DE102020101117A1

DE102020101117A1 - Parksperrenvorrichtung und Betätigungseinheit für eine Parksperrenvorrichtung

Info

Publication number: DE102020101117A1
Application number: DE102020101117.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Rost
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Parksperrenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine um eine Drehachse (R) schwenkbar an einem Bolzen (6) aufgenommene Sperrklinke (1), die dazu eingerichtet ist, mit einer Verzahnung eines Parksperrenrades (5) zusammenzuwirken, um in einer Sperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades (5) zu sperren und in einer Entsperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades (5) freizugeben, sowie eine Betätigungseinheit (2) mit einer quer zur Sperrklinke (1) angeordneten, drehantreibbaren Betätigungswelle (3) und einer Rolleneinheit (4), wobei die Rolleneinheit (4) einen drehbar zur Betätigungswelle (3) gelagerten Rollenkäfig (13) mit mehreren darin aufgenommenen und aneinander abgestützten Rollenelementen (4a, 4b, 4c) aufweist, wobei die Betätigungseinheit (2) ferner ein erstes Federelement (7) aufweist, das einerseits mit der Betätigungswelle (3) und andererseits mit der Rolleneinheit (4) verbunden ist, wobei die Rolleneinheit (4) dazu eingerichtet ist, in Folge einer Drehbetätigung der Betätigungswelle (3) in eine erste Rotationsrichtung (17) vorzuspannen, um ein Verschwenken der Sperrklinke (1) in die Sperrstellung durch Abrollen eines ersten Rollenelements (4a) der Rolleneinheit (4) auf einer Lauffläche (14) der Sperrklinke (1) zu initiieren. Ferner betrifft die Erfindung eine Betätigungseinheit (2) für eine Parksperrenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Parksperrenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine um eine Drehachse schwenkbar an einem Bolzen aufgenommene Sperrklinke, die dazu eingerichtet ist, mit einer Verzahnung eines Parksperrenrades zusammenzuwirken, um in einer Sperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades zu sperren und in einer Entsperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades freizugeben. Ferner betrifft die Erfindung eine Betätigungseinheit für eine Parksperrenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs.
Parksperrenvorrichtungen sind dazu vorgesehen, bei Betätigung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs mit einer Sperrklinke in ein Parksperrenrad einzugreifen, um durch diesen Eingriff der Sperrklinke eine mit dem Parksperrenrad wirkverbundene Antriebswelle oder Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs gegen Rotation zu blockieren und somit ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs zu verhindern.
Beispielsweise geht aus der DE 101 44 056 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. Mithin ist eine Betätigungseinheit zur Betätigung der Sperrklinke im Wesentlichen parallel zur Sperrklinke angeordnet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Parksperrenvorrichtung zu schaffen, bei der insbesondere Entriegelungskräfte verringert werden. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Parksperrenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine um eine Drehachse schwenkbar an einem Bolzen aufgenommene Sperrklinke, die dazu eingerichtet ist, mit einer Verzahnung eines Parksperrenrades zusammenzuwirken, um in einer Sperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades zu sperren und in einer Entsperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades freizugeben, sowie eine Betätigungseinheit mit einer quer zur Sperrklinke angeordneten, drehantreibbaren Betätigungswelle und einer Rolleneinheit, wobei die Rolleneinheit einen drehbar zur Betätigungswelle gelagerten Rollenkäfig mit mehreren darin aufgenommenen und aneinander abgestützten Rollenelementen aufweist, wobei die Betätigungseinheit ferner ein erstes Federelement aufweist, das einerseits mit der Betätigungswelle und andererseits mit der Rolleneinheit verbunden ist, wobei die Rolleneinheit dazu eingerichtet ist, in Folge einer Drehbetätigung der Betätigungswelle in eine erste Rotationsrichtung vorzuspannen, um ein Verschwenken der Sperrklinke in die Sperrstellung durch Abrollen eines ersten Rollenelements der Rolleneinheit auf einer Lauffläche der Sperrklinke zu initiieren.
Mit anderen Worten setzt sich die Betätigungseinheit zumindest aus der Betätigungswelle, der Rolleneinheit sowie dem ersten Federelement zusammen. Die Betätigungseinheit ist im Wesentlichen quer zur Sperrklinke angeordnet und ermöglicht, dass die Parksperre auf einer Rotorwelle eines Elektroantriebs bzw. einer Antriebswelle oder einer Zwischenwelle angeordnet werden kann. Dadurch wird erreicht, dass die Einheit achsparallel zum Radsatz in der gleichen Montagerichtung montiert werden kann und ebenso kann das Getriebegehäuse mit weniger Schnittstellen und somit einfacher hergestellt werden. Weiterhin kann die natürliche Drehbewegung der drehbetätigten Betätigungswelle ohne zusätzliche Richtungswandlung direkt für die erste und zweite Rotationsrichtung genutzt werden. Durch die wirksame Anordnung der Rollenelemente in der Rolleneinheit wird ferner erreicht, dass erforderliche Entriegelungskräfte der Parksperre, beispielsweise beim Parken des Kraftfahrzeugs am Hang, reduziert werden.
Die Betätigungseinheit umfasst vorzugsweise einen beispielsweise als Elektromotor ausgebildeten Aktuator, der zum Drehantrieb der Betätigungswelle in eine erste Rotationsrichtung oder in eine der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzte zweite Rotationsrichtung vorgesehen ist. Die Betätigungseinheit ist insbesondere an einem Parksperrengehäuse angeordnet bzw. stützt sich daran ab. Aufgrund der geringen erforderlichen Entriegelungskräfte kann der Aktuator vergleichsweise kompakt und damit aufgrund der geringen erforderlichen Aktuatorleistung kostengünstig ausgebildet werden.
Eine Sperrstellung der Sperrklinke liegt vor, wenn die Sperrklinke durch die Betätigungseinheit, insbesondere durch die Rolleneinheit betätigt ist und dabei um die Drehachse herum verschwenkt wurde. Dadurch greift die Sperrklinke mit einem Rastabschnitt zumindest teilweise in eine Verzahnung am Parksperrenrad ein und bildet einen Formschluss. Die Rotation des Parksperrenrades ist durch den Formschluss zwischen der Sperrklinke und dem Parksperrenrad blockiert. Die Sperrklinke blockiert folglich die jeweilige mit dem Parksperrenrad wirkverbundene Antriebs- oder Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs.
Demgegenüber liegt die Entsperrstellung der Sperrklinke vor, wenn die Sperrklinke nicht durch die Betätigungseinheit betätigt wird und demzufolge auch nicht um die Drehachse verschwenkt ist. Dabei liegen das erste Federelement, die Betätigungswelle sowie die Rolleneinheit der Betätigungseinheit in einer Ausgangsposition vor. Anders gesagt ist die Sperrklinke in der Entsperrstellung passiv und greift dabei mit dessen Rastabschnitt nicht in die Verzahnung am Parksperrenrad ein, sodass die Parksperre nicht eingelegt und somit eine Antriebs- oder Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs nicht blockiert ist. Mithin gibt die die Sperrklinke in dessen Entsperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades frei.
In einer Ausgangsposition der Betätigungswelle, also in einem unbestätigten Zustand der Betätigungseinheit, ist das erste Federelement bevorzugt nicht vorgespannt. Sobald die Betätigungswelle durch den Aktuator in die erste Rotationsrichtung drehangetrieben wird, wird eine Vorspannkraft des ersten Federelements in die erste Rotationsrichtung erzeugt, die die Rolleneinheit in die erste Rotationsrichtung verschwenkt. Dazu ist der Rollenkäfig einerseits drehbar an der Betätigungswelle gelagert und weist andererseits eine exzentrische Aufnahme für ein erstes Federende des ersten Federelements auf.
Bevorzugt ist das erste Federelement als Drehfeder ausgebildet und koaxial zur Betätigungswelle angeordnet. Mit anderen Worten ist das Federelement eine Schenkelfeder, die zumindest teilweise um die Betätigungswelle gewunden angeordnet ist. An der Betätigungswelle ist beispielsweise eine Scheibe drehfest angeordnet, die eine exzentrische Aufnahme für ein zweites Federende des ersten Federelements aufweist. Entweder ist die Scheibe oder die Betätigungswelle von dem Aktuator zur Rotation betätigbar.
Durch Rotation des Rollenkäfigs in Folge der Federvorspannkraft des ersten Federelements wird ein Verschwenken der Sperrklinke in die Sperrstellung durch Abrollen des ersten Rollenelements der Rolleneinheit auf der Lauffläche der Sperrklinke initiiert. Unter einer Initiierung des Verschwenkens der Sperrklinke ist zu verstehen, dass ein Verschwenken der Sperrklinke infolge eines Abrollens des ersten Rollenelements der Rolleneinheit durch Erzeugen der Vorspannkraft des ersten Federelements ermöglicht wird. Mit anderen Worten kann das Verschwenken der Sperrklinke direkt bewirkt werden oder in Abhängigkeit der Position des Parksperrenrades relativ zur Sperrklinke durch Erhöhung einer Federvorspannkraft freigegeben werden.
Dabei ist grundsätzlich zwischen zwei möglichen Betätigungssituationen der Sperrklinke zu unterscheiden. In einer optimalen ersten Betätigungssituation ist ein Zahnzwischenraum zwischen zwei Zähnen des Parksperrenrades unmittelbar unterhalb eines Rastabschnitt der Sperrklinke angeordnet. Bei Betätigung der Sperrklinke durch die federvorgespannte Rolleneinheit verschwenkt die Sperrklinke um die Drehachse und greift mit dem Rastabschnitt in die Verzahnung des Parksperrenrades ein und blockiert die Rotation desselben.
In einer zweiten Betätigungssituation ist ein Zahn des Parksperrenrades unmittelbar unterhalb eines Rastabschnitt der Sperrklinke angeordnet, sodass die Sperrklinke bei Betätigung durch die federvorgespannte Rolleneinheit auf dem Zahn des Parksperrenrades zur Anlage kommt, ohne in die Sperrstellung zu gelangen. Dabei wird die Federvorspannkraft des ersten Federelements nicht abgebaut und bleibt daher bestehen. Erst wenn sich der Drehwinkel des Parksperrenrades ändert, kann die Sperrklinke, betätigt durch die in Folge der Entspannung des ersten Federelements verschwenkten Rolleneinheit, in den Zahnzwischenraum am Parksperrenrad eingreifen. Mithin wird das Verschwenken der Sperrklinke nachträglich bewirkt.
Um bei der Schwenkbewegung der Sperrklinke von der Entsperrstellung zur Sperrstellung eine Rückstellkraft zu erzeugen, ist am Bolzen ein zweites Federelement angeordnet, das die Sperrklinke um die Drehachse in Richtung der Entsperrstellung vorspannt. Die Längsachse des Bolzens bzw. die Drehachse der Sperrklinke ist parallel zur Längsachse der Betätigungswelle sowie parallel zu einer Rotationsachse des Parksperrenrades angeordnet. Das zweite Federelement wird in der Sperrstellung der Sperrklinke mit einer Vorspannkraft beaufschlagt. Die Vorspannung des zweiten Federelements bewirkt, dass bei Betätigung des Aktuators in eine entgegengesetzte Richtung und damit einhergehend einer Verdrehung der Betätigungswelle in die zweite Rotationsrichtung eine durch eine Entspannung des zweite Federelements eingeleitete Rückstellung der Sperrklinke in Richtung der Entsperrstellung erfolgt. Das zweite Federelement ist vorzugsweise als Drehfeder bzw. Schenkelfeder ausgebildet.
Bevorzugt ist der Bolzen der Sperrklinke über wenigstens ein Seitenblech fest mit der Betätigungswelle verbunden. Mit anderen Worten ist der Bolzen der Sperrklinke beabstandet zur Betätigungswelle angeordnet. Der Bolzen ist insbesondere achsparallel zur Betätigungswelle angeordnet. Die Betätigungswelle ist frei drehbar und der Bolzen wahlweise frei drehbar oder alternativ drehfest mit dem jeweiligen Seitenblech verbunden, wobei die Sperrklinke vorzugsweise gleitend drehbar am Bolzen gelagert ist. Zur Stabilisierung des Systems ist der Bolzen der Sperrklinke über zwei Seitenbleche fest mit der Betätigungswelle verbunden, wobei die Sperrklinke räumlich zwischen den beiden Seitenblechen schwenkbar angeordnet ist. Die somit bezogen auf die Anordnung der Sperrklinke äußeren Seitenbleche sind insbesondere dazu vorgesehen, die rotatorische Betätigungseinheit mit der Sperrklinke und dem Bolzen sowie mit der Rückstellfeder zu einer Moduleinheit zusammenzufassen.
Das als Dreh- bzw. Schenkelfeder ausgebildete zweite Federelement ist vorzugsweise einerseits an einem der Seitenbleche und andererseits an der Sperrklinke abgestützt. Dabei ist das zweite Federelement derart mit dem jeweiligen Seitenblech sowie der Sperrklinke wirkverbunden, dass das zweite Federelement bei der durch die Betätigung der Betätigungseinheit initiierten Schwenkbewegung der Sperrklinke von der Entsperrstellung in die Sperrstellung vorspannt und eine Rückstellkraft erzeugt, die wirkt, wenn die Betätigungswelle in eine entgegengesetzte Drehrichtung verdreht wird und dabei die Rolleneinheit entgegen der ersten Rotationsrichtung vom ersten Federelement mitgenommen und verschwenkt wird.
Nach einer alternativen Ausführungsform ist das erste Federelement bereits in einer Ausgansposition der Betätigungseinheit vorgespannt. Die Ausgangsposition der Betätigungseinheit liegt vor, wenn die Betätigungseinheit nicht aktiv ist, die Betätigungswelle in einer unbetätigten Position sowie die Sperrklinke in der Entsperrstellung vorliegt. Durch die zuvor beschriebene Drehbetätigung der Betätigungswelle in die erste Rotationsrichtung wird somit eine bereits in der Ausgangsposition wirkende Vorspannkraft zusätzlich erhöht, sodass der entgegengesetzt wirkenden Federkraft des zweiten Federelements effektiver entgegengewirkt wird. Mithin ist die Federvorspannkraft des ersten Federelements insbesondere bei einer Betätigung der Betätigungswelle in die erste Rotationsrichtung größer als die Rückstellkraft bzw. die entgegengesetzte Federvorspannkraft des zweiten Federelements.
Vorzugsweise umfasst die Betätigungseinheit ein drehfest mit der Betätigungswelle verbundenes Entriegelungsblech mit einem rotatorischen Langloch, das einen zumindest mittelbar an der Rolleneinheit angeordneten Führungsstift zumindest teilweise aufnimmt. Mit anderen Worten ist das Entriegelungsblech ebenfalls Teil der Betätigungseinheit. Das Entriegelungsblech ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der Rotationsrichtung der Betätigungswelle eine Verschwenkung der Rolleneinheit zur Betätigung der Sperrklinke freizugeben oder zu verhindern.
Mittels des Langlochs wird die Schwenkbewegung der Rolleneinheit zwischen einer ersten Position und zweiten Position begrenzt. In der ersten Position liegt die Betätigungseinheit in der Ausgangsposition vor, bei der die Sperrklinke in der Entsperrstellung angeordnet ist. Das Langloch ist derart gebogen ausgebildet, dass der Führungsstift beim Verschwenken des Rollenkäfigs von der ersten zur zweiten Position, oder umgekehrt, zwischen einem ersten und zweiten Anschlag innerhalb der Ausnehmung verlagerbar bzw. darin geführt ist. Wenn der Führungsstift am ersten Anschlag zur Anlage kommt, liegt die Sperrklinke in der Entsperrstellung vor. Wenn der Führungsstift nach Verschwenkung der Rolleneinheit in die erste Rotationsrichtung am zweiten Anschlag zur Anlage kommt, liegt die Sperrklinke in der Sperrstellung vor. Anders gesagt ist das rotatorische Langloch als Halbkreissegment ausgebildet und begrenzt einen Verschwenkwinkel der Rolleneinheit bzw. des mit dem Führungsstift verbundenen Rollenkäfigs, wobei der Führungsstift zwischen den beiden Anschlägen entlang des gebogenen Langlochs geführt ist.
Wenn der Führungsstift am ersten Anschlag des rotatorischen Langlochs anliegt, ist ein ungewolltes Verschwenken der Rolleneinheit in die erste Rotationsrichtung und damit einhergehend eine Aktivierung der Parksperre verhindert bzw. blockiert. Mit anderen Worten ist eine Aktivierung der Parksperre nicht möglich, wenn der Führungsstift am ersten Anschlag anliegt.
Bei Betätigung der Betätigungswelle in die erste Rotationsrichtung wird das Entriegelungsblech gleichermaßen um die Drehachse der Betätigungswelle verschwenkt, sodass der Führungsstift entlang des Langlochs bis zu einem zweiten Anschlag geführt wird, wobei eine Verschwenkung der Rolleneinheit relativ zur Betätigungswelle in Abhängigkeit der Vorspannkraft des ersten Federelements freigegeben wird. Die Parksperre wird aktiviert, sobald der Führungsstift am zweiten Anschlag zur Anlage kommt und die Sperrklinke in die Sperrstellung kommt.
Um die Parksperre wieder zu lösen, wird die Betätigungswelle in die der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzte zweite Rotationsrichtung verschwenkt. Dabei verschwenkt das Entriegelungsblech mit und nimmt dadurch den am zweiten Anschlag anliegenden Führungsstift mit, sodass der Rollenkäfig, die Betätigungswelle sowie das dazwischen wirksam angeordnete erste Federelement zurück in die Ausgangsposition verschwenkt werden. Folglich ist das Entriegelungsblech insbesondere dazu vorgesehen, den Führungsstift zur Verschwenkung der Sperrklinke von der Sperrstellung in die Entsperrstellung mitzunehmen.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Rolleneinheit drei Rollenelemente, wobei das zweite Rollenelement koaxial zur Betätigungswelle angeordnet ist, und wobei räumlich zwischen dem ersten und dem zweiten Rollenelement ein drittes Rollenelement angeordnet ist, dass bei einer Betätigung der Sperrklinke sowohl am ersten Rollenelement als auch am zweiten Rollenelement abrollt. Das zweite Rollenelement kann drehfest oder frei drehbar an der Betätigungswelle angeordnet sein. Das dritte Rollenelement ist dazu eingerichtet, eine Rollrichtung des ersten Rollenelements auszugleichen, sodass das erste Rollenelement bei Verschwenkung der Rolleneinheit in die erste Rotationsrichtung auf der Lauffläche der Sperrklinke abrollen kann. Mit anderen Worten rollt das dritte Rollenelement sowohl am ersten Rollenelement als auch am zweiten Rollenelement ab, wobei das erste Rollenelement am dritten Rollenelement mit einer entgegengesetzten Drehrichtung abrollt und dadurch eine reibungsarme Betätigung der Sperrklinke ermöglicht. Die Rollreibung reduziert die erforderliche Entriegelungskraft und somit die Leistungsanforderung des Aktuators.
Vorzugsweise ist das zweite Rollenelement an einem Stützlager radial abgestützt. Wenn die Parksperre aktiviert ist, das heißt wenn die Sperrklinke in der Sperrstellung vorliegt, kann es dazu kommen, dass am Parksperrenrad ein Drehmoment wirkt, das aufgrund der blockierten Rotation des Parksperrenrades zu einer radialen Kraft in Richtung der Betätigungseinheit führt. In der Sperrstellung der Sperrklinke befindet sich die Rolleneinheit in der zweiten Position, bei der die Rollenelemente gegenüber der Längsachse des Parksperrenrades in radialer Richtung im Wesentlichen vertikal übereinander angeordnet sind. Auch eine geringfügige Überdrehung der Rolleneinheit in die erste Rotationsrichtung ist denkbar, um einen besseren Kraftfluss zu gewährleisten. Das Stützlager ist vorzugsweise zumindest mittelbar gehäusefest angeordnet, wobei die radial wirkende Kraft über die Rollenelemente der Rolleneinheit in das Stützlager weitergeleitet werden. Mithin stützt sich die Rolleneinheit in radialer Richtung am Stützlager ab. Das Stützlager kann beispielsweise mit dem jeweiligen Seitenblech fest verbunden sein.
Bevorzugt ist an der Lauffläche der Sperrklinke ein Endanschlag ausgebildet. Der Endanschlag kann als Aufkantung ausgebildet sein und ist dazu eingerichtet, eine Schwenkbewegung der Rolleneinheit in die zweite Position zu begrenzen. Die Position des Endanschlags ist insbesondere derart gewählt, dass die zuvor beschriebene Krafteinleitung bzw. -weiterleitung aus dem Parksperrenrad in das Stützlager optimal erfolgen kann. Anders gesagt kann der Endanschlag derart gewählt werden, dass die Rollenelemente der Rolleneinheit in der zweiten Position vertikal übereinander angeordnet sind oder dass die Rollenelemente in der zweiten Position geneigt zu einer Vertikalen angeordnet sind.
Eine erfindungsgemäße Betätigungseinheit für eine Parksperrenvorrichtung umfasst eine drehantreibbare Betätigungswelle, die dazu eingerichtet ist, quer zu einer Sperrklinke angeordnet zu sein, sowie eine Rolleneinheit, wobei die Rolleneinheit einen drehbar zur Betätigungswelle gelagerten Rollenkäfig mit mehreren darin aufgenommenen und aneinander abgestützten Rollenelementen aufweist, wobei die Betätigungseinheit ferner ein erstes Federelement umfasst, das einerseits mit der Betätigungswelle und andererseits mit der Rolleneinheit verbunden ist, wobei die Rolleneinheit dazu eingerichtet ist, in Folge einer Drehbetätigung der Betätigungswelle in eine erste Rotationsrichtung vorzuspannen, um ein Verschwenken der Sperrklinke in die Sperrstellung durch Abrollen eines ersten Rollenelements der Rolleneinheit auf einer Lauffläche der Sperrklinke zu initiieren. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Betätigungseinheit für verschiedene Parksperrenvorrichtungen vorgesehen sein, wobei insbesondere durch ihre Ausrichtung quer zur Sperrklinke die natürliche Rotationsbewegung des Aktuators bzw. der Betätigungswelle ohne zusätzlich erforderliche Richtungsumwandlungen genutzt werden kann. Eine Umwandlung einer translatorischen Bewegung in eine Dreh- bzw. Rotationsbewegung ist damit im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erforderlich. Mithin ist die einfache Funktionsweise und der simple Aufbau der Betätigungseinheit von Vorteil.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt

1 eine schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
2 eine vereinfachte schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung gemäß 1,
3 eine vereinfachte schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung gemäß den 1 und 2, und
4 eine vereinfachte schematische Querschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung gemäß den 1 bis 3.

Gemäß den 1 bis 4 umfasst eine Parksperrenvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine um eine Drehachse R schwenkbar an einem Bolzen 6 aufgenommene Sperrklinke 1, die dazu eingerichtet ist, mit einer Verzahnung eines Parksperrenrades 5 zusammenzuwirken, um in einer Sperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades 5 zu sperren und in einer Entsperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades 5 freizugeben. Die Parksperrenvorrichtung umfasst ferner eine Betätigungseinheit 2 mit einer quer zur Sperrklinke 1 angeordneten und von einem Aktuator 19 drehantreibbaren Betätigungswelle 3 sowie mit einer Rolleneinheit 4. Die Rolleneinheit 4 weist einen drehbar zur Betätigungswelle 3 gelagerten Rollenkäfig 13 mit drei darin aufgenommenen und aneinander abgestützten Rollenelementen 4a, 4b, 4c auf. Das erste Rollenelement 4a ist drehbar am Rollenkäfig 13 angeordnet und kommt an einer Lauffläche 14 der Sperrklinke 1 zur Anlage, das zweite Rollenelement 4a ist drehfest mit der Betätigungswelle 3 verbunden und das dritte Rollenelement 4c ist räumlich zwischen dem ersten und zweiten Rollenelement 4a, 4b angeordnet und stützt sich daran ab. Das dritte Rollenelement 4c ist insbesondere zur Rollrichtungsumkehr des ersten Rollenelements 4a vorgesehen. In Folge einer Drehbetätigung der Betätigungswelle 3 in eine erste Rotationsrichtung 17 wird die Rolleneinheit 4 in die erste Rotationsrichtung 17 vorgespannt, um durch Verschwenken der Rolleneinheit 4 und damit einhergehend durch Abrollen des ersten Rollenelements 4a auf einer Lauffläche 14 der Sperrklinke 1 die Sperrklinke 1 zu betätigen, sodass sie um die Drehachse R von der Entsperrstellung in die Sperrstellung verschwenkt wird.
Die Sperrstellung der Sperrklinke 1 liegt vor, wenn die Sperrklinke 1 in Folge einer Entspannung des ersten Federelements 7 durch die Rolleneinheit 4 betätigt wird und dabei derart um die Drehachse R herum verschwenkt wird, dass ein Rastabschnitt 21 der Sperrklinke 1 in eine Verzahnung 22 des Parksperrenrades 5 eingreift und dadurch eine Rotation des Parksperrenrades 5 blockiert. Demgegenüber liegt die Entsperrstellung der Sperrklinke 1 vor, wenn die Sperrklinke 1 und die Betätigungseinheit 2 insbesondere in einer Ausgangsposition vorliegen. Anders gesagt ist die Sperrklinke 1 in der Entsperrstellung passiv und greift dabei mit dessen Rastabschnitt 21 nicht in die Verzahnung 22 am Parksperrenrad 5 ein, sodass eine Drehung des Parksperrenrades 5 möglich und die Parksperre folglich nicht eingelegt ist. Mithin ist eine - hier nicht gezeigte - Antriebs- oder Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs nicht blockiert.
Der Bolzen 6 der Sperrklinke 1 ist dreh- und gehäusefest angeordnet und über zwei Seitenbleche 8a, 8b fest mit der Betätigungswelle 3 verbunden, wobei die Drehachse R der Sperrklinke 1 bzw. die Längsachse des Bolzens 6 achsparallel zu einer Rotationsachse A des Parksperrenrades 5 sowie einer Längsachse L der Betätigungswelle 3 angeordnet ist.
Die Betätigungseinheit 2 weist ein als Drehfeder ausgebildetes erstes Federelement 7 auf, das einerseits exzentrisch an einer drehfest mit der Betätigungswelle 3 verbundenen Scheibe 20 und andererseits exzentrisch am Rollenkäfig 13 der Rolleneinheit 4 aufgenommen ist. Die exzentrische Anordnung des Federelements 7 am Rollenkäfig 13 bewirkt eine Vorspannung sowie eine Verschwenkung der Rolleneinheit 4 um die Längsachse L der Betätigungswelle 3. Das erste Federelement 7 ist in einer Ausgansposition der Betätigungseinheit 2 vorgespannt und umschließt die koaxiale Betätigungswelle 3 räumlich und windet sich in axialer Richtung um die Betätigungswelle 3 herum. Mithin spannt das erste Federelement 7 die Rolleneinheit 4 permanent in die erste Rotationsrichtung 17 vor.
An der Betätigungswelle 3 ist ferner ein Entriegelungsblech 10 mit einem rotatorischen, das heißt mit einem gebogenen Langloch 11 drehfest angeordnet, das einen am Rollenkäfig 13 angeordneten Führungsstift 12 axial aufnimmt und diesen zwischen einem ersten und zweiten Anschlag des Langlochs 11 führt.
Am Bolzen 6 ist ein zweites Federelement 9 angeordnet, das sowohl an der Sperrklinke 1 als auch am ersten Seitenblech 8a wirksam angeordnet ist, wobei das zweite Federelement 9 dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft für die Sperrklinke 1 zur Verschwenkung derselben aus der Sperrstellung in die Entsperrstellung zu erzeugen.
Zur Aktivierung der Parksperrenvorrichtung wird die Betätigungswelle 3 vom Aktuator 19 aus einer Ausgangsposition heraus in die erste Rotationsrichtung 17 drehbetätigt, wobei die Vorspannkraft des ersten Federelements 7 erhöht und die Rolleneinheit 4 dadurch zusätzlich in die erste Rotationsrichtung 17 vorgespannt wird und wobei das Entriegelungsblech 10 eine Rotation der vorgespannten Rolleneinheit 4 in die erste Rotationsrichtung 17 freigibt. Mithin wird eine Bewegung des Führungsstifts 12 zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag des gebogenen Langlochs 11 ermöglicht. Für den Fall, dass der Rastabschnitt 21 der Sperrklinke 1 radial oberhalb eines Zahnzwischenraumes der Verzahnung 22 des Parksperrenrades 5 angeordnet ist, kann die Sperrklinke 1 durch Entspannung des ersten Federelements 7 und damit einhergehend durch Verdrehung der Rolleneinheit 4 von der Entsperrstellung in die Sperrstellung verschwenkt werden, wobei das erste Rollenelement 4a auf der Lauffläche 14 der Sperrklinke 1 abrollt und dadurch den Rastabschnitt 21 der Sperrklinke 1 in die Verzahnung 22 des Parksperrenrades 5 einführt.
Für den Fall, dass der Rastabschnitt 21 der Sperrklinke 1 jedoch radial oberhalb eines jeweiligen Zahnes der Verzahnung 22 des Parksperrenrades 5 angeordnet ist, kann die Sperrklinke 1 nicht in die Sperrstellung verschwenken. Wird der Drehwinkel des Parksperrenrades 5 jedoch um dessen Längsachse A geändert, sodass der Rastabschnitt 21 oberhalb eines Zahnzwischenraums ist, kann das erste Federelement 7 entspannen, wobei die Sperrklinke 1 durch Abrollen des ersten Rollenelements 4a der Rolleneinheit 4 auf der Lauffläche 14 der Sperrklinke 1 in den Zahnzwischenraum am Parksperrenrad 5 eingreifen und somit in die Sperrstellung gelangen kann. Eine Aktivierung der Parksperrenvorrichtung erfolgt somit unmittelbar oder mittelbar sowie im Wesentlichen in Folge der Federvorspannkraft des ersten Federelements 7.
In 4 ist deutlich zu sehen, dass das zweite Rollenelement 4b der Rolleneinheit 4 an einem Stützlager 16 radial abgestützt ist, wobei das Stützlager 16 fest mit wenigstens einem der Seitenbleche 8a, 8b verbunden ist. Die Rollenelemente 4a, 4b, 4c der Rolleneinheit 4 sind radial oberhalb der Sperrklinke 1 angeordnet, wobei der Rollenkäfig 13 durch das erste Federelement 7 in der im Wesentlichen vertikalen Position gehalten und die Sperrklinke 1 dadurch in der Sperrstellung verbleibt. An der Lauffläche 14 der Sperrklinke 1 ist ein Endanschlag 15 ausgebildet, der einen Verschwenkweg der Rolleneinheit 4 bzw. eine Laufbahn des ersten Rollenelements 4a begrenzt. Mit anderen Worten kann das erste Rollenelement 4a reibungsarm bis zum Endanschlag 15 auf der Lauffläche 14 abrollen. Vorliegend ist der Endanschlag 15 derart ausgebildet, dass die Rolleneinheit 4 bei einer Betätigung der Sperrklinke 1 geringfügig überschwingt, das heißt, dass die Rolleneinheit 4 über eine Vertikale hinaus verschwenkt wird. Damit soll erreicht werden, dass eine auf die Sperrklinke 1 wirkendende Kraft, die aus einem am Parksperrenrad 5 anliegenden Drehmoment resultieren und die Sperrklinke 1 folglich um die Drehachse R in Richtung der Entsperrstellung drücken kann, von den Rollenelementen 4a, 4b, 4c der Rolleneinheit 4 optimal aufgenommen und über das Stützlager 16 abgeleitet werden kann. Zudem wird eine Selbstbetätigung der Rolleneinheit 4 verhindert.
Zur Deaktivierung der Parksperrenvorrichtung wird die Betätigungswelle 3 mit dem Entriegelungsblech 10 vom Aktuator 19 in eine zweite Rotationsrichtung 18 drehbetätigt, wobei das Entriegelungsblech 10 dabei den am Rollenkäfig 13 angeordneten und am zweiten Anschlag des Langlochs 11 anliegenden Führungsstift 12 zurück in die Ausgangsposition mitnimmt. Mit anderen Worten wird die Rolleneinheit 4 bei der Rotation der Betätigungswelle 3 in die zweite Rotationsrichtung 18 ebenfalls in die zweite Rotationsrichtung 18 verschwenkt, wobei die Sperrklinke 1 durch die Federvorspannkraft des zweiten Federelements 9 aus der Sperrstellung in die Entsperrstellung verschwenkt wird. Eine Deaktivierung der Parksperrenvorrichtung erfolgt somit im Wesentlichen in Folge der Betätigung des Aktuators 19 in die zweite Rotationsrichtung 18.
Bezugszeichenliste

1: Sperrklinke
2: Betätigungseinheit
3: Betätigungswelle
4: Rolleneinheit
4a, 4b, 4c: Rollenelement
5: Parksperrenrad
6: Bolzen
7: Erstes Federelement
8a, 8b: Seitenblech
9: Zweites Federelement
10: Entriegelungsblech
11: Langloch
12: Führungsstift
13: Rollenkäfig
14: Lauffläche
15: Endanschlag
16: Stützlager
17: Erste Rotationsrichtung
18: Zweite Rotationsrichtung
19: Aktuator
20: Scheibe
21: Rastabschnitt
22: Verzahnung
A: Rotationsachse des Parksperrenrades
R: Drehachse der Sperrklinke
L: Längsachse der Betätigungswelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10144056 A1 [0003]

Claims

Parksperrenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine um eine Drehachse (R) schwenkbar an einem Bolzen (6) aufgenommene Sperrklinke (1), die dazu eingerichtet ist, mit einer Verzahnung eines Parksperrenrades (5) zusammenzuwirken, um in einer Sperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades (5) zu sperren und in einer Entsperrstellung eine Rotation des Parksperrenrades (5) freizugeben, sowie eine Betätigungseinheit (2) mit einer quer zur Sperrklinke (1) angeordneten, drehantreibbaren Betätigungswelle (3) und einer Rolleneinheit (4), wobei die Rolleneinheit (4) einen drehbar zur Betätigungswelle (3) gelagerten Rollenkäfig (13) mit mehreren darin aufgenommenen und aneinander abgestützten Rollenelementen (4a, 4b, 4c) aufweist, wobei die Betätigungseinheit (2) ferner ein erstes Federelement (7) aufweist, das einerseits mit der Betätigungswelle (3) und andererseits mit der Rolleneinheit (4) verbunden ist, wobei die Rolleneinheit (4) dazu eingerichtet ist, in Folge einer Drehbetätigung der Betätigungswelle (3) in eine erste Rotationsrichtung (17) vorzuspannen, um ein Verschwenken der Sperrklinke (1) in die Sperrstellung durch Abrollen eines ersten Rollenelements (4a) der Rolleneinheit (4) auf einer Lauffläche (14) der Sperrklinke (1) zu initiieren.
Parksperrenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (2) ein drehfest mit der Betätigungswelle (3) verbundenes Entriegelungsblech (10) mit einem rotatorischen Langloch (11) umfasst, das einen zumindest mittelbar an der Rolleneinheit (4) angeordneten Führungsstift (12) zumindest teilweise aufnimmt.
Parksperrenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (6) der Sperrklinke (1) über wenigstens ein Seitenblech (8a) fest mit der Betätigungswelle (3) verbunden ist.
Parksperrenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein am Bolzen (6) angeordnetes zweites Federelement (9), das die Sperrklinke (1) um die Drehachse (R) in Richtung der Entsperrstellung vorspannt.
Parksperrenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (7) als Drehfeder ausgebildet und koaxial zur Betätigungswelle (3) angeordnet ist.
Parksperrenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (7) in einer Ausgansposition der Betätigungseinheit (2) vorgespannt ist.
Parksperrenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolleneinheit (4) drei Rollenelemente (4a, 4b, 4c) umfasst, wobei das zweite Rollenelement (4b) koaxial zur Betätigungswelle (3) angeordnet ist, und wobei räumlich zwischen dem ersten und dem zweiten Rollenelement (4a, 4b) ein drittes Rollenelement (4c) angeordnet ist, dass bei einer Betätigung der Sperrklinke (1) sowohl am ersten Rollenelement (4a) als auch am zweiten Rollenelement (4b) abrollt.
Parksperrenvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rollenelement (4b) an einem Stützlager (16) radial abgestützt ist.
Parksperrenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lauffläche (14) der Sperrklinke (1) ein Endanschlag (15) ausgebildet ist.
Betätigungseinheit (2) für eine Parksperrenvorrichtung, umfassend eine drehantreibbare Betätigungswelle (3), die dazu eingerichtet ist, quer zu einer Sperrklinke (1) angeordnet zu sein, sowie eine Rolleneinheit (4), wobei die Rolleneinheit (4) einen drehbar zur Betätigungswelle (3) gelagerten Rollenkäfig (13) mit mehreren darin aufgenommenen und aneinander abgestützten Rollenelementen (4a, 4b, 4c) aufweist, wobei die Betätigungseinheit (2) ferner ein erstes Federelement (7) umfasst, das einerseits mit der Betätigungswelle (3) und andererseits mit der Rolleneinheit (4) verbunden ist, wobei die Rolleneinheit (4) dazu eingerichtet ist, in Folge einer Drehbetätigung der Betätigungswelle (3) in eine erste Rotationsrichtung (17) vorzuspannen, um ein Verschwenken der Sperrklinke (1) in die Sperrstellung durch Abrollen eines ersten Rollenelements (4a) der Rolleneinheit (4) auf einer Lauffläche (14) der Sperrklinke (1) zu initiieren.