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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Parksperrenanordnung mit einem Führungselement für ein Betätigungselement einer Parksperrenanordnung. Das Führungselement stellt verschiedene Führungsfunktionen hinsichtlich einer Hohlwelle, einer Sperrklinke bzw. eines Sperrkegels bereit. Hierdurch wird ein Einlegen einer Sperrklinke der Parksperrenanordnung verbessert, sodass ein Parksperrenrad rotatorisch festgesetzt ist. Entsprechende Parksperrenanordnungen werden in Antriebssträngen von (Kraft-) Fahrzeugen verwendet, insbesondere wenn Wandler-Automatikgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe oder ein (ausschließlich) elektrischer Antrieb umfasst ist.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Parksperrenanordnungen bekannt. So offenbart
DE 10 2015 206 157 A1 beispielsweise eine Parksperrenanordnung mit Betätigungselement zum Betätigen einer Parksperrenklinke. Die Parksperrenklinke kann, je nach Betätigungszustand, ein Parksperrenrad sperren oder freigeben. Eine Antriebseinrichtung weist eine Kurvenkontur auf, mittels welcher eine Drehbewegung in eine Axialbewegung des Betätigungselements zum Sperren oder Freigeben des Parksperrenrads umwandelbar ist. Weiter verfügt die Parksperrenanordung über ein Antriebs-/Schneckenrad. Ebenfalls aus dem genannten Stand der Technik ist bekannt, einen Notaktor vorzusehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Parksperrenanordnung, bereitzustellen. Vor allen Dingen soll die Zuverlässigkeit für einen Vorgang des Einlegens der Parksperre weiter gesteigert werden.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einer Parksperrenanordnung bzw. einem Führungselement für eine Parksperrenanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dabei umfasst die Parksperrenanordnung eine Antriebsvorrichtung, ein Schneckenrad mit einer stirnseitig angebrachten, radial umlaufenden Helix-Kontur, und einen Aktor mit Aktorstift und Aktorrolle. Eine Rotationsbewegung des Schneckenrads um eine erste Rotationsachse bewirkt das Abrollen der Aktorrolle auf der Helix-Kontur, wodurch eine axiale Bewegung des Schneckenrads erzeugt wird. Durch die axiale Bewegung wird ein Sperrkegel gegen eine Sperrklinke ein- oder ausgerückt, was ein Ein- oder Auslegen der Sperrklinke in eine korrespondierende Kontur eines Parksperrenrads zur Folge hat. Anstatt eines Sperrkegels kann auch eine Spreizrolle verwendet werden. Diese hat den Vorteil, dass noch höhere Belastungen auf die Parksperrenanordnung wirken können
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Der Aktor kann als sogenannter Notaktor ausgeführt sein. Ein sogenannter Notaktor kann derart betätigt werden, dass er radial nach außen gezogen wird. Dementsprechend stützt sich das Schneckenrad nicht mehr mit der Helix-Kontur an der Aktorrolle ab, sodass das Schneckenrad in eine Ausgangslage zurückschnellt. In einer einfachen Ausführung ist der Aktor nicht als Notaktor, sondern als einfacher Abrollstift ausgeführt. Das heißt, dass eine Aktorrolle auf dem Stift drehbar gelagert ist, der Stift jedoch nicht radial nach außen gezogen werden kann.
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Vorteilhaft wird der Sperrkegel von einem Führungselement seitlich geführt, wobei das Führungselement auf einer, der Sperrklinke abgewandten Seite eine Sperrkegellaufbahn mit einer Erhebung aufweist. Die Erhebung verfügt dabei über eine rampenähnliche Kontur. Durch die rampenähnliche Kontur wird der Sperrkegel auf den höchsten Punkt der Erhebung geführt, wenn der Sperrkegel eine axiale Bewegung vollzieht. Verallgemeinert „hebt“ die Erhebung mit der rampenähnlichen Kontur den Sperrkegel dahingehend an, dass dieser die Sperrklinke sicher einrücken kann. Rampenähnlich beschreibt dabei, dass anstatt einer gerade ansteigenden Kontur auch eine solche vorgesehen werden kann, welche eine ungleichmäßige Steigung aufweist. Auch kann die Kontur eine Oberfläche aufweisen, welche zu der Kontur des Sperrkegels korrespondiert, sodass dieser noch zuverlässiger auf der rampenähnlichen Kontur entlang gleiten kann.
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Alternativ zu einer Erhebung kann die oben beschriebene Wirkweise auch durch eine Vertiefung erzielt werden. Im Wesentlichen ist also eine deutlich wahrnehmbare Konturänderung erforderlich. Ferner kann auch ein Bolzen als separates Element anstatt der Erhebung vorgesehen werden, welcher den Sperrkegel in eine seitliche Auslenkung zwingt. Die Konturänderung des Führungselements wirkt mit einer, in Bezug auf den Sperrkegel, stirnseitigen Abschrägung der Sperrklinke zusammen. Alternativ kann auch ausschließlich eine Abschrägung an der Sperrklinke vorgesehen werden, jedoch müsste diese dann stärkter ausgeprägt sein.
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Weiter vorteilhaft ist das Führungselement zweiteilig ausgeführt ist. Dabei weist es zunächst ein erstes Teilelement auf, welches die seitliche Führung des Sperrkegels gewährleistet. Weiter stellt ein zweites Teilelement des Führungselements eine axiale Führung der Hohlwelle bereit. In alternativen Ausführungsformen kann das Führungselement auch einteilig oder einstückig ausgebildet sein. Insbesondere ist das Führungselement, unabhängig ob ein-, zwei- oder mehrteilig ausgeführt, ortsfest angeordnet. Beispielsweise ist das Führungselement mit einem Gehäuse verbunden, sodass Kräfte und Momente durch das Führungselement abgestützt bzw. aufgenommen werden können. Demensprechend kann das Führungselement mit dem Gehäuse verschraubt oder durch Stifte bzw. Bolzen in diesem fixiert werden. Auch ist es denkbar, das Führungselement durch Formschluss in korrespondierenden Einpassungen in dem Gehäuse fest anzuordnen.
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Das Führungselement kann beispielsweise als Sinterteil, Gussteil oder Frästeil hergestellt werden. Auch die Herstellung durch Umformung ist denkbar (Blechbiegeteil, Umformteil). Die exemplarisch aufgeführten Verfahren beschrieben nicht abschließend, sondern lediglich in vorteilhafter Weise verschiedene Herstellungsverfahren des Führungselements. Es ist jedoch auch denkbar, das Führungselement durch mehrere Einzelteile entsprechend zusammenzufügen. Für das Fixieren der Einzelteile eignen sich bekannte mechanische, thermische und chemische Fügeverfahren, bspw. Schweißen, Schrauben, Nieten, Kleben, Klemmen. Auch kann das Führungselement in andere Bauteile der Parksperrenanordnung integriert sein. Insbesondere könnte das Führungselement als Kontur in einem Gehäuse vorgesehen werden.
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In vorteilhafter Weise kann durch das Führungselement eine Verdrehsicherung der Hohlwelle realisiert werden. Dementsprechend würde eine axiale Beweglichkeit erhalten, während ein Verdrehen blockiert wird. Weiter vorteilhaft wird die Verdrehsicherung durch das zweite Teilelement erzeugt, soweit das Führungselement zweiteilig ausgeführt ist. Auch kann das Führungselement einen axialen Begrenzungsanschlag für die Hohlwelle ausbilden. Dabei wird die axiale Beweglichkeit zumindest in einer Richtung begrenzt. Vor allen Dingen wird die axiale Beweglichkeit der Hohlwelle in eine Richtung begrenzt, welche dem Auslegen der Parksperre bzw. dem Zustand bei ausgelegter Parksperre entspricht.
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Weiter vorteilhaft weist das Führungselement der Parksperrenanordnung eine Kontur auf, welche einen Begrenzungsanschlag in Bezug auf die Beweglichkeit der Sperrklinke beim Auslegen bereitstellt. Da die Sperrklinke gegen eine Feder vorgespannt ist, würde diese entspannen, wenn die Beweglichkeit der Sperrklinke nicht begrenzt würde. Der Begrenzungsanschlag befindet sich dabei insbesondere an einem freien Ende des Führungselements, vorzugsweise an einem freien Ende des ersten Teilelements. Dabei ist das freie Ende auf einer der Sperrklinke zugewandten Seite des Führungselements angeordnet.
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In Weiterbildung der Parksperrenanordnung weist das Führungselement wenigstens einen Kontaktpunkt zur Positionsbestimmung des Sperrkegels und/oder der Sperrklinke auf. Dabei kann ein Kontaktpunkt als Haltepunkt in Form einer Erhebung, einer Vertiefung oder einer Raste ausgeführt sein, deren Erreichen sensorisch erfasst wird. Es können auch mehrere Kontaktpunkte vorgesehen werden, sodass nicht nur eine Position, sondern mehrere Positionen des Sperrkegels erkannt werden können. Somit kann ein eingelegter Zustand, eine Zahn-auf-Zahnstellung oder ein ausgelegter Zustand erkannt werden. Auch kann eine optische Erfassung durch einen bildgebenden Sensor erfolgen, in diesem Fall könnten die Kontaktpunkte als optische Referenz fungieren.
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Der wenigstens eine Kontaktpunkt kann auch selbst einen Sensor zur Positionsbestimmung des Sperrkegels aufweisen, bzw. ein solcher Sensor kann an dem wenigstens einen Kontaktpunkt angeordnet sein. So ist denkbar, dass der Sensor als induktiver, kapazitiver oder als Kontaktschalter ausgeführt ist. Alternativ oder ergänzend kann auch ein entsprechender Sensor vorgesehen werden, um eine Positionsbestimmung der Sperrklinke vorzunehmen, insbesondere dann, wenn die Sperrklinke an dem Führungselement zur Anlage kommt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Antriebsstrang beansprucht, welcher wenigstens ein Antriebselement, eine Abtriebswelle, ein Steuergerät und eine erfindungsgemäße Parksperrenanordnung umfasst. Bei dem Antriebselement handelt es sich um einen oder mehrere Motoren des Fahrzeugs. Beispielsweise kann es sich hierbei um einen Verbrennungsmotor (Diesel, CNG, Benzin, LPG) oder einen elektrischen Motor handeln. Es sind jedoch auch hybride Antriebsstränge umfasst, in denen jeweils ein Verbrennungsmotor und in Ergänzung dazu ein elektrischer Motor vorgesehen sind. Die Abtriebswelle kann entweder direkt eines oder mehrere Räder des Fahrzeugs, oder ein Verteilergetriebe antreiben. Durch die Parksperrenanordnung kann ein Rollen des Fahrzeugs verhindert werden, insbesondere durch das Festsetzen bzw. Verblocken einer Welle mittels der Parksperre. Erfindungsgemäß ist das Steuergerät dazu eingerichtet, die Parksperrenanordnung zu betätigen und eine Positionsbestimmung des Sperrkegels auszuführen.
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Auch ist es in Weiterbildungen der Parksperrenanordnung bzw. des Antriebsstrangs möglich, dass Signalbotschaften über einen Betätigungszustand bzw. eine Position der Sperrklinke und/oder des Sperrkegels erzeugt werden, und entweder intern für eine Betätigungsstrategie der Parksperrenanordnung verwendet, oder anderen Steuergeräten und/oder Anzeigevorrichtungen im Antriebsstrang oder Fahrzeug bereitgestellt werden. Insbesondere durch die Bereitstellung einer Signalbotschaft für eine Anzeigevorrichtung im Antriebsstrang oder Fahrzeug kann ein entsprechender Hinweis auf den Betätigungszustand ausgegeben werden. Bei der Anzeigevorrichtung kann es sich um eine optische, akustische oder haptische/taktile Anzeigevorrichtung handelt. Exemplarisch sind hier ein (LCD-) Display, eine (Warn-) Lampe, ein Gerät zur Tonwiedergabe (Lautsprecher) oder einen Vibrationsgeber handeln. Auch können die verschiedenen Ausführungsformen einer Anzeigevorrichtung kombiniert werden.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
- 1: eine vereinfachte schematische Darstellung einer Parksperrenanordnung mit einem Führungselement;
- 2a: eine vereinfachte schematische Darstellung einer Parksperrenanordnung im eingelegten Zustand der Parksperre;
- 2b: eine vereinfachte schematische Darstellung einer Parksperrenanordnung während des Einlegens der Parksperre.
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1 zeigt in einer perspektivischen vereinfachten Darstellung eine Parksperrenanordnung 1 mit einem Führungselement 2. Über eine Antriebsvorrichtung 3 ist eine Drehbewegung auf ein Schneckenrad 4 übertragbar. Das Schneckenrad 4 weist eine radial umlaufende, stirnseitig angebrachte Helix-Kontur 5 auf. Vorliegend erstreckt sich die Helix-Kontur 5 abschnittsweise entlang des Umfangs des Schneckenrads 4. Nicht gezeigt ist ein Aktor, welcher einen Aktorstift und eine Aktorrolle aufweist, wobei die Aktorrolle auf der Helix-Kontur 5 des Schneckenrads 4 abrollt. Die Helix-Kontur 5 verfügt dabei über Bereiche unterschiedlicher Steigungen, wobei sie ferner einen tiefsten Punkt und einen höchsten Punkt aufweist. Da der Aktor ortsfest in einem Gehäuse der Parksperrenanordnung 1 angebracht ist, erzeugt das Abrollen der Aktorrolle auf der Helix-Kontur 5 durch die Steigungen eine axiale Bewegung des Schneckenrads 4 entlang seiner Rotationsachse 6.
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Das Schneckenrad 4 ist mit einer Hohlwelle 7 verbunden, wobei die Hohlwelle rotatorisch entkoppelt oder fest mit dem Schneckenrad 4 verbunden sein kann. Rotatorisch entkoppelt bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen Schneckenrad 4 und Hohlwelle ein Lager angeordnet ist, sodass rotatorische Relativbewegungen zueinander möglich sind und lediglich eine axiale Bewegung übertragen wird. Unter fest verbunden ist hingegen zu verstehen, dass sowohl eine translatorische, als auch eine rotatorische Bewegung des Schneckenrads 4 auf die Hohlwelle 7 übertragen wird. Mit der Hohlwelle 7 ist ein Verbindungselement 8 gelenkig verbunden, wobei zumindest ein Teil des Verbindungselements 8 innerhalb der Hohlwelle 7 angeordnet ist. Alternativ kann die Hohlwelle 7 auch als massives Bauteil ausgeführt sein, sodass das Verbindungselement 8 an einem Ende der Hohlwelle 7 mit dieser verbunden ist und nicht in diese hineinragt. Jedoch bietet die vorliegende Anordnung mit einer Hohlwelle 7 und einem zumindest teilweise darin angeordneten Verbindungselement 8 Bauraum- und Gewichtsvorteile. An dem Verbindungselement 8 ist ein Sperrkegel 9 angeordnet, welcher durch eine Spannfeder 10 federnd auf dem Verbindungselement 8 angebracht ist. Der Sperrkegel 9 weist eine kegelförmige, sich zu einer Sperrklinke 11 hin leicht verjüngende Kontur auf. Je nach Betätigungszustand drückt der Sperrkegel 9 gegen die Sperrklinke 11, wodurch diese in Richtung eines Parksperrenrads 12 geführt wird und ein eine korrespondierende Kontur der Verzahnung des Parksperrenrads 12 eingreift bzw. einrastet.
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Auf einer, der Sperrklinke 11 abgewandten Seite, weist das Führungselement 2 eine Sperrkegellaufbahn auf, welche über eine Erhebung 13 mit einer rampenähnlichen Kontur 14 verfügt. Die Erhebung 13 ist demnach innenliegend in einer hakenförmigen Kontur des Führungselements 2 angeordnet. Die hakenförmige Kontur des Führungselements ergibt sich daraus, dass dieses zunächst eine seitliche Führung, dann nachfolgend eine Kontur mit einer ersten Biegung um 90° und anschließend einer zweiten Biegung um 90° aufweist. Hierdurch ergibt sich die hakenförmige Kontur, welche eine partielle Einhausung des Sperrkegels im eingelegten Zustand der Parksperre darstellt. Hierdurch wird der Sperrkegel 9 beim Einlegen der Parksperre, also der axialen Bewegung des Sperrkegels 9 in Richtung der Sperrklinke 11, angehoben und gegen die Sperrklinke 11 gedrückt.
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Auf einer, dem Sperrkegel 9 abgewandten Seite des Schneckenrads 4, ist eine Rückstellfeder 15 angeordnet, welche durch die axiale Bewegung des Schneckenrads 4 vorgespannt werden kann. Die Rückstellfeder 15 stützt sich dabei gegen einen Bereich des Führungselements ab, welcher zwei Haltemittel mit jeweils einem ösenförmigen Ende 16 aufweist, anhand welcher das Führungselement 2 an einem Gehäuse befestigt werden kann. Hierzu werden Verbindungsmittel 17, beispielsweise Schrauben, Nieten oder Spannstifte, durch die ösenförmigen Enden 16 der Haltemittel geführt und mit dem Gehäuse verbunden.
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Die Antriebsvorrichtung 3 ist vorliegend stark vereinfacht dargestellt. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Antrieb handeln, welcher direkt oder mit einer weiteren Getriebestufe übersetzt eine Drehbewegung auf einen Schneckentrieb überträgt, wobei eine Verzahnung des Schneckentriebs mit einer Außenverzahnung des Schneckenrads 4 kämmt.
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In der hier gezeigten Ausführungsform ist das Führungselement 2 zweiteilig ausgeführt. Dabei ist es in ein erstes und ein zweites Teilelement 18, 19 unterteilt. Dabei wird das erste Teilelement 18 durch die hakenförmige Kontur mit der Erhebung 13 im Bereich des Sperrkegels 9 gebildet, während das zweite Teilelement 19 durch den Teil des Führungselements 2 gebildet wird, welcher über die ösenförmigen Enden 16 verfügt. Das erste Teilelement 19 dient zunächst der Führung des Sperrkegels 9 mittels der Sperrkegellaufbahn. Gleichzeitig weist das erste Teilelement 18 des Führungselements 2 eine Durchführung auf, durch welche die Hohlwelle 7 hindurchragt und somit hierdurch gehalten wird. Gleichzeitig bildet die hakenförmige Kontur des ersten Teilelements 18 einen Endanschlag für den Sperrkegel und einen Begrenzungsanschlag 20 für die Sperrklinke bereitstellt. Ferner kann das erste Teilelement 18 mit dem Gehäuse fest verbunden sein. Das zweite Teilelement 19 bildet, insbesondere im Zusammenspiel mit der Durchführung des ersten Teilelements 18, eine axiale Führung der Hohlwelle 7 aus.
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Die Darstellung in 1 zeigt die Parksperrenanordnung 1 in einem eingelegten Betätigungszustand, das heißt, dass die Sperrklinke in eine korrespondierende Vertiefung des Parksperrenrads 12 eingreift. Das Parksperrenrad 12 ist hierdurch rotatorisch festgesetzt.
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2a zeigt in einer Schnittdarstellung und stark vereinfacht die Parksperrenanordnung 1 wie in 1 beschrieben, also ebenfalls in einem eingelegten Betätigungszustand. Gut erkennbar ist hier ein Gelenk 21, welches die Hohlwelle 7 und das Verbindungselement 8 gelenkig miteinander verbindet. In einer einfachen Ausgestaltung kann es sich hierbei lediglich um ein Gelenk 21 handeln, welches ein Schwenken der Hohlwelle 7 und des Verbindungselement 8 zueinander mit einem Freiheitsgrad ermöglicht. Es sind jedoch auch andere Ausführungen realisierbar, bei welchen mehrere Freiheitsgrade realisiert werden, insbesondere bei der Verwendung eines Kugelgelenks. Durch die gelenkige Verbindung wird erreicht, dass das Verbindungselement 8 eine Ausgleichsbewegung vollziehen kann, wenn der Sperrkegel 9 an der rampenförmigen Kontur 14 entlang gleitet und an der Erhebung 13 zur Anlage kommt.
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Weiter wird hier der Begrenzungsanschlag 20 gezeigt, wobei im eingelegten Zustand der Sperrklinke 11 ein Spalt zwischen Sperrklinke 11 und Begrenzungsanschlag 20 ausgebildet ist.
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2b zeigt in einer Schnittdarstellung und stark vereinfacht die Parksperrenanordnung 1, im Wesentlichen wie in 1 und 2a beschrieben. Der Unterschied besteht darin, dass vorliegend die Parksperrenanordnung 1 in einem noch nicht eingelegten Zustand gezeigt wird. Allerdings ist hier auch nicht ein vollständig ausgelegter Zustand abgebildet. Vielmehr wird ein Zustand während eines Einlegevorgangs gezeigt, wobei sich Sperrklinke 11 und Parksperrenrad 12 aktuell in einer sogenannten Zahn-auf-Zahn-Stellung befinden. Dies bedeutet, dass das Parksperrenrad so angeordnet ist, dass keine Vertiefung der Sperrklinke 11 gegenübersteht. Somit kann die Sperrklinke 11 auch nicht in eine korrespondierende Vertiefung des Parksperrenrads 12 einrasten bzw. eingreifen. Das Verbindungselement 8 befindet sich bereits in seiner Endlage, während der Sperrkegel 9 noch gegen eine abgeschrägte frontale Kontur der Sperrklinke 11 drückt. Der Sperrkegel 9 ist axial gegen das Verbindungselement 8 verschoben, wodurch die Spannfeder 10 vorgespannt wird. Wenn das Parksperrenrad 12 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn weiterdreht, drückt der Sperrkegel 9 weiter gegen die Sperrklinke 11, sodass diese einrastet, sobald ihr eine korrespondierende Vertiefung des Parksperrenrads 12 gegenüberliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperrenanordnung
- 2
- Führungselement
- 3
- Antriebsvorrichtung
- 4
- Schneckenrad
- 5
- Helix-Kontur
- 6
- Rotationsachse
- 7
- Hohlwelle
- 8
- Verbindungselement
- 9
- Sperrkegel
- 10
- Spannfeder
- 11
- Sperrklinke
- 12
- Parksperrenrad
- 13
- Erhebung
- 14
- Rampenförmige Kontur
- 15
- Rückstellfeder
- 16
- Ösenförmiges Ende
- 17
- Verbindungsmittel
- 18
- Erstes Teilelement
- 19
- Zweites Teilelement
- 20
- Begrenzungsanschlag
- 21
- Gelenk
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015206157 A1 [0002]
