das Parksperrengehäuse bildet dann mit dem Getriebegehäuse entweder ein gemeinsames Gesamtgehäuse, oder das Parksperrengehäuse ist innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Alternativ kann die Parksperre ohne eigenes Gehäuse sein, so dass das Gehäuse für die Parksperre das Getriebegehäuse selbst ist.
Durch die Anordnung des Endanschlags an der Schlittenführung anstatt am Gehäuse wird ein unmittelbares Abstützen am Gehäuse vermieden. Weil die Schlittenführung eine größere Oberfläche als der Linearaktuator aufweist und zudem nicht in sich völlig steif ist, sinken die auf das Gehäuse zu übertragenden Kräfte, womit der Körperschall reduziert wird.
Vorzugsweise ist die Schlittenführung nicht völlig steif, sondern beispielsweise aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt, die beim Anprall sich reversibel deformieren können oder ihre Lage zueinander leicht ändern können. Zum einen bewirkt dies, dass nur ein Teil der Anprallenergie in das Gehäuse weitergeleitet wird, zum anderen, dass ein zeitlicher Versatz entsteht, womit der maximale Schallpegel weiter sinkt. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Schlittenführung aus einem Blechbauteil oder aus mehreren Blechbauteilen aufgebaut ist. Das Blech kann in gewissen Grenzen einfedern und die übertragende Maximalkraft dadurch herabsetzen. Mehrere Blechbauteile können je nach Fügetechnik auch zueinander tordieren oder sich verschieben.
In einer Variante erlaubt die größere Anlagefläche der Schlittenführung eine großflächige Abstützung am Getriebegehäuse. Diese Ausführungsform ist besonders bauteilschonend. In einer anderen Variante ist die Schlittenführung nicht unmittelbar am Gehäuse abgestützt, sondern über ein weiteres Zwischenbauteil beispielsweise eine Welle, die im Gehäuse gelagert ist. Zwischen jeweils zwei Bauteilen zwischen der Schlittenführung und dem Gehäuse können zusätzlich Beschichtungen, Elastomere oder andere dämpfende Elemente vorgesehen werden, um den Körperschall weiter zu reduzieren.
Die Ausleitung der Stützkraft der Sperrklinke, die durch das Verriegelungsmoment und dem Eingriffswinkel des Klinkenzahns der Sperrklinke mit der Verzahnung des Parksperrenrads erzeugt wird, kann in einer Ausführungsform über eine Rolle oder ein Rollenpaket in das Gehäuse abgeleitet werden, die am Schlitten angeordnet ist bzw. sind. Beim Rollenpaket wälzt eine Rolle vorzugsweise auf dem Rücken der Sperrklinke ab, während die andere Rolle an der Schlittenführung wälzt. Die Rollen können zur Reibungsminimierung als Nadel- oder Kugellager, in einer einfachen Ausführungsform auch als Vollrolle ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform ist der Endanschlag zwischen dem Schlitten und der Schlittenführung durch ein Langloch und durch ein in das Langloch eingreifenden Vorsprung, beispielsweise ein Stift, gebildet. Das Langloch und der Vorsprung bilden zwei Komplementärbauteile, die miteinander in Eingriff stehen. Vorzugsweise ist das Langloch an der in der Regel längeren Schlittenführung und der Vorsprung am Schlitten angeordnet. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schlitten als Rollenkasten ausgebildet, wobei eine Kastenwand einen Blechkragen aufweist, der den Vorsprung bildet. Damit ist der Vorsprung einteilig mit der Kastenwand ausgebildet.
Vorzugsweise weist die Parksperre mehrere Endanschläge für den Schlitten auf. Damit wird sichergestellt, dass sich der Schlitten gleichmäßig in der Schlittenführung abstützt; zudem ist die abzustützende Kraft je Endanschlag geringer. Kann der Schlitten sich unter Belastung leicht verformen, ist ein leichter Versatz der Endanschläge unproblematisch.
In einer Ausführungsform weist die Schlittenführung eine oder zwei Seitenwände auf. Der Endanschlag kann in einer oder beiden der Seitenwände angeordnet sein, was eine schmale Bauweise für die Schlittenführung erlaubt. Alternativ oder zusätzlich ist der Endanschlag in einer Platte angeordnet, die zusammen mit der Sperrklinke den Schlitten radial einfasst. Die Platte kann gleichzeitig die Laufbahn für eine im Schlitten halterte Rolle bilden. Stabil wird die Schlittenführung, wenn die Platte mit einem oder zwei Seitenwänden zu einem gewinkelten oder einem U-förmigen Profil verbunden wird.
Die Platte kann eine Armierung für eine Rolle bilden und aus einem gehärteten Stahlblech gebildet sein. Die Armierung kann die auftretenden Hertzschen Pressungen durch die Rolle sicher aufnehmen. Zwischen der Armierung und dem Gehäuse kann ein beispielsweise keilförmiges Elastomer angeordnet sein, das zusätzlich dämpft.
Um beim Auftreffen auf den Endanschlag die Schlittenführung frei von Drehmomenten zu halten, kann der Endanschlag im Schwerpunkt der Schlittenführung angeordnet werden. Dabei ist unter Schwerpunkt nicht der räumliche Schwerpunkt zu verstehen, sondern der Schwerpunkt in Bezug auf den Verfahrweg, damit die Schlittenführung keine Drehbewegung beim Anschlagen erfährt.
Die Parksperre kann in verschiedenen Arten von Getrieben verbaut werden. Beispielsweise eignet sie sich für Kraftfahrzeuge mit manuellen Getrieben, mit automatisierten oder automatischen Getrieben oder für Getriebe von Elektrofahrzeugen.
Figurenliste
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 die wesentlichen Bauteile einer ersten Parksperre in einer perspektivischen Ansicht,
2 eine zweite Parksperre in einer perspektivischen Ansicht,
3 die Parksperre gemäß 2 in einer rückseitigen perspektivischen Ansicht und
4 die Parksperre gemäß 2 in einer Aufsicht.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den 1 und 2 bis 4 sind zwei Parksperren 1 mit ihren für ihre Funktion wesentlichen Bauteilen dargestellt. Die Parksperre 1 weist eine Sperrklinke 4 mit einem Klinkenzahn 5 zum Eingriff in ein Parksperrenrad 2 auf. Das Parksperrenrad 2 weist dazu eine Sperrverzahnung mit einer um seinen Umfang verteilten Anzahl von Ausnehmungen 3 auf, in die der Klinkenzahn 5 der um eine Drehachse a schwenkbaren Sperrklinke 4 das Parksperrenrad 2 formschlüssig verriegeln kann.
In 4 ist die Sperrklinke 4 in einer nach unten (in Richtung auf die Sperrverzahnung 2 zu) gerichteten Stellung zu sehen, in der ein Klinkenzahn 5 der Sperrklinke 4 in eine der Ausnehmungen 3 der Sperrverzahnung 2 eingreift und so die Anordnung verriegelt.
Die Verriegelung bzw. Entriegelung der Parksperre 1 erfolgt über einen Antrieb 6, der hier als Antriebswelle angedeutet ist, die für das Ver- bzw. Entriegeln um ihre Drehachse c dreht.
Die Übertragung der Bewegung des Antriebs 6 auf die Sperrklinke 4 erfolgt mittels eines Getriebeelements 7, das einen mittels eines Linearaktuators 8 linear verschieblichen Schlitten 12 aufweist, in dem drei Rollen 13, 14 und 15 gelagert sind. Die Rolle 13 steht in Kontakt mit einer Rampe 17, die rückseitig und damit an der dem Klinkenzahn 5 abgewandten Seite an der Sperrklinke 4 ausgebildet ist. Bei linearer Bewegung des Schlittens 12 wird folglich die Sperrklinke 4 verschwenkt.
Im Falle der 1 umfasst das Getriebeelement 7 einen Kurbeltrieb, mit dem ein Teil 9 des Getriebeelements 7 linear bewegt werden kann. Zwischen dem Teil 9 und dem Schlitten 12 ist eine Stange 16 angeordnet, so dass sich eine lineare Bewegung des Teils 9 auf den Schlitten 12 überträgt. Die Stange 16 ist von einer Druckfeder 20 umschlossen, die die Sperrklinke 4 vorspannt und in der verriegelten Position hält. Der Kurbeltrieb hat dabei eine Kurbel 10 und einen Pleuel 11, die gelenkig miteinander verbunden sind. Die Kurbel 10 ist mit dem Antrieb 6 drehfest verbunden. Der Pleuel 11 ist mit dem Teil 9 gelenkig verbunden.
Wird nun der Antrieb 6 betrieben, d. h. erfolgt eine Drehung um die Achse c, bewegt sich die Kurbel 10 entsprechend mit und zieht den Pleuel 11 mit.
Die Schwenkachse b der scharnierartigen Verbindung zwischen der Kurbel 10 und dem Pleuel 11 weist in vertikaler Richtung, während die Drehachse a der Sperrklinke 4 in horizontale Richtung weist. Projiziert man demgemäß die Schwenkachse b auf die Drehachse a, sind diese beiden Achsen zueinander rechtwinklig ausgerichtet.
Die Rolle 13 wälzt auf der Sperrklinke 4 ab, während die Rollen 14, 15 auf einer Armierung 27 abrollen. Die Armierung 27 ist als ein ebenes, gehärtetes Stahlblech ausgebildet und kontaktiert rückseitig das Gehäuse 21 der Parksperre 1. In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden gehäuseseitigen Rollen 14, 15 zur Reibungsminimierung nadelgelagert und bilden Stützrollen aus. Die dritte Rolle 13, die auf der Sperrklinke abrollt, ist eine Vollrolle. Die Rollen 13, 14, 15 sind in den Schlitten 12 integriert.
Im Falle der 2 bis 4 ist der Schlitten 12 durch eine Schlittenführung 19 eingefasst. Die Schlittenführung 19 weist dazu zwei längliche Seitenteile 22 auf, die als Blechstanzteile hergestellt sind. Beide Seitenteile 22 sind durch eine Platte 26 zu einem zur Sperrklinke 4 geöffneten U-förmigen Bauteil verbunden. Auch die Platte 26 ist ein Blechbauteil und bildet als Stahlblech eine Laufbahn für die Rolle 14, so dass das Gehäuse 21 aus einem Leichtbauwerkstoff gefertigt werden kann.
Sowohl die Seitenteile 22 als auch die Platte 26 sind mit Langlöchern 24 versehen, in die Vorsprünge 23 der als Rollenkasten ausgebildeten Schlittenführung 19 eingreifen. Die Vorsprünge 23 bilden mit den Langlöchern 24 Endanschläge 18 zur Begrenzung des Schlittenwegs und zur Begrenzung der maximal durch die Druckfeder 20 freisetzbaren Federenergie. Die Seitenwände 22 und der Schlitten 12 weisen gehärtete Anschlagflächen auf. Der Vorsprung 23, der in das Langloch 24 der Platte 26 eingreift, ist als Belchkragen des Schlittens 12 ausgebildet.
Die Schlittenführung 19 steht mit dem nicht weiter dargestellten Gehäuse 21 nicht unmittelbar in Kontakt, sondern ist über eine Welle 25 an das Gehäuse 21 angebunden. Die Welle 25 bildet die Drehachse a der Sperrklinke 4, die ebenfalls auf der Welle 25 angeordnet ist. Das Lagerauge 32 der Schlittenführung 19 bildet eine Axiallagerung für die Sperrklinke 4. Weiterhin ist auf der Welle 25 eine Rückholfeder 30 angeordnet, die bei entriegelter Parksperre 1 verhindert, dass die Sperrklinke 4 schwerkraftbedingt in Richtung des Parksperrenrads 2 fällt.
Zur Erhöhung der Stabilität und um gleichzeitig möglichst wenig Bauraum zu beanspruchen, weist die Schlittenführung 19 eine Kröpfung 31 auf. Als Multifunktionsbauteil ist die Seitenwand 22 mit dem Lagerauge 32 einteilig ausgebildet. Ferner weist sie eine gewinkelte Lasche 33 auf, die das Teil 9 des Getriebeelements 7 bildet, an dem sich die Druckfeder 20 abstützen kann.
Die Seitenwände 22 weisen ferner Ausnehmungen auf, über die die Seitenwände 22 mit dem Gehäuse 21 verbindbar sind. Wie am besten aus 4 ersichtlich ist, sind die Seitenteile 22 untereinander durch Distanzhülsen 28 abgestützt und mit dem Gehäuse 21 durch Schrauben 29 verbindbar.
Der Schlitten 12 weist einen Rollenkasten mit zwei Axialplatten 34 auf, die zugleich die Vorsprünge 24 bilden. Wie aus 3 ersichtlich ist, ist der Vorsprung 24 in Bewegungsrichtung des Schlittens 12 auf Höhe der radial übereinander angeordneten Rollen 13, 14 platziert, so dass beim Anschlagen kein Drehmoment auf den Schlitten ausgeübt wird und abgestützt werden muss.
Bezugszeichenliste

1: Parksperre
2: Parksperrenrad
3: Ausnehmung
4: Sperrklinke
5: Klinkenzahn
6: Antrieb
7: Getriebeelement
8: Linearaktuator
9: Teil
10: Kurbel
11: Pleuel
12: Schlitten
13: Rolle
14: Rolle
15: Rolle
16: Stange
17: Rampe
18: Endanschlag
19: Schlittenführung
20: Druckfeder
21: Gehäuse
22: Seitenwand
23: Langloch
24: Vorsprung
25: Welle
26: Platte
27: Arm ierung
28: Distanzhülse
29: Schraube
30: Rückholfeder
31: Kröpfung
32: Lagerauge
33: Lasche
34: Axialplatte
a: Drehachse der Sperrklinke
b: Schwenkachse der Verbindung zwischen Kurbel und Pleuel
c: Drehachse des Aktuators

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010053857 A1 [0002]
DE 102011080498 A1 [0002]
DE 102016223460 A1 [0006]

Claims

Parksperre (1) für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse (21), aufweisend: - eine Sperrklinke (4), die um eine Drehachse (a) schwenkbar angeordnet ist und einen Klinkenzahn (5) aufweist, der zum formschlüssigen Eingriff in ein Parksperrenrad (2) ausgebildet ist, - einen Linearaktuator (8) mit einem Schlitten (12) zur Betätigung der Sperrklinke (4), so dass diese reversibel mit ihrem Klinkenzahn (5) in Eingriff mit dem Parksperrenrad (2) gebracht werden kann, - eine Schlittenführung (19), welche separat vom Gehäuse (21) hergestellt ist, - einen Endanschlag (18) für den Schlitten (12), dadurch gekennzeichnet, dass - die Schlittenführung (19) den Endanschlag (18) für den Schlitten (12) bildet.
Parksperre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlittenführung (19) als ein ein- oder mehrteiliges Blechbauteil ausgebildet ist.
Parksperre (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (12) eine Rolle (13) haltert, welche auf der Sperrklinke (4) abrollt.
Parksperre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlag (18) durch einen in ein Langloch (23) eingreifenden Vorsprung (24) als zwei Komplementärbauteile (23, 24) gebildet ist, wobei eines der Komplementärbauteile (23, 24) am Schlitten (12) ausgebildet sind.
Parksperre (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlittenführung (19) eine Seitenwand (22) aufweist, in der das jeweils andere Komplementärbauteil (24, 23) angeordnet ist.
Parksperre (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (12) radial zwischen der Sperrklinke (4) und einer Platte (26) angeordnet ist, in der das jeweils andere Komplementärbauteil (24, 23) angeordnet ist.
Parksperre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlag (18) ein Dämpfungsmittel bildet oder ein separates Dämpfungsmittel aufweist.
Parksperre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (26) eine Laufbahn für die die Sperrklinke (4) kontaktierende Rolle (13) oder eine weitere Rolle (14) bildet.
Parksperre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Endanschlag (18) in Verschieberichtung des Schlittens (12) gesehen in dessen Schwerpunkt angeordnet ist.
Parksperre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlittenführung (19) als ein Rollenkasten ausgebildet ist, der zwei Bleche als Seitenwände (22) und ein Laufbahnblech (28) aufweist, die miteinander U-förmig gefügt sind.