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Die Erfindung betrifft eine Parksperre in einer normal-gesperrten Konfiguration für eine Parksperrenvorrichtung in einem Getriebe, eine Parksperrenvorrichtung mit einer solchen Parksperre für ein Getriebe eines Antriebsstrangs, ein Getriebe mit einer solchen Parksperrenvorrichtung für einen Antriebsstrang, ein Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
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Parksperren sind beispielsweise aus der
DE 10 2018 115 548 A1 bekannt. Kraftfahrzeuge mit Parksperre, beispielsweise mit sogenannter by-wire-Parksperre, in normal-gesperrter Konfiguration, also mit blockiertem Fahrwerk bei Systemausfall, welche im Produktionswerk lange Zeit verweilen, sind bei leerer Batterie nicht mehr frei verschiebbar. Es besteht die Notwendigkeit jeweils die Batterie geladen zu halten oder sie im Fall des Schließens der Parksperre aufgrund von Spannungsabfall nachzuladen. Weil dies zu einem unbestimmten Zeitpunkt und auch an einem unbestimmten Ort im Werk auftreten kann, stellt diese (nicht planbare) Gefahr eine nicht akzeptable Unregelmäßigkeit im Produktionsablauf dar. Eine Lösung dafür ist beispielsweise eine in der Parksperre enthaltene Notöffnungsschraube für die Verweildauer im Werk. Diese ist unbedingt vor der Auslieferung des Kraftfahrzeugs mittels eines manuellen Eingriffs zum Lösen der Notöffnungsschraube zu lösen.
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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 Parksperre in einer normal-gesperrten Konfiguration für eine Parksperrenvorrichtung in einem Getriebe, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Sperrmechanismus zum Sperren eines Sperrenrads in einem Drehmomentfluss, wobei im Einsatz von dem Sperrmechanismus in einem sperrenden Zustand das Sperrenrad blockiert und in einem freien Zustand das Sperrenrad freigegeben ist; und
- - einen Betätigungsaktuator, mittels welchem der Sperrmechanismus aus dem sperrenden Zustand herausführbar ist, wobei der Betätigungsaktuator normal-sperrend eingerichtet ist.
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Die Parksperre ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass ein Hemmelement vorgesehen ist, mittels welchem der freie Zustand des Sperrenrads haltbar ist, wobei das Hemmelement mittels eines initialen Hubs des Betätigungsaktuators deaktivierbar ist.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Die hier vorgeschlagene Parksperre ist in einer stromlos gesperrten Konfiguration eingerichtet, sodass bei einem Stromausfall der Sperrmechanismus das Sperrenrad blockiert und nur in einem bestromten Zustand das Sperrenrad von dem Sperrmechanismus freigegeben ist. In einem freigegebenen Zustand ist das Sperrenrad frei rotierbar und, beispielsweise eingesetzt in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs, ist das Kraftfahrzeug rollbar. In einem blockierten Zustand des Sperrenrads ist in einem solchen Einsatz in einem Getriebe das Kraftfahrzeug nicht rollbar. Die Parksperre ist beispielsweise elektrisch und/oder fluidisch, beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch, aktuiert und bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung beziehungsweise Abfall eines fluidischen Drucks beziehungsweise fluidischen Volumens, wird der Sperrmechanismus in den sperrenden Zustand überführt und somit das Sperrenrad blockiert. Um dies in einem initialen Zustand der Parksperre zu verhindern, ist hier vorgeschlagen, dass ein Hemmelement vorgesehen ist, welches derart eingerichtet ist, dass damit der freie Zustand des Sperrenrads entgegen der normal-gesperrten Konfiguration der Parksperre haltbar ist. In diesem initialen Zustand ist damit sichergestellt, dass, wenn die Parksperre in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, ein Kraftfahrzeug weiterhin rollbar bleibt. Um diesen initialen Zustand aufzuheben, welcher im Betrieb der Parksperre eben unerwünscht ist, ist das Hemmelement mittels eines initialen Hubs des Betätigungsaktuators deaktivierbar. Der initiale Hub des Betätigungsaktuators ist aktiv herbeizuführen, wird also nicht selbsttätig oder durch (auslegungsgemäße) äußere Umstände von selbst ausgeführt. Beispielsweise ist der initiale Hub des Betätigungsaktuators mittels Zufuhr elektrischer Energie beziehungsweise eines fluidischen Volumens ausführbar. In einer bevorzugten Ausführungsform bleibt das Hemmelement nach Durchführung des initialen Hubs mittels des Betätigungsaktuators stets deaktiviert. In einer anderen Ausführungsform ist das Hemmelement (beispielsweise von Hand) wieder aktivierbar.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass die Richtung des initialen Hubs zum Deaktivieren des Hemmelements als Überhub in freigebender Betätigungsrichtung ausgerichtet ist.
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Hier ist vorgeschlagen, dass der initiale Hub des Betätigungsaktuators als Überhub in freigebender Betätigungsrichtung ausgerichtet ist. Das bedeutet, dass zunächst wieder eine Versorgung für den Betätigungsaktuator vorliegen muss, beispielsweise eine Batterie aufgeladen sein muss, um den Betätigungsaktuator in freigebender Betätigungsrichtung zu bewegen. In einem Kraftfahrzeug wird beispielsweise die Batterie vor Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs aufgeladen und spätestens mit dem Starten des Kraftfahrzeugs ist der Betätigungsaktuator wieder versorgt und der initiale Hub ist als Überhub von dem Betätigungsaktuator ausführbar. Dabei wird das Hemmelement deaktiviert und sobald der Betätigungsaktuator nicht mehr versorgt ist, nimmt der Sperrmechanismus den sperrenden Zustand ein. Dies ist besonders vorteilhaft für eine Ausführungsform der Parksperre, bei welcher lediglich der freigebende Betätigungsweg des Betätigungsaktuators aktiv ausführbar ist. Bei einer Ausführungsform, bei welcher der Betätigungsaktuator auch in sperrender Betätigungsrichtung aktiv betätigbar ist, ist der initiale Hub bevorzugt in sperrender Betätigungsrichtung ausgerichtet und stellt besonders bevorzugt ein Teilhub des zum Sperren des Sperrmechanismus notwendigen Betätigungswegs dar.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass das Hemmelement gebildet ist mittels:
- - einer vorgespannten Hemmklinke;
- - einem, bevorzugt mit einer Sollbruchstelle versehenen, Abscherstift; und/oder
- - einem deformierbaren Vorsprung.
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Hier ist vorgeschlagen, dass das Hemmelement eine vorgespannte Hemmklinke umfasst, wobei die Hemmklinke beispielsweise quer zu einer Betätigungsrichtung vorgespannt ist und mittels der Vorspannung aus einer eingreifenden Stellung herausgezogen wird, sobald der initiale Hub den Eingriff aufhebt. Der Vorteil der Hemmklinke ist, dass sie (beispielsweise von Hand) erneut eingesetzt werden kann beispielsweise für ein Kraftfahrzeug in einem Autohaus, sodass sich das Kraftfahrzeug in diesem Zustand unabhängig von dem Ladestand der Batterie frei von Hand rollen lässt.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass das Hemmelement ein Abscherstift ist, welcher infolge eines initialen Hubs aufgrund einer Scherspannung oder Biegebelastung zerstört wird, sodass die Wirkung der Hemmung aufgehoben ist, also das Hemmelement deaktiviert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Sollbruchstelle vorgesehen, sodass der Abscherstift an einer vorgesehenen Stelle zertrennt wird und damit ausgeschlossen ist, dass von dem Abscherstift eine übermäßige Reibung und/oder gar Hemmung ausgeht nachdem das Hemmelement deaktiviert worden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Auffangbehälter vorgesehen, sodass Teile des Abscherstifts in diesem Auffangbehälter aufgenommen werden und nicht in umliegende Komponenten, beispielsweise in den Bereich von Rädern oder Schmiermitteln in einem Getriebe gelangen. Alternativ sind die voneinander zu trennenden Teile des Abscherstifts derart befestigt, dass sie ausreichend gegen ein Verlieren gesichert sind. In einer Ausführungsform ist der Abscherstift einstückig mit einem Betätigungsschaft des Betätigungsaktuators, einer Traverse des Sperrmechanismus oder einem festen Gestell gebildet. In einer anderen Ausführungsform ist der Abscherstift ein separates, bevorzugt formschlüssig gehaltenes, Bauteil.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass das Hemmelement ein deformierbarer Vorsprung ist. Dieser Vorsprung wird infolge eines initialen Hubs aufgrund einer Scherspannung oder Biegebelastung derart verformt (deformiert), dass die Wirkung der Hemmung aufgehoben ist, also das Hemmelement deaktiviert ist. Der verbleibende Rest des deformierbaren Vorsprungs wird mittels (zumindest teilweiser) plastischer Verformung auf einen solchen verbleibenden Rest deformiert, dass die Bewegung des Betätigungsschafts beziehungsweise der Traverse nicht gestört ist. In einer Ausführungsform ist der deformierbare Vorsprung einstückig mit einem Betätigungsschaft des Betätigungsaktuators, einer Traverse des Sperrmechanismus oder einem festen Gestell gebildet. In einer anderen Ausführungsform ist der deformierbare Vorsprung ein separates, bevorzugt formschlüssig gehaltenes, Bauteil.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass der Betätigungsaktuator unmittelbar mittels des Hemmelements gehemmt ist,
wobei bevorzugt der Betätigungsaktuator einen Betätigungsschaft und ein festes Gestell umfasst, wobei das Hemmelement unmittelbar zwischen dem Betätigungsschaft und dem festen Gestell wirkend angeordnet ist.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass der Betätigungsaktuator gehemmt ist und somit das Hemmelement mittels des Betätigungsaktuators auf den Sperrmechanismus wirkt. Dies ist besonders vorteilhaft für eine Parksperrenvorrichtung, bei welcher ein konventioneller Sperrmechanismus eingesetzt wird und lediglich der Betätigungsaktuator ausgetauscht werden muss. Bevorzugt nimmt das vorgeschlagene Hemmelement keinen zusätzlichen Bauraum ein beziehungsweise benötigt nur den zur Verfügung stehenden freien Bauraum.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Betätigungsaktuator einen Betätigungsschaft, beispielsweise eine axial bewegbare Spindel oder einen fluidisch betätigbaren Kolben, auf und ein festes Gestell, beispielsweise ein Gehäuse des Betätigungsaktuators, und das Hemmelement ist unmittelbar zwischen dem Betätigungsschaft und dem festen Gestell angeordnet. Der Betätigungsschaft ist somit mittels des Hemmelements vor dem initialen Hub über das feste Gestell gesichert und das feste Gestell nimmt die notwendige Kraft auf, um den Sperrmechanismus in dem freigegebenen Zustand zu halten.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass der Sperrmechanismus unmittelbar mittels des Hemmelements gehemmt ist,
wobei bevorzugt der Sperrmechanismus eine geometrisch blockierende Traverse und ein festes Gestell umfasst, wobei das Hemmelement unmittelbar zwischen der geometrisch blockierenden Traverse und dem festen Gestell wirkend angeordnet ist.
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Hier ist nun vorgeschlagen, bevorzugt alternativ zu dem Hemmelement an den Betätigungsaktuator, dass das Hemmelement den Sperrmechanismus unmittelbar hemmt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine Parksperrenvorrichtung eingesetzt wird, bei welcher ein konventioneller Betätigungsaktuator eingesetzt werden soll und der Sperrmechanismus entsprechend hemmbar sein soll. Bevorzugt ist der hier vorgeschlagene Sperrmechanismus, welcher unmittelbar von dem Hemmelement gehemmt ist, ohne zusätzlichen Bauraum oder nur mit bereits bestehendem Freiraum ersetzend für einen konventionellen Sperrmechanismus einsetzbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Sperrmechanismus eine geometrisch blockierende Traverse und ein festes Gestell, beispielsweise ein Gehäuse, besonders bevorzugt ein Teil eines Getriebegehäuses, und das Hemmelement ist unmittelbar zwischen der Traverse und dem festen Gestell wirkend angeordnet. In einer Ausführungsform ist beispielsweise die Traverse in Richtung des sperrenden Zustands des Sperrmechanismus vorgespannt und diese Vorspannkraft wird von dem Hemmelement aufgenommen. Damit ist die Traverse daran gehindert auf einer Sperrklinke aktiv sperrend zu wirken. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Traverse selbst mittels des Hemmelements blockiert, sodass es ausgeschlossen ist, dass eine Sperrklinke von der Traverse in den sperrenden Zustand überführt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperrenvorrichtung für ein Getriebe eines Antriebsstrangs vorgeschlagen, aufweisend
ein Sperrenrad zum Anordnen in einem sperrbaren Drehmomentfluss und eine Parksperre nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei das Sperrenrad mittels des Sperrmechanismus blockierbar ist.
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Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung umfasst eine Parksperre und ein korrespondierendes Sperrenrad. Das Sperrenrad ist in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt in ein Getriebe, integriert und gemäß vorhergehender Beschreibung blockierbar, sodass es an einer Drehbewegung um seine Radachse gehindert ist.
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In einer Ausführungsform bilden die Parksperre und das Sperrenrad 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 ist der Sperrmechanismus, und in einer Ausführungsform auch das Sperrenrad, eine Baueinheit, während der Betätigungsaktuator separat gebildet ist, wobei in einer Ausführungsform der Betätigungsaktuator eine separate weitere Baueinheit bildet.
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Das Sperrenrad ist im Einbau in einem Antriebsstrang derart angeordnet, dass zumindest einer der Verbraucher an einer Drehmomentweitergabe beziehungsweise Drehmomentaufnahme gehindert ist, wenn sich der Sperrmechanismus in dem sperrenden Zustand befindet, also das Sperrenrad blockiert ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Parksperrenvorrichtung ist sichergestellt, dass im Einsatz in einem Getriebe der Drehmomentfluss nicht sperrbar ist, solange sich die Parksperre in dem initialen Zustand befindet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Getriebe für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Parksperrenvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;
- - ein Drehmomentübertragungsgetriebe, welches das Sperrenrad umfasst; und
- - ein Getriebegehäuse, welches einen Getrieberaum umgibt,
wobei der Sperrmechanismus der Parksperre, bevorzugt vollständig, in dem Getrieberaum angeordnet ist.
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Das Getriebe, beispielsweise ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfasst das Sperrenrad. Beispielsweise bildet das Sperrenrad ein Stirnrad eines als schaltbares Übersetzungsgetriebe ausgeführten Drehmomentübertragungsgetriebes. Das Getriebe weist einen Drehmomenteingang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeeingangswellen, und einen Drehmomentausgang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeausgangswellen, auf. In dem Getriebe wird das Drehmoment umgelenkt, untersetzt, übersetzt und/oder abnahmegerecht verteilt (als Differential). In einer Ausführungsform umfasst das Getriebe eine Kupplung, beispielsweise eine Reibkupplung oder eine Klauenkupplung, im Drehmomentfluss. Der Drehmomenteingang ist antriebsmaschinenseitig und der Drehmomentausgang ist verbraucherseitig angeordnet. Die Drehmomentrichtung ist jedoch auch umgekehrt von einem (in einem Hauptzustand) Verbraucher hin zu einer Antriebsmaschine beziehungsweise einem Generator möglich. Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Getriebes vorgeschlagen, dass die Parksperre insgesamt oder einzig der Sperrmechanismus in einen von einem Getriebegehäuse gebildeten Getrieberaum des Getriebes integriert ist.
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In dem initialen Zustand der Parksperrenvorrichtung ist hier sichergestellt, dass der Drehmomentfluss durch das Getriebe beziehungsweise im Einsatz in einem Antriebsstrang nicht gesperrt ist und einzig aktiv der initiale Zustand aufhebbar ist, wobei zugleich sichergestellt ist, dass nach einem initialen Hub des Betätigungsaktuators der Parksperrenvorrichtung die Hemmung beseitigt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebe ohne zusätzliche Bauraumforderung ausgeführt und somit ersetzend für ein konventionelles Getriebe einsetzbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Antriebsmaschine zum Abgeben eines Drehmoments;
- - zumindest einen Verbraucher zum Aufnehmen eines Drehmoments; und
- - ein Getriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
wobei die zumindest eine Antriebsmaschine und der zumindest eine Verbraucher mittels des Getriebes drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst zumindest eine Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Antriebsmaschine, welche zumindest in einem Hauptzustand die Drehmomentquelle eines Drehmomentflusses bildet. Weiterhin ist zumindest ein Verbraucher umfasst, beispielsweise ein Nutzaggregat und/oder Vortriebsräder eines Kraftfahrzeugs, welcher zumindest in einem Hauptzustand die Drehmomentsenke des Drehmomentflusses bildet. Zwischengeschaltet ist ein Getriebe nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung, über welches der (bevorzugt gesamte radseitige) Drehmomentfluss geleitet ist. Ist das Getriebe gesperrt, so ist der Drehmomentfluss gesperrt und eine Drehmomentübertragung in dem Antriebsstrang zwischen Drehmomentquelle und Drehmomentsenke unterbunden.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang ist in einem initialen Zustand der Parksperre ein Abgeben und Aufnehmen eines Drehmoments möglich oder bei, beispielsweise mittels einer Reibkupplung, gelöster Drehmomentübertragung sichergestellt, dass die drehmomentaufnehmende Welle des Verbrauchers frei drehbar ist. Zugleich ist nach Ausführen eines initialen Hubs des Betätigungsaktuators der Parksperre sichergestellt, dass die Parksperre in einer normal-gesperrten Konfiguration betrieben ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad und einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment von der zumindest einen Antriebsmaschine des Antriebsstrangs an das zumindest eine Vortriebsrad schaltbar abgebbar ist.
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Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein motorisiertes Zweirad. Das Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Das von der zumindest einen Antriebsmaschine abgebbare Drehmoment wird über das Getriebe an das zumindest eine Vortriebsrad (Verbraucher) abgegeben. Das hier bezeichnete Getriebe ist bevorzugt ein schaltbares Übersetzungsgetriebe. Alternativ ist das Getriebe 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 besonders bevorzugt in das Getriebe integriert.
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Eine Drehbewegung des zumindest einen Vortriebsrads ist in einer Parkschaltstellung (nach dem Deaktivieren des Hemmelements) nur möglich, wenn die Parksperre (und die gesetzlich vorgeschriebene Parkbremse) gelöst sind. Im Übrigen wird auf die obige Beschreibung zu der Parksperrenvorrichtung verwiesen.
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Das Kraftfahrzeug ist jedoch frei rollbar, solange sich die Parksperre des Antriebsstrangs in dem initialen Zustand befindet und mit einem initialen Hub ist diese Hemmung der gewünschten normal-gesperrten Konfiguration der Parksperre aufgehoben, beispielsweise mittels Anziehen der Handbremse, Abziehen des Zündschlüssels oder Betätigen eines Parkknopfes in der Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs. Somit ist auf elektronischer Seite keine Veränderung notwendig beziehungsweise einzig in einer Konfiguration, bei welcher das Hemmelement mittels eines Überhubs in Betätigungsrichtung deaktivierbar ist, lediglich von Hand oder elektronisch eine dem initialen Zustand entsprechende initiale Stellung des Betätigungsaktuators einzustellen.
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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: ein Betätigungsaktuator im mittels eines Abscherstifts gehaltenen Zustand;
- 2: der Betätigungsaktuator gemäß 1 beim Abscheren des Abscherstifts;
- 3: der Betätigungsaktuator beispielsweise gemäß 1 und 2 im sperrenden Zustand;
- 4: ein Betätigungsaktuator im mittels einer Hemmklinke gehaltenen Zustand;
- 5: ein Sperrmechanismus im mittels eines Abscherstifts oder deformierbaren Vorsprungs gehaltenem Zustand; und
- 6: ein Antriebsstrang mit einer Parksperrenvorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
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In 1 ist ein Betätigungsaktuator 7 (einer Parksperre 1, vergleiche 6) im mittels eines Abscherstifts 13 gehaltenen (initialen) Zustand in einer Schnittansicht gezeigt. Die freigebende und aktive Betätigungsrichtung 10 des Betätigungsaktuators 7 ist darstellungsgemäß horizontal von links nach rechts ausgerichtet. In dieser normal-gesperrten Ausführungsform des Betätigungsaktuators 7 der Parksperre 1, ist der Betätigungsschaft 15 des Betätigungsaktuators 7 entlang seiner Schaftachse 41 passiv in entgegengesetzter Richtung (darstellungsgemäß nach links) drückbar - wie im Weiteren erläutert wird.
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In der gezeigten Ausführungsform arbeitet der Betätigungsaktuator 7 sowohl mit einer fluidischen als auch einer elektrischen Versorgung. Für die fluidische Versorgung, in einer bevorzugten Ausführungsform hydraulisch, ist ein Druckkolben 25 vorgesehen, welcher mit einer Dichtung 26 gegenüber dem Druckraum 27 in dem Druckzylinder 28 abgedichtet ist. Wird über den Versorgungsanschluss 29 der Druck in dem Druckraum 27 beziehungsweise das Volumen des Druckraums 27 variiert, so führt der Druckkolben 25 einen Hub in der entsprechenden Betätigungsrichtung 10 aus. Ein an den Druckkolben 25 befestigter Betätigungsschaft 15 wird entsprechend mitbewegt und wirkt gegen einen Sperrmechanismus 4 (vergleiche beispielsweise 5). Der Sperrmechanismus 4 ist bei einer aktiven (freigebenden) Betätigung spätestens in der gezeigten Lage des Betätigungsschafts 15 so betätigt, dass das Sperrenrad 5 (vergleiche beispielsweise 5) sich in dem freigegebenen Zustand (freigebender Zustand des Sperrmechanismus 4) befindet.
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Der Druckkolben 25 ist weiterhin mittels einer Rückstellfeder 30 gegen ein festes Gestell 16 (hier beispielsweise ein Gehäusedeckel des Druckraums 27) gespannt, sodass bei absinkendem Druck in dem Druckraum 27 der Druckkolben 25 entgegen der Betätigungsrichtung 10 (passiv) verfahren wird und das Volumen des Druckraums 27 verringert wird. Spätestens ganz links an einem mechanischen oder eingeregelten Anschlag des Druckkolbens 25 ist der Sperrmechanismus 4 nicht mehr (derart) von dem Betätigungsschaft 15 belastet, dass das Sperrenrad 5 sich in dem gesperrten Zustand (sperrender Zustand des Sperrmechanismus 4) befindet.
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Hier ist nun zusätzlich eine elektrische Versorgung des Betätigungsaktuators 7, darstellungsgemäß auf der rechten Seite vor dem Druckkolben 25, vorgesehen, welche einen Haltemagneten 32 mit einer Spule 33 und einen Magnetkern 34 umfasst. Der Druckkolben 25 ist mit einer Ankerplatte 35 befestigt oder einstückig gebildet. Im bestromten Zustand der Spule 33 ist der Druckkolben 25 bevorzugt ab der gezeigten Stellung, zumindest ab geschlossenem Spalt zwischen Ankerplatte 35 und Magnetkern 34, entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 30 magnetisch gehalten.
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Um bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung den Betätigungsaktuator 7 in dem (gezeigten) initialen (freigegebenen) Zustand des Sperrenrads 5, zu halten, ist ein Hemmelement 8 vorgesehen. Das Hemmelement 8 ist hier (optional) als Abscherstift 13 ausgeführt. Der Abscherstift 13 ist in einer Hemmaufnahme 36 in dem Gestell 16 und einer Hemmnut 37 in dem Betätigungsschaft 15 aufgenommen und sperrt eine Bewegung des Betätigungsschafts 15, indem das Hemmelement 8 den Betätigungsschaft 15 gegen das feste Gestell 16 außerhalb des Betätigungsaktuators 7 abstützt. In der gezeigten Ausführungsform weist (optional) das Hemmelement 8 eine Sollbruchstelle 12 auf, sodass das Hemmelement 8 bei einem initialen Hub 9 abschert und der Betätigungsschaft 15 freigegeben ist. Der initiale Hub 9 ist hier ein Überhub in Betätigungsrichtung 10, welcher mittels der relativen Positionierung des Abscherstifts 13 und der Hemmnut 37 als Axialspalt zwischen der Ankerplatte 35 und dem Haltemagnet 32 vorgehalten ist.
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In 2 ist der Betätigungsaktuator 7 gemäß 1 in derselben Schnittansicht dargestellt. Um den in 1 gezeigten initialen Zustand zu überwinden, wird ein initialer Hub 9 in Betätigungsrichtung 10 ausgeführt, also der Spalt zwischen der Ankerplatte 35 und dem Magnetkern 34 geschlossen, und damit das Hemmelement 8 deaktiviert, nämlich der Abscherstift 13 zertrennt. In der gezeigten Ausführungsform weist (optional) das Hemmelement 8 eine Sollbruchstelle 12 auf, sodass das Hemmelement 8 bei diesem initialen Hub 9 abschert und der Betätigungsschaft 15 freigegeben ist. Die Folge des initialen Hubs 9 in freigebender und aktiver Betätigungsrichtung 10 (nach darstellungsgemäß rechts) ist hier gezeigt. Das Hemmelement 8 (hier der Abscherstift 13) ist nach dem initialen Hub 9 deaktiviert, indem er (hier an der Sollbruchstelle 12) zertrennt ist. Ein Rest 38 des Abscherstifts 13 verbleibt in dem Betätigungsschaft 15 und ein anderer Rest 39 wird abgetrennt (und beispielsweise wie hier gezeigt ausgeworfen). Das Hemmelement 8 ist damit dauerhaft deaktiviert und die Funktion der normal-sperrenden Konfiguration ist von nun an sichergestellt.
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Der initiale Hub 9 (in freigebender und aktiver Betätigungsrichtung 10) ist mittels einer Druckerhöhung in dem Druckraum 27 oder einer Bestromung der Spule 33 des Haltemagnets 32 ausgeführt, womit die Federkraft der Rückstellfeder 30 sowie die notwendige Scherkraft zum Zertrennen des Hemmelements 8 erzeugt ist.
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In 3 ist der Betätigungsaktuator 7 beispielsweise gemäß 1 in derselben Schnittansicht dargestellt, wobei der Betätigungsschaft 15 (und der Druckkolben 25 und die Ankerplatte 35) in sperrender und passiver Betätigungsrichtung 40 bewegt worden ist und sich der Betätigungsschaft 15 des Betätigungsaktuator 7 in der (vollständig) gesperrten Position befindet. Der auf radial zu der Schaftachse 41 unterhalb der Hemmaufnahme 36 verbleibende Rest 38 des Abscherstifts 13 (oder des deformierbaren Vorsprungs 14, vergleiche unten) befindet sich noch in der Hemmnut 37 des Betätigungsschafts 15, aber stört die Bewegung des Betätigungsschafts 15 nicht. Die Funktion der normal-sperrenden Konfiguration einer Parksperrenvorrichtung 2 (vergleiche 6) ist damit sichergestellt.
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In einer anderen Ausführungsform ist der verbleibende Rest 38 des Hemmelements 8 jener eines deformierbaren Vorsprungs 14, welcher mit einer geringeren Ausdehnung etwa der Darstellung in 1 entspricht, wobei keine Sollbruchstelle 12 vorgesehen ist. Vielmehr wird der deformierbare Vorsprung 14 mittels (zumindest teilweiser) plastischer Verformung auf etwa den gezeigten verbleibenden Rest 38 deformiert. Die Bewegung des Betätigungsschafts 15 ist dabei nicht gestört.
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In 4 ist ein Betätigungsaktuator 7 in einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Der Betätigungsaktuator 7 ist rein der Übersichtlichkeit weitestgehend identisch mit dem Betätigungsaktuator 7 gemäß 1 bis 3 ausgeführt und insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
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Hier ist nun das Hemmelement 8 mittels einer in einer Hemmnut 37 angeordneten und mittels einer Hemmklinkenrückstellfeder 42 (hier als Druckfeder dargestellt) in Richtung hin zu der Schaftachse 41 (also in die Hemmnut 37 hinein) vorgespannten Hemmklinke 11 gebildet. Die Hemmklinke 11 wirkt in dem gezeigten (hemmenden) Zustand an einem korrespondierenden Anschlag 31 des festen Gestells 16 abstützend. Mittels der Vorspannung der Hemmklinkenrückstellfeder 42 wird die Hemmklinke 11 um ihr Klinkengelenk 43 in die Hemmnut 37 hinein verschwenkt, sobald der initiale Hub 9 den Eingriff zwischen der Hemmklinke 11 und dem korrespondierenden Anschlag 31 aufhebt. Dann ist das Hemmelement 8 deaktiviert. Das Hemmelement 8 in der dargestellten Ausführungsform ist, beispielsweise von Hand, reaktivierbar, indem die Hemmklinke 11 wieder aus der Hemmnut 37 herausgehoben und mit dem korrespondierenden Anschlag 31 in Eingriff gebracht wird. Im normalen Betrieb einer Parksperrenvorrichtung 2 (vergleiche 6) ist aber der deaktivierte Zustand des Hemmelements 8 sichergestellt, und damit auch die Funktion der normal-sperrenden Konfiguration.
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In 5 ist ein Sperrmechanismus 4 einer Parksperre 1 (vergleiche 6) in einem mittels eines Hemmelements 8, welcher hier optional als Abscherstift 13 ausgeführt ist, gehaltenen (initialen) Zustand in einer schematischen Seitenansicht mit einem Sperrenrad 5 dargestellt. Der Sperrmechanismus 4 umfasst eine Parksperrenklinke 44, welche um ihre Klinkenachse 45 rotierbar gelagert ist und hier im freigegebenen Zustand gezeigt ist, sodass das Sperrenrad 5 um seine Radachse 46 frei rotierbar ist. Wenn der Sperrmechanismus 4 in den sperrenden Zustand überführt ist, so greift die Parksperrenklinke 44 formschlüssig in das Sperrenrad 5 ein, sodass das Sperrenrad 5 blockiert ist. Dann ist die Traverse 17 von der Vorspannfeder 47 derart positioniert, dass mittels der Abstützung der Traverse 17 an einem festen Gestell 16 (beispielsweise Bestandteil eines Getriebegehäuses 19, vergleiche 6) die Parksperrenklinke 44 in dem sperrenden Zustand (Zahn-in-Lücke-Eingriff an dem Sperrenrad 5) geometrisch blockiert ist. Im gezeigten (freigebenden) Zustand der Traverse 17 ist die Vorspannfeder 47 gespannt und bei dieser besonderen Ausführungsform zugleich zum Herausheben beziehungsweise Heraushalten der Parksperrenklinke 44 aus einer Zahnlücke des Sperrenrads 5 eingerichtet.
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In einem normalen Betrieb, also nachdem der initiale Zustand aufgehoben ist, ist die Parksperrenklinke 44 einzig derart aus dem eingreifenden (sperrenden) Zustand in den freigebenden Zustand überführbar, indem ein Betätigungsaktuator 7 gegen die Traverse 17 wirkt (darstellungsgemäß nach links) und die Vorspannfeder 47 spannt. Hier ist ein Hemmelement 8 als Abscherstift 13 vorgesehen, welcher die Traverse 17 zu dem festen Gestell 16 in dem freigebenden Zustand fixiert. Die genaue Lage des Abscherstifts 13 ist hier beliebig gewählt. Mittels dieses Hemmelements 8 ist die Traverse 17 daran gehindert, in den sperrenden Zustand überzugehen, auch wenn die Traverse 17 nicht von einem Betätigungsaktuator 7 gehalten ist. Der zugehörige Betätigungsaktuator 7 ist beispielsweise wie in einer der vorhergehenden Figuren gezeigt, bevorzugt aber ohne ein (weiteres) Hemmelement 8. Die Parksperrenklinke 44 bleibt also in dem freigebenden Zustand und das Sperrenrad 5 ist frei um die Radachse 46 rotierbar. Erst mit einem Überhub in freigebender Betätigungsrichtung 10 (darstellungsgemäß nach links) wird der Abscherstift 13 zertrennt, vergleichbar wie in 2 gezeigt.
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In 6 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 24 mit einem Antriebsstrang 18 in einer Draufsicht gezeigt, wobei in einer Längs-Front-Anordnung eine Antriebsmaschine 21, hier optional als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, parallel zu der Längsachse 48 und vor der Fahrerkabine 49 des Kraftfahrzeugs 24 angeordnet ist. Der Antriebsstrang 18 ist zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 24 mittels Antreiben eines linken Vortriebsrads 22 und eines rechten Vortriebsrads 23 (hier optional der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 24) mittels einer Drehmomentabgabe von der Antriebsmaschine 21 über ein Getriebe 3 eingerichtet, und so der gestrichelt dargestellte Drehmomentfluss 6 (hier mit der Richtung entsprechend einem Zugmoment dargestellt) gebildet. Beispielsweise ist das Drehmomentübertragungsgetriebe (hier nicht dargestellt) des Getriebes 3 ein Übersetzungsgetriebe, welches mittels des Getriebeschalthebels 50 in der Fahrerkabine 49 von einem Fahrzeugfahrer schaltbar ist. In dem Drehmomentfluss 6 ist nun eine Parksperrenvorrichtung 2 angeordnet, womit das linke Vortriebsrad 22 und das rechte Vortriebsrad 23 blockierbar sind. Die Parksperrenvorrichtung 2 umfasst ein Sperrenrad 5, beispielsweise ein Getrieberad des Drehmomentübertragungsgetriebes des Getriebes 3 oder ein zusätzliches Rad des Drehmomentübertragungsgetriebes, und die Parksperre 1, wobei die Parksperre 1 einen Sperrmechanismus 4 und einen Betätigungsaktuator 7 umfasst. Der Sperrmechanismus 4 ist beispielsweise wie in 5 dargestellt ausgeführt und/oder der Betätigungsaktuator 7 wie in einer Ausführungsform gemäß 1 bis 4, wobei bevorzugt jeweils nur eines der beiden ein Hemmelement 8 umfasst. Hier ist eine Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung 2 gezeigt, bei welcher (optional) der Sperrmechanismus 4 innerhalb des Getrieberaums 20 in dem Getriebegehäuse 19 des Getriebes 3 und der Betätigungsaktuator 7 außerhalb des Getriebegehäuses 19 angeordnet ist.
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Das Sperrenrad 5 ist in dem Drehmomentfluss 6 derart angeordnet, dass dadurch ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs 24 verhinderbar ist. Die Parksperrenvorrichtung 2 ist hier mit zumindest einem der folgenden Bedienelemente betätigbar:
- - von einem Getriebeschalthebel 50, beispielsweise mittels einer Parkschaltstellung „P“,
- - einem Parkhebel 51; und
- - einem Zündknopf 52 (alternativ einem Zündschlüssel).
Weiterhin ist bevorzugt die Parksperrenvorrichtung 2 automatisiert betätigbar: beispielsweise wird beim Verlassen des Kraftfahrzeugs 24 (beispielsweise nach Abschließen) die Parksperre 1 selbsttätiges eingelegt.
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Mit der hier vorgeschlagenen Parksperre ist initial ein freies Verschieben sichergestellt, und zugleich ohne Weiteres im Betrieb die Funktion der normal-gesperrten Konfiguration sichergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperre
- 2
- Parksperrenvorrichtung
- 3
- Getriebe
- 4
- Sperrmechanismus
- 5
- Sperrenrad
- 6
- Drehmomentfluss
- 7
- Betätigungsaktuator
- 8
- Hemmelement
- 9
- initialer Hub
- 10
- freigebende Betätigungsrichtung
- 11
- Hemmklinke
- 12
- Sollbruchstelle
- 13
- Abscherstift
- 14
- deformierbarer Vorsprung
- 15
- Betätigungsschaft
- 16
- festes Gestell
- 17
- Traverse
- 18
- Antriebsstrang
- 19
- Getriebegehäuse
- 20
- Getrieberaum
- 21
- Verbrennungskraftmaschine
- 22
- linkes Vortriebsrad
- 23
- rechtes Vortriebsrad
- 24
- Kraftfahrzeug
- 25
- Druckkolben
- 26
- Dichtung
- 27
- Druckraum
- 28
- Druckzylinder
- 29
- Versorgungsanschluss
- 30
- Rückstellfeder
- 31
- Anschlag der Hemmklinke
- 32
- Haltemagnet
- 33
- Spule
- 34
- Magnetkern
- 35
- Ankerplatte
- 36
- Hemmaufnahme
- 37
- Hemmnut
- 38
- verbleibender Rest des Hemmelements
- 39
- verlorener Rest des Abscherstifts
- 40
- sperrende Betätigungsrichtung
- 41
- Schaftachse
- 42
- Hemmklinkenrückstellfeder
- 43
- Klinkengelenk
- 44
- Parksperrenklinke
- 45
- Klinkenachse
- 46
- Radachse
- 47
- Vorspannfeder
- 48
- Längsachse
- 49
- Fahrerkabine
- 50
- Getriebeschalthebel
- 51
- Parkhebel
- 52
- Zündknopf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018115548 A1 [0002]
