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Die Erfindung betrifft eine Verstelleinheit für eine Parksperre eines Kraftfahrzeugs sowie eine Parksperre mit einer solchen Verstelleinheit.
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Parksperren sind dazu vorgesehen, bei Betätigung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs beispielsweise zumindest mittelbar in eine Verzahnung eines Parksperrenrades des Kraftfahrzeuggetriebes einzugreifen, um durch diesen Eingriff eine mit der Parksperre wirkverbundene Abtriebswelle des Getriebes gegen Rotation zu blockieren und somit ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs zu verhindern.
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Beispielsweise geht aus der
DE 101 44 063 A1 eine Parksperre für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit einem auf einer Getriebewelle angeordneten Rastring und einer im Sperrzustand der Einrichtung in Rastausnehmungen des Rastringes eingreifenden, schwenkbeweglich gelagerten Klinke hervor. Ferner weist die Parksperre einen ebenfalls schwenkbar gelagerten Wählhebel auf, der an einem Gestänge angreift, welches an seinem einen Ende Rollen aufnimmt, wobei eine erste Rolle auf eine Rampenkontur am vom Rastring abgewandten Rücken der Klinke einwirkt. Das die Rollen aufnehmende Ende des Gestänges ist in einem L- oder U-förmigen Führungsblech geführt, wobei das Führungsblech eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Wand aufweist, an der sich die zweite Rolle beim Verschwenken der Klinke abstützt. Das Führungsblech hat zumindest eine Seitenwand, wobei die horizontal verlaufende Wand und die zumindest eine Seitenwand als separate Blechteile hergestellt und im Wesentlichen rechtwinklig miteinander verbunden sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verstelleinheit für eine Parksperre vorzuschlagen, die insbesondere ein geringeres Gesamtgewicht aufweist. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Eine erfindungsgemäße Verstelleinheit für eine Parksperre eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Rahmen und einen daran angeordneten Gewindetrieb, der eine drehantreibbare und axial unverschiebliche Spindel sowie eine relativ zur Spindel axial verlagerbare und gegenüber dem Rahmen zumindest mittelbar verdrehgesicherte Stellmutter umfasst, wobei die Stellmutter aus einem Kunststoff ausgebildet und dazu vorgesehen ist, ein Betätigungselement zur Aktivierung oder Deaktivierung der Parksperre zumindest mittelbar axial zu verlagern. Mit anderen Worten ist das Betätigungselement durch die Stellmutter relativ zum Rahmen verlagerbar, um die Parksperre zu betätigen. Dabei weist die Parksperre eine Parksperrenmechanik auf, die zwischen einem deaktivierten Zustand, bei dem das Betätigungselement nicht zumindest mittelbar in eine Parksperrenmechanik der Parksperre eingreift, und einem aktivierten Zustand, bei dem das Betätigungselement zumindest mittelbar in die Parksperrenmechanik eingreift, schaltbar ist.
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Aus einem Ausgangszustand, der im Wesentlichen dem deaktivierten Zustand der Parksperre entspricht, ist das Betätigungselement, das parallel zur Rotationsachse der Spindel angeordnet ist, mittels des Gewindetriebs axial verlagerbar, wobei die Spindel des Gewindetriebs durch eine Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, in eine Rotationsbewegung versetzbar ist. Die Stellmutter wird infolgedessen und je nach Drehrichtung der Spindel in eine longitudinale Richtung verlagert. Durch die Ausbildung der Stellmutter aus Kunststoff kann zum einen ein vergleichsweise geringes Gesamtgewicht der Verstelleinheit erreicht werden. Zum anderen wird ein im Vergleich zu einer beispielsweise aus Stahl, Messing oder Sinterbronze ausgebildeten Stellmutter reduzierter Reibwert erreicht, wodurch der Wirkungsgrad des Gewindetriebs optimiert wird. Im Umkehrschluss kann die Antriebseinheit zum Drehantrieb der Spindel kleiner dimensioniert werden, da die erforderliche Kraft zur Betätigung des Gewindetriebs durch das geringe Gewicht der Stellmutter sowie den geringeren Reibungskoeffizienten reduziert wird.
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Durch die axiale Bewegung der Stellmutter relativ zur Spindel bzw. relativ zum Rahmen wird das Betätigungselement in Richtung der Parksperrenmechanik mitgenommen bzw. geführt, um die Parksperre zu aktivieren. Anders gesagt dient die Stellmutter als Mitnahme- oder Führungselement der Betätigungselements.
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Vorzugsweise weist das Betätigungselement wenigstens ein Langloch zur Aufnahme einer Querstange des Rahmens auf, wobei das jeweilige Langloch einen axialen Verlagerungsweg des Betätigungselements zwischen einer ersten und zweiten Anschlagposition begrenzt. Anders gesagt wird das Betätigungselement entlang des Langlochs, welches die Querstange des Rahmens aufnimmt, geführt. Die Querstange durchdringt das Betätigungselement vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht bzw. rechtwinklig.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Betätigungselement zwei Langlöcher auf, die im Wesentlichen axial hintereinander angeordnet sind. Sie können alternativ auch versetzt zueinander angeordnet sein, wobei die lange Seite der Langlöcher im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Durch jedes Langloch ist eine jeweilige Querstange des Rahmens hindurchgeführt, sodass das Betätigungselement in Abhängigkeit der axialen Länge der Langlöcher zwischen der ersten und zweiten Anschlagposition geführt werden kann. Liegt die Querstange beispielsweise an der ersten Anschlagposition an, befindet sich das Betätigungselement an einer dem deaktivierten Zustand der Parksperre entsprechenden Position. Demgegenüber befindet sich das Betätigungselement an einer dem aktivierten Zustand der Parksperre entsprechenden Position, wenn die Querstange an der der ersten Anschlagposition gegenüberliegenden zweiten Anschlagposition zur Anlage kommt.
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Die Parksperrenmechanik verfügt insbesondere über ein Rückstellelemente, beispielsweise eine Rückstellfeder, sodass das Betätigungselement bei einer Drehrichtungsumkehr der Spindel und einer damit einhergehenden Rückverlagerung der Stellmutter in eine dem deaktivierten Zustand der Parksperre entsprechenden Position verlagert wird. Anders gesagt ist das Betätigungselement durch die Parksperrenmechanik dauerhaft federbelastet und somit axial vorgespannt, sodass bei Drehrichtungsumkehr der Spindel eine axiale Rückstellung des Betätigungselements durch das Rückstellelement erfolgt.
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Vorzugsweise umfasst der Rahmen zwei Seitenwandungen zur Aufnahme und Lagerung der jeweiligen Querstange. Der Gewindetrieb und das Betätigungselement sind räumlich zwischen den beiden Seitenwandungen angeordnet, wobei die Seitenwandungen bedingt durch die Querstangen beabstandet zueinander sind. Der Gewindetrieb kann zudem durch weitere Stützelemente gegenüber dem Rahmen axial und/oder lateral abgestützt sein, wobei die Stützelemente ferner derart ausgebildet sein können, dass sie zur Führung und/oder axialen Bewegungsbegrenzung des Betätigungselements dienen. Ihnen kann daher eine Doppelfunktion zukommen.
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Bevorzugt umfasst die Stellmutter einen zylindrischen ersten Abschnitt sowie einen verjüngten zweiten Abschnitt mit zwei planparallelen Führungsflächen. Die planparallelen Führungsflächen dienen dazu, dass das Betätigungselement entlang einer der Führungsflächen vorbei geführt ist, damit es sich an einer am ersten Abschnitt ausgebildeten Anlagefläche im Übergangsbereich zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt axial abstützen kann, wenn das Betätigungselement durch die Stellmutter axial betätigt wird. Die Anlagefläche ist somit im Wesentlichen senkrecht zur Verlagerungsrichtung der Stellmutter ausgebildet.
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Ferner bevorzugt weist wenigstens eine der beiden Seitenwandungen eine Aussparung zur zumindest teilweisen Aufnahme und Führung von Mitteln zur Verdrehsicherung der Stellmutter auf. Die Mittel zur Verdrehsicherung dienen dazu, ein auf die Stellmutter einwirkende Drehmoment am Rahmen abzustützen. Die Aussparung ist derart ausgebildet, dass die Mittel zur Verdrehsicherung der Stellmutter zwischen einer dem aktivierten Zustand der Parksperre entsprechenden Position und einer dem deaktivierten Zustand der Parksperre entsprechenden Position beliebig verlagerbar ist und dabei in der Aussparung geführt ist. Anders gesagt verläuft die Aussparung im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Spindel sowie des Betätigungselements.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mittel zur Verdrehsicherung einen an der Stellmutter angeformten Stützarm. Der Stützarm ist am Außenumfang des zylindrischen ersten Abschnitts ausgebildet und einteilig damit verbunden. Er erstreckt sich dabei zumindest abschnittsweise entlang der axialen Länge der Stellmutter. Vorzugsweise erstreckt er sich über die gesamte axiale Länge des ersten Abschnitts und ragt in die Aussparung der jeweiligen Seitenwandung des Rahmens zumindest teilweise hinein, sodass eine ausreichende flächige Abstützung des Drehmoments am Rahmen erfolgen kann. Anders gesagt realisiert der Stützarm eine gleichmäßige Krafteinleitung in die jeweilige Seitenwandung des Rahmens.
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Vorzugsweise ist am Betätigungselement eine Ausnehmung ausgebildet, in die die Stellmutter teilweise hineingreift, um das Betätigungselement axial zu betätigen. Mit anderen Worten wird die axiale Kraft, die durch Betätigung des Gewindetriebs erzeugt wird, in das Betätigungselement eingeleitet, indem die Stellmutter in der Ausnehmung axial am Betätigungselement zur Anlage kommt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine Anlaufscheibe an einer Anlagefläche der Stellmutter zur Verschleißreduzierung der Stellmutter axial abgestützt. Die Anlaufscheibe kann aus einem verschleißresistenten Material, beispielsweise einem gehärteten Metall ausgebildet sein. Zudem unterstützt die Anlaufscheibe die Verschiebung der axialen Last, wodurch Kantenläufer vermieden werden. Die planparallelen Führungsflächen am zweiten Abschnitt der Stellmutter dienen in diesem Fall zusätzlich zur Verdrehsicherung der Anlaufscheibe. In diesem Fall ist denkbar, dass die Anlaufscheibe an Stelle der Stellmutter teilweise in die Ausnehmung des Betätigungselements hineingreift, um das Betätigungselement axial zu betätigen bzw. damit sich das Betätigungselement axial daran abstützen kann.
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Die Anlaufscheibe kann bei Herstellung der Stellmutter mit in das Gusswerkzeug eingelegt werden, sodass es eingespritzt wird und untrennbar mit der Stellmutter verbunden ist. Alternativ kann die Anlaufscheibe auf den verjüngten zweiten Abschnitt der Stellmutter aufgepresst werden und/oder damit verclipst werden. Dadurch werden zusätzliche Bauteile, die nachträglich an der Stellmutter angebracht werden, sowie der Montageaufwand reduziert bzw. vermieden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Anlaufscheibe einen radialen Vorsprung zur Verdrehsicherung der Stellmutter auf. Dabei kann auf den Stützarm an der Stellmutter verzichtet werden, wobei das Drehmoment über den Vorsprung, der in die Seitenwandung hineinragt, in die Seitenwandung des Rahmens eingeleitet wird. Damit hat die Anlaufscheibe eine Doppelfunktion, und zwar zum einen die Drehmomentübertragung aus der Stellmutter in den Rahmen der Verstelleinheit sowie zum anderen die axiale Betätigung des Betätigungselements.
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Eine erfindungsgemäße Parksperre für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Verstelleinheit der vorbeschriebenen Art, wobei mittels der Verstelleinheit eine Parksperrenmechanik der Parksperre derart betätigbar ist, dass die Parksperre zwischen einem aktivierten Zustand und einem deaktivierten Zustand aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Die Parksperre ist vorzugsweise mit einem Getriebe des Kraftfahrzeugs wirkverbunden, insbesondere in dem Getriebe integriert.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung drei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
- 1a eine schematische Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 1 b eine schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß 1a,
- 1 c eine schematische Perspektivdarstellung einer Stellmutter der erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß den 1a und 1b,
- 2a eine schematische Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 2b eine schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß 2a,
- 2c eine schematische Perspektivdarstellung einer Stellmutter der erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß den 2a und 2b,
- 3a eine schematische Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 3b eine schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß 3a, und
- 3c eine schematische Perspektivdarstellung einer Stellmutter der erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß den 3a und 3b.
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Die 1a, 1b, 2a, 2b, 3a und 3c zeigen eine Verstelleinheit 1 für eine - hier nicht dargestellte - Parksperre eines Kraftfahrzeugs. Die Verstelleinheit 1 umfasst einen Rahmen 2, bestehend aus zwei parallelen Seitenwandungen 15a, 15b und senkrecht dazu angeordneten Querstützen 8, welche die Seitenwandungen 15a, 15b miteinander verbinden. Zum besseren Verständnis des Aufbaus der Verstelleinheit 1 ist in den 1b, 2b sowie 3b lediglich die erste Seitenwandung 15a dargestellt.
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Am Rahmen 2 ist ferner ein Gewindetrieb 3 angeordnet, der eine drehantreibbare und axial unverschiebliche Spindel 4 sowie eine relativ zur Spindel 4 axial verlagerbare und gegenüber dem Rahmen 2 zumindest mittelbar verdrehgesicherte Stellmutter 5 umfasst. Die Spindel 4 ist über zwei Stützelemente 16 am Rahmen 2 festgelegt und über eine Drehmomenteinleitung 17 drehantreibbar ausgeführt. Die Drehmomenteinleitung 17 ist mit einer - hier nicht dargestellten - Antriebseinheit wirkverbunden, welche die Spindel 4 in eine Rotationsbewegung versetzt. Die Stellmutter 5 ist aus einem Kunststoff ausgebildet, um zum einen das Gesamtgewicht der Verstelleinheit 1 zu senken und zum anderen eine Reibung zwischen der Stellmutter 5 und der Spindel 4 zu reduzieren. Die Stellmutter 5 ist insbesondere dazu vorgesehen, ein Betätigungselement 6 zur Aktivierung oder Deaktivierung der Parksperre zumindest mittelbar axial zu verlagern. Mit anderen Worten wird das Betätigungselement 6 durch eine Rotationsbewegung der Spindel 4 mit damit einhergehender axialer Bewegung der Stellmutter 5 ausgehend von einer ersten Position in eine zweite Position verlagert, wobei die Parksperre in der zweiten Position des Betätigungselements 6 aktiviert ist, und somit beispielsweise eine Rotation einer Abtriebswelle eines mit der Parksperre wirkverbundenen Kraftfahrzeuggetriebes verhindert. In der ersten Position des Betätigungselements 6 ist die Parksperre demgegenüber deaktiviert, sodass eine Rotation der Abtriebswelle ungehindert möglich ist.
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Die Kontur des Betätigungselements 6 an einem einer Parksperrenmechanik zugewandten Ende ist dabei in Abhängigkeit der Ausbildung der Parksperre beliebig herstellbar und daher nicht auf die vorliegend dargestellte Geometrie begrenzt.
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Zur Begrenzung der axialen Verlagerung des Betätigungselements 6 weist dieses zwei axial hintereinander angeordnete Langlöcher 7a, 7b auf, die jeweils von einer der Querstangen 8 des Rahmens 2 durchdrungen sind. Anders gesagt begrenzt das jeweilige Langloch 7a, 7b einen axialen Verlagerungsweg des Betätigungselements 6 zwischen einer ersten und zweiten Betätigungsposition. Kommt die jeweilige Querstange 8 an der ersten Betätigungsposition des jeweiligen Langlochs 7a, 7b zur Anlage, ist das Betätigungselement 6 in der ersten Position und somit in der dem deaktivierten Zustand der Parksperre entsprechenden Position. Dementsprechend ist das Betätigungselement 6 in der zweiten Position und somit in der dem aktivierten Zustand der Parksperre entsprechenden Position, wenn die jeweilige Querstange 8 an der zweiten Betätigungsposition des jeweiligen Langlochs 7a, 7b zur Anlage kommt.
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Am Betätigungselement 6 ist ferner eine Ausnehmung 13 ausgebildet, in die die Stellmutter 5 zumindest mittelbar teilweise hineingreift, um das Betätigungselement 6 in der zuvor beschriebenen Art und Weise axial zu betätigen. Zudem ist eine weitere Ausnehmung 19 am Betätigungselement 6 vorgesehen, um eines der Stützelemente 16 teilweise aufzunehmen, wobei das jeweilige Stützelement 16 ebenfalls eine axiale Verlagerung des Betätigungselements 6 begrenzt.
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Nach 1c, einer Darstellung der Stellmutter gemäß einer ersten Ausführungsform der Verstelleinheit nach den 1a und 1b, weist die Stellmutter 5 einen zylindrischen ersten Abschnitt 5a sowie einen verjüngten zweiten Abschnitt 5b mit zwei planparallelen Führungsflächen 9 auf. Der zweite Abschnitt 5b ist dabei der Spitze des Betätigungselements 6, welches in die Parksperrenmechanik eingreifen kann, zugewandt. Am Übergang zwischen den beiden Abschnitten 5a, 5b ist eine Anlagefläche 12 ausgebildet, an der sich das Betätigungselement 6 während dessen Betätigung axial abstützt. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Stellmutter 5 einen einteilig damit verbundenen Stützarm 10 auf, der sich über die gesamte axiale Länge des ersten Abschnitts 5a erstreckt und mit dessen radialer Erstreckung zumindest teilweise in eine der ersten Seitenwandung 15a ausgebildeten Aussparung 18 zur Drehmomentabstützung hineingreift. Mit anderen Worten ist die Aussparung 18 zur zumindest teilweisen Aufnahme und Führung von Mitteln zur Verdrehsicherung der Stellmutter 5 ausgebildet.
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Nach 2c, einer Darstellung der Stellmutter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Verstelleinheit nach den 2a und 2b, weist die Stellmutter 5 einen zylindrischen ersten Abschnitt 5a sowie einen verjüngten zweiten Abschnitt 5b mit zwei planparallelen Führungsflächen 9 auf. Der zweite Abschnitt 5b ist dabei der Spitze des Betätigungselements 6, welches in die Parksperrenmechanik eingreifen kann, zugewandt. Auf den zweiten Abschnitt 5b ist eine Anlaufscheibe 11 aufgepresst, die an der Anlagefläche 12 der Stellmutter 5 zur Anlage kommt. Die Anlaufscheibe 11 ist vorliegend aus einem verschleißfesten Material ausgebildet und dient daher zur Verschleißreduzierung der Stellmutter 5. Die Anlaufscheibe 11 weist eine Anlagefläche 20 auf, an der das Betätigungselement 6 während dessen Betätigung zur Anlage kommt. Mithin stützt sich das Betätigungselement 6 an der Anlagefläche 20 der Anlaufscheibe 11 axial ab. Die Führungsflächen 9 haben darüber hinaus die Aufgabe, die Anlaufscheibe 11 vor einem Verdrehen zu sichern. Der an der Stellmutter 5 weist analog zu 1c einen Stützarm 10 auf, der zur Drehmomentabstützung in die Aussparung 18 an der ersten Seitenwandung 15a hineingreift.
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Nach 3c, einer Darstellung der Stellmutter gemäß einer dritten Ausführungsform der Verstelleinheit nach den 3a und 3b, weist die Stellmutter 5 einen zylindrischen ersten Abschnitt 5a sowie einen verjüngten zweiten Abschnitt 5b mit zwei planparallelen Führungsflächen 9 auf. Der zweite Abschnitt 5b ist dabei der Spitze des Betätigungselements 6, welches in die Parksperrenmechanik eingreifen kann, zugewandt. Am Übergang zwischen den beiden Abschnitten 5a, 5b ist eine Anlaufscheibe 11 angeordnet, die in die Stellmutter 5 eingespritzt ist und somit untrennbar damit verbunden ist. Die Anlaufscheibe 11 kommt an der Anlagefläche 12 der Stellmutter 5 zur Anlage und ist zur Verschleißreduzierung der Stellmutter 5 aus einem verschleißfesten Material ausgebildet. Die Anlaufscheibe 11 weist eine Anlagefläche 20 auf, an der das Betätigungselement 6 während dessen Betätigung zur Anlage kommt. Mithin stützt sich das Betätigungselement 6 an der Anlagefläche 20 der Anlaufscheibe 11 axial ab. Die Führungsflächen 9 haben darüber hinaus die Aufgabe, die Anlaufscheibe 11 vor einem Verdrehen zu sichern. Die Anlaufscheibe 11 weist ferner einen radialen Vorsprung 14 zur Verdrehsicherung der Stellmutter 5 auf. Mithin fungiert der Vorsprung 14 als Mittel zur Verdrehsicherung der Stellmutter 5 und greift zur Drehmomentabstützung der Stellmutter 5 in die Aussparung 18 an der ersten Seitenwandung 15a hinein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verstelleinheit
- 2
- Rahmen
- 3
- Gewindetrieb
- 4
- Spindel
- 5
- Stellmutter
- 5a
- Erster Abschnitt der Stellmutter
- 5b
- Zweiter Abschnitt der Stellmutter
- 6
- Betätigungselement
- 7a, 7b
- Langloch
- 8
- Querstange
- 9
- Führungsfläche
- 10
- Stützarm
- 11
- Anlaufscheibe
- 12
- Anlagefläche der Stellmutter
- 13
- Ausnehmung am Betätigungselement
- 14
- Vorsprung
- 15a, 15b
- Seitenwandung
- 16
- Stützelement
- 17
- Drehmomenteinleitung
- 18
- Aussparung an der Seitenwandung
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Anlagefläche der Anlaufscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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