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Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung für eine Parksperre, aufweisend einen Sperrenantrieb mit zumindest den folgenden Komponenten:
- - eine Rotoreinheit, welche zu einer rotierenden Drehmomentabgabe eingerichtet ist; und
- - eine Mutteraufnahme für eine Spindelmutter eines Spindeltriebs mit einer rotatorisch-fixierten und axial bewegbaren Spindel. Die Aktoreinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Mutteraufnahme eine axiale Aufnahmelänge aufweist, in welcher die Spindelmutter relativ zu der Rotoreinheit rotatorisch-fixiert und axial verschiebbar gehalten ist. Weiterhin betrifft die eine Parksperre zum Integrieren in ein Fahrzeuggetriebe, wobei die Parksperre zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- - eine Sperrklinke;
- - ein Betätigungsmittel;
- - einen Spindeltrieb mit einer rotierbaren Spindelmutter;
- - einen Betätigungsenergiespeicher, welcher antagonistisch zu der Betätigungskraft auf das Betätigungsmittel wirkend eingerichtet ist. Die Parksperre ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Axialabstützeinheit vorgesehen ist, an welcher der Betätigungsenergiespeicher und/oder die Spindelmutter zueinander antagonistisch axial abstützbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Parksperrenvorrichtung zum Unterbinden eines Wegrollens eines stehenden Kraftfahrzeugs mit einer solchen Parksperre und mit einer solchen Aktoreinrichtung, sowie ein Fahrzeuggetriebe mit einer solchen Parksperrenvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fahrzeuggetriebe.
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Aus dem Stand der Technik sind Parksperrenvorrichtungen bekannt, welche sicherstellen sollen, dass ein geparktes, also in der Regel verlassenes, Fahrzeug nicht wegrollen kann. Beispielsweise wirkt die Parksperrenvorrichtung formschlüssig, indem ein Sperrnocken in eine Zahnlücke eines Parksperrenrads eingreift. Eine solche Sperrung gegen ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs ist beispielsweise erst bei einer Geschwindigkeit unterhalb von 2 km/h [zwei Kilometern pro Stunde] des betreffenden Kraftfahrzeugs einlegbar, und bevorzugt oberhalb von 4 km/h wird ein Schließen der Sperrung selbsttätig verhindert, beispielsweise ein Sperrnocken abgewiesen. Eine solche Sperrung für Kraftfahrzeuge mit Automatikgetriebe oder mit elektrifiziertem Betätigungsantrieb, beispielsweise Hybrid-Fahrzeuge, ist gesetzlich vorgeschrieben. Beispielsweise ist eine solche Parksperrenvorrichtung aus der
DE 10 2017 102 804 A1 bekannt.
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Angesichts der Vielzahl an Komponenten in einem Kraftfahrzeug, ist es erforderlich, eine besonders hohe Kompaktheit der Komponenten zu erreichen. Daher ist es angestrebt, einen Sperrenantrieb in ein Fahrzeuggetriebe zu integrieren, wobei möglichst wenig, bevorzugt bereits vorhandener, Bauraum genutzt werden soll. Weiterhin ist oftmals gewünscht, dass ein Sperrenantrieb in einer separaten Baueinheit ausgeführt ist und/oder mit einem konventionellen auf eine Sperrklinke einwirkenden Betätigungsmittel kompatibel ist.
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Für die meisten Sperrnocken ist gefordert, dass dieser einerseits verriegelbar sein soll und andererseits in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung möglichst kraftarm auf das zugeordnete Parksperrenrad einwirken soll und doch in einer Zahn-auf-Lücke-Stellung zuverlässig in eine Zahnlücke eingreifen soll. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eine Sperrklinke und ein Betätigungsmittel, sowie einen Sperrenantrieb vorzusehen, welche derart zusammenwirken, dass die Sperrklinke ohne Sperrkraft in einer Freistellung (Parksperrenrad ist im Resultat frei drehbar) verbleibt beziehungsweise in diese zurückkehren kann, aber bei einer Sperrung des Parksperrenrads (Eingriffstellung der Sperrklinke) mittels des Betätigungsmittels die Sperrung gesichert ist. In einem Anwendungsfall ist als Rückfallposition gefordert, dass zumindest eine der beiden Stellungen der Parksperrenvorrichtung stromlos gehalten ist, also die Parksperrenvorrichtung stromlos gesperrt ist (Sperrklinke in Eingriffstellung), und/oder die Parksperrenvorrichtung stromlos-offen ist (Sperrklinke in Freistellung).
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung für eine Parksperre, aufweisend einen Sperrenantrieb mit zumindest den folgenden Komponenten:
- - eine Rotoreinheit, welche zu einer rotierenden Drehmomentabgabe eingerichtet ist; und
- - eine von der Rotoreinheit rotatorisch angetriebene Mutteraufnahme für eine Spindelmutter eines Spindeltriebs mit einer rotatorisch-fixierten und axial bewegbaren Spindel.
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Die Aktoreinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Mutteraufnahme eine axiale Aufnahmelänge aufweist, in welcher die Spindelmutter relativ zu der Rotoreinheit rotatorisch-fixiert und axial verschiebbar gehalten ist.
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Die hier vorgeschlagene Aktoreinrichtung ist zum Betätigen einer Parksperre in einer Parksperrenvorrichtung eingerichtet, welche bei Stromausfall (zumindest an der Aktoreinrichtung) eine Rückfallposition sicherstellt. Dabei ist als Rückfallposition entweder eine Eingriffstellung (Parksperrenrad gesperrt) oder eine Freistellung (Parksperrenrad frei drehbar) der Sperrklinke möglich. Zum Antreiben des Betätigungsmittels der Parksperre ist ein Sperrenantrieb vorgesehen.
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Bei dieser Aktoreinrichtung ist nun vorgeschlagen, dass eine Rotoreinheit vorgesehen ist, beispielsweise eine nach Art einer Hohlwelle ausgeführte Rotorwelle einer elektrischen Maschine oder ein hydrodynamischer Drehmomentwandler. Die Rotoreinheit gibt bei, beispielsweise elektrischer oder hydraulischer, Leistungsaufnahme ein Drehmoment ab, welches von der Mutteraufnahme aufgenommen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Mutteraufnahme einstückig mit der Rotoreinheit gebildet beziehungsweise in einer elektrische Maschine als Rotorträger, also umfassend eine Wicklung und/oder Permanentmagnete, ausgebildet. In einer Ausführungsform umfasst die Rotoreinheit ein Übersetzungsgetriebe, beispielsweise ein Planetenwälzgetriebe, sodass sich die Motordrehzahl von der Drehzahl der Mutteraufnahme unterscheidet. In einer Ausführungsform ist die Mutteraufnahme ein separates Bauteil, welches mit einer Rotoreinheit eines vormontierten, also als Baueinheit auslieferbaren, Sperrenantriebs beziehungsweise einer im Übrigen vollständig vormontierten Aktoreinrichtung montierbar ist. Die vormontierte Aktoreinrichtung beziehungsweise der Sperrenantrieb sind beispielsweise eine Baueinheit, welche für verschiedene Aufgaben einsetzbar sind, beispielsweise als immer wieder gleicher dezentraler Aktor innerhalb eines Kraftfahrzeugs. In einer Ausführungsform bildet die Aktoreinrichtung mitsamt der Mutteraufnahme eine auslieferbare Baueinheit, welche bevorzugt für sehr viele verschiedene Aufgaben einsetzbar ist.
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Die Mutteraufnahme kennzeichnet sich vor allem dadurch, dass sie eine axiale Aufnahmelänge aufweist, welche größer ist, als dies zum Antreiben einer Spindelmutter notwendig wäre, beispielsweise also axial länger ist als die axiale Ausdehnung der Spindelmutter. Die Aufnahmeform der Mutteraufnahme ist beliebig zur Drehmomentübertragung korrespondierend zu einer Spindelmutter gebildet, bevorzugt ein Mehreck, beispielsweise ein Fünfeck. Somit ist die Spindelmutter beispielsweise axial in die Mutteraufnahme einsteckbar beziehungsweise die Mutteraufnahme auf die Spindelmutter aufsteckbar.
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Der Überschuss der axialen Aufnahmelänge der Mutteraufnahme im Vergleich zu der axialen Ausdehnung einer aufzunehmenden Spindelmutter, also die Differenzlänge, führt dazu, dass eine axiale Relativbewegung zwischen der Spindelmutter und der Mutteraufnahme ermöglicht ist, während zugleich eine Drehmomentübertragung von der Mutteraufnahme auf die Spindelmutter stets sichergestellt ist. Diese axiale Relativbewegung ist für den Zustand vorgesehen, dass die Sperrklinke aus der Freistellung in die Eingriffstellung überführt werden soll, jedoch sich der Sperrnocken in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung befindet, und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des zu sperrenden Parksperrenrads einer Auswurfgeschwindigkeit (vergleiche nachfolgend) entspricht, bei welcher also eine Sperrung des Parksperrenrads verhindert ist. Dann wird die von dem Sperrenantrieb in Form eines Drehmoments aufgebrachte Stellenergie von einem Betätigungsenergiespeicher des Betätigungsmittels der Parksperre aufgenommen und erst bei einer Zahn-auf-Lücke-Stellung des Parksperrenrads beziehungsweise bei Erreichen einer ausreichend geringen Rotationsgeschwindigkeit, also bei einer Einlegegeschwindigkeit, an die Sperrklinke derart als Betätigungsweg weitergegeben, dass diese die Eingriffstellung einnimmt. Die Spindelmutter setzt also das Drehmoment nicht in einen axialen Vorschub der rotatorisch-fixierten Spindel des Spindeltriebs um, sondern verschiebt sich selbst gegenläufig in der Mutteraufnahme. Dabei wird aber ein Betätigungsenergiespeicher des Betätigungsmittels aufgeladen, beispielsweise eine Schraubendruckfeder gestaucht.
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Für die meisten Anwendungen ist es erwünscht, dass eine Sperrung gegen ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs erst bei einer vorbestimmten Einlegegeschwindigkeit, beispielsweise erst bei einer Geschwindigkeit unterhalb von 2 km/h [zwei Kilometern pro Stunde], des betreffenden Kraftfahrzeugs einlegbar ist. Oberhalb einer vorbestimmten Auswurfgeschwindigkeit, beispielsweise von 4 km/h, soll eine Sperrung selbsttätig verhindert werden. Dies wird hier gelöst, indem ein Sperrnocken von dem rotierenden Parksperrenrad frühestens oberhalb einer der Einlegegeschwindigkeit und spätestens ab einer der Auswurfgeschwindigkeit entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit abgewiesen wird. Dazu sind die Geometrie des Sperrnockens, die Schließkraft eines Schließmechanismus, beispielsweise ein Betätigungsmittel wie die Spindel, und die Vorspannung des Betätigungsenergiespeichers auf die Sperrklinke und eine an der Sperrklinke vorgesehene Sperrkulisse zum Übersetzen der Bewegung des Schließmechanismus in eine Bewegung von der Freistellung in die Eingriffstellung des Sperrnockens entsprechend ausgelegt.
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Ist allerdings die sperrende Stellung von dem Schließmechanismus eingenommen, ist der Sperrnocken mittels Formzwang in der Eingriffstellung gehalten. Bei betriebsgemäßer Betätigung des Kraftfahrzeugs ist dann der Sperrnocken infolge des Formzwangs nicht mehr aus der Zahnlücke auswerfbar.
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Die Sperrklinke ist hierbei gedrückt oder gezogen betätigt. Das heißt, die Krafteinleitung mittels des Betätigungsmittels ist mittels einer Druckkraft, also Druckspannung in dem Betätigungsmittel, oder mittels einer Zugkraft, also Zugspannung in dem Betätigungsmittel, (zumindest mittelbar) auf die Sperrklinke übertragbar.
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Die zu betätigende Sperrklinke selbst ist von einem (unter Umständen separaten) Freistellenergiespeicher und/oder der Schwerkraft derart vorgespannt, dass die (freie) Sperrklinke aus dieser Eingriffstellung herausbewegt wird, sodass mit dem Betätigungsmittel in der öffnenden Stellung das zugehörige Parksperrenrad frei drehbar ist; das ist die Freistellung des Sperrnockens beziehungsweise der Sperrklinke. Der die Sperrklinke in die Freistellung vorspannende Freistellenergiespeicher, beispielsweise in um eine Sperrenachse verschwenkbarer Ausführungsform mittels einer an der Sperrenachse gelagerten Schenkelfeder, wirkt dem Schließmechanismus, beispielsweise ein separater Parkmechanismus oder unmittelbar das Betätigungsmittel, ist aber schwächer als die Schließkraft des Schließmechanismus.
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Zusätzlich oder alternativ ist das Betätigungsmittel selbsthemmungsfrei ausgeführt, sodass bei einem Stromausfall das Betätigungsmittel in die Nullposition zurückzwingbar ist, beispielsweise mittels eines Freistellenergiespeichers nach vorhergehender Beschreibung. Damit ist eine Ausführungsform erzielt, bei welcher das Betätigungsmittel auch bei einer Zwischenstellung zwischen der öffnenden und sperrenden Stellung wieder in die Rückfallposition zurückbewegbar ist. In einer anderen Ausführungsform ist das Betätigungsmittel selbsthemmend ausgeführt, sodass eine eingestellte Stellung stromlos gehalten wird.
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Eine Selbsthemmung ist ein Blockieren beziehungsweise Halten des Betätigungsmittels in einer Stellung, beispielsweise in einer aktuell eingestellten Stellung, des Betätigungsmittels. Das selbsthemmende Betätigungsmittel ist von einer (auslegungsgemäßen) äußeren Kraft, bei einem Spindeltrieb einer Axialkraft, (über ein intrinsisches Spiel hinaus) nicht bewegbar, aber mittels des Sperrenantriebs, bei einem Spindeltrieb einem Drehmoment, frei bewegbar. Bei einer Spindel ist eine Selbsthemmung beispielsweise mittels eines geeigneten Trapezgewindes oder mittels zusätzlich zumindest einer Schlingbandfeder erzielbar. Eine Aussage über den Reibungswiderstand, also lediglich eine der Bewegungsrichtung entgegenstehende (Reibungs-) Kraft ist unter dem Begriff der Selbsthemmung nicht enthalten. Der Reibungswiderstand ist also grundsätzlich unabhängig von einer Selbsthemmung hoch oder niedrig. Beispielsweise bei einer Spindel mit einem selbsthemmenden Trapezgewinde ist der Reibungswiderstand abhängig von einer auslegungsgemäßen (axialen) Haltekraft zur Selbsthemmung des Spindeltriebs und somit hoch, wenn eine hohe Haltekraft zum Blockieren des Elements in der eingestellten Stellung erwünscht ist. Beispielsweise bei dem Einsatz zumindest einer Schlingbandfeder ist der Reibungswiderstand unabhängig von der gewünschten Haltekraft. Daher ist ein mittels zumindest einer Schlingbandfeder selbsthemmender Spindeltrieb reibungsarm ausführbar. Ist ein Betätigungsmittel also selbsthemmungsfrei ausgeführt, so ist dieses Betätigungsmittel in einem Betriebszustand, zumindest bei der jeweils aktiven Stellung (beispielsweise die öffnende Stellung bei einer stromlos gesperrten Konfiguration der Parksperrenvorrichtung) nicht blockiert. Das Betätigungsmittel ist dann aus einer eingestellten Stellung mittels Aufbringen einer äußeren Kraft, bei einem Spindeltrieb einer Axialkraft, in eine andere Stellung überführbar, wenn der Sperrenantrieb nicht aktiv, beispielsweise mittels Bestromung, eine entgegengerichtete Kraft, bei einem Spindeltrieb ein Drehmoment, aufbringt. Für einige Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, den Reibungswiderstand möglichst gering zu halten, sodass die notwendigen Kräfte im Gesamtsystem geringgehalten werden können und/oder hohe Stellgeschwindigkeiten erreicht werden können.
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In einer Ausführungsform ist die Spindel selbsthemmungsfrei, und bevorzugt reibungsarm, ausgeführt und in der Parksperre oder in der Aktoreinrichtung ein schaltbarer Haltemagnet und ein antagonistischer Energiespeicher, bevorzugt ein bereits vorhandener Energiespeicher in Mehrfachfunktion, vorgesehen. Der Haltemagnet ist zum Halten des Betätigungsmittels in einer der Stellungen eingerichtet und so beschaltet, dass das Betätigungsmittel infolge von dem antagonistischen Energiespeicher in die jeweils andere Stellung zurückkehrt. Mittels des Haltemagnets ist die Leistungsaufnahme gegenüber einem selbsthemmungsfreien System, bei welchem der Sperrenantrieb das Haltemoment erzeugen muss, erheblich reduzierbar, beispielsweise auf zumindest 50 % [fünfzig Prozent], bevorzugt auf zumindest 20 %, also um 80 % reduziert. Gegenüber einem selbsthemmenden System sind mehr Freiheitsgrade hinsichtlich der Ausfallsicherheit erzielbar, beispielsweise indem der (schaltbare) Haltemagnet bei einem Stromausfall an dem Sperrenantrieb keine Haltekraft mehr erzeugt und das Betätigungsmittel dann das Parksperrenrad sperrt (stromlos gesperrt) oder freigibt (stromlos frei).
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Die Erfindung betrifft eine Parksperre zum Integrieren in ein Fahrzeuggetriebe, wobei die Parksperre zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- - eine Sperrklinke mit einem Sperrnocken, wobei der Sperrnocken in eine Zahnlücke eines Parksperrenrads derart einbringbar ist, dass eine Drehbewegung des zugeordneten Parksperrenrads mittels formschlüssigen Eingriffs in die Zahnlücke gesperrt ist, wobei die Sperrklinke derart bewegbar ist, dass der Sperrnocken aus der Zahnlücke soweit heraushebbar ist, dass eine Drehbewegung des zugeordneten Parksperrenrads freigegeben ist;
- - ein Betätigungsmittel zum Betätigen der Sperrklinke, wobei das Betätigungsmittel in eine die Sperrklinke sperrende Stellung und in eine die Sperrklinke öffnende Stellung überführbar ist;
- - einen Spindeltrieb mit einer rotierbaren Spindelmutter und mit einer rotatorisch-fixierten und axial bewegbaren Spindel, wobei mittels der Spindel eine Betätigungskraft zum Überführen des Betätigungsmittels in eine der beiden Stellung ausübbar ist; und
- - einen Betätigungsenergiespeicher, welcher antagonistisch zu der Betätigungskraft auf das Betätigungsmittel wirkend eingerichtet ist, und zum Halten des Betätigungsmittels in der jeweils anderen Stellung angeordnet ist.
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Die Parksperre ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Axialabstützeinheit vorgesehen ist, an welcher der Betätigungsenergiespeicher und/oder die Spindelmutter zueinander antagonistisch axial abstützbar sind.
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Die hier vorgeschlagenen Parksperre, beziehungsweise die gesamte Parksperrenvorrichtung, lässt sich auf besonders wenig Bauraum in ein Fahrzeuggetriebe integrieren. Ein solches Fahrzeuggetriebe ist beispielsweise ein Übersetzungsgetriebe, ein Differential, eine Reibkupplung oder ein Drehmomentwandler zum Übertragen eines Drehmoments von einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrische Maschine, auf zumindest ein Fahrzeugrad.
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Der Sperrnocken der Sperrklinke ist dazu eingerichtet, formschlüssig in eine Zahnlücke eines Parksperrenrads einzugreifen, wobei in einer Normalstellung der Parksperre, also in einem nicht bestromten Zustand des Sperrenantriebs, sich das Betätigungsmittel in der sperrenden Stellung befindet. Das sich in der sperrenden Stellung befindende Betätigungsmittel zwingt den Sperrnocken in die Zahnlücke des Parksperrenrads (Eingriffstellung).
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In der Eingriffstellung ist das Parksperrenrad an einer Drehbewegung gehindert, also gesperrt, weil der formschlüssige Eingriff des Sperrnockens in eine Zahnlücke bewirkt, dass das Parksperrenrad sich nicht mehr oder nur in gesetzlich zulässigen Rahmen um seine Radachse verdrehen kann. Damit ist das zugehörige Fahrzeugrad in diesem Antriebsstrang festgestellt und das Kraftfahrzeug kann nicht mehr wegrollen.
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Die Sperrklinke selbst ist wie zuvor beschrieben von einem (unter Umständen separaten) Freistellenergiespeicher und/oder der Schwerkraft in Richtung Freistellung, also aus der Eingriffstellung heraus, vorgespannt.
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Mittels des Betätigungsmittels ist eine Zwingkraft auf die Sperrklinke ausgeübt, welche die Sperrklinke in die Engriffstellung zwingt. Hierzu ist beispielsweise eine Sperrfeder vorgesehen. Die Sperrklinke ist aber mit dem sperrbaren Parksperrenrad derart eingerichtet, dass bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung von Sperrnocken und Parksperrenrad, und bevorzugt oberhalb einer der Einlegegeschwindigkeit oder ab einer der Auswurfgeschwindigkeit entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit des Parksperrenrads, die Sperrklinke nicht in die Eingriffstellung überführbar ist und eine Krafteinwirkung auf das Parksperrenrad zumindest so gering ist, dass daran bei betriebsgemäßer Betätigung keine Beschädigung auftritt.
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Ist allerdings die sperrende Stellung von dem Betätigungsmittel eingenommen, ist der Sperrnocken mittels Formzwang in der Eingriffstellung gehalten. Bei betriebsgemäßer Betätigung des Kraftfahrzeugs ist dann der Sperrnocken infolge des Formzwangs nicht mehr aus der Zahnlücke auswerfbar.
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Das Betätigungsmittel ist beispielsweise axial bewegbar, beispielsweise als Sperrstift ausgeführt, welcher unter einer Vorspannlast in axialer Richtung eines (unter Umständen weiteren) Schließenergiespeichers, beispielsweise einer Schraubenzugfeder oder Schraubendruckfeder, dauerhaft derart gegen die Sperrklinke wirkt, sodass diese, gegebenenfalls erst bei Vorliegen einer ausreichend geringen Fahrzeuggeschwindigkeit, in die Eingriffstellung überführt wird. Der Sperrstift beziehungsweise eine Traverse des Betätigungsmittels wirkt gegen die Sperrklinke. Infolge eines Axialhubs des Sperrstifts, also ein Abfahren des Betätigungswegs, wird die Sperrklinke, sofern von dem Parksperrenrad ausgehend keine zu große Gegenkraft auf den Sperrnocken einwirkt, in die Eingriffstellung gezwungen. In einer alternativen Ausführungsform ist der Betätigungsmittel drehbar als Nocken ausgeführt, wobei die Sperrklinke dann korrespondierend für das zuvor genannte Zusammenwirken ausgeführt ist. Mittels des Betätigungsmittels, bevorzugt mittels einer Traverse, wird bei einem beispielsweise axialen Betätigungsweg des Betätigungsmittel diese axiale Bewegung in die Schließbewegung der Sperrklinke übersetzt, bei einer Sperrklinke ausgeführt als Schwenkhebel, in eine Schwenkbewegung und bei einer Sperrklinke als Stift in eine axiale Bewegung mit unter Umständen abweichender axialer Ausrichtung. Dafür ist beispielsweise eine geeignete Rampenpaarung vorgesehen.
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In einer Ausführungsform ist das Betätigungsmittel die axial bewegbare Spindel des Spindeltriebs beziehungsweise mit der Spindel einstückig gebildet oder mit dieser derart verbunden, dass zumindest eine Zugkraft und eine Druckkraft übertragbar ist, und zwar in unmittelbarem Flächenkontakt, also mit vernachlässigbarer Federwirkung und vernachlässigbarer Dämpferwirkung.
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In einer Ausführungsform ist zum Freistellen der Sperrklinke sowie zum Überführen des Betätigungsmittel in die sperrende Stellung ein einziger, also gemeinsamer, Energiespeicher, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, vorgesehen. Dieser Freistell-Schließ-Energiespeicher wirkt in einer Richtung gegen einen (Freistell-) Anschlag der Sperrklinke und in der Gegenlagerrichtung gegen einen (Schließ-) Anschlag des Betätigungsmittels. Ist das Betätigungsmittel frei bewegbar, so ist die effektive (Schließ-) Kraft auf das Betätigungsmittel größer als die effektive (Freistell-) Kraft auf die Sperrklinke, sodass das Betätigungsmittel in die sperrende Stellung gedrückt wird.
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Das Betätigungsmittel beziehungsweise der Betätigungsenergiespeicher im Zusammenwirken mit dem Betätigungsmittel ist dazu eingerichtet, dem aktiven Drehmoment eines Sperrenantriebs entgegenzuwirken, sodass einzig aktiv, also bei, beispielsweise elektrischer, Leistungsaufnahme des Sperrenantriebs das Betätigungsmittel aus seiner (stromlos gehaltenen) Normalposition herausführbar ist. Das Betätigungsmittel wirkt mittelbar oder unmittelbar auf die Sperrklinke, sodass die Sperrklinke mittels des Betätigungsmittels von einer Stellung, beispielsweise der Freistellung, in die andere Stellung, beispielsweise die Eingriffstellung, überführbar ist. Bei der sperrende Stellung des Betätigungsmittels ist die Sperrklinke in der Eingriffstellung beziehungsweise kann die Eingriffstellung einnehmen; also ist beziehungsweise wird das Parksperrenrad gesperrt. In der öffnende Stellung des Betätigungsmittels ist die Sperrklinke in der Freistellung beziehungsweise kann die Freistellung einnehmen; also ist beziehungsweise wird eine Drehbewegung des Parksperrenrad freigegeben.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Parksperre eine Axialabstützeinheit aufweist, an welcher der Betätigungsenergiespeicher und/oder die Spindelmutter zueinander antagonistisch abstützbar sind. Eine solche Axialabstützeinheit ist beispielsweise ein fixierter Flansch einer Einhausung der Parksperre oder ein separat gebildetes Element. Eine Einhausung ist eine Komponenten der Parksperre, welche die Funktionskomponenten der Parksperre zueinander positioniert und bevorzugt zumindest einen Teil der Kräfte aufnimmt oder in der Einbausituation an das jeweils aufnehmende Bauteil, beispielsweise eine Wandung eines Getriebegehäuses, weiterleitet.
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Dies hat zum einen den Vorteil, dass die Parksperre, bevorzugt ohne Aktoreinrichtung beziehungsweise ohne Sperrenantrieb, als funktionsfähige Baueinheit auslieferbar und beispielsweise von einem OEM [engl.: Original Equipment Manufacturer; wird im Fahrzeugbau als ein Hersteller der konsumentenbekannten Automarken verstanden] montierbar ist, beispielsweise innerhalb eines Fahrzeuggetriebes, bevorzugt bevor das Getriebegehäuse verschlossen wird. Weiterhin ist ein sehr kompakter Aufbau der Parksperre ermöglicht.
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Bei einer Ausführungsform bildet der Betätigungsenergiespeicher zugleich den Freistell-Schließ-Energiespeicher gemäß einer vorhergehend beschriebenen Ausführungsform. Dann ist einzig der Freistell-Anschlag der Sperrklinke, welcher nicht Bestandteil der Axialabstützeinheit ist, zum Abstützen des Betätigungsenergiespeichers eingerichtet, wobei die Axialabstützeinheit dann einzig zum Abstützen der Spindelmutter eingerichtet ist.
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In einer alternativen Ausführungsform oder zusätzlich bildet die Axialabstützeinheit ein Gegenlager für die Spindelmutter des Spindeltriebs. Die Spindelmutter ist derart eingerichtet, dass der Betätigungsenergiespeicher gespannt wird, wenn die Spindelmutter von einem Sperrenantrieb aktiv mit einem Drehmoment beaufschlagt wird. Mittels Rotation der Spindelmutter ist also im Zusammenwirken mit der Axialabstützeinheit mittels resultierender axialer Bewegung der Spindel das Betätigungsmittel einziehbar beziehungsweise ausdrückbar. Die Axialabstützeinheit bildet also einen Anschlag mit entgegengesetzter Kraftaufnahmerichtung im Vergleich zu der für den Betätigungsenergiespeicher eingerichteten Axialabstützeinheit.
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In einer Ausführungsform bildet die Axialabstützeinheit sowohl für den Betätigungsenergiespeicher als auch für die Spindelmutter einen jeweils entgegengesetztes Axialkraftaufnahmeelement. In einer Ausführungsform ist die Axialabstützeinheit ein zwischen Betätigungsenergiespeicher und Spindelmutter angeordneter Flansch. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kraftaufnahmefläche der Axialabstützeinheit für den direkten (kraftaufnehmenden) Kontakt mit der Spindelmutter mit einer reibungsarmen, beispielsweise glatten, und/oder selbstschmierenden, beispielsweise mittels PTFE [Polytetrafluorethylen], Oberfläche ausgeführt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass die Axialabstützeinheit für die Spindelmutter ein Wälzlager, bevorzugt ein Radialkugellager, umfasst.
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Bei dieser Ausführungsform ist die axial-kraftaufnehmende Komponente der Axialabstützeinheit für die Spindelmutter von einem rotierenden Lagerring eines Wälzlagers gebildet. Damit ist die Reibung reduziert und eine Klemmung oder Hemmung des Betätigungsmittels sicher verhindert. Bevorzugt ist das Wälzlager ein Radialkugellager, welches zur Aufnahme von Axialkräften eingerichtet ist, weil ein solches Radialkugellager als eine vormontierbare gegen ein Auseinanderfallen gesichert ausführbare Baueinheit ausführbar ist. Alternativ ist das Wälzlager ein Axiallager, beispielsweise ein Axialkugellager.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre, umfasst die Axialabstützeinheit ein Lagergehäuse für das Wälzlager und der Betätigungsenergiespeicher ist drückend an dem Lagergehäuse abgestützt.
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Das Lagergehäuse nimmt den stehenden Lagerring des Wälzlagers auf. Bevorzugt ist das Lagergehäuse ein separates, besonders bevorzugt für einen Formschluss und/oder Kraftschluss mit einer Einhausung einer Parksperre eingerichtetes, Bauteil. Diese Ausführungsform hat den Vorteil eines axial kompakten Aufbaus der Axialabstützeinheit, sowie bei einem axialen Verrücken der Axialabstützeinheit eine gleichbleibende axiale Zuordnung von Betätigungsmittel und Spindelmutter.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass der Betätigungsenergiespeicher zum Ausüben einer als Druckkraft ausgeübten Sperrkraft auf die Sperrklinke zum Überführen der Sperrklinke aus der öffnenden Stellung in die sperrende Stellung eingerichtet ist.
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Eine solche Ausführungsform ermöglicht für viele Anwendungsfälle einen sehr kompakten Aufbau der Parksperre beziehungsweise der Parksperrenvorrichtung, weil eine als Schwenkhebel ausgeführte Sperrklinke und ein axial bewegbares Betätigungsmittel miteinander entlang der Ausrichtung der Betätigungsachse des Betätigungsmittels, zueinander überlappend ausführbar sind. Diese Ausführungsform ist beispielsweise besonders kompakt, wenn entsprechende Räder in der Umgebung (beispielsweise das Parksperrenrad selbst oder benachbarte Getrieberäder) erfordern, dass der Sperrenantrieb (in axialer Betätigungsrichtung gesehen) weit weg von der Radachse des Parksperrenrads platziert werden muss. Zudem oder alternativ ist dadurch ein einfacherer Aufbau, sowie eine einfachere Handhabung, Montage und Demontage (beispielsweise bei Aktorversagen) erreicht.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass die Sperrklinke um eine Sperrenachse derart verschwenkbar ist, dass der Sperrnocken aus der Zahnlücke herausschwenkbar ist.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Sperrklinke um eine Sperrenachse derart verschwenkbar gestaltet, dass der Sperrnocken um die Sperrenachse aus der Zahnlücke herausschwenkbar ist. Eine solche Ausführungsform ist besonders vorteilhaft für die Anforderung, dass das Parksperrenrad die Sperrklinke bei einer Auswurfgeschwindigkeit auswerfen kann und zugleich unterhalb einer Einlegegeschwindigkeit die Kräfte auf das Parksperrenrad so hoch sind, dass das Parksperrenrad die Sperrklinke nicht auswerfen kann. Bei einer schwenkbaren Sperrklinke wird der Sperrnocken bei geeigneter Auslegung vielmehr in der Eingriffstellung tiefer in die Zahnlücke eingezogen beziehungsweise gedrückt, sodass ein solches System selbstsichernd ausgeführt ist. Damit können die Betätigungskräfte auf die schwenkbare Sperrklinke zum Überführen von der Freistellung in die sperrende Stellung gering ausgelegt werden. Damit sind die Kräfte auf die Zähne des Parksperrenrads bei einer Auswurfsituation gering und damit tritt ein geringer oder kein Verschleiß auf.
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Alternativ ist die Sperrklinke beispielsweise als Stift ausgeführt, welcher entlang einer Stiftachse bewegbar ist und mit einem Ende, dem Sperrnocken, in die Zahnlücke absenkbar und daraus heraushebbar ist. Der Parkmechanismus ist beispielsweise wie oben beschrieben als axial bewegbarer, beispielsweise als Sperrstift, ausgeführt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperrenvorrichtung zum Unterbinden eines Wegrollens eines stehenden Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Parksperre nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung; und
- - eine Aktoreinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
wobei für eine Drehmomentübertragung von der Rotoreinheit auf die Spindelmutter die Spindelmutter der Parksperre in die Mutteraufnahme der Aktoreinrichtung axial verschiebbar eingesteckt ist.
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Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung umfasst eine Parksperre und eine Aktoreinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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In einer Ausführungsform bilden die Sperrklinke und das Betätigungsmittel eine Baueinheit, während das Betätigungsmittel und die Aktoreinrichtung mit dem Sperrenantrieb separat gebildet sind, welche in einer Ausführungsform eine separate weitere Baueinheit bilden. Die Aktoreinrichtung ist beispielsweise mit einer konventionellen Sperrklinke und/oder einem konventionellen Parkmechanismus (beziehungsweise Betätigungsmittel) verwendbar.
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Ein Vorteil der Parksperrenvorrichtung ist, dass die Parksperre in einer Ausführungsform, bevorzugt als Baueinheit, in eine das sperrbare Parksperrenrad umfassende Komponente, beispielsweise ein Fahrzeuggetriebe eines Kraftfahrzeugs, integrierbar und dort montierbar ist, wenn das (Getriebe-) Gehäuse noch nicht verschlossen ist. Die Aktoreinrichtung ist außerhalb des Gehäuses separat montierbar, beispielsweise die entsprechende Aufnahmeöffnung des Gehäuses abdichtend, wobei die Mutteraufnahme auf die Spindelmutter aufgesteckt wird. Die genannte Aufnahmeöffnung des Gehäuses ist dabei besonders klein ausführbar, weil nicht die gesamte Parksperre mit der Sperrklinke durch das geschlossene Gehäuse eingeführt werden muss. Beispielsweise ist die Aufnahmeöffnung als reine Betätigungsöffnung lediglich so groß, dass gerade eben die Spindelmutter und/oder ein Teil der Mutteraufnahme frei rotierbar um die Spindelachse durch die Aufnahmeöffnung hindurchragen kann. Alternativ ist die Aufnahmeöffnung als Montageöffnung so groß, dass darüber eine Abdichtung eines gemeinsam mit der Aktoreinrichtung gebildeten Nassraums und/oder eine Kraftabstützung der Aktoreinrichtung gebildet ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung vorgeschlagen, dass weiterhin ein Parksperrenrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt getriebeausgangsseitig in einem Fahrzeuggetriebe, umfasst ist,
wobei das Parksperrenrad bei formschlüssigem Eingriff des Sperrnockens an einer Drehbewegung gehindert ist.
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Das Parksperrenrad ist in den Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt in ein Fahrzeuggetriebe, integriert und gemäß vorhergehender Beschreibung schaltbar zwischen einer öffnenden Stellung und einer sperrenden Stellung, sodass das Parksperrenrad in der sperrenden Stellung des Parkmechanismus an einer Drehbewegung gehindert ist.
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In einer Ausführungsform bilden die Parksperre und das Parksperrenrad eine Baueinheit. Eine solche Baueinheit ist für den Einbau als zusammenhängendes Bauteil auslieferbar und ohne die Notwendigkeit, diese Baueinheit wieder auseinanderzunehmen, am vorgesehenen Montageort, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, montierbar. In einer Ausführungsform bilden die Sperrklinke und das Betätigungsmittel (also die Parksperre), und in einer Ausführungsform auch das Parksperrenrad, eine Baueinheit.
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Das Parksperrenrad ist im Einbau in ein Kraftfahrzeug derart angeordnet, dass zumindest eines der Fahrzeugräder nicht mehr bewegbar ist, wenn sich der Sperrnocken in der Eingriffstellung befindet, also das Parksperrenrad nicht mehr drehbar ist. Hierbei sind in dieser Betrachtung die Verbindungssteifigkeit und Spiel zwischen dem Parksperrenrad und dem Sperrnocken, sowie hin zu dem betreffenden Fahrzeugrad, nicht berücksichtigt, sodass das Fahrzeugrad in der technischen Umsetzung unter Umständen innerhalb eines kleinen Drehwinkels weiterhin bewegbar ist. Für diese Bewegbarkeit des Kraftfahrzeugs sind jedoch die gesetzlichen Rahmenbedingungen einhaltbar.
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In einer besonders einfachen Ausführungsform ist das Parksperrenrad dauerhaft mit dem Antriebstrang mitrotierend ausgeführt und in einer anderen Ausführungsform ist das Parksperrenrad zumindest in der sperrende Stellung (mittelbar) mit dem zumindest ein Fahrzeuggrad drehmomentübertragend fest verbunden.
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In einer Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung ist das Parksperrenrad im Drehmomentfluss getriebeausgangsseitig in einem Fahrzeuggetriebe angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeuggetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Drehmomenteingang zum Aufnehmen eines Drehmoments von einer Antriebsmaschine;
- - einen Drehmomentausgang zum Abgeben eine aufgenommenen Drehmoments an zumindest ein Fahrzeugrad; und
- - eine Parksperrenvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zum Sperren des Parksperrenrads, wobei das Parksperrenrad ein Rad des Fahrzeuggetriebes bildet.
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Das Fahrzeuggetriebe, beispielsweise ein Automatikgetriebe, umfasst das Parksperrenrad. Beispielsweise bildet das Parksperrenrad ein dauerhaft oder schaltungsabhängig angetriebenes Rad, beispielsweise ein Stirnrad, eines schaltbaren Übersetzungsgetriebes, wobei bevorzugt die zumindest eine Zahnlücke für den Eingriff des Sperrnockens (vergleiche nachfolgende Beschreibung) als separater Rücksprung gebildet ist, also nicht Teil einer das Motordrehmoment übertragenden Stirnradverzahnung ist.
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Das Fahrzeuggetriebe weist einen Drehmomenteingang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeeingangswellen auf und einen Drehmomentausgang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeausgangswellen auf. Im Fahrzeuggetriebe wird das Drehmoment umgelenkt, untersetzt, übersetzt und/oder abnahmegerecht verteilt (als Differential). In einer Ausführungsform ist das Fahrzeuggetriebe eine Kupplung, beispielsweise eine Reibkupplung oder Klauenkupplung im Drehmomentfluss. Der Drehmomenteingang ist antriebsmaschinenseitig und der Drehmomentausgang ist antriebsradseitig angeordnet. Die Drehmomentrichtung ist jedoch auch umgekehrt von einem Fahrzeugrad hin zu einer Antriebsmaschine beziehungsweise einem Generator möglich.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fahrzeuggetriebes vorgeschlagen, dass die Parksperre, in einen von einem Getriebegehäuse gebildeten Getrieberaum des Fahrzeuggetriebes integriert ist, und die Aktoreinrichtung außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, wobei die Parksperre und die Aktoreinrichtung separat voneinander montierbar sind.
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Aufgrund der Zunahme an Komponenten und dem ständigen Bedarf die Baugröße beziehungsweise das benötigte Bauvolumen von Komponenten in einem Kraftfahrzeug zu reduzieren ist es vorteilhaft, die Parksperre in das Fahrzeuggetriebe zu integrieren. Hierzu ist hier vorgeschlagen, dass die Parksperrenvorrichtung im Getrieberaum des Gehäuses untergebracht und abgestützt ist. Das Fahrzeuggetriebe ist zudem in einer Ausführungsform als Baueinheit mit der Parksperrenvorrichtung im Kraftfahrzeug montierbar, wodurch der Montageaufwand für einen OEM reduzierbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist aber die gesamte, bevorzugt als Baueinheit ausgeführte, Aktoreinrichtung außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet, sodass eine Montageöffnung und/oder eine Betätigungsöffnung in dem Getriebegehäuse klein ausführbar ist, weil die übrigen Komponenten der Parksperrenvorrichtung bereits bei der Montage des Fahrzeuggetriebes integriert werden, wenn das Getriebegehäuse noch nicht geschlossen ist. Das Getriebegehäuse muss dann einzig für das (Antriebs-) Element des Sperrenantriebs beziehungsweise für das Betätigungsmittel der Aktoreinrichtung eine derart große Öffnung aufweisen, dass die jeweilige Betätigungsbewegung ausführbar ist. Alternativ weist der Sperrenantrieb oder die Aktoreinrichtung eine Verbindungseinrichtung auf, welche in eine korrespondierende Öffnung des Getriebegehäuses dichtend verbindend einsetzbar ist. Der Nassraum des von dem Getriebegehäuse eingeschlossenen Getrieberaums und der Aktoreinrichtung sind bevorzugt dann miteinander verbunden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest eine Antriebsmaschine, zumindest ein Fahrzeugrad, sowie einen die Antriebsmaschine und das Fahrzeugrad drehmomentübertragend verbindenden Antriebsstrang mit zumindest einem Fahrzeuggetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
wobei das Parksperrenrad der Parksperrenvorrichtung zumindest in einer Parkschaltstellung derart in den Drehmomentfluss geschaltet ist, dass das zumindest eine Fahrzeugrad zu dem Parksperrenrad rotatorisch-fixiert ist, sodass das betreffende Fahrzeugrad nur dann rotierbar ist, wenn die Spindel das Betätigungsmittel aktiv in die öffnende Stellung zwingt.
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Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein motorisiertes Zweirad. Das Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang auf, welcher zumindest ein Antriebsaggregat umfasst, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Antriebsmaschine. Das von dem Antriebsaggregat abgebbare Drehmoment wird über ein Fahrzeuggetriebe an zumindest ein Fahrzeugrad, das Antriebsrad, abgegeben. Das hier bezeichnete Fahrzeuggetriebe ist bevorzugt ein schaltbares Übersetzungsgetriebe. Alternativ ist das Fahrzeuggetriebe beispielsweise ein festes Übersetzungsgetriebe, also mit unveränderbarer Übersetzung, oder ein Differential oder eine Rutschkupplung. Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung ist bevorzugt wie oben beschrieben ausgeführt und in das Fahrzeuggetriebe integriert.
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Eine Drehbewegung des zumindest einen Fahrzeugrads ist in einer Parkschaltstellung nur möglich, wenn die Parksperre (und die gesetzlich vorgeschriebene Parkbremse) gelöst sind. Im Übrigen wird auf die obige Beschreibung zur Parksperrenvorrichtung verwiesen.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: in einem seitlichen Schnitt eine Parksperrenvorrichtung mit Sperrklinke in Eingriffstellung; und
- 2: ein Kraftfahrzeug mit einer in das Fahrzeuggetriebe integrierten Parksperrenvorrichtung in schematischer Ansicht.
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In 1 ist in seitlicher Schnittansicht eine Parksperrenvorrichtung 20 mit einem Parksperrenrad 15 und mit einer Parksperre 11 gezeigt, bei welcher das Betätigungsmittel 17 von der Aktoreinrichtung 1 gezogen betätigt ist. Die Sperrklinke 5 ist hier als Schwenkhebel ausgeführt, sodass deren Sperrnocken 13 um die Sperrenachse 19 verschwenkbar in eine Zahnlücke 14 des Parksperrenrads 15 hinein schwenkbar ist, sodass die Sperrklinke 5 in die gezeigte Eingriffstellung überführbar ist. Das Parksperrenrad 15 ist dann daran gehindert, eine Drehbewegung 16 um seine Radachse 48 auszuführen. Die Sperrklinke 5 selbst ist hier mittels eines als Schenkelfeder ausgeführten Freistellenergiespeichers 45 vorgespannt und hebt sich infolge der resultierenden Klinkenkraft 50 selbsttätig aus der Zahnlücke 14 heraus. Dem wirkt das Betätigungsmittel 17 mit seiner Traverse 46 entgegen, welche rückseitig des Sperrnockens 13 auf die Sperrklinke 5 einwirkt. Dazu wird die Traverse 46, welche hier (optional) rückseitig beziehungsweise gegenüberliegend an einer Abstützfläche 47 abgestützt ist, von dem Betätigungsmittel 17 in die gezeigte Eingriffstellung mittels der resultierenden Zwingkraft 49 gezwungen. Die Zwingkraft 49 resultiert aus der hier axialen Sperrkraft 18, welche von dem Hier zugleich als Schließenergiespeicher ausgeführten Betätigungsenergiespeicher 40 entlang der Betätigungsachse 42 mittels ihrer Traversenverbindung 52 auf die Traverse 46 übertragen wird. Mit dieser Anordnung sind die Funktionen sichergestellt, dass die Sperrklinke 5 in Eingriffstellung verbleibt, wenn auf das Betätigungsmittel 17 keine entgegenwirkende Betätigungskraft 6 einwirkt und zugleich das Parksperrenrad 15 ab einer vorbestimmten Auswurfgeschwindigkeit in der Lage ist, die Sperrklinke 5 auszuwerfen, sowie verhindert ist, dass das Parksperrenrad 15 und der Sperrnocken 13 bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung beschädigt werden können. Erst bei einer Zahn-auf-Lücke-Stellung, wie sie hier dargestellt ist, ist das Betätigungsmittel 17 in der Lage, mit seiner in der Zwingkraft 49 resultierenden Sperrkraft 18 die Sperrklinke 5 in die gezeigte Eingriffstellung zu zwingen.
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Um der Sperrklinke 5 zu ermöglichen, in die (nicht dargestellte) Freistellung zurückzukehren, hier infolge der Klinkenkraft 50 ausgehend von dem Freistellenergiespeicher 45, ist mittels der Aktoreinrichtung 1 ein Drehmoment auf die Spindelmutter 8 der Parksperre 11 aufgebbar. Die Spindelmutter 8 ist Bestandteil eines Spindeltriebs 10 mit einer rotatorisch-fixierten (beispielsweise mittels der Traversenverbindung 52) und axial bewegbaren Spindel 9. Der Spindeltrieb 10 ist Bestandteil der Parksperre 11, welche hier als Baueinheit ausführbar dargestellt ist. Die Spindel 9 ist hier einstückig mit dem Betätigungsmittel 17 verbunden und wird mittels des als Schraubenfeder ausgeführten Betätigungsenergiespeichers 40 mit einer Sperrkraft 18 gegen die Traverse 46 wirkend gegen die (gemeinsame) Axialabstützeinheit 41 axial abgestützt. Die Spindelmutter 8 ist axial gegenüberliegend an der Axialabstützeinheit 41 axial abgestützt. Die Axialabstützeinheit 41 ist hier betätigungsmittelseitig als (axial und rotatorisch-fixiertes) Lagergehäuse 44 und mutterseitig als Innenring eines, hier als Radialkugellager ausgeführten,
Wälzlagers 43 ausgeführt. Damit ist die Spindelmutter 8 gegenüber der Axialabstützeinheit 41 reibungsarm verdrehbar und dauerhaft gesichert abgestützt. Die Spindel 9 weist bevorzugt aktorseitig-endseitig eine Stoppeinrichtung, beispielsweise eine solche Gewindesteigungsänderung und/oder eine solche Durchmesseränderung, eine solche Formänderung und/oder einen Sicherungsring auf, sodass die Spindelmutter verliersicher mit der Spindel 9 und damit mit der Parksperre 11 montiert ist.
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Die Aktoreinrichtung 1 weist einen Sperrenantrieb 3 auf, welcher eine hier als Hohlwelle ausgebildete und hier (mittels eines Stators 53) elektro-magnetisch antreibbare Rotoreinheit 4, also Rotorwelle einer elektrischen Maschine, aufweist. Mit der Rotoreinheit 4 drehmomentsteif (alternativ umfasst die Rotoreinheit 4 eine hin zu der Mutteraufnahme übersetzend wirkende Übersetzungseinheit, beispielsweise ein Planetenwälzgetriebe) verbunden ist die Mutteraufnahme 7 vorgesehen, mittels welcher so um die Rotorachse 5 ein Drehmoment auf die Spindelmutter 8 übertragbar ist. Die Mutteraufnahme 7 ist hier mittels eines Motorlagers 51 radial, und bevorzugt axial, gelagert. Die Mutteraufnahme 7 weist eine axiale Aufnahmelänge 22 auf, welche deutlich länger ist als die (drehmomentwirksame) axiale Ausdehnung 54 der Spindelmutter 8. Die Differenzlänge 55 der axialen Aufnahmelänge 22 und der axialen Ausdehnung 54 entspricht zumindest der Länge eines Betätigungswegs 56, welcher notwendig ist, um die Sperrklinke 12 in die (nicht dargestellte) Freistellung zu überführen. In diesem Fall eines axialen Betätigungswegs 56 ist die Differenzlänge 55 gleich groß oder größer als die Länge des Betätigungswegs 56.
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Zum Überführen der Sperrklinke 12 in die Freistellung wird nun also ein Drehmoment über die Mutteraufnahme 7 auf die Spindelmutter 8 aufgegeben aus dessen resultierender Drehrichtung die Spindel 9 und damit das Betätigungsmittel 17 der Betätigungskraft 6 folgend eine Bewegung hin zum Sperrenantrieb 3 ausführen (darstellungsgemäß nach rechts). Die Zwingkraft 49 der Traverse 46, welche von dem Betätigungsmittel 17 (darstellungsgemäß nach rechts) herausgezogen wird, auf die Sperrklinke 12 wird aufgehoben und die Sperrklinke 12 schwenkt der Klinkenkraft 50 des Freistellenergiespeichers 45 folgend aus der Zahnlücke 14 heraus, sodass das Parksperrenrad 15 freigegeben ist. Der Betätigungsenergiespeicher 40 wird dann aufgeladen, also diese Schraubenfeder gestaucht.
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Zum (Rück-) Überführen der Sperrklinke 12 in die Eingriffstellung wird ein (umgekehrtes) Drehmoment über die Mutteraufnahme 7 auf die Spindelmutter 8 aufgegeben aus dessen resultierender Drehrichtung die Spindel 9 und damit das Betätigungsmittel 17 eine zu der Spindelmutter 8 relative axiale Bewegung ausführen. Ist der Sperrnocken 13 in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung mit dem Parksperrenrad 15 oder wird der Sperrnocken 13 infolge einer (zu) hohen Rotationsgeschwindigkeit des Parksperrenrads 15 abgewiesen, so bewegt sich das Betätigungsmittel 17 und die Spindel 9 nicht, oder nicht ausreichend, hin zu der sperrende Stellung, wie sie hier dargestellt ist, sondern es wird im Gegenteil die Spindelmutter 8 innerhalb der Mutteraufnahme 7 von der Axialabstützeinheit 41 weg hin zum gegenüberliegenden Ende der Mutteraufnahme 7 verschoben. Erst wenn der Sperrnocken 13 in eine Zahnlücke 14 eintauchen kann, wird das Betätigungsmittel 17 freigegeben und die Sperrkraft 18 bewegt, hier drückt, die Traverse 46 weg von der Axialabstützeinheit 41 (darstellungsgemäß nach linke) in die gezeigte sperrende Stellung bis die Spindelmutter 8 mit der Axialabstützeinheit 41 zur Anlage gebracht ist.
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In 2 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 23 gezeigt, bei welchem das linke vordere Fahrzeugrad 28 und das rechte vordere Fahrzeugrad 29 mittels der Parksperrenvorrichtung 20, beispielsweise wie in 1 gezeigt, blockierbar sind. Dazu ist die Parksperrenvorrichtung 20 mit der Parksperre 11, einer Aktoreinrichtung 1 und mit einem Parksperrenrad 6 in einem Fahrzeuggetriebe 2 (hier optional mit der Parksperre 11 innerhalb des Getrieberaums 33 in einem Getriebegehäuse 32 und der einer Aktoreinrichtung 1 außerhalb des Getriebegehäuses 32) im Drehmomentfluss 34 derart angeordnet, dass dadurch ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs 23 verhinderbar ist. Zwischen der Antriebsmaschine 27 und den vorderen Fahrzeugrädern 28 und 29 ist ein Antriebstrang 24 für das Kraftfahrzeug 23 gebildet, wobei die Antriebsmaschine 27 über einen Drehmomenteingang 25, beispielsweise die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit dem Fahrzeuggetriebe 2 und wiederum das Fahrzeuggetriebe 2 über den Drehmomentausgang 26 (pars-pro-toto hier nur rechts gekennzeichnet) mit dem linken vorderen Fahrzeugrad 28 und dem rechten vorderen Fahrzeugrad 29 drehmomentübertragend verbunden ist.
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Die Parksperrenvorrichtung 22 ist hier mit zumindest einem der folgenden Bedienelemente betätigbar:
- - von einem Getriebeschalthebel 35, beispielsweise mittels einer Parkschaltstellung „P“,
- - einem Parkhebel 36; und
- - einem Zündknopf 37, auch beispielsweise mit einem konventionellen Zündschlüssel betreibbar.
Die Antriebsmaschine 27 ist hier als 3-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Das Fahrzeuggetriebe 2 ist oder umfasst beispielsweise ein schaltbares Übersetzungsgetriebe, welches mittels des Getriebeschalthebels 35 und/oder automatisch für eine unterschiedliche Übersetzung des Drehmoments schaltbar ist. In Richtung der Längsachse 39 hinter der Fahrerkabine 38 des Kraftfahrzeugs 23 sind weiterhin ein linkes hinteres Fahrzeugrad 30 und ein rechtes hinteres Fahrzeugrad 31 vorgesehen, welche in einer alternativen Ausführungsform, beispielsweise über eine Kardanwelle, in den Drehmomentfluss 34 geschaltet sind, sodass das Parksperrenrad 15 nur für die hinteren Fahrzeugräder 30 und 31 oder für alle Fahrzeugräder 28 bis 31 in der sperrende Stellung der Parksperre 11 (vergleiche 1) im Drehmomentfluss 34 angeordnet ist, sodass eine Wegrollen des Kraftfahrzeug 23 verhindert ist. Alternativ ist der gezeigte Antriebsstrang 24 hinten im Kraftfahrzeug 23 angeordnet und/oder zum Antrieb der beiden hinteren Fahrzeugräder 30, 31 eingerichtet.
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Die hier vorgeschlagene Aktoreinrichtung erlaubt eine leichte Montierbarkeit und den Einsatz eines vielseitig verwendbaren Sperrenantriebs.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktoreinrichtung
- 2
- Fahrzeuggetriebe
- 3
- Sperrenantrieb
- 4
- Rotoreinheit
- 5
- Rotorachse
- 6
- Betätigungskraft
- 7
- Mutteraufnahme
- 8
- Spindelmutter
- 9
- Spindel
- 10
- Spindeltrieb
- 11
- Parksperre
- 12
- Sperrklinke
- 13
- Sperrnocken
- 14
- Zahnlücke
- 15
- Parksperrenrad
- 16
- Drehbewegung
- 17
- Betätigungsmittel
- 18
- Sperrkraft
- 19
- Sperrenachse
- 20
- Parksperrenvorrichtung
- 21
- Motorgehäuse
- 22
- axiale Aufnahmelänge
- 23
- Kraftfahrzeug
- 24
- Antriebsstrang
- 25
- Drehmomenteingang
- 26
- Drehmomentausgang
- 27
- Antriebsmaschine
- 28
- linkes vorderes Fahrzeugrad
- 29
- rechtes vorderes Fahrzeugrad
- 30
- linkes hinteres Fahrzeugrad
- 31
- rechtes hinteres Fahrzeugrad
- 32
- Getriebegehäuse
- 33
- Getrieberaum
- 34
- Drehmomentfluss
- 35
- Getriebeschalthebel
- 36
- Parkhebel
- 37
- Zündknopf
- 38
- Fahrerkabine
- 39
- Längsachse
- 40
- Betätigungsenergiespeicher
- 41
- Axialabstützeinheit
- 42
- Betätigungsachse
- 43
- Wälzlager
- 44
- Lagergehäuse
- 45
- Freistellenergiespeicher
- 46
- Traverse
- 47
- Abstützfläche
- 48
- Radachse
- 49
- Zwingkraft
- 50
- Klinkenkraft
- 51
- Motorlager
- 52
- Traversenverbindung
- 53
- Stator
- 54
- axiale Ausdehnung
- 55
- Differenzlänge
- 56
- Betätigungsweg
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017102804 A1 [0002]
