DE102019134730B4

DE102019134730B4 - Parksperre für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019134730B4
Application number: DE102019134730.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Haschke; Matthias Feuerbach; Christoph Thuerauf; Wilhelm Boehm; Klaus Kraemer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-11-18
Anticipated expiration: 2039-12-18
Also published as: US20230349464A1; CN114651144A; CN114651144B; DE102019134730A1; DE112020006122A5; US11976725B2; WO2021121484A1

Abstract

Elektromechanische Parksperre (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend:- eine Klinke (2) zum reversiblen Eingriff in ein Parksperrenrad,- ein durch eine Betätigungsfeder (3) vorspannbares Klinkenbetätigungselement (4) zum Einlegen der Klinke (2) in das Parksperrenrad,- einen Elektromotor (5) mit einer Stelleinheit (24) zur Bewegung des Klinkenbetätigungselements (4) aus der Sperrstellung (P) gegen die Federkraft der Betätigungsfeder (3) in eine Entsperrstellung (NP),- einen Hubmagneten (7), der in der Entsperrstellung (NP) über ein Sicherungselement (8) das Klinkenbetätigungselement (4) vorgespannt hält, gekennzeichnet durch- ein mit der Elektromotorwelle (6) verbindbares Koppelelement (9), das bei Funktionslosigkeit des Hubmagneten (7) durch den Elektromotor (5) das Sicherungselement (8) löst, wobei die Stelleinheit (24) über die Entsperrstellung (NP) hinaus in eine Notentriegelungsstellung (Not-P) verschiebbar ist und dabei das Sicherungselement (8) löst.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Parksperre für ein Kraftfahrzeug mit einer Klinke zum reversiblen Eingriff in ein Parksperrenrad, mit einem federvorgespannten Klinkenbetätigungselement zum Einlegen der Klinke in das Parksperrenrad, mit einem Aktuator zur Bewegung des Klinkenbetätigungselements und mit einem Koppelelement zwischen dem Aktuator und dem Klinkenbetätigungselement.
Hintergrund der Erfindung
Viele Kraftfahrzeuggetriebe weisen Parksperren auf, welche über einen mit einem Hebel verbundenen Seilzug mechanisch betätigt werden. Neuentwicklungen sehen auch teilweise elektrohydraulische oder elektromotorische Betätigungen, bei denen der Hebel elektrisch angesteuert wird.
Die zur Betätigung der Parksperren vorgesehenen, elektromotorischen Aktuatoren sind in der Regel außerhalb des Getriebes angeordnet. Dazu sind sie beispielsweise an der Getriebegehäusewand angeschraubt und direkt mit einer Parksperrenwelle im Getriebe verbunden. Durch die Modulbauweise lassen sich gleiche Aktuatoren für unterschiedliche Getriebe verwenden, was bei unterschiedlichen Getriebevarianten in einer Modellreihe oder auch bei unterschiedlichen Fahrzeugen eine größere Stückzahl und damit Kostenvorteile für den Aktuator verspricht.
Ein Fahrzeug mit einer Parksperre muss auch bei einem Bordnetzausfall bei allen Fahrbahnsteigungen sicher abgestellt werden können. Fahrzeuge mit einer elektrischen Parkbremse und einem elektrischen Aktuator benötigen daher entweder eine zweite, redundante Stromversorgung oder eine Vorrichtung, die in bei einem Ausfall des Bordnetzes die Parksperre selbsttätig einlegt.
Aus EP 1 228 328 B1 ist eine Getriebeaktuatorik mit einer elektromagnetischen Kupplung, die bei einem Stromausfall nur durch ein Federelement entkoppelt wird und dadurch die Schaltstellung „P“ des Getriebes sowie die Parksperre eingelegt wird, bekannt. Weitere Parksperren gehen aus DE 100 44 159 B4 und DE 10 2010 003 508 A1 hervor.
DE 10 2017 103 317 A1 lehrt eine Parksperre mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad, wobei die Schneckenwelle durch eine Feder vorgespannt ist, die wiederum durch einen Elektromagnet als Haltemittel für eine mit der Feder verbundene Stahlscheibe vorgespannt gehalten wird. Im Falle eines unzulässigen Spannungsabfalls im Bordnetz bricht das Magnetfeld zusammen, und die die Klinke der Parksperre verriegelnde Feder wird ausgelöst. Nach Auslösen dieser Feder muss diese in einer Reset-Operation wieder gespannt werden. Ferner muss die Stahlscheibe wieder vor den Elektromagneten positioniert werden, wozu ein Hebelmechanismus als Rückstellvorrichtung erforderlich ist.
Die zusätzliche Rückstellvorrichtung ist aufwändig, erfordert zudem eine substantielle Haltekraft, und ihr Zustand während des Resets lässt sich schwierig detektieren.
Bei hydraulisch betätigten Parksperren ist es bekannt, DE 10 2012 210 571 A1 oder DE 198 34 074 A1 , im Fehlerfall ein unbeabsichtigtes Auslegen der Parksperre zu verhindern. Aufgrund des mit der Zeit oder bei Störung nachlassenden Hydraulikdrucks ist sichergestellt, dass die Parksperre nicht unbeabsichtigt ausgelegt werden kann. Wenn der Hydraulikdruck nicht aufbaubar ist, verbleibt die Parksperre damit in Sperrstellung.
Bei elektrischen Parksperren ist dieses Sicherheitskonzept so nicht umsetzbar. Fällt ein Elektromotor aus, verbleibt die Parksperre in der Position, in der sie sich zuletzt befindet. Um diesen Fehlerfall abzusichern, kann ein zweiter Elektromotor verbaut werden, was jedoch aufwändig ist und bei Ausfall der Stromversorgung untauglich ist. Eine gattungsgemäße Parksperre ist aus DE 10 2006 053 762 A1 bekannt. Weitere Parksperren gehen aus DE 10 2018 129 314 A1 und DE 10 2006 022 963 A1 hervor.
In der Regel ist die Parksperre in der Entsperrstellung gegen eine mechanische Feder vorgespannt. Um den Elektromotor nicht ständig zu beanspruchen, hält ein Hubmagnet den Betätigungsmechanismus für die Sperrklinke in Position. Der Hubmagnet benötigt wesentlich weniger Energie und lässt sich über einen Energiespeicher (Kondensator) lokal betreiben. Sollte der Hubmagnet eine Fehlfunktion aufweisen, ist ein Einlegen der Parksperre allerdings nicht mehr gesichert möglich.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Parksperre zu realisieren, die die vorstehend genannten Nachteile überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch eine Parksperre gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Figurenbeschreibung
In 1 ist eine Parksperre 1 gezeigt, bei der zur Verriegelung eines Kraftfahrzeugs eine Klinke 2 relativ zu einem nicht-dargestellten Parksperrenrad beweglich ist. Die Klinke 2 ist als eine Sperrklinke um eine Schwenkachse a schwenkbar und weist an ihrem von der Schwenkachse a abgewandten Ende einen Sperrzahn 20 auf, mit dem sie in eine der Ausnehmungen der Sperrverzahnung des Parksperrenrads eingreift und so die Parksperre 1 verriegelt. Eine am Parksperrengehäuse gesicherte und an der Klinke 2 eingehängte Rückholfeder 19 stellt sicher, dass die Klinke 2 im entriegelten Zustand nicht schwerkraftbedingt oder infolge Erschütterungen unbeabsichtigt in eine der Ausnehmungen des Parksperrenrads fällt.
Die Verriegelung bzw. Entriegelung der Parksperre 1 erfolgt über ein Klinkenbetätigungselement 4, das vorliegend als ein Schlitten 15 mit einer Betätigungsstange 23 ausgebildet ist. Der Schlitten 15 weist ein Schlittengehäuse 17 als eine Halterung auf, in der zwei radial zueinander versetzte Rollen 16, 18 gehaltert sind. Eine der Rollen 18 wälzt auf dem Klinkenrücken 21 ab, der ein Höhenprofil bildet, so dass mit linearer Verschiebung des Schlittens 15 die Klinke 2 verdreht wird. Die andere Rolle 16 rollt auf einer Armierung im nicht-dargestellten Parksperrengehäuse ab.
Der kastenartige Schlitten 15 ist durch die Betätigungsfeder 3 vorgespannt, so dass dieser ohne externe Krafteinwirkung die Klinke 2 in Richtung des Parksperrenrads bewegt und die Parksperre 1 verriegelt (Zustand P). Der Schlitten 15 ist entlang der Linearachse s verschieblich.
Um die Parksperre 1 aus der Sperrstellung P in die Entsperrstellung NP (entriegelt) zu überführen, dient ein Elektromotor 5 als Aktuator. Dessen rotierende Elektromotorwelle 6 wird vorliegend durch einen Spindelantrieb in eine Linearbewegung überführt.
Im Stationärbetrieb und damit sowohl in der Entsperrstellung NP als auch in der Sperrstellung P steht der Elektromotor 5 stets in seiner gleichen Ausgangsposition. Soll die Parksperre 1 ausgelegt werden, schiebt der Elektromotor 5 den Schlitten 15 über eine Stelleinheit 24 mit einer Schlittenbetätigung 25 gegen die Kräfte der Betätigungsfeder 15 und einer optionalen weiteren Feder 22 in die Entsperrstellung NP, in der die Parksperre 1 durch das Sicherungselement 8 gehalten wird. Dazu greift das Sicherungselement 8 in eine Ausnehmung 10 einer mit dem Schlitten 15 verbundenen Betätigungsstange 23 und ist dort durch die Sicherungsfeder 12 gesichert. Der Elektromotor 5 fährt dann mit seiner Stelleinheit 24 wieder in seine Ausgangsstellung zurück.
Die Aktivierung der Parksperre (Einlegen) erfolgt durch den Hubmagneten 7. Das Sicherungselement 8 fährt aus der Ausnehmung 10 zurück und damit ein Einlegen der Parksperre 1 durch die die Betätigungsfeder 3.
Für den Fall, dass der Hubmagnet 7 ausfällt und die Parksperre 1 aus der Entsperrstellung NP aktiviert werden soll, ist folgender Notentriegelungsmechanismus vorgesehen: Der Elektromotor 5 fährt aus seiner Sperrstellung P in die Entsperrstellung NP, in der die Schlittenbetätigung 25 als Teil der Stelleinheit 24 den Schlitten 15 kontaktiert. Der Elektromotor 5 fährt darüber hinaus und spannt die Betätigungsfeder 3 weiter vor, bis eine Steuerkante 14 der Stelleinheit 24 ein Koppelelement 9 kontaktiert. Das Koppelelement 9 weist dazu ein Fenster 13 auf, in dem sich die Steuerkante 14 zwischen der Sperrstellung P und der Entsperrstellung NP frei bewegen kann. Wird die Stelleinheit 24 über die Entsperrstellung NP hinausbewegt, kommen die Steuerkante 14 und das Koppelelement 9 zur Anlage, so dass das Koppelelement 9 bis in eine Notentriegelungsstellung Not-P verschoben wird. Das Koppelelement 9 weist zur Notentriegelung eine Rampe 11 auf, die ausschließlich in der Notentriegelungsstellung Not-P das Sicherungselement 8 beaufschlagt und aus der Ausnehmung 10 lösen kann. Dadurch wird die Betätigungsfeder 3 freigegeben. Die Stelleinheit 24 fährt wieder zurück in die Ausgangsstellung.
Für den anderen Fall, dass der Elektromotor 5 ausfällt und die die Parksperre 1 aus der Entsperrstellung NP aktiviert werden soll, ist folgender Notentriegelungsmechanismus vorgesehen: Ein nicht-dargestellter Notfallenenergiespeicher, der im Gegensatz für den Betrieb des Elektromotors 5 erforderlichen Fahrzeugbatterie klein ausfallen kann, beispielsweise ein Kondensator, kann den Hubmagneten 7 freigeben. Da die Stelleinheit 24 außer beim Auslegen der Parksperre und damit insbesondere in der Entsperrstellung NP, in der Ausgangsstellung steht, ist ein Einlegen der Parksperre 1 aufgrund der mangelnden Selbsthemmung der Stelleinheit 24 stets möglich.
Die erfindungsgemäße Parksperre 1 kann damit stets aktiviert werden, egal ob der Hubmagnet 7 oder der Elektromotor 5 ausfallen. Durch diese redundante Aktivierungsmöglichkeit kann auch bei Fahrzeugen mit elektromechanisch aktuierten Parksperren immer ein sicherer Fahrzeugzustand erreicht werden, auch im Fehlerfall wenn eine der beiden Aktivierungsmöglichkeiten ausfällt.
Bezugszeichenliste

1: Parksperre
2: Klinke
3: Betätigungsfeder
4: Klinkenbetätigungselement
5: Elektromotor
6: Elektromotorwelle
7: Hubmagnet
8: Sicherungselement
9: Koppelelement
10: Ausnehmung
11: Rampe
12: Sicherungsfeder
13: Fenster
14: Steuerkante
15: Schlitten
16: Rolle
17: Schlittengehäuse
18: Rolle
19: Rückholfeder
20: Sperrzahn
21: Klinkenrücken
22: weitere Feder
23: Betätigungsstange
24: Stelleinheit
25: Schlittenbetätigung
a: Schwenkachse
s: Linearachse
P: Sperrstellung
NP: Entsperrstellung
Not-P: Notentriegelungsstellung

Claims

Elektromechanische Parksperre (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: - eine Klinke (2) zum reversiblen Eingriff in ein Parksperrenrad, - ein durch eine Betätigungsfeder (3) vorspannbares Klinkenbetätigungselement (4) zum Einlegen der Klinke (2) in das Parksperrenrad, - einen Elektromotor (5) mit einer Stelleinheit (24) zur Bewegung des Klinkenbetätigungselements (4) aus der Sperrstellung (P) gegen die Federkraft der Betätigungsfeder (3) in eine Entsperrstellung (NP), - einen Hubmagneten (7), der in der Entsperrstellung (NP) über ein Sicherungselement (8) das Klinkenbetätigungselement (4) vorgespannt hält, gekennzeichnet durch - ein mit der Elektromotorwelle (6) verbindbares Koppelelement (9), das bei Funktionslosigkeit des Hubmagneten (7) durch den Elektromotor (5) das Sicherungselement (8) löst, wobei die Stelleinheit (24) über die Entsperrstellung (NP) hinaus in eine Notentriegelungsstellung (Not-P) verschiebbar ist und dabei das Sicherungselement (8) löst.
Parksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klinkenbetätigungselement (4) als linear beweglicher Schlitten (15) ausgebildet ist.
Parksperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klinkenbetätigungselement (4) eine Ausnehmung (10) aufweist, in die das Sicherungselement (8) in der Entsperrstellung (NP) eingreift.
Parksperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (8) durch eine Sicherungsfeder (12) vorgespannt ist.
Parksperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (8) über eine Rampe (11) des Koppelelements (9) betätigbar ist.
Parksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9) bei Bewegung der Stelleinheit (24) zwischen der Sperrstellung (P) und der Entsperrstellung (NP) unbeaufschlagt ist und beim Aktuieren der Stelleinheit (24) über die Entsperrstellung (NP) hinaus das Koppelelement (9)bewegt wird.
Parksperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9) ein Fenster (13) aufweist, in dem eine mit der Elektromotorwelle (6) verbundene Steuerkante (14) angeordnet ist, die sich in dem Fenster (13) zwischen der Sperrstellung (P) und der Entsperrstellung (NP) frei bewegen kann, wobei die Steuerkante (14) in der Notentriegelungsstellung (Not-P) eine Körperkante des Fensters (13) beaufschlagt.