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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Parksperrenaktuator nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiger Parksperrenaktuator dient zur Betätigung einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Parksperre, welche wiederum dazu vorgesehen ist, in einer Sperrstellung ein unbeabsichtigtes Wegrollen des Kraftfahrzeugs zu verhindern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf elektromechanische Parksperrenaktuatoren, wie sie beispielsweise in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen oder in Kraftfahrzeugen mit Hybrid-Getrieben, mit automatisierten Getrieben oder mit Automatikgetrieben in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen.
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Parksperren werden insbesondere dann benötigt, wenn eine hemmende Wirkung des stehenden Antriebs(motors) zum Festhalten des Kraftfahrzeugs nicht ausreicht oder beispielsweise wegen normalerweise geöffneten Kupplungselementen nicht genutzt werden kann. Eine Sperrung des Antriebsstrangs erfolgt dann in der Regel über ein auf einer Abtriebswelle 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. Dabei ist die Parksperrenklinke durch die Kraft einer Rückstellfeder entweder vom Parksperrenrad weg in eine entsperrte Stellung oder hin zum Parksperrenrad in die Sperrstellung vorgespannt. Zum Verschwenken der Parksperrenklinke entgegen der Kraft der Rückstellfeder können neben hydraulischen auch elektrische bzw. elektromechanische Parksperrenaktuatoren zum Einsatz kommen, die dazu dienen, eine Linearbewegung oder eine zumindest im Wesentlichen linear verlaufende Bewegung zu erzeugen, über die ein Betätigungselement, welches beispielsweise in der Form eines Nockens oder eines Konus oder eines Trägers mit zwei Rollen ausgebildet sein kann, gegen die Parksperrenklinke bewegbar ist, um diese zu verschwenken. Um sicherzustellen, dass die Parksperre auch dann einrasten kann und somit 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, ist ferner am Betätigungselement ein Energiespeicher (Nachrückfeder) vorgesehen, 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 vielen Fällen ein Notbetätigungsmechanismus vorzusehen, der bei einem Ausfall des Aktuators ein Einlegen der Parksperre ermöglicht.
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Elektromechanische Parksperrenaktuatoren mit diesen Funktionen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Druckschrift
DE 102 12 038 A1 , von der Anspruch 1 im Oberbegriff ausgeht, offenbart einen elektromechanischen Parksperrenaktuator der eingangs genannten Art. Er umfasst einen Elektromotor und eine Kupplungseinrichtung mit zwei drehbar gelagerten Kupplungsteilen, von denen einer mit der Motorwelle des Elektromotors wirkverbunden ist, während der zweite Kupplungsteil relativ zum ersten Kupplungsteil axial verschiebbar gelagert ist und dazu dient, eine exzentrisch angelenkte Betätigungsstange mit einer translatorischen Bewegungskomponente zu verlagern, um auf die Sperrklinke einer Parksperre einzuwirken. Außerdem umfasst der Parksperrenaktuator eine Schalteinrichtung zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Kupplungseinrichtung, die somit eine schaltbare Trennkupplung bildet.
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Ein Nachteil dieses Stand der Technik besteht darin, dass die der zweite Kupplungsteil hohen Belastungen durch die daran angelenkte Betätigungsstange ausgesetzt ist. Darüber hinaus gestaltet sich die Auslegung eines die Komponenten des Parksperrenaktuators aufnehmenden Gehäuses aufgrund der unmittelbar an einem Kupplungsbestandteil angelenkten Betätigungsstange hinsichtlich ihrer Herausführung aus dem Gehäuse schwierig, wenn das Gehäuse flüssigkeitsdicht ausgeführt sein soll. Außerdem ist hier kein Notbetätigungsmechanismus vorgesehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug einen möglichst einfach ausgebildeten elektromechanischen Parksperrenaktuator der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der eine kompakte und stabile Konstruktion aufweist und ein einfach abdichtbares Gehäuse ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektromechanischen Parksperrenaktuator nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei einem zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug bestimmten elektromechanischen Parksperrenaktuator, der einen Elektromotor und eine formschlüssig und/oder kraftschlüssig wirkende Kupplungseinrichtung mit zwei drehbar oder schwenkbar gelagerten Kupplungsteilen umfasst, von denen ein erster Kupplungsteil über einen Getriebemechanismus mit der Motorwelle des Elektromotors wirkverbunden ist, während der zweite Kupplungsteil relativ zum ersten Kupplungsteil drehbar und axial verschiebbar gelagert ist und dazu dient, eine exzentrisch daran angelenkte Betätigungsstange mit einer translatorischen Bewegungskomponente zu verlagern, wobei die Betätigungsstange unmittelbar oder mittelbar ein auf eine Sperrklinke einer Parksperre einwirkendes Betätigungselement antreibt, wobei der Parksperrenaktuator ferner eine Schalteinrichtung zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Kupplungseinrichtung umfasst und der zweite Kupplungsteil im geschlossenen Zustand der Kupplungseinrichtung über den ersten Kupplungsteil mit dem Elektromotor wirkverbunden ist, während im geöffneten Zustand der Kupplungseinrichtung die Wirkverbindung zwischen dem zweiten Kupplungsteil und dem Elektromotor unterbrochen bzw. getrennt ist, weist der Parksperrenaktuator erfindungsgemäß eine drehbar oder schwenkbar gelagerte Aktuatorwelle auf, die mit dem zweiten Kupplungsteil der Kupplungseinrichtung wirkverbunden ist, wobei die Betätigungsstange zur Erzeugung ihrer translatorischen Bewegungskomponente an einem Exzenter angelenkt ist, der exzentrisch an einem freien Ende der Aktuatorwelle angeordnet ist.
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Der erste Kupplungsteil wird über den Getriebemechanismus, der vorzugsweise ein selbsthemmendes Schneckengetriebe umfasst, von dem Elektromotor drehend angetrieben. Diese Drehbewegung wird bei geschlossener Kupplung auf den zweiten Kupplungsteil und somit auf die vorzugsweise mittels eines Linearkugellagers drehfest hiermit verbundene Aktuatorwelle übertragen. Der von der Aktuatorwelle getragene Exzenter wandelt diese Drehbewegung schließlich in der Art eines Kurbeltriebs in eine im Wesentlichen linear verlaufende Bewegung des von der Betätigungsstange getragenen Betätigungselements um, die zum Sperren oder zum Entsperren der Parksperre führt.
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Ein wesentlicher Vorteil liegt bei der erfindungsgemäßen Ausführung darin, dass dank der Aktuatorwelle eine insgesamt besonders stabile Bauweise erzielt wird, bei der die an dem zweiten Kupplungsteil auftretenden Belastungen reduziert sind. Ferner lässt sich diese Bauweise besonders einfach in ein Gehäuse einfügen, dessen Innenraum bei Bedarf leicht flüssigkeitsdicht abgedichtet werden kann.
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Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Parksperrenaktuator bei einfacher Konstruktion kostengünstig herzustellen und leicht zu montieren. Seine kompakte Bauweise ermöglicht zudem eine einfache Unterbringung auch bei beengten Bauraumverhältnissen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aktuatorwelle an einem freien Wellenende eine Kurbelwange aufweist, an der der Exzenter exzentrisch angeordnet ist. Dabei kann die Abmessung der Kurbelwange an die für die Betätigung der Parksperre erforderlichen Exzentrizität angepasst und der Durchmesser der Aktuatorwelle gering gehalten werden, was eine kleinbauende Ausführung des Parksperrenaktuators begünstigt.
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Eine besonders einfache Ausführungsform des Exzenters kann dadurch erzielt werden, dass der Exzenter durch den Schaft einer Schraube gebildet ist, die in das freien Ende der Aktuatorwelle oder in die Kurbelwange eingeschraubt ist. Alternativ kann der Exzenter aber auch einstückig mit der Aktuatorwelle bzw. mit der Kurbelwange ausgeführt und beispielsweise spanend hergestellt sein.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Betätigungsstange an ihrem von der Sperrklinke entfernten Endbereich in einer Führungshülse aufgenommen, an welche außenseitig eine Lagerbuchse angeformt ist, in der der Exzenter drehbar gelagert ist. Das aus Führungshülse und Lagerbuchse kombinierte Bauteil koppelt dabei die Betätigungsstange an den Exzenter der Aktuatorwelle.
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Sofern der Schaft einer Schraube den Exzenter bildet, ist es dabei besonders günstig, wenn die Lagerbuchse den Schaft der Schraube aufnimmt, wobei die Lagerbuchse durch den Schraubenkopf gegen axiales Abrutschen von dem Exzenter gehalten bzw. gesichert ist.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Betätigungsstange axial beweglich in der Führungshülse aufgenommen und darin geführt ist, wobei an der Betätigungsstange eine Vorspannfeder angeordnet ist, welche diese mit dem von ihr getragenen Betätigungselement in Richtung der Sperrklinke bis gegen einen Endanschlag vorspannt. Die Vorspannfeder bildet dann als Nachrückfeder einen Energiespeicher, der im Falle eines Rollens des Kraftfahrzeugs die Parksperrenklinke in die Verzahnung des Parksperrenrads nachrückt, falls die Parksperrenklinke zuvor beim Einlegen gegen einen Zahn des Parksperrenrads zur Anlage gekommen sein sollte.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Betätigungsstange zur Einwirkung auf die Sperrklinke einer Parksperre an ihrem freien Ende ein Betätigungselement aufweisen, das beispielsweise einen Träger umfasst, an dem eine oder zwei Rollen um jeweils eine parallel zur Achse der Aktuatorwelle ausgerichtete Drehachse drehbar gelagert sind, wobei die Vorspannfeder durch eine auf der Betätigungsstange aufgenommene Schraubendruckfeder gebildet ist, die sich axial einerseits auf dem Betätigungselement und andererseits auf der die Betätigungsstange aufnehmenden und führenden Führungshülse abstützt.
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Besonders vorteilhaft ist es bei der Nachrückfeder, wenn der Endanschlag durch einen auf der von dem Betätigungselement abgewandten Seite der Führungshülse auf der Betätigungsstange radial nach außen vorstehenden Kragen gebildet ist, der an der Führungshülse zur Anlage kommen kann. Dabei kann der Kragen entweder einstückig mit der Betätigungsstange ausgeführt sein oder durch einen seitlich über den Durchmesser der Betätigungsstange überstehenden Kopf einer Schraube gebildet sein, die in das dem Betätigungselement gegenüberliegende Ende der Betätigungsstange eingeschraubt ist.
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Günstig für die Aufnahme der beim Betätigen der Parksperre auftretenden Kräfte ist es, wenn die Aktuatorwelle in einem den Exzenter tragenden Bereich, etwa an einer den Exzenter tragenden Kurbelwange, oder in einem daran angrenzenden Bereich in einem Radiallager des Parksperrenaktuators gelagert ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Parksperrenaktuator ein insbesondere mehrteilig ausgeführtes Aktuatorgehäuse, in dem zumindest der Elektromotor, die beiden Kupplungsteile der Kupplungseinrichtung und der Getriebemechanismus aufgenommen sind, und in dem die Aktuatorwelle gelagert ist, wobei das Aktuatorgehäuse an einer Seite eine Öffnung aufweist, durch die der Exzenter oder das den Exzenter tragende Ende der Aktuatorwelle aus dem Gehäuse herausragt, um die Betätigungsstange daran anlenken zu können.
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Vorzugsweise ist das die Aktuatorwelle lagernde Radiallager über einen Lagerschild oder eine Lagerbuchse in der Öffnung des Aktuatorgehäuses montiert. Das Radiallager kann vorteilhafterweise als Kugellager ausgeführt sein.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Lagerschild über eine Bajonettverbindung mit dem Aktuatorgehäuse verbunden und in der Gehäuseöffnung befestigt ist, so dass der Lagerschild das Gehäuse abschließt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Parksperrenaktuator ein auf die Kupplungseinrichtung einwirkendes Federelement auf, welches die Kupplungseinrichtung in ihren geschlossenen Zustand vorspannt. Vorzugsweise ist das Federelement durch eine Schraubendruckfeder gebildet, die koaxial zur Kupplungseinrichtung auf der Aktuatorwelle angeordnet ist. Bei einer Beaufschlagung der Schalteinrichtung wird die Kupplungseinrichtung gegen die Vorspannkraft des Federelements geöffnet, so dass die Aktuatorwelle dann bei geöffneter Kupplungseinrichtung mit ihrem auf die Sperrklinke einer Parksperre einwirkenden Betätigungselement unabhängig von dem Elektromotor bewegt und somit die Parksperre des Kraftfahrzeugs betätigt werden kann. Dabei muss die Schalteinrichtung nur zum Trennen der Kupplungseinrichtung aktiviert werden, was beispielsweise bei einem Ausfall des durch den Elektromotor gebildeten Primärantriebs eine Notbetätigung zum Einlegen der Parksperre ermöglicht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schalteinrichtung der Kupplungseinrichtung einen Elektromagnet mit einer die Aktuatorwelle umgebenden Spule umfasst. Die Kupplungseinrichtung wird dann bei einer Bestromung der Spule des Elektromagnets gegen die Vorspannkraft des Federelements geöffnet.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Parksperrenaktuator eine Federeinrichtung, welche die Aktuatorwelle in einer Drehrichtung beaufschlagt bzw. vorspannt, in der die Aktuatorwelle das auf die Sperrklinke der Parksperre einwirkende Betätigungselement derart antreibt bzw. bewegt, dass die Sperrklinke in die Sperrstellung überführt wird. Auf diese Weise wird die Parksperre des Kraftfahrzeugs also aktiviert, wenn die Kupplungseinrichtung geöffnet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Federeinrichtung mindestens eine die Aktuatorwelle umgebende Spiralfeder umfasst. Die koaxial auf der Aktuatorwelle angeordnete Spiralfeder greift mit ihrem inneren Ende an der Aktuatorwelle an, während ihr außenliegendes Ende sich an einem Abschnitt des Gehäuses des Parksperrenaktuators abstützt bzw. daran befestigt ist.
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Die Federeinrichtung bildet vorteilhafterweise einen Sekundärantrieb, der bei geöffneter Kupplungseinrichtung die Aktuatorwelle unabhängig von dem Elektromotor dreht oder schwenkt, um dadurch die Sperrklinke über das Betätigungselement in die Sperrstellung zu überführen. So kann die Parksperre auch bei einer Störung des Elektromotors, beispielsweise bei Ausfall seiner Energieversorgung, in einem Notbetrieb bei geöffneter Kupplungseinrichtung durch die in der Federeinrichtung gespeicherte Energie gesperrt werden. Wenn die Störung beseitigt ist, kann die Federeinrichtung bei einer anschließend im Normalbetrieb zum Entsperren der Parksperre ausgeführten Betätigung des Elektromotors wieder erneut in den vorherigen Zustand vorgespannt werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der durch die Federeinrichtung gebildete Sekundärantrieb auch dazu verwendet werden, die Parksperre bei einer Störung des Elektromotors in einem Notbetrieb bei geöffneter Kupplungseinrichtung durch die in der Federeinrichtung gespeicherte Energie zu entsperren.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1: schematische Darstellung einer Parksperre mit einem elektromechanischen Parksperrenaktuator,
- 2: perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Parksperrenaktuators,
- 3: den Parksperrenaktuator aus 2 mit teilweise entferntem Gehäuse,
- 4: eine Schnittansicht des Parksperrenaktuators aus 2, und
- 5: eine Seitenansicht des Parksperrenaktuators aus 2.
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1 zeigt einen elektromechanischen Parksperrenaktuator 10, der dazu vorgesehen ist, eine in einem Kraftfahrzeug angeordnete Parksperre 12 zu betätigen. Die Parksperre 12 weist 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, die an einem hier nicht gezeigten Getriebegehäuse um eine Schwenkachse 20 verschwenkbar angelenkt ist und einen Verriegelungszahn 22 aufweist, der bei einem Verschwenken der Sperrklinke 18 um die Schwenkachse 20 mit der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 formschlüssig einzugreifen vermag. An der Sperrklinke 18 greift eine hier nicht gezeigte, gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützte oder daran aufgehängte Rückstellfeder an, welche die Sperrklinke 18 vom Parksperrenrad 14 weg in eine entsperrte Stellung vorspannt.
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Zum Verschwenken der Sperrklinke 18 um die Schwenkachse 20 ist ein Betätigungselement 26 vorgesehen, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Rollen 28 aufweist und mittels des Parksperrenaktuators 10 wahlweise in eine Sperrrichtung S oder eine Entsperrrichtung E axial verlagert werden kann, wie in den 1, 2 und 4 mit Pfeilen angedeutet ist. Die beiden Rollen 28 sind in einem getriebegehäusefesten Führungselement 30 linear geführt, so dass bei einer Axialbewegung des Betätigungselements 26 in der Sperrrichtung S eine der Rollen 28 auf eine abgeschrägte Angriffsfläche 24 der Sperrklinke 18 aufläuft, während die andere Rolle 28 sich an dem Führungselement 30 abstützt. Dadurch wird die Sperrklinke 18 entgegen der Kraft der nicht dargestellten Rückstellfeder in 1 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 20 drehend verschwenkt, 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 die Rolle 28 von der Angriffsfläche 24 abgezogen, was zur Folge hat, dass die Sperrklinke 18 infolge der Kraft der Rückstellfeder in 1 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 20 drehend verschwenkt wird, wobei der Verriegelungszahn 22 von der Verzahnung 16 entfernt wird und dadurch mit dem Parksperrenrad 14 außer Eingriff gelangt.
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Der in dem Ausführungsbeispiel von 2 gezeigte erfindungsgemäße Parksperrenaktuator 10 umfasst ein vorzugsweise aus einem Kunststoff spritzgegossenes Aktuatorgehäuse 32, an dem Befestigungsaugen 33 angeformt sind, die im Kraftfahrzeug auf an sich bekannte Weise der Befestigung des Parksperrenaktuators 10 beispielsweise mittels Schrauben an einer Getriebewand (nicht dargestellt) dienen. An dem Aktuatorgehäuse 32 ist über eine Bajonettverbindung ein hier separat ausgeführtes Motorgehäuse 34 befestigt, welches in seinem Inneren einen Elektromotor 36 aufnimmt. Der Elektromotor 36 dient dazu, über einen Getriebemechanismus 38 und eine Kupplungseinrichtung 40 eine Aktuatorwelle 42 drehend anzutreiben, die über einen Exzenter 44 diese Drehbewegung in eine mit einer translatorischen Bewegungskomponente zumindest annähernd linear verlaufende Bewegung einer Betätigungsstange 46 umsetzt, welche an ihrem oberen Ende das Betätigungselement 26 für die Parksperre 12 trägt. Die Betätigungsstange 46 kann in einem Normalbetrieb des Parksperrenaktuators 10 von dem Elektromotor 36 in der Sperrrichtung S oder umgekehrt in der Entsperrrichtung E angetrieben werden. Dabei spannt eine hier als Schraubendruckfeder ausgeführte und die Betätigungsstange 46 umgebende Nachrückfeder 48 die Betätigungsstange 46 bzw. das Betätigungselement 26 gegenüber einer am Exzenter 44 angebrachten Führungshülse 50 in Richtung der Sperrstellung vor. Sowohl die Parksperre 12 als auch der erfindungsgemäße Parksperrenaktuator 10 können innerhalb eines hier nicht gezeigten Getriebegehäuses angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß ist der zur Erzeugung der translatorischen Bewegungskomponente der Betätigungsstange 46 eingesetzte Exzenter 44 an der Aktuatorwelle 42 angeordnet. Die translatorische Bewegungskomponente der von der Betätigungsstange 46 bei einer Drehung der Aktuatorwelle 42 ausgeführten kombinierten Bewegung entspricht der linearen Führung der Rollen 28 des Betätigungselements 26 in dem getriebegehäusefesten Führungselement 30. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Aktuatorwelle 42 an ihrem der Betätigungsstange 46 zugewandten vorderen Ende einen Absatz 52 mit vergrößertem Durchmesser auf, der eine Kurbelwange für den Exzenter 44 bildet. Dabei ist der Exzenter 44 hier durch den Schaft einer in die Kurbelwange 52 eingeschraubten Schraube gebildet. Der Schraubenkopf sichert eine mit der die Betätigungsstange 46 aufnehmenden Führungshülse 50 einstückig ausgebildete Lagerbuchse, die den Schaft der Schraube gelenkig umgreift. Dabei ist die Betätigungsstange 46 axial beweglich in der Führungshülse 50 aufgenommen und durch die Nachrückfeder 48 soweit in Richtung zu der Sperrklinke vorgespannt, bis ein am freien unteren Ende der Betätigungsstange 46 nach außen vorstehender Kragen 47 auf der entgegengesetzt zu der Nachrückfeder 48 liegenden Seite der Führungshülse 50 als Endanschlag anliegt.
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Nachfolgend wird das Innere des erfindungsgemäßen Parksperrenaktuators 10 näher beschrieben. Der Wellenabsatz 52 ist über ein hier als Kugellager ausgeführtes vorderes Lager 54 gelagert, welches in einem Lagerschild 56 aufgenommen ist. Der Lagerschild 56 ist mittels einer Bajonettverbindung 58 in einer vorderen Gehäuseöffnung des Aktuatorgehäuses 32 befestigt und schließt dieses vorderseitig ab. An ihrem hinteren Endbereich ist die Aktuatorwelle 42 über ein hinteres Lager 60 gelagert, welches in einem innenseitigen Vorsprung 62 eines Gehäusedeckels 64 aufgenommen ist, durch den das Aktuatorgehäuse 32 rückseitig verschlossen ist. Dabei ist der Gehäusedeckel 64 über Formschlusselemente 66 mit zwischengefügten Dichtungsmitteln und/oder durch eine Schweißverbindung flüssigkeitsdicht mit dem Aktuatorgehäuse 32 verbunden.
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Der Getriebemechanismus 38 besteht in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem selbsthemmenden Schneckengetriebe, bei dem eine auf der Abtriebswelle 68 des Elektromotors 36 befestigte Schnecke 70 eine umfangsseitige Verzahnung 72 eines Zahnrads 74 antreibt. Infolge der Selbsthemmung kann das Zahnrad 74 nicht verdreht werden, wenn der Elektromotor 36 in stromlosem Zustand abgeschaltet ist. Das Zahnrad 74 ist über einen ein Radiallager bildenden Träger 76 relativ zur Aktuatorwelle 42 drehbar und gegenüber dem Aktuatorgehäuse 32 axial positionsfest auf der Aktuatorwelle 42 gelagert.
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An seiner dem Gehäusedeckel 64 zugewandten Seite bildet das Zahnrad 74 mit einem scheibenförmigen Ringbereich 78 einen ersten Kupplungsteil 80, der mit einem unmittelbar daneben angeordneten zweiten Kupplungsteil 82 der Kupplungseinrichtung 40 zusammenwirkt. Die Kupplungseinrichtung 40 ist hier als formschlüssig wirkende schaltbare Trennkupplung in der Form einer Klauenkupplung ausgeführt. Dazu umfasst der zweite Kupplungsteil 82 einen einstückig mit einem scheibenförmigen Flanschabschnitt 86 ausgebildeten rohrförmigen Hülsenabschnitt 88, der mittels eines Linearkugellagers 90 axial verschiebbar und drehfest auf der Aktuatorwelle 42 angebracht ist. An den einander zugewandten Stirnflächen weist sowohl der Ringbereich 78 des ersten Kupplungsteils 80 als auch der Flanschabschnitt 86 des zweiten Kupplungsteils 82 jeweils eine Vielzahl von hier nicht zeichnerisch dargestellten Klauen auf. Wenn der zweite Kupplungsteil 82 in der in 4 dargestellten Position axial gegen den ersten Kupplungsteil 80 anliegt, ist die Kupplungseinrichtung 40 geschlossen. Die Klauen beider Kupplungsteile 80 und 82 befinden sich dann miteinander in Eingriff, so dass zwischen den beiden Kupplungsteilen 80 und 82 in beiden Drehrichtungen ein Drehmoment übertagbar ist. Wenn hingegen der zweite Kupplungsteil 82 durch axiales Verschieben auf der Aktuatorwelle 42 von dem ersten Kupplungsteil 80 entfernt wird, geraten die Klauen beider Kupplungsteile 80 und 82 außer Eingriff, so dass die Kupplungseinrichtung 40 geöffnet ist und kein Drehmoment mehr zwischen den beiden Kupplungsteilen 80 und 82 übertagen werden kann bzw. beide Kupplungsteilen 80 und 82 relativ zueinander frei drehbar sind. Insbesondere kann bei geöffneter Kupplungseinrichtung 40 also die mit dem zweiten Kupplungsteil 82 drehfest verbundene Aktuatorwelle 42 und somit auch das hiermit über die Exzentereinrichtung 44 und die Betätigungsstange 46 verbundene Betätigungselement 26 unabhängig von dem ersten Kupplungsteil 80 und dem hiermit über das selbsthemmende Schneckengetriebe wirkverbundenen Elektromotor 36 bewegt werden.
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An der Kupplungseinrichtung 40 ist ein hier durch eine Schraubendruckfeder gebildetes Federelement 92 angeordnet, das die Kupplungseinrichtung 40 in ihren in 4 dargestellten geschlossenen Zustand vorspannt. Dazu stützt sich die die Aktuatorwelle 42 koaxial umgebende Schraubendruckfeder 92 einerseits über ein ringförmiges Blechteil an einer außenseitig an dem Hülsenabschnitt 88 ausgebildeten Stufe und andererseits an einer vor dem hinteren Lager 60 festgelegten Scheibe 94 ab. Gegen die Vorspannkraft dieses Federelements 92 kann die Kupplungseinrichtung 40 durch eine hier elektrisch aktivierbare Schalteinrichtung 96 geöffnet werden. Diese Schalteinrichtung 96 ist hier durch einen ringförmigen Elektromagnet 98, also durch einen elektromagnetischen Aktor gebildet. Dazu ist in an sich bekannter Weise eine Spule 100 auf einem Spulenträger 102 aufgewickelt, welcher seinerseits in einem Magnetgehäuse 104 untergebracht ist. Das die Aktuatorwelle 42 koaxial umgebende ringförmige Magnetgehäuse 104 ist in dem Aktuatorgehäuse 32 aufgenommen und auf einem axial nach vorne vorstehenden Bereich des Außenrings des hinteren Lagers 60 zentriert, sowie in axialer Richtung zwischen einer innenseitig am Aktuatorgehäuse 32 ausgeformten Stufe und dem Vorsprung 62 des Gehäusedeckels 64 festgelegt. Der axial verschiebbare zweite Kupplungsteil 82 ist hier zumindest mit aus Eisen bestehenden Bestandteilen ausgeführt und bildet dadurch einen Eisenkern, der bei einer Bestromung der Spule 100 als Tauchanker gegen die Vorspannkraft des Federelements 92 soweit in die Spule 100 hineingezogen wird, bis das freie Ende des Hülsenabschnitts 88 an der einen Axialanschlag bildenden Scheibe 94 anliegt. In dieser Endposition befindet sich der scheibenförmige Flanschabschnitt 86 des zweiten Kupplungsteils 82, dessen Außenumfang berührungsfrei in das ringförmige Magnetgehäuse 104 eintreten kann, noch in einem gewissen axialen Abstand von der Spule 100 und dem Spulenträger 102, so dass hier auch bei einer Bestromung der Spule 100 keine Berührung vorliegt und somit keine magnetischen Haltekräfte auftreten, welche eine Verdrehung des zweiten Kupplungsteils 82 und der drehfest hiermit verbundenen Aktuatorwelle 42 verhindern oder erschweren würden. Die Schraubendruckfeder 92 befindet sich in axialer Richtung vollständig innerhalb des Magnetgehäuses 104 des Elektromagnets 98.
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Der Parksperrenaktuator 10 hat eine in das Aktuatorgehäuse 32 integrierte gemeinsame elektrischen Schnittstelle 106, die mit einer im hinteren Bereich des Aktuatorgehäuses 32 vor dem Gehäusedeckel 64 liegenden Leiterplatte 108 verbunden ist. Über die Schnittstelle 106 und die Leiterplatte 108 können sowohl der Elektromotor 36 als auch die durch den Elektromagnet 98 gebildete elektrische Schalteinrichtung 96 an eine externe Steuereinheit angeschlossen und hierüber gesteuert werden. Außerdem können noch weitere elektrische Komponenten des Parksperrenaktuators 10, etwa ein hier nicht zeichnerisch dargestellter Positionsdetektor zum Erfassen der Winkelposition der Aktuatorwelle 42 ebenfalls über die Leiterplatte 108 und die gemeinsame elektrische Schnittstelle 106 angeschlossen werden.
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Zur Ausbildung eines Sekundärantriebs, der bei einer Störung des durch den Elektromotor 36 gebildeten Primärantriebs in einem Notbetrieb bei geöffneter Kupplungseinrichtung 40 die Aktuatorwelle 42 auch unabhängig von dem Elektromotor 36 drehen kann, ist in dem Aktuatorgehäuse 32 eine Federeinrichtung 110 vorgesehen, die hier durch eine Spiralfeder gebildet wird. Die Spiralfeder 110 befindet sich im vorderen Bereich neben dem Wellenabsatz 52 und ist innen an der Aktuatorwelle 42 befestigt. Nach mehreren die Aktuatorwelle 42 spiralförmig umgebenden Windungen ist der äußere Endbereich der Federeinrichtung 110 an einem dem Lagerschild 56 benachbarten Abschnitt des Aktuatorgehäuses 32 befestigt. Auf diese Weise beaufschlagt die Spiralfeder 110 die Aktuatorwelle 42 in einer Drehrichtung, in der diese bei geöffneter Kupplungseinrichtung 40 das Betätigungselement 26 über die Betätigungsstange 46 in der Sperrrichtung S bewegt, so dass die Sperrklinke 18 durch die in der Federeinrichtung 110 gespeicherte Energie in die Sperrstellung verschwenkt und so die Parksperre 12 aktiviert und das Kraftfahrzeug blockiert wird. Dabei erreicht die Sperrklinke 18 ihre Sperrstellung bereits bevor die Exzentereinrichtung 44 ihren der Sperrklinke 18 zugewandten oberen Totpunkt durchläuft, so dass die Sperrklinke 18 durch die in der Federeinrichtung 110 gespeicherte und auch weiterhin auf die Aktuatorwelle 42 einwirkende Energie zuverlässig in der Sperrstellung gehalten wird.
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Wenn die Störung behoben ist, kann die Parksperre 12 im Normalbetrieb wieder vom Elektromotor 36 entsperrt werden, wodurch zugleich auch die Spiralfeder 110 erneut in den vorherigen Zustand vorgespannt wird.
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Axial zwischen der Federeinrichtung 110 und dem Träger 76 des Zahnrads 74 ist an einer radial nach innen ragenden Rippe 112 des Aktuatorgehäuses 32 eine mit der Aktuatorwelle 42 zusammenwirkende Wellendichtung 114 angeordnet. Die Wellendichtung 114 dichtet den von der Exzentereinrichtung 44 aus gesehen jenseits der Rippe 112 liegenden Innenraum des Aktuatorgehäuses 32 (in 4 links von der Rippe 112), der insbesondere die Kupplungseinrichtung 40, den Elektromagnet 98 und die Leiterplatte 108 mit gegebenenfalls darauf vorhandenen elektrischen Bauteilen enthält, flüssigkeitsdicht gegen die Aktuatorwelle 42 ab. Auf diese Weise wird beispielsweise das Eindringen von Öl verhindert, dem der Parksperrenaktuator 10 in Abhängigkeit von dem Ort seiner Anbringung im Kraftfahrzeug ausgesetzt sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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