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Die Erfindung betrifft eine Parksperrenvorrichtung für ein Getriebe eines Fahrzeugs, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Getriebe mit einer solchen Parksperrenvorrichtung.
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Parksperrenvorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt und dazu eingerichtet, bei Betätigung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs mit einer Sperrklinke in eine Verzahnung eines Parksperrenrades des Kraftfahrzeuggetriebes einzugreifen, um durch diesen Eingriff der Sperrklinke eine mit dem Parksperrenrad wirkverbundene Abtriebswelle des Getriebes gegen Rotation zu blockieren und somit ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs zu verhindern.
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Beispielsweise geht aus der
DE 10 2018 108 596 A1 eine Parksperrenvorrichtung für eine Getriebeanordnung eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Parksperrenrad, das mit einer drehbar gelagerten Welle der Getriebeanordnung drehfest verbindbar ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine erste und zweite Federanordnung, wobei die zweite Federanordnung radial außen bezogen auf eine Längsachse des Parksperrenrades von der ersten Federanordnung angeordnet ist. Außerdem ist zumindest ein Sperrelement vorgesehen, das zwischen der ersten Federanordnung und der zweiten Federanordnung radial bezogen auf die Längsachse des Parksperrenrades beweglich angeordnet ist und durch zumindest eines von der ersten Federanordnung und der zweiten Federanordnung federnd beaufschlagt wird. Eine Stützhülse ist vorgesehen, die koaxial mit dem Parksperrenrad und an einem Bauteil der Getriebeanordnung in Umfangsrichtung um die Längsachse des Parksperrenrades abstützbar ist, und die zumindest eine Öffnung aufweist, in der das zumindest eine Sperrelement radial beweglich angeordnet ist. Durch Rotation eines Betätigungsrings um eine Längsachse des Parksperrenrades ist das zumindest eine Sperrelement nach radial innen in eine Sperrposition, in der das zumindest eine Sperrelement eine Drehbewegung des Parksperrenrades blockiert, und nach radial außen in eine Freigabeposition, in der das zumindest eine Sperrelement das Parksperrenrad freigibt, sodass das Parksperrenrad frei drehbar ist, bewegbar.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Parksperrenvorrichtung vorzuschlagen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Eine erfindungsgemäße Parksperrenvorrichtung für ein Getriebe eines Fahrzeugs umfasst
- • ein zumindest mittelbar drehantreibbares Sperrrad mit mehreren am Außenumfang verteilt angeordneten Vertiefungen, die zur im Wesentlichen radialen Aufnahme von Wälzkörpern vorgesehen sind,
- • einen ortsfest angeordneten Flansch, wobei an einem Axialabschnitt des Flansches mehrere Öffnungen zur Aufnahme und radialen Führung der Wälzkörper ausgebildet sind,
- • eine Mehrkontaktklinke, aufweisend eine der Anzahl der Wälzkörper entsprechende Anzahl Rampenkonturen, wobei die Rampenkonturen dazu eingerichtet sind, bei einer Rotation der Mehrkontaktklinke relativ zum Flansch die jeweiligen Wälzkörper durch die Öffnungen radial in Richtung des Sperrrades zu drücken, und
- • einen um eine Längsachse des Sperrrades betätigbaren Betätigungsschlitten,
wobei zwischen dem Betätigungsschlitten und der Mehrkontaktklinke wenigstens ein Federelement wirksam angeordnet ist, wobei das jeweilige Federelement dazu eingerichtet ist, bei einer Drehbewegung des Betätigungsschlittens in eine erste Umfangsrichtung die Mehrkontaktklinke in die gleiche erste Umfangsrichtung derart vorzuspannen, dass ein durch die Rampenkonturen initiiertes radiales Eindringen des jeweiligen Wälzkörpers in jeweils eine Vertiefung des Sperrrades und eine daraus resultierende Blockierung einer Rotation des Sperrrades und des Flansches erfolgt.
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Mit anderen Worten ist die Parksperrenvorrichtung dazu eingerichtet, bei Betätigung bzw. Aktivierung eine Welle mit einem Gehäuse des Getriebes drehfest zu verbinden, um dadurch eine Rotation der Welle zu verhindern. Beispielsweise ist die Welle eine Abtriebswelle des Getriebes, wobei die Welle mit dem Sperrrad zumindest mittelbar drehfest verbunden ist. Bevorzugt sind an einer Außenumfangsfläche der Welle formschlüssige Elemente angeordnet, die mit formschlüssigen Elementen an der Innenumfangsfläche des Sperrrades verbunden sind. Insbesondere liegt zwischen der Welle und dem Sperrrad eine Steckverzahnung vor, wobei das Sperrrad entsprechend eine Innenverzahnung und die Welle eine mit der Innenverzahnung des Sperrrades in Zahneingriff stehende Außenverzahnung aufweist. Allgemein kann jede Welle eines Getriebes verwendet werden. Unter einer Welle ist vorliegend ein Bauteil zu verstehen, das ein Drehmoment und eine Drehzahl an damit verbundene Bauteile übertragen kann. Die Blockierung der Rotation des Sperrrades wird insbesondere erreicht, indem das Sperrrad durch die am Axialabschnitt des Flansches radial geführten Wälzkörper drehfest mit dem dreh- und axialfesten Flansch verbunden wird. Der Flansch ist dazu beispielsweise fest mit einem Gehäuse des Getriebes verbunden. Der Flansch kann am Getriebegehäuse angeschraubt sein. Mithin wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem Sperrrad und dem Gehäuse des Getriebes gebildet.
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Der Betätigungsschlitten ist vorzugsweise zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung verlagerbar. Zur Realisierung der Sperrstellung wird der Betätigungsschlitten um dessen Längs- bzw. Rotationsachse in die erste Umfangsrichtung verdreht und zur Realisierung der Freigabestellung wird der Betätigungsschlitten um dessen Längs- bzw. Rotationsachse in die dazu entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung verdreht. Mittels des Betätigungsschlittens wird die Parksperrenvorrichtung aktiviert und deaktiviert, wobei die Parksperrenvorrichtung, wenn der Betätigungsschlitten in die Sperrstellung verdreht ist, aktiviert und, wenn der Betätigungsschlitten in die Freigabestellung verdreht ist, deaktiviert ist.
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Durch Rotation des Betätigungsschlittens in die erste Umfangsrichtung wird die Mehrkontaktklinke, die durch das jeweilige Federelement in die erste Umfangsrichtung federvorgespannt ist, ebenfalls in die erste Umfangsrichtung verlagert und vorgespannt. Die an der Mehrkontaktklinke angeformten Rampenkonturen rotieren gleichermaßen um die Längsachse des Sperrrades herum. In Abhängigkeit der Form der Rampenkonturen werden die Wälzkörper dabei nach radial innen, also in Richtung des Sperrrades gedrückt, wobei die Bewegung der Wälzkörper durch die Öffnungen am Axialabschnitt des Flansches in radialer Richtung der Vorrichtung geführt ist. Die Rampen der Rampenkonturen können in radialer Richtung linear ansteigend oder exponentiell ansteigend ausgebildet sein. Die Wälzkörper können durch die radiale Verlagerung in die Vertiefungen am Sperrrad eintreten und erzeugen so eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Sperrrad und dem Flansch. Zur Aktivierung der Parksperre, in der die Wälzkörper eine Drehbewegung des Sperrrades blockiert, werden die Wälzkörper nach radial innen bewegt. Im verrasteten Zustand, das heißt im aktivierten Zustand der Parksperrenvorrichtung, wird das Drehmoment durch das Fahrzeug aus dem Sperrrad über die Wälzkörper auf den in sich geschlossenen Axialabschnitt des Flansches übertragen.
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Das Sperren des Sperrrades relativ zum Flansch erfolgt nur dann, wenn der jeweilige Wälzkörper und die Vertiefung am Sperrrad im Wesentlichen radial fluchtend zueinander ausgerichtet sind, wobei, wenn der jeweilige Wälzkörper und die Vertiefung nicht im Wesentlichen radial fluchtend zueinander ausgerichtet sind, das Eindringen des Wälzkörpers in die jeweilige Vertiefung durch die Außenumfangsfläche des Sperrrades verhindert wird, und wobei der jeweilige durch die jeweilige in Umfangsrichtung federvorgespannte Rampenkontur nach radial innen vorgespannte Wälzkörper am Sperrrad abgleitet, bis der jeweilige Wälzkörper und die jeweilige Vertiefung im Wesentlichen radial fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Gleiches gilt auch, wenn das Sperrrad mit einer zu hohen Geschwindigkeit rotiert. Im Falle einer Betätigung der Parksperre bei zu hohen Geschwindigkeiten oder Zahn-auf-Zahn-Stellung können die Wälzkörper nicht radial in das Sperrrad eintauchen bzw. in der jeweiligen Vertiefung zur Anlage kommen und werden von der Kontur des Sperrrades abgewiesen. Dabei kommt es zum Ratschen der Parksperrenvorrichtung, wobei die federvorgespannte Mehrkontaktklinke relativ zum Betätigungsschlitten schwingt. Während des Ratschens werden die auftretenden Kräfte zumindest mittelbar über den Flansch am Gehäuse des Getriebes abgestützt. Eine Zahn-auf-Zahn-Stellung liegt vor, wenn der jeweilige Wälzkörper am Außenumfang des Sperrrades, und somit nicht in einer der Vertiefungen des Sperrrades, anliegt. Sobald die Vertiefungen des Sperrrades in den Bereich der Wälzkörper kommen, verdreht die federvorgespannte Multikontaktklinke weiter, wobei der jeweilige Wälzkörper durch die dazugehörige Rampenkontur in eine der Vertiefungen gedrückt wird und dort zur Realisierung der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Sperrrad und dem Flansch zur Anlage kommt.
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Das Ratschen impliziert Energie in die Mehrkontaktklinke und darüber zurück in das jeweilige Federelement. Das jeweilige Federelement schwingt dabei so lange bei jedem Zahnkontakt, bis eine Einrastgeschwindigkeit des Sperrrades erreicht ist und die Parksperre verriegeln kann, also die Wälzkörper in der dazugehörigen Vertiefung am Sperrrad zur Anlage kommen können.
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Zum Lösen der Parksperre, in der die Wälzkörper das Sperrrad freigeben, sodass das Sperrrad frei drehbar ist, werden die Wälzkörper nach radial außen bewegt. Die Mehrkontaktklinke ist dazu vorteilhafterweise radial außerhalb des Axialabschnitts des ortsfesten Flansches angeordnet
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Das jeweilige Federelement wirkt während der Aktivierung der Parksperrenvorrichtung als flexibles Element zum Speichern von Energie, und zwar insbesondere dann, wenn der Betätigungsschlitten von der Freigabestellung in die Sperrstellung gedreht wird sowie wenn der jeweilige Wälzkörper und die dazugehörige Vertiefung am Sperrrad nicht im Wesentlichen radial fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Rotiert die Mehrkontaktklinke in die erste Umfangsrichtung, also ebenfalls in eine Sperrstellung, und die Wälzkörper fluchten nicht mit der jeweiligen Vertiefung, erfolgt ein Einfedern des jeweiligen Federelements während sich die Wälzkörper, die von der Kontur des Sperrrades abgewiesen werden, in radialer Richtung entgegen der Federkraft des jeweiligen Federelements an der jeweiligen Rampenkontur der Mehrkontaktklinke abstützen. Das jeweilige Federelement ist vorzugsweise zwischen dem Betätigungsschlitten und der Mehrkontaktklinke aufgenommen und abgestützt. Anders gesagt stützt sich das jeweilige Federelement einerseits zumindest mittelbar am Betätigungsschlitten und andererseits zumindest mittelbar an der Mehrkontaktklinke ab.
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Als zumindest mittelbare Verbindung ist eine Verbindung zu verstehen, bei der zwei Elemente über mindestens ein weiteres Element, das zwischen den beiden Elementen angeordnet ist, miteinander (wirk-)verbunden sind oder bei der die beiden Elemente direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Bei einer zumindest mittelbaren Abstützung können zwischen den beiden Elementen weitere Elemente angeordnet sein oder die beiden Elemente stützen sich unmittelbar und direkt aneinander ab.
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Vorzugsweise ist das jeweilige Federelement eine als Ringfeder ausgebildete Druckfeder, die wenigstens teilweise um die Längsachse der Parksperrenvorrichtung bzw. des Sperrrades umlaufend angeordnet ist. Mit einem Ende stützt sich die jeweilige Ringfeder zumindest mittelbar am Betätigungsschlitten ab und mit dem anderen Ende stützt sich die jeweilige Ringfeder zumindest mittelbar an der Mehrkontaktklinke ab. Alternativ ist die Verwendung von mindestens einer Tellerfeder oder anderen Federelementen denkbar. Das jeweilige Federelement spannt die Mehrkontaktklinke in die erste Umfangsrichtung vor, insbesondere, wenn der Betätigungsschlitten in die Sperrstellung bewegt wird.
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Der Betätigungsschlitten ist vorzugsweise zumindest mittelbar durch einen Aktuator in die erste Umfangsrichtung und eine entgegengesetzt zur ersten Umfangsrichtung gerichteten zweiten Umfangsrichtung verlagerbar ist. Der Aktuator kann eine elektrische Maschine sein, die wiederum mit einer Energieversorgung sowie einer Leistungselektronik verbunden sein kann. Der Aktuator ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass der Betätigungsschlitten zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung verdrehbar ist.
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Die Parksperrenvorrichtung umfasst bevorzugt einen Schneckentrieb, aufweisend eine drehantreibbare Schneckenwelle und ein Schneckenrad, wobei die Schneckenwelle durch den Aktuator drehantreibbar ist, und wobei das Schneckenrad eine wenigstens teilweise am Außenumfang des Betätigungsschlittens drehfest angeordnete Au-ßenverzahnung ist, die mit der Schneckenwelle in Zahneingriff steht. Der Schneckentrieb kann Teil des Aktuators sein oder im Kraftfluss zwischen dem Betätigungsschlitten und dem Aktuator wirksam angeordnet sein. Die Schneckenwelle kann rechts- und linkssteigend sowie ein- und mehrgängig ausgeführt sein. Die Außenverzahnung am Betätigungsschlitten ist derart ausgelegt, dass der Betätigungsschlitten mittels des Aktuators und des Schneckentriebs zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung verdrehbar ist. Zur Einsparung von Gewicht und Herstellungskosten ist daher die Au-ßenverzahnung am Betätigungsschlitten nur teilweise umlaufend ausgeführt. Durch den großen Manteldurchmesser des Betätigungsschlittens lassen sich hohe Übersetzungen erreichen. Zudem kann auf ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe am Aktuator verzichtet werden.
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Um eine Selbstausrichtung des Betätigungsschlittens zu realisieren und die Kraftverteilung zu optimieren sind zwischen dem Betätigungsschlitten und der Mehrkontaktklinke zwei Federelemente angeordnet. Eine derartige Ausführung der Parksperrenvorrichtung stellt sicher, dass keine Querkräfte auf die Vorrichtung einwirken. Jedes Federelement kann sich dabei etwa um den halben Umfang der Vorrichtung erstrecken. Mithin können großer Federlängen realisiert werden.
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Vorzugsweise ist die Mehrkontaktklinke räumlich zwischen dem Sperrrad und dem Betätigungsschlitten angeordnet, wobei das Sperrrad radial innerhalb der Mehrkontaktklinke angeordnet ist. Radial betrachtet ist somit die Mehrkontaktklinke außerhalb des Sperrrades angeordnet, wobei radial zwischen der Mehrkontaktklinke und dem Sperrrad der Axialabschnitt des Flansches angeordnet ist. Die Rampenkonturen der Mehrkontaktklinke sind radial nach innen, also in Richtung des Sperrrades, angeformt. Das Sperrrad ist axial durch den Axialabschnitt des Flansches hindurchgeführt. Zudem ist der Betätigungsschlitten radial außerhalb der Mehrkontaktklinke angeordnet. Die Parksperrenvorrichtung kann dadurch axial kurzbauend gestaltet werden, wobei auch der vorhandene radiale Bauraum optimal genutzt wird.
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Der Axialabschnitt des Flansches ist derart ausgebildet, dass die Mehrkontaktklinke, der Betätigungsschlitten und das jeweilige Federelement axial auf den Axialabschnitt montiert werden können. Der Axialabschnitt kann rohrförmig ausgebildet sein. Der Axialabschnitt kann zudem mit einem Radialabschnitt des Flansches verbunden sein, der an das Getriebegehäuse angeschlossen ist.
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Bevorzugt ist das jeweilige Federelement räumlich innerhalb des Betätigungsschlittens angeordnet. Auch wenn mehrere Federelemente vorgesehen sind, können diese am Umfang verteilt innerhalb des Betätigungsschlittens angeordnet sein. Dadurch kann die Parksperrenvorrichtung zusätzlich kompakter gestaltet werden, wobei gleichzeitig mehr Federlänge realisierbar ist. Wenn das jeweilige Federelement als Druckfeder ausgebildet, wird es durch Betätigung des Betätigungsschlittens in Umfangsrichtung gestaucht. Diese Stauchung des jeweiligen Federelements führt zu einer radialen Aufweitung, wodurch das jeweilige Federelement an der Innenmantelfläche des Betätigungsschlittens zur Anlage kommt. Es wird eine Federreibung zwischen der Innenmantelfläche der Mehrkontaktklinke und der Außenmantelfläche des Axialabschnitts des Flansches erzeugt, die eine Dämpfung der Schlittenenergie beim Abweisen bzw. beim Ratschen realisiert. Dadurch werden die Energie sowie die Endeinschlagskräfte in der Parksperrenvorrichtung reduziert.
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Nach einem Ausführungsbeispiel weist das Sperrrad sechs über den Umfang des Sperrrades verteilte Vertiefungen auf. Dies stellt eine gleichmäßige Kraftverteilung sicher, wobei die einzelnen Elemente geringeren Belastungen ausgesetzt sind. Selbstverständlich können je nach Anforderung an die Parksperrenvorrichtung auch weniger oder mehr als sechs Vertiefungen am Sperrrad ausgebildet sein. Die Vertiefungen weisen bevorzugt eine zum Wälzkörper komplementäre Form auf.
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In diesem Sinne weist die Mehrkontaktklinke sechs gleichmäßig am Innenumfang verteilte Rampenkonturen auf, an denen jeweils ein Wälzkörper zur Anlage kommt und geführt ist. Damit weist der Flansch sechs Öffnung zur Aufnahme jeweils eines Wälzkörpers auf, wobei für jeden Wälzkörper je eine Vertiefung am Sperrrad angeordnet ist. Sowohl die Vertiefungen am Sperrrad als auch die Öffnungen am Axialabschnitt des Flansches sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt, also mit den gleichen relativen Winkeln zueinander angeordnet. Auch in diesem Fall können weniger oder mehr als sechs Wälzkörper vorgesehen sein, die sich radial an einer jeweiligen Rampenkontur abstützen und in radialer Richtung durch eine jeweilige Öffnung geführt sind.
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Vorzugsweise weist die Parksperrenvorrichtung zumindest einen drehfest mit der Mehrkontaktklinke verbundenen Mitnehmer auf, der dazu eingerichtet ist, bei einer Drehbewegung des Betätigungsschlittens in die zweite Umfangsrichtung die Mehrkontaktklinke in die gleiche zweite Umfangsrichtung zurück in dessen Ausgangsstellung zu bewegen sowie die Wälzkörper nach radial außen zu führen. Der Mitnehmer wirkt mit dem jeweiligen Federelement zusammen. Die Anzahl der Mitnehmer entspricht somit der Anzahl der Federelemente. Bei einer Rotation des Betätigungsschlittens in die erste oder zweite Umfangsrichtung wird der Mitnehmer gleichmäßig mitverdreht. Wird der Betätigungsschlitten aus der Sperrstellung in die zweite Umfangsrichtung hin zur Freigabestellung verlagert, wird ein Lösen der Parksperre realisiert, indem die formschlüssige Verbindung zwischen dem Sperrrad und dem Flansch gelöst wird. Dabei verlagern die Wälzkörper radial nach außen in Richtung der Mehrkontaktklinke, die in Abhängigkeit der Rotation des Betätigungsschlittens sowie des sich damit gleichzeitig entspannenden Federelements ebenfalls in die zweite Umfangsrichtung rotiert. Mit anderen Worten wird die Vorspannenergie des jeweiligen Federelements gelöst, wobei die Mehrkontaktklinke direkt durch den jeweiligen Mitnehmer in dessen Ausgangs- oder Ursprungsstellung zurückgedreht wird.
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Zudem kann an der Mehrkontaktklinke ferner ein Mitnehmerring drehfest angeordnet sein. Der Mitnehmerring befindet sich bevorzugt räumlich zwischen dem Sperrrad und dem Axialabschnitt des Flansches. Der Mitnehmerring weist Ausnehmungen auf, die derart ausgebildet sind, dass die Wälzkörper, insbesondere in der Sperrstellung, radial durch die Ausnehmungen zum Sperrrad gelangen können. Beim Lösen der Parksperre dient der Mitnehmerring dazu, die Wälzkörper aus der Vertiefung herauszubewegen und nach radial außen zu bewegen. Dazu kann der Mitnehmerring im Bereich der Ausnehmungen rampenförmige Konturen aufweisen, die sich während der Verlagerung zur Freigabestellung schaufelartig zwischen das Sperrrad und den jeweiligen Wälzkörper drücken. Wird der Betätigungsschlitten zusammen mit der Mehrkontaktklinke und dem Mitnehmerring in die zweite Umfangsrichtung verdreht, rollen und/oder gleiten die Wälzkörper an der jeweiligen rampenförmigen Kontur des Mitnehmerrings ab und werden so nach radial außen gedrückt. Primär bewirkt jedoch die Formgebung der Vertiefungen das radiale Herausdrücken der Wälzkörper in Richtung der Mehrkontaktklinke. Dadurch wird die drehfeste Verbindung zwischen dem Sperrrad und dem Flansch gelöst, wobei sich das Sperrrad relativ zum Flansch verdrehen kann. Dabei wirken die Vertiefungen als Rampen, welche die darin anliegenden Wälzkörper durch Rotation des Sperrrades nach radial außen drücken. Der Mitnehmerring hält die Wälzkörper davon ab, radial nach innen in Richtung des Sperrrades zu rutschen oder zu fallen. Die Parksperrenvorrichtung ist damit freigegeben bzw. deaktiviert.
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Der Betätigungsschlitten und/oder die Mehrkontaktklinke und/oder der Mitnehmerring ist bevorzugt als Blechformteil ausgebildet. Anders gesagt ist eines, mehrere oder alle der genannten Bauteile aus einem dünnwandigen Material ausgebildet, insbesondere aus Metall. Die Bauteile können durch Tiefziehen oder andere Umformverfahren in ihre endgültige Form gebracht werden.
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Ein erfindungsgemäßes Getriebe für ein Fahrzeug umfasst eine solche Parksperrenvorrichtung. Das Getriebe ist vorzgusweise mit einem Antriebsstrang des Fahrzeugs verbunden, wobei mittels der Parksperrenvorrichtung, die zumindest mittelbar mit wenigstens einem der Räder des Fahrzeugs wirkverbunden ist, eine Blockierung der Rotation des jeweiligen Rades oder der jeweiligen Räder des Fahrzeugs realisiert wird. Das Getriebe ist insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung,
- 2 eine schematische Querschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung gemäß 1 in einem entriegelten Zustand,
- 3 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung gemäß den 1 und 2, und
- 4 eine schematische Querschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung gemäß den 1 bis 3 in einem verriegelten Zustand.
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Die 1 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Parksperrenvorrichtung 1. Die Parksperrenvorrichtung 1 ist für ein - nicht näher dargestelltes - Getriebe eines Fahrzeugs vorgesehen und umfasst ein Sperrrad 2 mit einer Innenverzahnung 2b. Die Innenverzahnung 2b ist dazu ausgebildet, mit einer Außenverzahnung einer - hier nicht gezeigten - drehantreibbaren Welle in Zahneingriff steht. Die Welle ist ebenso wie das Sperrrad 2 drehbar gelagert, was hier jedoch nicht näher dargestellt ist.
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Das Sperrrad 2 weist sechs am Außenumfang 2a verteilt angeordnete Vertiefungen 3 auf, die zur im Wesentlichen radialen Aufnahme von Wälzkörpern 4 vorgesehen sind. Die Parksperrenvorrichtung 1 umfasst einen gehäusefest und somit axial-, radial- und drehfest angeordneten Flansch 5 mit einem Axialabschnitt 5a und einem damit verbundenen Radialabschnitt 5b. Der Flansch ist in den 2 und 3 deutlich zu sehen. Am Axialabschnitt 5a des Flansches 5 sind sechs Öffnungen 6 zur Aufnahme und radialen Führung jeweils eines Wälzkörpers 4 ausgebildet. Die sechs Wälzkörper 4 sind damit in radialer Richtung der Parksperrenvorrichtung 1 beweglich angeordnet. Am Radialabschnitt 5b sind Bohrungen 18 ausgebildet, die zur Befestigung des Flansches 5 am - hier nicht gezeigten - Getriebegehäuse vorgesehen sind.
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Ferner ist eine aus einem Blech ausgebildete Mehrkontaktklinke 7 vorgesehen, die in Summe sechs an ihrem Innenumfang, also an ihrer zum Axialabschnitt 5a zugewandten Innenseite, gleichmäßig verteilte Rampenkonturen 8 aufweist, für jeden Wälzkörper 4 jeweils eine Rampenkontur 8. Die Rampenkonturen 8 weisen eine in radialer Richtung im Wesentlichen linear ansteigende Rampenform auf und sind dazu eingerichtet, bei einer Rotation der Mehrkontaktklinke 7 relativ zum Flansch 5 in einer ersten Umfangsrichtung U1 die jeweiligen Wälzkörper 4 durch die Öffnungen 6 am Axialabschnitt 5a radial in Richtung des Sperrrades 2 zu drücken.
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Betätigt wird die Mehrkontaktklinke 7 durch einen um eine Längsachse des Sperrrades 2 verdrehbaren und aus einem Blech ausgebildeten Betätigungsschlitten 9. Der Betätigungsschlitten 9 ist mit einem Aktuator 11 wirkverbunden, der eine Schneckenwelle 12a eines Schneckengetriebes 12 drehantreibt. Die Schneckenwelle 12a steht in Zahneingriff mit einem Schneckenrad 12b, das vorliegend als Teilverzahnung mit mehreren Zähnen am Außenumfang des Betätigungsschlittens 9 drehfest angeordnet ist. Mittels des Aktuators 11 ist der Betätigungsschlitten 9 in die erste Umfangsrichtung U1 sowie in eine dazu entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung U2 verdrehbar. Aus einer Freigabestellung, bei der die Parksperre deaktiviert ist und bei der das Sperrrad 2 relativ zum Flansch 5 verdrehen kann, ist der Betätigungsschlitten 9 in die erste Umfangsrichtung U1 in eine Sperrstellung verdrehbar, bei der die Parksperre aktiviert ist und bei einer Rotation des Sperrrades 2 relativ zum Flansch 5 blockiert ist. Umgekehrt ist der Betätigungsschlitten 9 von der Sperrstellung in die zweite Umfangsrichtung U2 in die Freigabestellung verdrehbar. Vorliegend ist der Betätigungsschlitten 9 um etwa 15° verdrehbar ausgeführt. 2 zeigt den Betätigungsschlitten 9 in der Freigabestellung. Am Betätigungsschlitten 9 sind zur Begrenzung der Bewegung des Betätigungsschlittens 9 zwei in 1 gezeigte Ausnehmungen 16 ausgebildet, durch die jeweils ein Bolzen 17 axial hindurchgeführt ist, der wiederum am Radialabschnitt 5b des Flansches 5 befestig ist.
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Die Mehrkontaktklinke 7 ist räumlich zwischen dem Sperrrad 2 und dem Betätigungsschlitten 9 angeordnet, wobei das Sperrrad 2 radial innerhalb der Mehrkontaktklinke 7 angeordnet ist. Der Axialabschnitt 5a des Flansches 5 mit den darin radial geführten Wälzkörpern 4 ist radial zwischen dem Sperrrad 2 und den Rampenkonturen 8 der Mehrkontaktklinke 7 angeordnet. Zwischen dem Betätigungsschlitten 9 und der Mehrkontaktklinke 7 sind zwei Federelemente 10a, 10b wirksam angeordnet. Die Federelemente 10a, 10b sind halbmondförmig ausgebildet sowie radial gegenüberliegend und räumlich innerhalb des Betätigungsschlittens 9 angeordnet.
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Die Federelemente 10a, 10b sind dazu eingerichtet, bei einer Drehbewegung des Betätigungsschlittens 9 in die erste Umfangsrichtung U1 die Mehrkontaktklinke 7 in die gleiche erste Umfangsrichtung U1 zu bewegen und derart vorzuspannen, dass ein durch die rampenförmige Geometrie der Rampenkonturen 8 initiiertes radiales Eindringen des jeweiligen Wälzkörpers 4 in die dazugehörige Vertiefung 3 des Sperrrades 2 erfolgt. Die Wälzkörper 4 erzeugen eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Sperrrad 2 und dem Flansch 5, sodass eine Rotation des Sperrrades 2 blockiert ist. Am Betätigungsschlitten 9 sind erste Anschläge 14 ausgebildet, an denen sich jeweils eines der Federelemente 10a, 10b in die zweite Umfangsrichtung U2 abstützen und die Mehrkontaktklinke 7 in die erste Umfangsrichtung U1 vorspannen kann. Die Mehrkontaktklinke 7 weist zwei daran einteilig angeformte Formstücke 15 auf, an dem jeweils eines der Federelemente 10a, 10b in der zweiten Umfangsrichtung U2 abgestützt ist.
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Die Rotation der Mehrkontaktklinke 7 bewirkt durch die Rampenkonturen 8 ein radiales Verschieben der Wälzkörper 4. Wenn die Wälzkörper 4 und die Vertiefungen 3 am Sperrrad 2 radial fluchtend zueinander angeordnet sind, treten die Wälzkörper 4 in die Vertiefungen 3 ein und erzeugen so die formschlüssige Verbindung zwischen dem Sperrrad 2 und dem ortsfesten Flansch 5. Diesen Zustand zeigt 4. Eine Rotation des Sperrrades 2 ist damit blockiert. Wenn der jeweilige Wälzkörper 4 und die dazugehörige Vertiefung 3 nicht im Wesentlichen radial fluchtend zueinander ausgerichtet sind, wird das Eindringen des Wälzkörpers 4 in die jeweilige Vertiefung 3 verhindert. Dabei gleiten die durch die in Umfangsrichtung federvorgespannten Rampenkonturen 8 der Mehrkontaktklinke 7 in radialer Richtung vorgespannten Wälzkörper 4 am Sperrrad 2 ab, wobei sich das Sperrrad 2 weiter um seine Längsachse verdrehen kann, bis der jeweilige Wälzkörper 4 und die dazugehörige Vertiefung 3 im Wesentlichen radial fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Analog ist die Funktionsweise bei sich zu schnell drehendem Sperrrad 2, wobei in diesem Fall ein Eindringen der Wälzkörper 4 in die Vertiefungen 3 erfolgt, wenn die Geschwindigkeit des Sperrrades 2 niedrig genug ist, dass ein Eindringen der Wälzkörper 4 in das Sperrrad 2 möglich ist. Dabei bleiben die Wälzkörper 4 bis zum Fluchten der Wälzkörper 4 mit einer jeweiligen Verteifung 3 durch die Mehrkontaktklinke 7 radial vorgespannt, wobei sich die Wälzkörper an der jeweiligen Rampenkontur 8 radial abstützen.
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Zum Lösen bzw. Deaktivieren der Parksperrenvorrichtung 1 aus dem in 4 gezeigten verriegelten Zustand zurück in den insbesondere in 2 gezeigten entriegelten Zustand wird der Betätigungsschlitten 9 in die zweite Umfangsrichtung U2 verdreht. Am Betätigungsschlitten 9 sind zwei Mitnehmer 13 angeformt, an denen jeweils eines der beiden Formstücke 15 der Mehrkontaktklinke 7 in die erste Umfangsrichtung U1 abgestützt ist. Die Mitnehmer 13 bewirken eine Rückstellung der Mehrkontaktklinke 7 in die Freigabestellung, wobei die Federelemente 10a, 10b gleichzeitig entspannen. Zur Verlagerung der Wälzkörper 4 nach radial außen und der damit einhergehenden Lösung der formschlüssigen Verbindung ist an der Mehrkontaktklinke 7 ein Mitnehmerring 19 drehfest befestigt, der radial zwischen dem Axialabschnitt 5a und dem Sperrrad 2 angeordnet ist. Der Mitnehmerring 19 weist sechs gleichmäßig am Umfang verteilte Aussparungen 20 auf, die die Wälzkörper 4 bei einer Rotation der Mehrkontaktklinke 7 und des Mitnehmerrings 19 in die zweite Umfangsrichtung U2 schaufelartig nach radial außen befördern. Durch Rotation des Betätigungsschlittens 9 und der Mehrkontaktklinke 7 in die zweite Umfangsrichtung U2 wird die formschlüssige Verbindung zwischen dem Sperrrad 2 und dem Flansch 5 freigegeben, sodass das Sperrrad 2 wieder rotieren kann. Die Vertiefungen 3 sind dabei derart ausgeformt, dass sie bei Rotation des Sperrrades 2 die Wälzkörper 4 nach radial außen drücken. Die Aussparungen 20 sind ferner derart ausgebildet, dass sie die Wälzkörper 4 in der Sperrstellung oder zur Realisierung der Sperrstellung nicht in ihrer Bewegung zur jeweiligen Vertiefung 3 bzw. nach radial innen hindern. Der Mitnehmerring 19 hält die Wälzkörper 4 in der Sperrstellung davon ab, radial nach innen in Richtung des Sperrrades 2 zu rutschen oder zu fallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperrenvorrichtung
- 2
- Sperrrad
- 2a
- Außenumfang des Sperrrades
- 2b
- Innenverzahnung des Sperrrades
- 3
- Vertiefung
- 4
- Wälzkörper
- 5
- Flansch
- 5a
- Axialabschnitt des Flansches
- 5b
- Radialabschnitt des Flansches
- 6
- Durchgangsöffnung
- 7
- Mehrkontaktklinke
- 8
- Rampenkontur
- 9
- Betätigungsschlitten
- 10a, 10b
- Federelement
- 11
- Aktuator
- 12
- Schneckentrieb
- 12a
- Schneckenwelle
- 12b
- Schneckenrad
- 13
- Mitnehmer
- 14
- Erster Anschlag
- 15
- Formstück
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Bolzen
- 18
- Bohrung
- 19
- Mitnehmerring
- 20
- Aussparung
- U1
- Erste Umfangsrichtung
- U2
- Zweite Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018108596 A1 [0003]
