DE102020117020B4

DE102020117020B4 - Parksperrenbetätigungssystem mit formschlüssig gehaltenem Verriegelungselement; sowie Verfahren zum Ansteuern des Parksperrenbetätigungssystems

Info

Publication number: DE102020117020B4
Application number: DE102020117020.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Greb; Laszlo Man
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: WO2022002298A1; DE102020117020A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Parksperrenbetätigungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem mit einer Parksperre (3) koppelbaren oder gekoppelten Betätigungselement (2), welches Betätigungselement (2) zwischen einer Sperrstellung, in der die Parksperre (3) aktiv ist, und einer Entsperrstellung, in der die Parksperre (3) inaktiv ist, verschiebbar ist, und mit einem zum formschlüssigen Fixieren des Betätigungselementes (2) in seiner Entsperrstellung ausgebildeten Verriegelungselement (4), wobei das Verriegelungselement (4) mittels eines hydraulischen Betätigungszylinders (5) verstellbar ist und eine Haltekontur (6) des Verriegelungselementes (4) derart ausgebildet ist, dass eine Haltekontur für das Verriegelungselement (4) bei formschlüssigem Eingriff in dem zur Sperrstellung hin federnd vorgespannten Betätigungselement (2) durch eine selbsthemmende Verbindung (7) das Betätigungselement (2) abstützt. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern dieses Parksperrenbetätigungssystems (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Parksperrenbetätigungssystem für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein hybridisches oder rein elektrisches Kraftfahrzeug, mit einem mit einer Parksperre koppelbaren oder gekoppelten Betätigungselement, welches Betätigungselement zwischen einer Sperrstellung, in der die Parksperre aktiv ist / ein Abtriebsbestandteil des Kraftfahrzeuges gegen eine Rotation gesperrt ist, und einer Entsperrstellung, in der die Parksperre inaktiv ist / der Abtriebsbestandteil des Kraftfahrzeuges in seiner Rotation freigegeben ist, verschiebbar ist, und mit einem zum formschlüssigen Fixieren / Halten des Betätigungselementes in seiner Entsperrstellung ausgebildeten Verriegelungselement. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern dieses Parksperrenbetätigungssystems.
Gattungsgemäße Parksperrenbetätigungssysteme sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2017 102 804 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer Parksperre. Andere Parksperrensysteme sind außerdem aus der WO 2019/ 197 742 A1 , EP 2 696 111 A1 , DE 10 2018 126 771 A1 und WO 2018/ 192 989 A1 bekannt.
Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich herausgestellt, dass mittels des Parksperrenbetätigungssystems zwar prinzipiell ein selbsttätiges Schließen der Parksperre sichergestellt wird, ein Transportzustand des Kraftfahrzeuges, in dem ein Bordnetz abgeschaltet ist oder nicht ausreichend aufgeladen ist bzw. eine Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet ist, nicht möglich ist und die Parksperre geschlossen bleibt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Parksperrenbetätigungssystem zur Verfügung zu stellen, das mit einfachen Mitteln ein Transportieren des Kraftfahrzeuges unabhängig von dem Ladezustand eines Bordnetzes des Kraftfahrzeuges und unabhängig von einem Zustand eines Hydrauliksystems gestattet.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Parksperrenbetätigungssystem nach den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Verriegelungselement mittels eines hydraulischen Betätigungszylinders verstellbar ist und eine Haltekontur des Verriegelungselementes derart ausgebildet ist, dass eine Haltekontur für das Verriegelungselement bei formschlüssigem Eingriff in dem zur Sperrstellung hin federnd vorgespannten Betätigungselement durch eine selbsthemmende Verbindung das Betätigungselement abstützt. Die Haltekontur kann durch die Außenform des Verriegelungselementes definiert sein oder durch ein vom Verriegelungselement separates Bauteil gestellt werden.
Durch eine solche selbsthemmende Verbindung wird mit einfachen Mitteln ein Transportzustand des Kraftfahrzeuges ermöglicht, sodass bei druckloser Hydraulikversorgung die Parksperre verlässlich entsperrt / inaktiv ist. Dadurch sind auch alle weiteren Betriebszustände des Parksperrenbetätigungssystems einfach ansteuerbar.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Haltekontur einen Keilbereich aufweist, der mit einem in dem Betätigungselement eingebrachten Hinterschnitt in Eingriff bringbar ist bzw. in der Entsperrstellung bei formschlüssigem Eingriff des Verriegelungselementes in das Betätigungselement in Eingriff gebracht ist. Dadurch ergibt sich eine einfach herstellbare und verlässlich funktionierende Abstützung.
Auch ist es von Vorteil, wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen, der Betätigungszylinder Teil einer Hydraulikeinheit ist, wobei die Hydraulikeinheit zugleich ein mit dem Betätigungselement wirkverbundenes Hydraulikstellorgan aufweist. Dadurch sind die beiden Elemente - Betätigungselement und Verriegelungselement - auf einfache Weise über dasselbe System ansteuerbar, wobei der Aufbau des Parksperrenbetätigungssystems weiter erleichtert wird.
Für eine effiziente Ansteuerung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hydraulikeinheit ein zwischen einem Ausgang einer Pumpe einerseits und dem Betätigungszylinder sowie dem Hydraulikstellorgan andererseits wirkend eingesetztes erstes Ventil aufweist, welches erste Ventil in einer (vorzugsweise als federnd abgestützte Ruhestellung ausgebildeten) ersten Stellung den Pumpenausgang mit einem mit dem Betätigungszylinder koppelbaren Leitungsabschnitt verbindet, während das Hydraulikstellorgan drucklos geschaltet ist und in einer zweiten Stellung den Pumpenausgang mit dem Hydraulikstellorgan verbindet, während der Betätigungszylinder von dem Pumpenausgang abgetrennt ist. Das erste Ventil ist weiter bevorzugt als 4/2-Wegeventil realisiert, um den Aufbau des Parksperrenbetätigungssystems möglichst einfach zu halten.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Hydraulikeinheit ein zwischen dem Pumpenausgang einerseits und dem Betätigungszylinder andererseits wirkend eingesetztes zweites Ventil (auch als Steuerventil bezeichnet und weiter bevorzugt als 5/2-Wegeventil realisiert) aufweist, welches zweite Ventil in einer (vorzugsweise als federnd abgestützte Ruhestellung ausgebildeten) ersten Stellung einen pumpenseitigen Leitungsabschnitt mit dem Betätigungszylinder verbindet und in einer zweiten Stellung den Betätigungszylinder drucklos schaltet. Dadurch ergibt sich eine möglichst einfach ansteuerbare Koppelung des Verriegelungselementes zur Hydraulikseite hin.
Ist die Hydraulikeinheit mit weiteren hydraulischen Verbrauchern, vorzugsweise einem Kupplungsstellorgan, einem Getriebeschaltorgan und/oder einer Kühlmittelversorgungseinrichtung, verbunden, wobei die Pumpe zur Versorgung aller Verbraucher schaltbar ist, wird ein möglichst kompaktes System zur Versorgung mehrerer Bestandteile des Kraftfahrzeuges effizient arbeitend ausgebildet.
Für eine einfache Ansteuerbarkeit des Betätigungselementes ist es auch zweckmäßig, wenn ein das Betätigungselement in seiner Entsperrstellung haltender, elektrisch betätigter Haltemagnet vorhanden ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines erfindungsgemäßen Parksperrenbetätigungssystems nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6, wobei das Verriegelungselement derart federvorgespannt ist, dass es in einem ersten Betriebszustand, in einem drucklosen Zustand des Betätigungszylinders, zu dem Betätigungselement beabstandet ist, und in einem zweiten Betriebszustand, in einem druckbeaufschlagten Zustand des Betätigungszylinders, gegen das Betätigungselement gedrückt wird und im formschlüssigen Eingriff mit dem Betätigungselement gelangt, sobald das Betätigungselement von der Sperrstellung in die Entsperrstellung verschoben wird und/oder bei Betätigung des Betätigungselementes dieses in einer geöffneten Stellung der Parksperre automatisch verriegelt.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Betätigungselement derart federvorgespannt ist, dass es in dem zweiten Betriebszustand, in seiner Entsperrstellung, durch diese Federvorspannung in eine die selbsthemmende Verbindung zwischen dem Verriegelungselement und dem Betätigungselement verstärkende Position gedrückt ist und das Verriegelungselement bei erneutem Druckabfall an dem Betätigungszylinder mittels der Haltekontur an dem Betätigungselement festgeklemmt ist. Dadurch wird der formschlüssige Kontakt zwischen dem Verriegelungselement und dem Betätigungselement auf möglichst einfache Weise umgesetzt.
Eine weiter vereinfachte Ansteuerung ergibt sich dadurch, dass der Formschluss zwischen dem Verriegelungselement und dem Betätigungselement wieder aufgehoben wird und das Verriegelungselement zurück in die Stellung des ersten Betriebszustandes gelangt, indem das Betätigungselement entgegen seiner Federvorspannung hydraulisch verstellt wird bis die selbsthemmende Verbindung zwischen dem Verriegelungselement und dem Betätigungselement aufgehoben ist.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird somit erfindungsgemäß ein Transportmodus für ein hydraulisches Parksperrenbetätigungssystem mittels eines Hinterschnitt-gehaltenen, ventilgesteuerten Verriegelungsstift (Verriegelungselement) umgesetzt. Es wird demnach eine hydraulische Lösung für das Offenhalten eines Normally-P Parksperrenaktors für einen Transport beim Kfz-Zusammenbau oder auch als „Limp-Home“-Lösung vorgeschlagen. Die Parksperre wird im offenen Zustand mittels eines hydraulisch aktuierten Sperrelementes (Verriegelungselement) gesperrt. Das Sperrelement weist eine Sperrkontur (Haltekontur) auf, sodass die gesperrte Position auch im stromlosen Zustand gehalten wird.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen, nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Parksperrenbetätigungssystems, wobei eine hydraulische Anbindung eines Betätigungselementes und eines Verriegelungselementes gut zu erkennen ist,
2 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems, ähnlich zu 1, wobei das Betätigungselement durch Druckbeaufschlagung eines ihm zugeordneten Hydraulikstellorgans in seine Entsperrstellung verbracht wird, das Verriegelungselement jedoch noch beabstandet zu dem Betätigungselement (im drucklosen Zustand) angeordnet ist,
3 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems, ähnlich zu 1, wobei die Aktivierung eines das Betätigungselement in der Entsperrstellung haltenden Haltemagnetes veranschaulicht ist,
4 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems, ähnlich zu 1, wobei das mit dem Betätigungselement gekoppelte Hydraulikstellorgan drucklos und der Haltemagnet inaktiv geschaltet ist, sodass das Betätigungselement selbsttätig in seine Sperrstellung zurückbewegt wird,
5 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems, ähnlich zu 1, wobei das Betätigungselement in seiner Entsperrstellung gehalten ist und zugleich ein mit dem Verriegelungselement gekoppelter Betätigungszylinder druckbeaufschlagt ist, sodass das Verriegelungselement an eine Außenseite des Betätigungselementes angedrückt ist,
6 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems, wobei gegenüber 3 der Haltemagnet abgeschaltet ist, das Betätigungselement jedoch in der Entsperrstellung durch eine selbsthemmende Verbindung mit einer Haltekontur des Verriegelungselementes abgestützt wird,
7 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems, ähnlich zu 6, wobei auch der Betätigungszylinder drucklos geschalten ist und das Verriegelungselement aufgrund der selbsthemmenden Verbindung mit dem Betätigungselement das Betätigungselement weiterhin in der Entsperrstellung hält, sowie
8 eine Prinzipdarstellung des Parksperrenbetätigungssystems zur Veranschaulichung eines Wiederaufhebens der Transportstellung nach 7, wobei das Betätigungselement derart hydraulisch in Richtung des Haltemagneten gedrückt wird, dass die selbsthemmende Verbindung zwischen dem Verriegelungselement selbsttätig außer Kontakt mit dem Betätigungselement gelangt.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Mit 1 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Parksperrenbetätigungssystems 1 gut zu erkennen. Das Parksperrenbetätigungssystem 1 weist eine Hydraulikeinheit 23 / Hydraulikseite und eine Mechanik 24 / mechanische Seite auf. Die Hydraulikeinheit 23 ist über ein Betätigungselement 2 mit der Mechanik 24 gekoppelt. Auch weist die Hydraulikeinheit 23 auf übliche Weise zusätzliche hydraulische Verbraucher 16, 17, 18 auf. Die Hydraulikeinheit 23 ist über eine einzige Pumpe 11 (Reversierpumpe) angetrieben / versorgt. Die Hydraulikeinheit 23 wird demnach für die nachfolgende Betrachtung als Bestandteil des Parksperrenbetätigungssystems 1 angesehen.
Das Parksperrenbetätigungssystem 1 dient auf typische Weise zum Betätigen einer Parksperre 3, die in 1 vereinfacht dargestellt ist. In einer aktivierten Stellung der Parksperre 3 ist ein Abtriebsbestandteil des Kraftfahrzeuges gesperrt, wohingegen der Abtriebsbestandteil in einer inaktiven Stellung der Parksperre 3 frei rotierbar und somit antreibbar ist.
Das Betätigungselement 2 des Parksperrenbetätigungssystems 1 ist direkt zum Verstellen der entsprechenden Parksperre 3 eingesetzt. Das Betätigungselement 2 ist über ein Hydraulikstellorgan 10 in Form eines Hydraulikzylinders mit der Hydraulikeinheit 23 wirkverbunden.
Neben dem mit dem Betätigungselement 2 verbundenen Hydraulikstellorgan 10 sind in dieser Ausführung ein erster Verbraucher 16 in Form eines Kupplungsbetätigungszylinders, ein zweiter Verbraucher 17 in Form einer Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung und ein dritter Verbraucher 18, ebenfalls in Form einer Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung in der Hydraulikeinheit 23 vorhanden (1).
Das Betätigungselement 2 ist in dieser Ausführung im Wesentlichen als Kolbenstange realisiert und durch eine (erste) Vorspannfeder 20 in eine Sperrstellung hin vorgespannt. In dieser Sperrstellung ist die Parksperre 3 aktiv. In einem mit einem hydraulischen Druck beaufschlagten Zustand des Hydraulikstellorgans 10 wird das Betätigungselement 2 von seiner Sperrstellung entgegen der Federkraft der ersten Vorspannfeder 20 in seine Entsperrstellung gedrückt (2). Im üblichen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges wird das Betätigungselement 2 durch einen zugleich als Anschlag dienenden Haltemagneten 19 in der Entsperrstellung gehalten (3). Wenn das Betätigungselement 2 durch den bestromten Haltemagneten 19 in der Entsperrstellung gehalten wird, wird der hydraulische Druck am Hydraulikstellorgan 10 wiederum gegenüber dem Zustand nach 2 reduziert bzw. wird das Hydraulikstellorgan 10 drucklos geschaltet.
Zum Ansteuern des Hydraulikstellorgans 10 ist dieses über ein erstes Ventil 13 mit einer Pumpe 11 / einem Ausgang 12 der Pumpe 11 gekoppelt / koppelbar. Das erste Ventil 13 ist als 4/2-Wegeventil realisiert. In einer in den 1 und 3 umgesetzten ersten Stellung, die als federvorgespannte Ruhestellung des ersten Ventils 13 umgesetzt ist, ist das Hydraulikstellorgan 10 drucklos geschalten, d.h. mit einem Tank 21 verbunden. In einer zweiten Stellung des ersten Ventils 13 wird der Pumpenausgang 12 mit dem Hydraulikstellorgan 10 gemäß der 2 verbunden. Diese zweite Stellung entspricht einer elektromagnetisch aktivierten Stellung des ersten Ventils 13.
Erfindungsgemäß weist das Parksperrenbetätigungssystem 1 weiterhin ein auf das Betätigungselement 2 einwirkendes Verriegelungselement 4 auf, das ebenfalls durch die Hydraulikeinheit 23 betätigt / verstellt wird. Das Verriegelungselement 4 ist als Bolzen / Stift realisiert und quer zu dem Betätigungselement 2 verschiebbar. Das Verriegelungselement 4 ist mit einem Betätigungszylinder 5 der Hydraulikeinheit 23 gekoppelt und durch diesen verschiebbar. In einem drucklosen Zustand des hydraulischen Betätigungszylinders 5 gemäß den 1 bis 4 dient eine (zweite) Vorspannfeder 22 des Verriegelungselementes 4 zum Abstützen des Verriegelungselementes 4 in seiner vom Betätigungselement 2 beabstandeten Position.
Das Verriegelungselement 4 dient zum formschlüssigen Halten / Sperren des Betätigungselementes 2 in seiner Entsperrstellung, vorzugsweise zum Umsetzen eines Transportzustandes des Kraftfahrzeuges. Das Verriegelungselement 4 ist an seinem dem Betätigungselement 2 zugewandten Ende, das in formschlüssigen Eingriff mit dem Betätigungselement 2 bringbar ist, mit einer Haltekontur 6 versehen. Das Betätigungselement 2 weist einen komplementär zu einem Keilbereich 9 der Haltekontur 6 ausgebildeten Hinterschnitt 8 auf.
Wie in 5 zu erkennen, wird das Verriegelungselement 4 zum Umsetzen des Transportzustandes zunächst in einem druckbeaufschlagten / aktivierten Zustand des Betätigungszylinders 5 sowie in der am Haltemagneten 19 anliegenden Stellung des Betätigungselementes 2 an eine (radiale) Außenseite 25 des Betätigungselementes 2 gedrückt. Hierzu ist der Betätigungszylinder 5 über ein zweites Ventil 15 sowie über das erste Ventil 13 mit dem Pumpenausgang 12 hydraulisch verbunden. Das als 5/2-Wegeventil umgesetzte zweite Ventil 15 nimmt dabei seine als federvorgespannte Ruhestellung eingerichtete erste Stellung ein, in der der Betätigungszylinder 5 mit einem zwischen dem ersten Ventil 13 und dem zweiten Ventil 15 befindlichen Leitungsabschnitt 14 verbunden ist. Dieser Leitungsabschnitt 14 ist durch Umsetzen der ersten Stellung des ersten Ventils 13 mit dem Pumpenausgang 12 weiter verbunden.
Dadurch ergibt sich eine Druckbeaufschlagung des Betätigungszylinders 5 durch die Pumpe 11.
Im Anschluss an diesen mit 5 gezeigten Zustand wird der Zustand nach 6 erreicht, in dem zur Abstützung der Entsperrstellung des Betätigungselementes 2 das Verriegelungselement 4 in formschlüssigen Eingriff mit dem Betätigungselement 2 gelangt. Dabei wird gegenüber 5 der Haltemagnet 19 stromlos geschaltet / abgeschaltet, sodass sich das Betätigungselement 2 durch die Federkraft der ersten Vorspannfeder 20 in Richtung seiner Ruhestellung / Sperrstellung bewegt. Bei Überfahren der Haltekontur 6 über eine den Hinterschnitt 8 aufweisenden Aussparung 26 (z.B. Nut) des Betätigungselementes 2 gelangt das Verriegelungselement 4 durch die hydraulische Vorspannung in formschlüssigen Eingriff mit dem Betätigungselement 2, sodass das Betätigungselement 2 in seiner Längsrichtung durch das Verriegelungselement 4 fixiert wird. Das Verriegelungselement 4 ist derart positioniert, dass in dem in formschlüssigen Eingriff mit dem Betätigungselement 2 befindlichen Zustand das Betätigungselement 2 immer noch in seiner Entsperrstellung angeordnet ist und die Parksperre 3 folglich immer noch inaktiv ist.
Wie schließlich in 7 zu erkennen, ist bei formschlüssigen Eingriff des Verriegelungselementes 4 in dem Betätigungselement 2 die Verbindung 7 zwischen dem Verriegelungselement 4 und dem Betätigungselement 2 selbsthemmend realisiert. Demnach verbleibt das Verriegelungselement 4 selbsthemmend in formschlüssigem Eingriff mit dem Betätigungselement 2, selbst wenn der Betätigungszylinder 5 gemäß 7 nicht weiter durch die Pumpe 11 mit Druck beaufschlagt wird. Der Keilbereich 9 ist derart angeordnet und liegt derart an dem komplementär zu dem Keilbereich 9 ausgeformten Hinterschnitt 8 an, dass durch die Federkraft der ersten Vorspannfeder 20 die selbsthemmende Verbindung 7 verstärkt wird. Die Federkraft der ersten Vorspannfeder 20 ist folglich auf die Federkraft der zweiten Vorspannfeder 22 abgestimmt, sodass das Verriegelungselement 4 bei drucklosem Hydraulikstellorgan 10 und drucklosem Betätigungszylinder 5 nicht aus der selbsthemmenden Verbindung 7 mit dem Betätigungselement 2 herausgezogen / gelöst wird.
Das zweite Ventil 15 ist weiterhin derart ausgebildet, dass es in seiner zweiten Stellung nach 8 den Betätigungszylinder 5 drucklos schaltet / mit dem Tank 21 verbindet. Das zweite Ventil 15 dient auf typische Weise des Weiteren zum Koppeln des ersten Verbrauchers 16 mit dem Pumpenausgang 12. Hierfür ist der Pumpenausgang 12 in der zweiten Stellung des zweiten Ventils 15 mit dem ersten Verbraucher 16 gekoppelt.
Soll gemäß 8, nach dem Verriegeln des Betätigungselementes 2 mittels des Verriegelungselementes 4 in seiner Entsperrstellung, das Betätigungselement 2 wieder entriegelt werden / die selbsthemmende Verbindung 7 wieder gelöst werden, wird das Betätigungselement 2 durch Bestromen / Anschalten des Haltemagneten 19 erneut in Richtung des Haltemagneten 19 gezogen, woraufhin das Verriegelungselement 4 aufgrund der Vorspannung durch die zweite Vorspannfeder 22 selbsttätig außer Eingriff mit dem Betätigungselement 2 gelangt und das Betätigungselement 2 folglich in seine Sperrstellung verschoben werden kann.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, quer zum Betätigungselement 2 ein Verriegelungselement 4 vorzusehen, durch welches das Betätigungselement 2 in der ausgefahrenen Stellung gehalten werden kann. Die ausgefahrene Stellung (Entsperrstellung) des Betätigungselementes 2 entspricht der entriegelten (geöffneten) Parksperrenmechanik 24.
Die Verriegelung erfolgt über Formschluss, vorzugsweise mit Hinterschnitt 8, sodass das Verriegelungselement 4 durch die Kraft der Kolben-Rückstellfeder (erste Vorspannfeder 20) und Reibung (bzw. Formschluss) gegen die Kraft der Verriegelungs-Rückstellfeder (zweite Vorspannfeder 22) gehalten wird und das Verriegelungselement 4 somit kraft- und drucklos gehalten werden kann.
Das Verriegelungselement 4 kann mittels druckbeaufschlagtem Entriegelungskolben 27 gegen die Kraft der Verriegelungs-Rückstellfeder (zweite Vorspannfeder 22) bezüglich des Betätigungselementes 2 eingespurt werden. Die hydraulische Steuerung erfolgt über ein Steuerventil (zweites Ventil 15), welches den Druck der Pumpe 11 zum Betätigungszylinder 5 leiten kann.
Das Öffnen der Parksperre 3 erfolgt über den Parksperren-Betätigungszylinder (Hydraulikstellorgan 10), mittels welchem die Parksperre 3 über das Betätigungselement 2 ausgerückt werden kann. Im komplett ausgefahrenen Zustand des Parksperrenkolbens 28 kann dieser mittels Haltemagnet 19 in der ausgefahrenen Stellung festgehalten werden, wodurch die Parksperre 3 offen gehalten wird.
Die reguläre Funktion der Parksperre 3 erfolgt ohne Aktivierung des Verriegelungselementes 4.
Ausgehend vom drucklosen System mit geschlossener Parksperre 3 (1) kann diese geöffnet werden, indem der von der Pumpe 11 erzeugte Druck mittels (erstem) Ventil 13 zum Parksperren-Betätigungszylinder 10 geleitet wird. Das Steuerventil 15 ist dabei so geschaltet, dass kein Druck zum Betätigungszylinder 5 geleitet wird und somit das Verriegelungselement 4 mittels Kraft der Verriegelungs-Rückstellfeder 22 in seiner ausgespurten Grundstellung gehalten wird (2).
Der Parksperrenkolben 28 / das Betätigungselement 2 und somit die Parksperre 3 werden ausgerückt und der Parksperrenkolben 28 im Anschluss durch den Haltemagnet 19 in seiner ausgerückten Stellung gehalten. Nun wird das Ventil 13 umgeschaltet, so dass kein Druck mehr auf den Parksperrenkolben 28 wirkt und dieser allein durch den Haltemagnet 19 fixiert und somit die Parksperre 3 offen gehalten wird (Fahrmodus; 3).
Bei Stromausfall fällt der Haltemagnet 19 ab und die Parksperre 3 fällt durch die Kraft der Rückstellfeder(n) 20 zu (Normally-P-Funktionalität). Auch das Ventil 13 schaltet durch den Stromausfall in seine Grundstellung, in welcher der Parksperren-Betätigungszylinder 10 zum Tank 21 geschaltet ist, sodass er sich widerstandsarm und schnell entleeren kann (4).
Der Transportmodus (Batterie-unabhängiges / passives Offenhalten der Parksperre 3) ist dadurch allein zunächst nicht realisierbar, da der Haltemagnet 19 zum Offenhalten der Parksperre 3 bestromt sein muss. Um dieses Problem zu lösen, wird (kurz) nach dem Halten der Parksperre 3 mittels Haltemagnet 19 das Ventil 13 umgeschaltet (Parksperren-Betätigungszylinder 10 drucklos) und der Druck somit zum Steuerventil 15 geleitet. Das Steuerventil 15 wird nun so geschaltet, dass der von der Pumpe 11 erzeugte Druck zum Betätigungszylinder 5 geleitet wird. Gegen die Kraft der Verriegelungs-Rückstellfeder 22 wird dadurch das Verriegelungselement 4 Richtung Betätigungselement 2 gedrückt (5).
Wird nun bei erhaltener Druckbeaufschlagung des Betätigungszylinders 5 der Haltemagnet 19 entstromt, so fällt dieser ab, Parksperrenkolben 28 samt Betätigungselement 2 werden durch die Kolben-Rückstellfeder 20 (um einen geringen Betrag) zurückgedrückt, so dass das Verriegelungselement 4 nun im Formschluss des Betätigungselements 2 (z.B. Nut 26 mit Hinterschnitt 8) einspurt (6).
Selbst wenn nun durch Umschalten des Steuerventils 15 oder Reduzieren des Systemdrucks der Entriegelungskolben 27 keinen Druck mehr erfährt und durch die Verriegelungs-Rückstellfeder 22 eine Kraftkomponente weg vom Betätigungselement 2 erfährt, verbleibt er aufgrund von Hinterschnitt 8 und ggf. Reibung eingespurt und hält das Betätigungselement 2 und somit die offene Parksperre 3 druck- und stromlos in Position, so dass das Fahrzeug frei verschoben / geschleppt werden kann (7).
Zur Beendigung des Transportmodus braucht lediglich erneut Druck auf den Parksperrenkolben 28 gegeben werden, so dass Parksperrenkolben 28 und Betätigungselement 2 leicht weiter ausgefahren werden (auf Anschlag mit dem Haltemagneten 19). Dieser (kleine) Weg ist ausreichend um den Hinterschnitt 8 (bzw. ggf. die haltende Reibkraft) außer Eingriff zu bringen, so dass das Verriegelungselement 4 durch die Kraft der Verriegelungs-Rückstellfeder 22 vollständig aus dem Betätigungselement 2 gezogen wird. Damit dies möglich ist, wird das Steuerventil 15 so geschaltet, dass der Druckraum des Betätigungszylinders 5 zum Tank 21 geschaltet ist, damit sich der Druckraum entleeren kann (8).
Bezugszeichenliste

1: Parksperrenbetätigungssystem
2: Betätigungselement
3: Parksperre
4: Verriegelungselement
5: Betätigungszylinder
6: Haltekontur
7: Verbindung
8: Hinterschnitt
9: Keilbereich
10: Hydraulikstellorgan
11: Pumpe
12: Ausgang
13: erstes Ventil
14: Leitungsabschnitt
15: zweites Ventil
16: erster Verbraucher
17: zweiter Verbraucher
18: dritter Verbraucher
19: Haltemagnet
20: erste Vorspannfeder
21: Tank
22: zweite Vorspannfeder
23: Hydraulikeinheit
24: Mechanik
25: Außenseite
26: Aussparung
27: Entriegelungskolben
28: Parksperrenkolben

Claims

Parksperrenbetätigungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem mit einer Parksperre (3) koppelbaren oder gekoppelten Betätigungselement (2), welches Betätigungselement (2) zwischen einer Sperrstellung, in der die Parksperre (3) aktiv ist, und einer Entsperrstellung, in der die Parksperre (3) inaktiv ist, verschiebbar ist, und mit einem zum formschlüssigen Fixieren des Betätigungselementes (2) in seiner Entsperrstellung ausgebildeten Verriegelungselement (4), wobei eine Haltekontur (6) für das Verriegelungselement (4) mittels eines hydraulischen Betätigungszylinders (5) verstellbar ist und die Haltekontur (6) des Verriegelungselementes (4) derart ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement (4) bei formschlüssigem Eingriff in dem zur Sperrstellung hin federnd vorgespannten Betätigungselement (2) durch eine selbsthemmende Verbindung (7) das Betätigungselement (2) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungszylinder (5) Teil einer Hydraulikeinheit (23) ist, wobei die Hydraulikeinheit (23) zugleich ein mit dem Betätigungselement (2) wirkverbundenes Hydraulikstellorgan (10) aufweist und die Hydraulikeinheit (23) ein zwischen einem Ausgang (12) einer Pumpe (11) einerseits und dem Betätigungszylinder (5) sowie dem Hydraulikstellorgan (10) andererseits wirkend eingesetztes erstes Ventil (13) aufweist, welches erste Ventil (13) in einer ersten Stellung den Pumpenausgang (12) mit einem mit dem Betätigungszylinder (5) koppelbaren Leitungsabschnitt (14) verbindet, während das Hydraulikstellorgan (10) drucklos geschaltet ist und in einer zweiten Stellung den Pumpenausgang (12) mit dem Hydraulikstellorgan (10) verbindet, während der Betätigungszylinder (5) von dem Pumpenausgang (12) abgetrennt ist.
Parksperrenbetätigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekontur (6) einen Keilbereich (9) aufweist, der mit einem in dem Betätigungselement (2) eingebrachten Hinterschnitt (8) in Eingriff bringbar ist.
Parksperrenbetätigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinheit (23) ein zwischen dem Pumpenausgang (12) einerseits und dem Betätigungszylinder (5) andererseits wirkend eingesetztes zweites Ventil (15) aufweist, welches zweite Ventil (15) in einer ersten Stellung einen pumpenseitigen Leitungsabschnitt (14) mit dem Betätigungszylinder (5) verbindet und in einer zweiten Stellung den Betätigungszylinder (5) drucklos schaltet.
Parksperrenbetätigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinheit (23) mit weiteren hydraulischen Verbrauchern (16, 17, 18) verbunden ist, wobei die Pumpe (11) zur Versorgung aller Verbraucher (16, 17, 18) schaltbar ist.
Parksperrenbetätigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Betätigungselement (2) in seiner Entsperrstellung haltender, elektrisch betätigter Haltemagnet (19) vorhanden ist.
Verfahren zum Ansteuern eines Parksperrenbetätigungssystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hydraulikeinheit (23) ein zwischen einem Ausgang (12) einer Pumpe (11) einerseits und dem Betätigungszylinder (5) sowie dem Hydraulikstellorgan (10) andererseits wirkend eingesetztes erstes Ventil (13) aufweist, welches erste Ventil (13) in einer ersten Stellung den Pumpenausgang (12) mit einem mit dem Betätigungszylinder (5) koppelbaren Leitungsabschnitt (14) verbindet, während das Hydraulikstellorgan (10) drucklos geschaltet ist und in einer zweiten Stellung den Pumpenausgang (12) mit dem Hydraulikstellorgan (10) verbindet, während der Betätigungszylinder (5) von dem Pumpenausgang (12) abgetrennt ist,, und das Verriegelungselement (4) derart federvorgespannt ist, dass es in einem ersten Betriebszustand, in einem drucklosen Zustand des Betätigungszylinders (5), zu dem Betätigungselement (2) beabstandet ist, und in einem zweiten Betriebszustand, in einem druckbeaufschlagten Zustand des Betätigungszylinders (5), gegen das Betätigungselement (2) gedrückt wird und in formschlüssigen Eingriff mit dem Betätigungselement (2) gelangt, sobald das Betätigungselement (2) von der Sperrstellung in die Entsperrstellung verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (2) derart federvorgespannt ist, dass es in dem zweiten Betriebszustand, in seiner Entsperrstellung, durch diese Federvorspannung in eine die selbsthemmende Verbindung (7) zwischen dem Verriegelungselement (4) und dem Betätigungselement (2) verstärkende Position gedrückt ist und das Verriegelungselement (4) bei erneutem Druckabfall an dem Betätigungszylinder (5) mittels der Haltekontur (6) an dem Betätigungselement (2) festgeklemmt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss zwischen dem Verriegelungselement (4) und dem Betätigungselement (2) wieder aufgehoben wird und das Verriegelungselement (4) zurück in die Stellung des ersten Betriebszustandes gelangt, indem das Betätigungselement (2) entgegen seiner Federvorspannung hydraulisch verstellt wird, bis die selbsthemmende Verbindung (7) zwischen dem Verriegelungselement (4) und dem Betätigungselement (2) aufgehoben ist.