DE102020132879B3

DE102020132879B3 - Elektrohydraulischer Parksperrenaktuator

Info

Publication number: DE102020132879B3
Application number: DE102020132879.6A
Authority: DE
Inventors: Manuel Fischer; Steffen Zettelmeier
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: Valeo Powertrain GmbH
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2040-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Parksperrenaktuator (10) zur Betätigung einer Parksperre (12) in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (30), in dem ein Kolben (40) zur Betätigung der Parksperre (12) entlang einer Mittelachse (M) längsverschieblich aufgenommen ist, der aus einer Sperrposition (SP) in eine Entsperrposition (EP) und umgekehrt bewegbar und gegenüber dem Gehäuse (30) mittels einer Arretiereinrichtung (46) wahlweise festlegbar ist, wobei die Arretiereinrichtung (46) zwei kolbenfeste Rastkonturen (54a, 54b) und ein erstes gehäuseseitiges Rastelement (56a) aufweist, das aus einer Arretierstellung (A), in der es sich mit einer ersten der beiden Rastkonturen (54a) in Eingriff befindet, entlang einer in einem Winkel zur Mittelachse (M) verlaufenden Zustellachse (Z) in eine Freigabestellung (F) bewegbar ist, in der es beide Rastkonturen (54a, 54b) freigibt, und umgekehrt, wobei das erste Rastelement (56a) mittels einer Vorspannfeder (62) in die Arretierstellung (A) vorgespannt ist und entgegen dieser Vorspannung mittels eines elektromagnetischen Aktuators (64) in die Freigabestellung (F) bewegbar ist, wobei die Arretiereinrichtung (46) ein zweites gehäuseseitiges Rastelement (56b) aufweist, das aus einer Arretierstellung (A), in der es sich mit der zweiten der beiden Rastkonturen (54b) in Eingriff befindet, in eine Freigabestellung (F) bewegbar ist, in der es beide Rastkonturen (54a, 54b) freigibt, und umgekehrt, und wobei das zweite Rastelement (56b) mittels einer Vorspannfeder (62) in die Freigabestellung (F) vorgespannt ist und entgegen dieser Vorspannung mittels eines elektromagnetischen Aktuators (64) in die Arretierstellung (A) bewegbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Parksperrenaktuator nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiger Parksperrenaktuator dient zur Betätigung einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Parksperre, welche wiederum dazu vorgesehen ist, in einer Sperrstellung ein unbeabsichtigtes Wegrollen des Kraftfahrzeugs zu verhindern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf elektrohydraulische Parksperrenaktuatoren, wie sie beispielsweise in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen oder in Kraftfahrzeugen mit Hybrid-Getrieben, mit automatisierten Getrieben oder mit Automatikgetrieben in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen.
Parksperren werden insbesondere dann benötigt, wenn eine hemmende Wirkung des stehenden Antriebs(motors) zum Festhalten des Kraftfahrzeugs nicht ausreicht oder beispielsweise wegen normalerweise geöffneten Kupplungselementen nicht genutzt werden kann. Eine Sperrung des Antriebsstrangs erfolgt dann in der Regel über ein auf einer Abtriebswelle des Getriebes drehfest angeordnetes, eine Verzahnung aufweisendes Parksperrenrad, das mittels einer auf einer parallelen Achse schwenkbar gelagerten Parksperrenklinke an der Verzahnung formschlüssig verriegelt werden kann. Dabei ist die Parksperrenklinke durch die Kraft einer Rückstellfeder entweder vom Parksperrenrad weg in eine entsperrte Stellung (NP-Stellung) oder hin zum Parksperrenrad in die Sperrstellung (P-Stellung) vorgespannt. Zum Verschwenken der Parksperrenklinke entgegen der Kraft der Rückstellfeder können neben elektrischen bzw. elektromechanischen auch hydraulische bzw. elektrohydraulische Parksperrenaktuatoren zum Einsatz kommen, die dazu dienen, eine Linearbewegung zu erzeugen, über die ein Betätigungselement, welches beispielsweise in der Form eines Nockens oder eines Konus oder eines Trägers mit zwei Rollen ausgebildet sein kann, gegen die Parksperrenklinke bewegbar ist, um diese zu verschwenken. Um sicherzustellen, dass die Parksperre auch dann einrasten kann und somit ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs verhindert, wenn die Parksperrenklinke beim Betätigen gegen einen Zahn des Parksperrenrads zur Anlage kommt, ohne mit der Verzahnung in Formschluss zu gelangen, ist am Betätigungselement üblicherweise ein Energiespeicher (Nachrückfeder) vorgesehen, der im Falle eines Rollens des Kraftfahrzeugs über das Betätigungselement die Parksperrenklinke nachrückt, so dass diese mit der Verzahnung des Parksperrenrads in Eingriff gelangt.
Darüber hinaus ist in vielen Fällen die Möglichkeit einer Notbetätigung vorzusehen, die bei einem Ausfall des Aktuators ein Betätigen der Parksperre, also ein Einlegen der Parksperre oder ein Entriegeln der in die Sperrstellung eingelegten Parksperre erlaubt.
Bei hydraulischen bzw. elektrohydraulischen Parksperrenaktuatoren ist in der Regel dafür Sorge zu tragen, dass das Betätigungselement in seiner jeweiligen Betätigungsstellung bezüglich der Parksperrenklinke - Halten der in Eingriff mit dem Parksperrenrad verschwenkten Parksperrenklinke (P-Stellung) oder Freigabe der Parksperrenklinke (NP-Stellung) - arretiert wird, um diese Betätigungsstellung beispielsweise auch dann beizubehalten, wenn der zum Betätigen und/oder Halten des Parksperrenaktuators erforderliche hydraulische Druck ungewollt ab- oder ausfällt. Dazu wird üblicherweise eine Arretiereinrichtung in das Gehäuse des Parksperrenaktuators integriert, über die der darin zur Betätigung der Parksperre hin und her verschiebbare und als Stellglied dienende hydraulisch beaufschlagbare Kolben gegenüber dem Gehäuse wahlweise festgelegt bzw. blockiert werden kann.
Elektrohydraulische Parksperrenaktuatoren mit diesen Funktionen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise die Druckschrift DE 10 2018 006 097 A1 , von der Anspruch 1 im Oberbegriff ausgeht, einen elektrohydraulischen Parksperrenaktuator zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug, welcher ein Gehäuse umfasst, in dem als Stellglied ein Kolben zur Betätigung der Parksperre entlang einer Mittelachse längsverschieblich aufgenommen ist, wobei der Kolben zwischen einer Sperrposition, die einer aktivierten bzw. sperrenden Stellung der Parksperre (P-Stellung) entspricht, und einer Entsperrposition, die einer entsperrten Stellung der Parksperre (NP-Stellung) entspricht, hin und her bewegt und in beiden Positionen mittels einer Arretiereinrichtung gegenüber dem Gehäuse wahlweise festgelegt bzw. arretiert oder freigegeben werden kann. Die Arretiereinrichtung umfasst dazu zwei mit den beiden Positionen des Kolbens korrespondierende kolbenfeste Rastkonturen und ein gehäuseseitiges Rastelement, welches entlang einer zumindest annähernd senkrecht zur Mittelachse verlaufenden Zustellachse zwischen einer Arretierstellung, in der es sich mit einer der beiden Rastkonturen in Eingriff befindet, und einer Freigabestellung, in der es beide Rastkonturen freigibt, hin und her bewegt werden kann. Dabei ist das Rastelement mittels einer Vorspannfeder in die Arretierstellung vorgespannt und kann entgegen dieser Vorspannung mittels eines Elektromagnets in die Freigabestellung bewegt werden.
Die Arretiereinrichtung dieses Parksperrenaktuators ist also durch die Vorspannfeder sowohl in der Sperrposition als auch in der Entsperrposition des Kolbens normalerweise, d.h. ohne Bestromung des Elektromagnets, geschlossen bzw. arretiert, wohingegen für die Freigabe des Kolbens der Elektromagnet bestromt werden muss.
Auch aus der DE 10 2015 006 323 A1 und der DE 10 2016 011 148 A1 ist jeweils ein elektrohydraulischer Parksperrenaktuator bekannt, bei dem der Kolben durch eine Vorspannfeder der Arretiereinrichtung in der Sperrposition und in der Entsperrposition jeweils normalerweise arretiert ist und durch die Bestromung eines Elektromagnets freigegeben werden kann.
Darüber hinaus sind hydraulische bzw. elektrohydraulische Parksperrenaktuatoren bekannt, bei denen der Kolben nur in einer Position arretiert werden kann. So offenbart beispielsweise die DE 10 2013 222 094 A1 eine Parksperrenanordnung mit einer Arretiereinrichtung, die eine Festlegung des Kolbens nur in der entsperrten Stellung der Parksperre (NP-Stellung) ermöglicht. Dabei ist das Rastelement dieser Arretiereinrichtung mittels einer Vorspannfeder in die Freigabestellung vorgespannt und kann mittels eines Elektromagnets entgegen der Vorspannung in die Arretierstellung bewegt werden. Bei diesem Parksperrenaktuator ist also normalerweise, d.h. ohne Bestromung des Elektromagnets, die Arretiereinrichtung geöffnet und der Kolben somit freigegeben, während das Schließen der Arretiereinrichtung zur Blockierung des Kolbens eine Bestromung des Elektromagnets erfordert.
Auch aus der DE 11 2014 002 048 T5 ist ein elektrohydraulischer Parksperrenaktuator bekannt, bei dem der Kolben nur in einer Position durch die Bestromung eines Elektromagnets arretiert werden kann, wohingegen der Kolben ohne Aktivierung des Elektromagnets durch eine Vorspannfeder normalerweise freigegeben ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug einen möglichst einfach ausgebildeten elektrohydraulischen Parksperrenaktuator der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der Kolben sowohl in der Sperrposition als auch in der Entsperrposition arretierbar ist, wobei er in einer Position normalerweise freigegeben und in der anderen Position normalerweise blockiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrohydraulischen Parksperrenaktuator nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei einem zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug bestimmten elektrohydraulischen Parksperrenaktuator, der ein Gehäuse aufweist, in dem ein Kolben zur Betätigung der Parksperre entlang einer Mittelachse längsverschieblich aufgenommen ist, welcher aus einer der aktivierten bzw. sperrenden Stellung der Parksperre entsprechenden Sperrposition in eine der entsperrten Stellung der Parksperre entsprechende Entsperrposition und umgekehrt bewegbar und in diesen beiden Positionen gegenüber dem Gehäuse mittels einer Arretiereinrichtung wahlweise arretierbar ist, wobei die Arretiereinrichtung zwei kolbenfeste Rastkonturen und ein erstes gehäuseseitiges Rastelement aufweist, das aus einer Arretierstellung, in der es sich mit einer ersten der beiden Rastkonturen in Eingriff befindet, entlang einer in einem zumindest annähernd rechten Winkel zur Mittelachse verlaufenden Zustellachse in eine Freigabestellung bewegbar ist, in der es beide Rastkonturen freigibt, und umgekehrt, wobei das erste Rastelement mittels einer Vorspannfeder in die Arretierstellung vorgespannt ist und entgegen der Vorspannung mittels eines elektromagnetischen Aktuators in die Freigabestellung bewegbar ist, weist die Arretiereinrichtung erfindungsgemäß ein zweites gehäuseseitiges Rastelement auf, das aus einer Arretierstellung, in der es sich mit der anderen der beiden Rastkonturen in Eingriff befindet, in eine Freigabestellung bewegbar ist, in der es beide Rastkonturen freigibt, und umgekehrt, wobei das zweite Rastelement mittels einer Vorspannfeder in die Freigabestellung vorgespannt ist und entgegen der Vorspannung mittels eines elektromagnetischen Aktuators in die Arretierstellung bewegbar ist.
Auf diese Weise wird ein sowohl in der Sperrposition als auch in der Entsperrposition arretierbarer elektrohydraulischer Parksperrenaktuator zur Verfügung gestellt, bei dem die Arretiereinrichtung den Kolben in einer Position normalerweise freigibt und in der anderen Position normalerweise blockiert.
In der vorliegenden Anmeldung wird mit der „normalerweise“ eingenommenen Stellung eines Rastelements diejenige Stellung bezeichnet, die ohne Aktivierung des elektromagnetischen Aktuators nur aufgrund der durch die Vorspannfeder der Arretiereinrichtung ausgeübten Vorspannkraft eingenommen wird.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung liegt darin, dass ein Parksperrenaktuator zur Verfügung gestellt wird, der auch in solchen Staaten eingesetzt werden kann, die eine normalerweise blockierte Position und eine normalerweise freigegebene Position des Kolbens fordern.
Besonders vorteilhaft für eine einfache Konstruktion ist es, wenn das erste Rastelement und das zweite Rastelement beide von der gleichen Vorspannfeder vorgespannt sind, die daher auch als gemeinsame Vorspannfeder bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Anzahl der Bauteile und somit auch das Gewicht sowie der Platzbedarf des Parksperrenaktuators reduziert werden.
Ergänzend oder alternativ dazu ist es ebenso von Vorteil, wenn beide Rastelemente vom gleichen elektromagnetischen Aktuator bewegt werden können, der dann auch als gemeinsamer elektromagnetischer Aktuator bzw. gemeinsamer Elektromagnet bezeichnet wird. Auch hierdurch kann die Anzahl der Bauteile und somit nicht nur die Konstruktion, sondern vor allem auch das Gewicht sowie der Platzbedarf des Parksperrenaktuators minimiert werden.
Sofern sowohl eine gemeinsame Vorspannfeder als auch ein gemeinsamer elektromagnetischer Aktuator verwendet werden, können beide Rastelemente in vorteilhafter Weise gleichzeitig und parallel zueinander um jeweils den gleichen Zustellweg bewegt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass beide Rastelemente an einem gemeinsamen Rastenträger angeordnet sind, der mittels des gemeinsamen elektromagnetischen Aktuators und der gemeinsamen Vorspannfeder entlang der Zustellachse bewegt werden kann. Zusammen mit dem Rastenträger bewegen sich dabei dann auch das erste und das zweite Rastelement.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rastelemente jeweils durch Lagerelemente, vorzugsweise durch Nadelrollen gebildet sind. Auf diese Weise können die Rastelemente besonders leicht an einem Bestandteil des Kolbens entlang gleiten bzw. rollen, wenn der Kolben bewegt wird. Alternativ können die Rastelemente aber auch durch feststehende Vorsprünge gebildet sein, die vorteilhafterweise mit einer reibungsreduzierenden Oberfläche versehen sind.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die beiden Rastkonturen in mindestens einem sich in Richtung der Mittelachse des Kolbens erstreckenden gemeinsamen Rastierelement ausgebildet sind, das in den Kolben integriert ist.
Das gemeinsame Rastierelement kann sich dabei in der Verlängerung der zum Betätigungselement der Parksperre führenden Kolbenstange erstrecken und bolzenförmig oder stabförmig ausgeführt sein, wobei es eine sich in Richtung der Mittelachse des Kolbens erstreckende Ausnehmung aufweist, durch die hindurch der Rastenträger das gemeinsame Rastierelement durchquert. Das Rastierelement kann dabei insbesondere aus Metall bestehen und als Frästeil ausgeführt sein.
Alternativ dazu kann der Kolben auch zwei in einem Abstand parallel zueinander angeordnete gemeinsame Rastierbleche umfassen, die das mindestens eine gemeinsame Rastierelement bilden und in denen jeweils die beiden Rastkonturen ausgebildet sind, wobei der Rastenträger den zwischen den beiden Rastierblechen ausgebildeten Zwischenraum durchquert. Die beiden Rastierbleche können vorteilhafterweise als Stanzteile ausgeführt sein, die in aus Kunststoff bestehende Kolbenteile eingespritzt sind, was eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion erlaubt.
Vorteilhafterweise sind die beiden Rastkonturen sowie die beiden Rastelemente jeweils an einander in Richtung der Zustellachse gegenüberliegenden Seiten des Rastierelements oder der Rastierbleche angeordnet.
Günstig ist es dabei weiterhin, wenn auch der gemeinsame elektromagnetische Aktuator und die gemeinsame Vorspannfeder auf einander in Richtung der Zustellachse gegenüberliegenden Seiten des Rastierelements oder der Rastierbleche angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine konstruktiv besonders einfache und platzsparende Ausführungsform ermöglicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das mittels der Vorspannfeder in die Arretierstellung vorgespannte erste Rastelement dann mit der ersten Rastkontur in Eingriff ist, wenn sich der Kolben in der der aktivierten bzw. sperrenden Stellung der Parksperre (P-Stellung) entsprechenden Sperrposition befindet, und dass das mittels der Vorspannfeder in die Freigabestellung vorgespannte zweite Rastelement bei Bestromung des elektromagnetischen Aktuators dann mit der zweiten Rastkontur in Eingriff ist, wenn sich der Kolben in der der entsperrten Stellung der Parksperre (NP-Stellung) entsprechenden Entsperrposition befindet.
Alternativ dazu kann aber auch vorgesehen sein, dass das mittels der Vorspannfeder in die Arretierstellung vorgespannte erste Rastelement dann mit der ersten Rastkontur in Eingriff ist, wenn sich der Kolben in der der entsperrten Stellung der Parksperre (NP-Stellung) entsprechenden Entsperrposition befindet, und dass das mittels der Vorspannfeder in die Freigabestellung vorgespannte zweite Rastelement bei Bestromung des elektromagnetischen Aktuators dann mit der zweiten Rastkontur in Eingriff ist, wenn sich der Kolben in der der aktivierten bzw. sperrenden Stellung der Parksperre (P-Stellung) entsprechenden Sperrposition befindet.
Besonders günstig ist es ferner, wenn der Parksperrenaktuator eine Sensoranordnung aufweist, durch die die jeweilige axiale Stellung des Kolbens im Gehäuse erfasst werden kann. Dazu umfasst die Sensoranordnung vorteilhafterweise einen gehäuseseitigen Positionsdetektor und einen kolbenfesten Positionsgeber, der zusammen mit dem Kolben bewegt wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

1: eine perspektivische Ansicht eines elektrohydraulischen Parksperrenaktuators in seiner Gebrauchslage an einer hier nur schematisch gezeigten Parksperre,
2: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Parksperrenaktuators,
3: eine Schnittansicht des Parksperrenaktuators aus 2 mit teilweise entferntem Gehäuse,
4: eine perspektivische Ansicht nur des Kolbens und der Arretiereinrichtung aus 2,
5: eine Draufsicht des Kolbens und der Arretiereinrichtung aus 4,
6: eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus 5,
7: eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B aus 5,
8: eine schematische Darstellung der Arretierung des Kolbens in der Sperrposition, die der sperrenden Stellung der Parksperre (P-Stellung) entspricht, und
9: eine schematische Darstellung der Arretierung des Kolbens in der Entsperrposition, die der entsperrten Stellung der Parksperre (NP-Stellung) entspricht.

Zur Vereinfachung sind in den Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen identische Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.
In den Figuren beziffert das Bezugszeichen 10 allgemein einen Parksperrenaktuator zur Betätigung einer Parksperre 12 in einem Kraftfahrzeug. Die Parksperre 12 weist gemäß 1 in an sich bekannter Weise ein Parksperrenrad 14 auf, das dreh- und axialfest auf einer nicht dargestellten Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet ist und außenumfangsseitig eine Verzahnung 16 besitzt. Zur formschlüssigen Arretierung des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs umfasst die Parksperre 12 ferner eine Sperrklinke 18, die an einem hier nicht gezeigten Getriebegehäuse um eine Schwenkachse 20 verschwenkbar angelenkt ist. Die Sperrklinke 18 hat einen Verriegelungszahn 22 , der bei einem Verschwenken der Sperrklinke 18 um die Schwenkachse 20 mit der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 formschlüssig einzugreifen vermag. Bei dem Bezugszeichen 24 ist eine Bohrung in der Sperrklinke 18 angedeutet, an der eine hier nicht gezeigte, gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützte Rückstellfeder angreift, welche die Sperrklinke 18 um die Schwenkachse 20 vom Parksperrenrad 14 weg in eine entsperrte Stellung vorspannt.
Zum Verschwenken der Sperrklinke 18 um die Schwenkachse 20 ist am Parksperrenaktuator 10 ein Betätigungselement 26 vorgesehen, welches in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einen konischen Flächenabschnitt 28 aufweist. Das Betätigungselement 26 ist dabei mittels eines in einem Gehäuse 30 des Parksperrenaktuators 10 aufgenommenen Betätigungsmechanismus 32 über ein gelenkig mit dem Betätigungsmechanismus 32 verbundenes Betätigungsglied 34 wahlweise in eine Sperrrichtung S oder eine Entsperrrichtung E axial verlagerbar, wie in 1, 3, 8 und 9 mit Pfeilen angedeutet ist. Dabei stützt sich der konische Flächenabschnitt 28 des Betätigungselements 26 gemäß 1 an einem gehäusefesten Konusführungselement in Form einer metallischen Stützplatte 36 ab, die hierfür einen Stützabschnitt 38 besitzt. Zu beachten ist, dass die Sperrrichtung S und die Entsperrrichtung E bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils entgegengesetzt zu der Sperrrichtung S und der Entsperrrichtung E des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels verlaufen, das in den 2 bis 9 dargestellt ist.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird bei einer Axialbewegung des Betätigungselements 26 in der Sperrrichtung S die Sperrklinke 18 entgegen der Kraft der nicht dargestellten Rückstellfeder um die Schwenkachse 20 drehend angehoben, um den Verriegelungszahn 22 mit der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 formschlüssig in Eingriff zu bringen. Bei einer Axialbewegung des Betätigungselements 26 in der Entsperrrichtung E hingegen wird der konische Flächenabschnitt 28 des Betätigungselements 26 aus seiner Lage zwischen Sperrklinke 18 und Stützplatte 36 weggezogen. Dies hat zur Folge, dass die Sperrklinke 18 in 1 infolge der Kraft der Rückstellfeder um die Schwenkachse 20 drehend abgesenkt wird, wobei der Verriegelungszahn 22 von der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 außer Eingriff gelangt.
Das Gehäuse 30 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff spritzgegossen und weist angeformte Befestigungsaugen 39 auf, die im Kraftfahrzeug auf an sich bekannte Weise der Befestigung des Parksperrenaktuators 10 beispielsweise mittels Schrauben an einer Getriebewand (nicht dargestellt) dienen. Sowohl die Parksperre 12 als auch der erfindungsgemäße Parksperrenaktuator 10 können auch innerhalb eines hier nicht gezeigten Getriebegehäuses eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
Einzelheiten des Betätigungsmechanismus 32 sind insbesondere in 3 dargestellt. Demgemäß hat der Betätigungsmechanismus 32 als Stellglied einen in dem Gehäuse 30 des Parksperrenaktuators 10 aufgenommenen Kolben 40, der entlang einer eine Verschiebeachse bildenden Mittelachse M längsverschieblich und mit einer Kolbenstange 42 wirkverbunden ist. Der Kolben 40 ist bei dem in den 2 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Sperrrichtung S über eine Kolbenfeder 44 mit einer Federkraft in eine Sperrposition SP (in den 3 bis 8 gezeigt) vorgespannt, in welcher er vermittels einer nachfolgend noch näher erläuterten Arretiereinrichtung 46 wahlweise gegenüber dem Gehäuse 30 festgelegt werden kann. Ferner kann der Kolben 40 über einen im Gehäuse 30 vorgesehenen Druckraum 48 in der zur Sperrrichtung S entgegengesetzten Entsperrrichtung E druckbeaufschlagt werden, um bei gelöster Arretiereinrichtung 46 entgegen der Federkraft der Kolbenfeder 44 eine Entsperrposition EP einzunehmen, in welcher der Kolben 40 wiederum mittels der Arretiereinrichtung 46 gegenüber dem Gehäuse 30 festgelegt werden kann. Demnach kann der Kolben 40 in Abhängigkeit vom Betätigungszustand der Arretiereinrichtung 46 aus der Sperrposition SP in die Entsperrposition EP und umgekehrt bewegt sowie in der jeweiligen Position festgehalten werden.
Das auf der Kolbenstange 42 axial verschiebbar angeordnete Betätigungselement 26 ist in 1 mittels einer Kolbenstangenfeder 50 (Nachrückfeder) gegenüber der Kolbenstange 42 in der Sperrrichtung S auf einen an der Kolbenstange 42 vorgesehenen Anschlag 52 vorgespannt. Die als Schraubendruckfeder ausgebildete Kolbenstangenfeder 50 dient als Energiespeicher für den Fall, dass die Sperrklinke 18 bei einer Betätigung durch den Parksperrenaktuator 10 mit ihrem Verriegelungszahn 22 gegen einen Zahn des Parksperrenrads 14 zur Anlage kommt, ohne mit der Verzahnung 16 in Formschluss zu gelangen. In einer solchen Situation sorgt die Kolbenstangenfeder 50 dafür, dass das federvorgespannte Betätigungselement 26 bei einem Rollen des Kraftfahrzeugs die Sperrklinke 18 nachrückt, so dass deren Verriegelungszahn 22 mit der Verzahnung 16 des Parksperrenrads 14 in Eingriff gelangt. In der umgekehrten Richtung kann das Betätigungselement 26 bei einer Bewegung des Kolbens 40 in die Entsperrposition EP über den Anschlag 52 in der Entsperrrichtung E bewegt, d.h. gezogen werden.
Nachfolgend wird die Arretiereinrichtung 46 des in den 2 bis 9 dargestellten erfindungsgemäßen Parksperrenaktuators 10 näher beschrieben. Die Arretiereinrichtung 46 zur wahlweisen Festlegung des Kolbens 40 gegenüber dem Gehäuse 30 umfasst eine kolbenfeste erste Rastkontur 54a und ein damit zusammenwirkendes, gehäuseseitiges erstes Rastelement 56a sowie eine kolbenfeste zweite Rastkontur 54b und ein damit zusammenwirkendes, gehäuseseitiges zweites Rastelement 56b.
Die beiden Rastkonturen 54a und 54b sind jeweils in zwei Rastierblechen 58 ausgebildet, die sich in einem einen Zwischenraum 59 bildenden Abstand parallel zueinander in Richtung der Mittelachse M des Kolbens 40 erstrecken. Dabei ist die erste Rastkontur 54a an der unteren Seite der beiden Rastierbleche 58 ausgebildet, während die zweite Rastkontur 54b an der oberen Seite der beiden Rastierbleche 58 liegt. Der Kolben 40 umfasst einen druckraumseitigen ersten Kolbenteil 40a und einen der Kolbenstange 42 zugewandten zweiten Kolbenteil 40b, zwischen denen die beiden Rastierbleche 58 in den Kolben 40 eingespritzt sind.
Die beiden Rastelemente 56a und 56b sind an einem gemeinsamen Rastenträger 60 angeordnet, der sich entlang einer senkrecht zur Mittelachse M des Kolbens 40 verlaufenden Zustellachse Z zwischen den beiden Rastierblechen 58 hindurch erstreckt. Dabei erstrecken sich die beiden Rastelemente 56a und 56b jeweils in einer senkrecht zur Mittelachse M des Kolbens 40 und in einer senkrecht zur Zustellachse Z des Rastenträgers 60 verlaufenden Ausrichtung. Das erste Rastelement 56a befindet sich unterhalb der beiden Rastierbleche 58, so dass es von unten in die erste Rastkontur 54a eingreifen kann. Das zweite Rastelement 56b liegt beabstandet vom ersten Rastelement 56a oberhalb der beiden Rastierbleche 58, so dass es von oben in die zweite Rastkontur 54b eingreifen kann. Dabei entspricht die erste Rastkontur 54a der Sperrposition SP des Kolbens 40, während die zweite Rastkontur 54b der Entsperrposition EP des Kolbens 40 entspricht.
Wenn das erste Rastelement 56a in seiner in 8 (Parksperre 12 in P-Stellung) gezeigten Arretierstellung A ist, befindet sich das zweite Rastelement 56b in einem geringen Abstand oberhalb der beiden Rastierbleche 58 in seiner Freigabestellung F. In diese Stellungen A und F sind beide Rastelemente 56a und 56b durch eine am gemeinsamen Rastenträger 60 angreifende Vorspannfeder 62 passiv vorgespannt. Entgegen der Vorspannung durch die Vorspannfeder 62 können der gemeinsame Rastenträger 60 und damit auch die beiden Rastelement 56a und 56b aktiv mittels eines elektromagnetischen Aktuators 64 entlang der Zustellachse Z in die jeweils andere Stellung F bzw. A bewegt werden, die in 9 (Parksperre 12 in NP-Stellung) dargestellt ist. Dabei befindet sich das erste Rastelement 56a in einem geringen Abstand unterhalb der beiden Rastierbleche 58 in seiner Freigabestellung F, während das zweite Rastelement 56b in seiner Arretierstellung A ist. Bei aktivierter Parksperre 12 (P-Stellung in 8) ist die Arretiereinrichtung 46 also normalerweise blockiert, wohingegen sie bei entsperrter Parksperre 12 (NP-Stellung in 9) normalerweise freigegeben ist.
Der elektromagnetische Aktuator 64 ist hier durch einen ringförmigen Elektromagnet gebildet, der eine in einem Magnetgehäuse 66 untergebrachte Spule 68 und einen darin gelagerten Tauchanker 70, der bei Bestromung der Spule 68 gegen die nach oben wirkende Kraft der Vorspannfeder 62 nach unten in die Spule 68 hineingezogen wird und dabei über einen Stößel 72 den gemeinsamen Rastenträger 60 nach unten verstellt, was in 9 durch den Pfeil 74 symbolisiert ist.
Dabei wird das zweite Rastelement 56b ausgehend von seiner in 8 gezeigten Freigabestellung F bei Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 64 nach unten verstellt, bis es auf dem oberen Rand der beiden Rastierbleche 58 anliegt. Nun kann der Kolben 40 durch hydraulische Druckbeaufschlagung des Druckraums 48 gegen die von der Kolbenfeder 44 ausgeübte Druckkraft von der Sperrposition SP in die Entsperrposition EP verfahren werden, wobei das durch eine Nadelrolle gebildete zweite Rastelement 56b auf dem oberen Rand der beiden Rastierbleche 58 entlang rollen kann, bis es in der Entsperrposition EP des Kolbens 40 durch die vom elektromagnetische Aktuator 64 ausgeübte Kraft in die zweite Rastkontur 54b hineingedrückt wird und so den Kolben 40 festlegt. In entsprechender Weise kann auch das ebenfalls durch eine Nadelrolle gebildete erste Rastelement 56a auf dem unteren Rand der beiden Rastierbleche 58 entlang rollen, wenn zur Freigabe des Kolbens 40 der elektromagnetische Aktuator 64 nicht mehr weiter bestromt wird, so dass die Vorspannfeder 62 den gemeinsamen Rastenträger 60 und damit auch das erste Rastelement 56a nach oben drückt und der Kolben 40 bei ausbleibender Druckbeaufschlagung des Druckraums 48 durch die Kolbenfeder 44 von der Entsperrposition EP wieder in die Sperrposition SP gedrückt wird.

Claims

Elektrohydraulischer Parksperrenaktuator (10) zur Betätigung einer Parksperre (12) in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (30), in dem ein Kolben (40) zur Betätigung der Parksperre (12) entlang einer Mittelachse (M) längsverschieblich aufgenommen ist, der aus einer Sperrposition (SP) in eine Entsperrposition (EP) und umgekehrt bewegbar und gegenüber dem Gehäuse (30) mittels einer Arretiereinrichtung (46) wahlweise festlegbar ist, wobei die Arretiereinrichtung (46) zwei kolbenfeste Rastkonturen (54a, 54b) und ein erstes gehäuseseitiges Rastelement (56a) aufweist, das aus einer Arretierstellung (A), in der es sich mit einer ersten der beiden Rastkonturen (54a) in Eingriff befindet, entlang einer in einem Winkel zur Mittelachse (M) verlaufenden Zustellachse (Z) in eine Freigabestellung (F) bewegbar ist, in der es beide Rastkonturen (54a, 54b) freigibt, und umgekehrt, und wobei das erste Rastelement (56a) mittels einer Vorspannfeder (62) in die Arretierstellung (A) vorgespannt ist und entgegen dieser Vorspannung mittels eines elektromagnetischen Aktuators (64) in die Freigabestellung (F) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (46) ein zweites gehäuseseitiges Rastelement (56b) aufweist, das aus einer Arretierstellung (A), in der es sich mit der zweiten der beiden Rastkonturen (54b) in Eingriff befindet, in eine Freigabestellung (F) bewegbar ist, in der es beide Rastkonturen (54a, 54b) freigibt, und umgekehrt, wobei das zweite Rastelement (56b) mittels einer Vorspannfeder (62) in die Freigabestellung (F) vorgespannt ist und entgegen dieser Vorspannung mittels eines elektromagnetischen Aktuators (64) in die Arretierstellung (A) bewegbar ist.
Parksperrenaktuator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rastelement (56a) und das zweite Rastelement (56b) von einer gemeinsamen Vorspannfeder (62) vorgespannt sind.
Parksperrenaktuator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rastelement (56a) und das zweite Rastelement (56b) mittels eines gemeinsamen elektromagnetischen Aktuators (64) bewegbar sind.
Parksperrenaktuator (10) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rastelemente (56a, 56b) mittels des gemeinsamen elektromagnetischen Aktuators (64) und der gemeinsamen Vorspannfeder (62) parallel zueinander um jeweils den gleichen Zustellweg bewegbar sind.
Parksperrenaktuator (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rastelement (56a) und das zweite Rastelement (56b) an einem gemeinsamen Rastenträger (60) angeordnet sind, der mittels des gemeinsamen elektromagnetischen Aktuators (64) und der gemeinsamen Vorspannfeder (62) entlang der Zustellachse (Z) bewegbar ist.
Parksperrenaktuator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (56a, 56b) jeweils durch Lagerelemente, vorzugsweise durch Nadelrollen gebildet sind.
Parksperrenaktuator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rastkonturen (54a, 54b) in mindestens einem sich in Richtung der Mittelachse (M) des Kolbens (40) erstreckenden gemeinsamen Rastierelement (58) ausgebildet sind, das in den Kolben (40) integriert ist.
Parksperrenaktuator (10) nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rastkonturen (54a, 54b) in dem gemeinsamen Rastierelement (58) ausgebildet sind, das eine sich in Richtung der Mittelachse (M) des Kolbens (40) erstreckende Ausnehmung aufweist, durch die hindurch sich der Rastenträger (60) erstreckt.
Parksperrenaktuator (10) nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (40) zwei sich in einem Abstand parallel zueinander in Richtung der Mittelachse (M) des Kolbens (40) erstreckende Rastierbleche (58) umfasst, in denen jeweils die beiden Rastkonturen (54a, 54b) ausgebildet sind, wobei der Rastenträger (60) sich durch den zwischen den beiden Rastierblechen (58) ausgebildeten Zwischenraum (59) hindurch erstreckt.
Parksperrenaktuator (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rastkonturen (54a, 54b) sowie die beiden Rastelemente (56a, 56b) an einander in Richtung der Zustellachse (Z) gegenüberliegenden Seiten des mindestens einen Rastierelements (58) angeordnet sind.
Parksperrenaktuator (10) nach den Ansprüchen 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame elektromagnetische Aktuator (64) und die gemeinsame Vorspannfeder (62) auf einander in Richtung der Zustellachse (Z) gegenüberliegenden Seiten des mindestens einen Rastierelements (58) angeordnet sind.
Parksperrenaktuator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels der Vorspannfeder (62) in die Arretierstellung (A) vorgespannte erste Rastelement (56a) mit der ersten Rastkontur (54a) in Eingriff ist, wenn sich der Kolben (40) in der Sperrposition (SP) befindet, und dass das mittels der Vorspannfeder (62) in die Freigabestellung (F) vorgespannte zweite Rastelement (56b) mit der zweiten Rastkontur (54b) in Eingriff ist, wenn sich der Kolben (40) in der Entsperrposition (EP) befindet.