DE102018132470B4

DE102018132470B4 - Parksperre für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018132470B4
Application number: DE102018132470.7A
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: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-12-18
Also published as: DE102019131479A1; US20210396310A1; DE102018131263A1; DE102019101467A1; WO2020103981A1; DE102018131486A1; DE102018131845A1; CN112969871A; DE102018131263B4; CN112969872B; DE102019101913A1; CN112969871B; WO2020103970A1; DE202018006325U1; DE102018132470A1; DE102018131844A1; DE102018131844B4; DE102018130315A1; CN112969872A; WO2020103975A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Parksperre (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Parksperre (1) eine Sperrklinke (4) aufweist, die um eine Drehachse (a) schwenkbar angeordnet ist und einen Klinkenzahn (5) aufweist, der zum formschlüssigen Eingriff in ein Parksperrenrad (2) ausgebildet ist. Die Sperrklinke (4) ist mit einem separat von ihr ausgebildeten Linearaktuator (8) betätigbar, so dass diese reversibel mit ihrem Klinkenzahn (5) in Eingriff mit dem Parksperrenrad (2) gebracht werden kann. Ein hydraulischer Dämpfer mit einem in einem Kolbenzylinder (18) angeordneten Kolben (19) bremst beim Entriegeln der Parksperre (1) die Bewegung des Linearaktuators (8) ab. Der Kolben (19) bildet dabei den Linearaktuator (8).

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 2017 127 211 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. Um den Entlastungsstoß zu vermeiden, sind in DE 10 2008 000 177 A1 und EP 1 817 516 B1 hydraulisch gedämpfte Parksperren vorgeschlagen, die jedoch verhältnismäßig aufwändig bauen und viel Bauraum benötigen.
Ferner weisen einige Parksperren mit hydraulischer Dämpfung im Stand der Technik den Nachteil auf, dass sie nicht immer in Ver- und Entriegelungsrichtung einen reibungsarmen Ablauf und damit ein schnelles Ver- bzw. Entriegeln ermöglichen und zugleich nur am Ende des Verfahrweges eine Dämpfung vorsehen. Gattungsgemäße Parksperren gehen aus DE 10 2006 012 343 A1 , DE 10 2013 213 678 A1 , US 2014 / 0 216 885 A1 oder DE 10 2014 208 374 A1 hervor. Die gezeigten Parksperren benötigen jedoch teilweise relativ viel Bauraum, der bei immer kompakteren Getrieben selten zur Verfügung steht.
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. Durch den hydraulischen Dämpfer können das Prellen und der entstehende Körperschall deutlich herabgesetzt werden. Der vom Gehäuse und der Sperrklinke getrennt hergestellte Linearaktuator erlaubt eine gleichmäßige Ableitung der Maximalkräfte.
Indem der Kolben den Betätigungsaktuator der Sperrklinke bildet, wird eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht. Der Kolben muss dabei nicht unmittelbar selbst auf die Sperrklinke einwirken, sondern kann dies mittelbar beispielsweise über einen dazwischen wirkenden Schlitten mit einem Rollenpaket bewirken. Der Kolben kann dazu an einem weiteren Bauteil wie einer Kolbenstange befestigt sein. Der Kolben übernimmt damit eine doppelte Funktion: Zum einen ist er Teil des hydraulischen Dämpfers, zum anderen Teil bildet er den die Sperrklinke verschwenkenden Linearaktuator.
Der Linearaktuator ist mit einer Feder vorgespannt. Diese schließt als eine Schraubendruckfeder sowohl den Kolben als auch den Kolbenzylinder ein. Die Anordnung des Kolbenzylinders im Federinneren ermöglicht eine Parksperre, die axial nicht über die Sperrklinke mit ihrer Drehachse ragt und damit keinen zusätzlichen axialen Bauraum in Anspruch nimmt. Die Feder kann als Formfeder einen über ihre Länge veränderlichen Windungsdurchmesser aufweisen, um eine möglichst hohe Federkraft auf gleichzeitig kurzem Bauraum aufzubringen und die Bewegung der Sperrklinke nicht einzuschränken.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schlitten mit dem Kolben fest verbunden. Der Schlitten kann einen Rollenkasten für Wälzelemente bilden, die auf der Sperrklinke und/oder dem Gehäuse abrollen. Damit ist eine leichtgängige Betätigung ermöglicht.
Vorteilhaft ist es, dass sich die als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder an einer Stirnwand des Parksperrengehäuses abstützt. Koaxial dazu kann sich der Kolbenzylinder an dieser abstützen. Optional weist die Stirnwand eine Durchgangsausnehmung auf, in die der Kolbenzylinder mit einem Zylinderstutzen fixierbar ist. Zudem kann in den Zylinderstutzen eine Drossel integriert sein, gegen die der Kolben Arbeit verrichtet.
Der Kolbenzylinder weist in einer Weiterbildung Entlüftungskanäle auf. Die Entlüftungskanäle verlaufen bevorzugt in axialer Richtung und damit in Bewegungsrichtung des Kolbens.
Eine kompakte Einheit bildet die Parksperre, wenn die Bewegungsrichtung des Kolbens und die durch die senkrecht zur Drehachse der Sperrklinke stehende Verbindungslinie der Drehachse mit dem Klinkenzahn in einer Ebene verlaufen. Darunter wird verstanden, dass sie nicht windschief zueinander gerichtet sind. Bevorzugt sind verlaufen beiden Linien parallel zueinander, weil dann eine besonders kompakte Anordnung möglich ist. Ein leichter Winkel dieser Linien zueinander ist ebenso denkbar, der Bauraumvorteil verringert sich entsprechend.
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.
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.
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 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 die wesentlichen Bauteile einer ersten Parksperre in einer perspektivischen Ansicht und
2 eine zweite Parksperre in einer perspektivischen Ansicht.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist eine Parksperre 1 mit ihren für ihre Funktion wesentlichen Bauteilen gezeigt. Die Parksperre 1 weist eine um eine Drehachse a schwenkbare Sperrklinke 4 mit einem Klinkenzahn 5 zum Eingriff in ein Parksperrenrad 2 auf. Das Parksperrenrad 2 besitzt eine Sperrverzahnung mit einer um seinen Umfang verteilten Anzahl von Ausnehmungen 3, in die der Klinkenzahn 5 der Sperrklinke 4 das Parksperrenrad 2 formschlüssig verriegeln kann.
In 4 ist die Sperrklinke 4 in einer nach unten (in Richtung auf die Sperrverzahnung zu) gerichteten Stellung zu sehen, in der ein Klinkenzahn 5 der Sperrklinke 4 in eine der Ausnehmungen 3 der Sperrverzahnung 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. Während die Rolle 13 auf der Sperrklinke 4 abwälzt, rollen die Rollen 14, 15 auf einer Armierung ab. Bei linearer Bewegung des Schlittens 12 wird folglich die Sperrklinke 4 verschwenkt.
Das Getriebeelement 7 umfasst 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 und um eine Schwenkachse b drehbar 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 und zieht den Pleuel 11 mit.
Die Parksperre 1 nach 2 zeigt einen in der 1 nicht dargestellten hydraulischen Dämpfer, der aus einem Kolben 19 und einem Kolbenzylinder 18 gebildet ist. Der Kolben 19 ist in dem Kolbenzylinder axial beweglich und kann Arbeit gegen eine Hydraulikflüssigkeit verrichten. Der Kolbenzylinder 18 weist einen endseitig verjüngten Kolbenstutzen 27 auf, mit dem er in einer Stirnwand 22 des Parksperrengehäuses 21 befestigt ist. Mittig in dem Kolbenstutzen ist eine Drossel 23 in Form einer Bohrung angeordnet. Mit dem durch die Verjüngung des Kolbenstutzens 27 gebildeten Ringflansch stützt sich der Kolbenzylinder 18 an der Stirnwand 22 ab.
Der Kolbenzylinder 18 weist Entlüftungskanäle 26 auf, die in axialer Richtung verlaufen und auf der dem Kolben 19 zugewandten Seite entlüften. Der Kolben 19 und der Kolbenzylinder 18 sind beide radial von der Feder 20 umgeben, die sich zum einen ebenfalls an der Stirnwand 22 abstützt und zum anderen an einer Platte 28, die mit dem Schlitten 12 und einer einteilig mit dem Kolben 19 ausgebildeten Kolbenstange 29 fest verbunden ist.
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: Kolbenzylinder
19: Kolben
20: Feder
21: Gehäuse
22: Stirnwand
23: Drossel
24: Durchgangsausnehmung
25: Welle
26: Entlüftungskanal
27: Kolbenstutzen
28: Platte
29: Kolbenstange
a: Drehachse der Sperrklinke
b: Schwenkachse der Verbindung zwischen Kurbel und Pleuel
c: Drehachse des Aktuators

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), der separat zur Sperrklinke (4) und zu ihrer Betätigung ausgebildet ist, so dass diese reversibel mit ihrem Klinkenzahn (5) in Eingriff mit dem Parksperrenrad (2) gebracht werden kann, - einen hydraulischen Dämpfer mit einem in einem Kolbenzylinder (18) angeordneten Kolben (19), wobei der hydraulische Dämpfer beim Entriegeln der Parksperre die Bewegung des Linearaktuators (8) abbremst und der Linearaktuator (8) als der Kolben (19) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Linearaktuator (8) im entriegelten Zustand der Parksperre (1) mittels einer Feder (20) vorgespannt ist, welche beim Einlegen der Parksperre (1) die Sperrklinke (4) verdreht und welche den Kolben (19) und den Kolbenzylinder (18) radial einschließt.
Parksperre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kolben (19) und der Sperrklinke (4) ein mit dem Kolben (19) fest verbundener Schlitten (12) angeordnet ist.
Parksperre (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (12) eine Rolle (13) haltert, welche auf der Sperrklinke (4) abrollt.
Parksperre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperre (1) ein Gehäuse (21) mit einer Stirnwand (22) aufweist, an der sich sowohl die Feder (20) als auch der Kolbenzylinder (18) abstützen.
Parksperre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenzylinder (18) an seinem dem Kolben (19) abgewandten Ende eine Drossel (23) aufweist.
Parksperre (1) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwand (22) eine Durchgangsausnehmung (24) aufweist, in der die Drossel (23) angeordnet ist.
Parksperre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenzylinder (18) axiale Entlüftungskanäle (26) aufweist, welche den Kolbenzylinder (18) an der zum Kolben (19) gerichteten Stirnseite entlüften.
Parksperre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung des Kolbens (19) und die durch die Drehachse (a) der Sperrklinke (4) und den Klinkenzahn (5) gebildete Verbindungslinie in einer Ebene verlaufen.