DE102021205839A1

DE102021205839A1 - Parksperre eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102021205839A1
Application number: DE102021205839.6A
Authority: DE
Inventors: Oliver Gerundt; Daniel Schwartz; Markus Feigl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2022-12-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Parksperre (10) eines Fahrzeugs, die einen Aktuator (32), ein Parksperrenrad (12) mit Außenverzahnung (14) und eine Klinke (24) umfasst. Die Klinke (24) ist mittelbar durch eine erste Getriebekomponente (34) und eine zweite Getriebekomponente (36) betätigt, die auf einem Drehkörper (68) aufgenommen ist. Dieser ist um eine Drehachse (74) verdrehbar und lateral verschiebbar in einem Übertragungselement (42) aufgenommen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Parksperre (10) in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Parksperre eines Fahrzeugs, die einen Aktuator, ein Parksperrenrad mit Außenverzahnung und eine Klinke umfasst. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Parksperre in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
Stand der Technik
Bei der Parksperre handelt es sich um eine Mechanik innerhalb eines Getriebes, die nach dem Erreichen der Parkposition durch den Fahrer aktiviert wird. Die Parksperre sperrt das Getriebe und verhindert damit ein Wegrollen des abgestellten Fahrzeugs. Des Weiteren kann eine Parksperre das Getriebe des Fahrzeugs auch dann sperren, wenn vergessen wurde, das Fahrzeug gegen das Wegrollen zu sichern, was dann automatisch beim Öffnen der Fahrertür erfolgt. Eine weitere Funktion der Parksperre ist der Schutz vor beziehungsweise die Erschwerung eines Fahrzeugdiebstahls.
Im Rahmen der Funktion einer Parksperre ist das in dieser enthaltene Parksperrenrad mit einer Antriebswelle im Getriebe fest verbunden und dreht sich, sobald das Getriebe in Bewegung gesetzt wird. Wählt der Fahrer die Position P am Wählhebel, setzt ein elektromechanischer Aktuator die Mechanik in Bewegung, die eine Sperrklinke in ein Sperrrad einrasten lässt. Diese Mechanik ist gemäß dem Stand der Technik in vielen verschiedenen Ausführungsvarianten bekannt, wobei meist eine Drehbewegung des Aktuators in eine translatorische Bewegung umgesetzt wird. Nachteilig bei derartigen Parksperren ist der Umstand, dass insgesamt eine recht langsam ablaufende Einlegebewegung realisiert wird, d. h. eine langsame Einlegegeschwindigkeit vorliegt. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen liegt ein linearer Zusammenhang zwischen der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors des Aktuators und der Einlegegeschwindigkeit der Parksperre vor. Um eine höhere Einlegegeschwindigkeit zu erreichen, ist in der Regel auch der Einsatz eines größer bauenden Antriebsmotors erforderlich.
DE 10 2019 207 075 B3 hat ein Parksperrensystem zum Gegenstand, welches eine Schaltwalze aufweist. Ferner ist eine daran angebundene Schaltgabelanordnung mit Schaltgabel sowie eine Parksperrenanordnung vorgesehen. Diese umfasst ein Parksperrenrad und eine Parksperrenklinke. Die Parksperrenklinke ist drehbar an einer Klinkenachse gelagert, wobei das Einrücken der Parksperrenklinke in eine Lücke des Parksperrenrads über einen von einem Aktuator über eine Aktuatorstange betätigbaren Sperrkeil erfolgt. Der Sperrkeil greift in ein Widerlager ein, wobei das Widerlager drehbar an einem Gehäuse gelagert ist.
DE 10 2018 216 728 A1 hat eine elektromechanische Parksperre zum Gegenstand. Ein Getriebe umfasst ein Getriebegehäuse, wobei in das Getriebegehäuse eine Parksperre integriert ist. Die Parksperre umfasst eine Übertragungsvorrichtung, eine Klinke und ein Parksperrenrad. Außerhalb des Getriebegehäuses ist ein elektromechanischer Aktor angeordnet, der an einer Schnittstelle am Getriebegehäuse zu der Übertragungsvorrichtung zentriert wird und dort gegen das Getriebegehäuse abgedichtet ist.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Parksperre eines Fahrzeugs vorgeschlagen, die einen Aktuator, ein Parksperrenrad mit Außenverzahnung und eine Klinke umfasst, wobei die Klinke mittelbar durch eine erste Getriebekomponente und eine zweite Getriebekomponente betätigt ist, die auf einem Drehkörper aufgenommen ist, der um eine ortsfeste Drehachse verdrehbar ist und ein Übertragungselement lateral verschiebt.
Durch diese Lösung lässt sich der Einbau eines kleiner bauenden elektrischen Aktuators erreichen, der sich dann mit hoher Geschwindigkeit bewegt, wo keine großen Kräfte aufzubringen sind, und in Bereichen, in denen höhere Aktuatorkräfte erforderlich sind, mit geringerer Geschwindigkeit dreht.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist die erste Getriebekomponente eine Schnecke und die zweite Getriebekomponente ein Schneckenrad oder ein Schneckenradabschnitt. Durch derartig gestaltete Getriebekomponenten kann eine selbsthemmende Getriebeanordnung geschaffen werden, die bei Ausfall der Energieversorgung das Fahrzeug, welches über die erfindungsgemäß vorgeschlagene Parksperre abgebremst ist, blockiert. Eine Rotationsachse der ersten Getriebekomponente sowie eine Rotationsachse der zweiten Getriebekomponente verlaufen senkrecht zueinander.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist das Übertragungselement am Drehkörper vertikal und horizontal geführt.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist das Übertragungselement am Drehkörper in einer vertikalen Kulissenführung mittels mindestens eines Gleitsteins geführt.
Des Weiteren ist in einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre vorgesehen, dass das Übertragungselement am Drehkörper in einer horizontalen Kulissenführung mittels eines ersten Lagerpaars, beispielsweise eines Kugel- oder eines Rollenlagerpaars, geführt ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre läuft das erste Lagerpaar auf Laufflächen der horizontalen Kulissenführung. Dadurch kann einerseits eine präzise Führung und andererseits eine gleichmäßige Materialbeanspruchung im Übertragungselement, welches beispielsweise als Gabelkopf ausgebildet sein kann, erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre umfasst die Klinke eine relativ zu dieser bewegbare, durch eine Einrastfeder beaufschlagte Federschiene.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist die Klinke durch eine Rückstellfeder beaufschlagt und um eine Achse verschwenkbar, um die auch die Federschiene selbst verschwenkbar ist. Dadurch ist ein weitgehend geräusch- und erschütterungsfreier Betätigungsvorgang der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre gegeben, da die Anlaufbewegung beispielsweise einer Kolbenstange durch die mittels einer Feder abgestützte Federschiene erheblich gedämpft wird.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist am Übertragungselement, welches bevorzugt in Form eines Gabelkopfes als Blechbiegeteil oder Blechstanzteil ausgebildet ist, eine Kolbenstange angeordnet, deren Kolbenstangenkopf bei einer Bewegung der Kolbenstange in Ausfahrrichtung die Federschiene der Klinke um die Achse verschwenkt.
In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist die Kolbenstange als elastischer Biegebalken mit einem durchmesserreduzierten Abschnitt ausgeführt. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre stellen der Drehkörper und das Übertragungselement in einer Sperrposition der Parksperre einen Kniehebel dar.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Parksperre in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
Vorteile der Erfindung
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist ein positionsabhängiger Drehwinkel/Geschwindigkeitszusammenhang realisiert. Der Aktuator bewegt sich insbesondere dann, wenn wenig Kraft aufzubringen ist, mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, wohingegen sich der Aktuator in dem Stellbereich, in dem höhere Aktuatorkräfte erforderlich sind, mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt. Dadurch kann der Einbau eines kleineren elektrischen Antriebs erreicht werden. Durch die Verwendung des in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre als Übertragungselement eingesetzten Kurbelschleifers als Schaltmechanismus verfügt die Parksperre über ein sehr dynamisches Ansprechverhalten beim Auslösen sowie beim Einrücken und ermöglicht ferner ein selbsthemmendes Halten bei Ausfallen des elektrischen Bordnetzes.
Aufgrund der Realisierung des positionsabhängigen Kraft-Weg-Zusammenhangs legt am Anfang der Ausrückbewegung die Parksperre sehr viel Weg in relativ kurzer Zeit zurück, ohne dass der Kraftaufwand besonders hoch wäre. Am Ende der Ausrückbewegung verhält es sich umgekehrt. In der eingelegten Sperrposition ist das als Kurbelschleife ausgelegte Übertragungselement selbsthemmend, ähnlich einem Kniehebel. Sollte in der Sperrposition der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre das Bordnetz ausfallen, so kann die Parksperre sich nicht von selbst auskoppeln, was ein sicherheitsrelevantes Merkmal darstellt.
Um zu verhindern, dass bei noch rollendem Fahrzeug, bei einer Geschwindigkeit von ca. 5 bis 6 km/h zu hohe Kräfte auf die Parksperre einwirken, ist an dieser zwischen einer Federschiene und der Klinke eine Einrastfeder eingebaut, die dafür sorgt, dass bei zu schneller Drehbewegung des Parksperrenrads die Klinke auch bei aktiviertem Steller in Gestalt einer Kolbenstange zurückfedern kann. Diese Federbelastung der an der Klinke vorgesehenen Federschiene dient somit als Schutzmechanismus. Wird die Parksperre wieder deaktiviert, dreht der Aktuator in die andere Drehrichtung und das Übertragungselement mitsamt Kolbenstange fährt zurück. Die genannte Feder schützt somit die erfindungsgemäß vorgeschlagene Parksperrenmimik vor einem unbeabsichtigten Einlegen der Klinke in das Parksperrenrad.
Bei der ebenfalls vorgeschlagenen Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre mit Klinke, Federschiene und entsprechender Einrastfeder kann das Betätigungsorgan in Form der am Übertragungselement ausgebildeten Kolbenstange derart ausgeführt sein, dass diese im Fehlerfall, d.h. dem versehentlichen Einlegen der Parkstellung bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit elastisch ausweichen kann. In diesem Fall kann das Parksperrenrad die zum Einrasten bereite Klinke abweisen. Dies wird dadurch erreicht, dass das als Kolbenstange ausgebildete Betätigungsorgan als elastischer Biegebalken ausgeführt wird. Dazu kann beispielsweise die als Betätigungsorgan dienende Kolbenstange über eine Länge im Durchmesser reduziert ausgeführt sein.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist ein positionsabhängiger Kraft-Weg-Zusammenhang realisiert. Zu Beginn der Ausrückbewegung der Klinke legt der Schaltmechanismus sehr viel Weg in kurzer Zeit zurück ohne großen benötigten Kraftaufwand. Am Ende der Ausrückbewegung verhält es sich hingegen umgekehrt. In der eingelegten Sperrposition ist die Kurbelschleife selbsthemmend, ähnlich einem Kniehebel. Fällt in dieser Position, d. h. der Sperrposition, das elektrische Bordnetz aus, so kann die Parksperre sich nicht von selbst auskoppeln und entriegeln, wodurch ein zusätzlicher Sicherheitsaspekt gegeben ist.
Figurenliste
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Darstellung der wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre, dargestellt in einer Freigabeposition
2 eine vergrößerte Darstellung der Klinke samt Federschiene,
3 eine Vorderansicht der Parksperrenkomponenten gemäß 1,
4 eine perspektivische Ansicht der Komponenten der erfindungsgemäßen Parksperre,
5 eine Darstellung der Komponenten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre in ihrer Sperrposition,
6 eine vergrößerte Darstellung der interagierenden Komponenten der erfindungsgemäßen Parksperre in ihrer Sperrposition und
7 eine Darstellung einer Ausführungsvariante der Parksperre mit einer einen elastischen Biegebalken darstellenden, als Betätigungsorgan dienenden Kolbenstange.

Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre anhand ihrer wesentlichen Komponenten.
In 1 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre 10 dargestellt, die sich in ihrer Freigabeposition 64 befindet. Die Parksperre 10 umfasst ein Parksperrenrad 12, welches eine Außenverzahnung 14 aus Zähnen 16 und zwischen diesen in regelmäßiger Abfolge angeordneten Zahnlücken 18 aufweist. Das Parksperrenrad 12 ist auf einer Antriebswelle 20 über eine Wellen-Naben-Verbindung 22 aufgenommen, die beispielsweise als eine Mehrkeilwellenverbindung oder dergleichen ausgestaltet sein kann. Der Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 ist eine Klinke 24 zugeordnet, die um eine Achse 26 verschwenkbar ist. Die Klinke 24 ist über eine Rückstellfeder 28 beaufschlagt, welche die Klinke 24 in ihrer Freigabeposition 64 hält, solange ein Aktuator 32 nicht betätigt ist. An der Klinke 24 befindet sich eine Federschiene 30, die ebenfalls um die Achse 26 verschwenkbar ist. Zwischen der Klinke 24 und der Federschiene 30 ist eine Einrastfeder 82 (vgl. Darstellung gemäß 2) aufgenommen.
Die erfindungsgemäße Parksperre 10 gemäß der Darstellung in 1 wird durch einen Aktuator 32 angetrieben, der beispielsweise als Elektroantrieb ausgeführt ist. Der Aktuator 32 beaufschlagt über eine Welle eine erste Getriebekomponente 34, die beispielsweise als Schnecke ausgeführt sein kann. Diese kämmt mit einer zweiten Getriebekomponente 36, die als ein Schneckenrad oder ein Schneckenradabschnitt ausgebildet ist. Die Achsen 26, um welche die erste Getriebekomponente 34 sowie die zweite Getriebekomponente 36 rotieren, verlaufen senkrecht zueinander, so dass bei Energiezufuhrunterbrechung zum Aktuator 32 eine Selbsthemmung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre 10 gegeben ist, was einen sicherheitsrelevanten Aspekt darstellt.
Wie aus der Darstellung gemäß 1 weiter hervorgeht, ist die zweite Getriebekomponente 36 an einem Drehkörper 68 aufgenommen. Der Drehkörper 68 ist um eine ortsfeste Drehachse 74 verschwenkbar. An dem Drehkörper 68 ist ein als Kurbelschleife 40 dienendes Übertragungselement 42 aufgenommen. Dieses Übertragungselement 42 kann als ein gebogenes oder gestanztes Blechteil ausgeführt sein und umfasst eine horizontale Kulissenführung 44 sowie eine senkrecht zu dieser im Übertragungselement 42 angeordnete vertikale Kulissenführung 46.
Das Übertragungselement 42 ist einerseits mittels eines Gleitsteins 48 in der vertikalen Kulissenführung 46 am Drehkörper 68 geführt, andererseits über ein erstes Lagerpaar 50, welches in der horizontalen Kulissenführung 44 lateral bewegbar ist, am Drehkörper 68 beweglich aufgenommen. Die horizontale Kulissenführung 44 umfasst des Weiteren Laufflächen 54 für ein erstes Lagerpaar 50, welches beispielsweise als Kugellager oder Rollenlager oder dergleichen ausgebildet sein kann.
Am als Kurbelschleife 40 dienenden Übertragungselement 42 ist eine Kolbenstange 38 aufgenommen. Deren Kolbenstangenkopf 80 wirkt auf die Unterseite der Federschiene 30, die um die Achse 26, um welche auch die Klinke 24 bei ihrer Betätigung verschwenkbar ist, verschwenkt werden kann.
Mittels eines Befestigungsflansches 56 ist der Aktuator 32 an einem Gehäuse ortsfest befestigt. Durch dessen ortsfeste Befestigung sowie die ortsfeste Lagerung des Drehkörpers 68 in einem nicht näher dargestellten Gehäuse ist deren Position fix zueinander. Relativ zum Drehkörper 68 ist bei dessen Betätigung über die erste Getriebekomponente 34 sowie die zweite Getriebekomponente 36 das Übertragungselement 42 relativ zum Drehkörper 68 in lateraler Richtung verfahrbar.
Der Darstellung gemäß 2 ist zu entnehmen, dass die Klinke 24, die um die Achse 26 verschwenkbar ist, die federbeaufschlagte Federschiene 30 enthält.
Diese ist durch die Einrastfeder 82 beaufschlagt, die sich an der Unterseite der Klinke 24 abstützt. Die Klinke 24 an sich ist über die Rückstellfeder 28 beaufschlagt, welche die Klinke 24 in ihrer Freigabeposition 64 hält. Dadurch ist die Klinke 24 von der Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 zurückgestellt und kann nicht in eine der Klinke 24 gegenüberliegende Zahnlücke 18 der Außenverzahnung 14 eingreifen.
Durch die Einrastfeder 82 wird dafür gesorgt, dass bei einer zu schnellen Drehung des Parksperrenrads 12 bei einem noch rollenden Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 5 km/h bis 6 km/h die Klinke 24 bei ausgefahrener Kolbenstange 38 zurückfedert. Somit dient die Einrastfeder 82 als Schutzmechanismus. Wird die Parksperre 10 wieder zurückgestellt, d. h. in ihre Freigabeposition 64 zurückbewegt, dreht der Aktuator 32 in die entsprechend andere Drehrichtung und das als Gabelkopf ausgebildete Übertragungselement 42 samt Kolbenstange 38 fährt zurück.
In der Darstellung gemäß 2 sind lediglich Teile der ersten Getriebekomponente 34 und der zweiten Getriebekomponente 36 dargestellt.
3 zeigt eine Vorderansicht der Komponenten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre 10 gemäß 1. Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass die Drehachse 74 sowohl das erste Lagerpaar 50 als auch ein zweites Lagerpaar 52 aufnimmt. Über das zweite Lagerpaar 52 ist die Drehachse 74 ortsfest in einem in den 3 und 1 nicht näher dargestellten Gehäuse gelagert. Damit ist die Position des Drehkörpers 68 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre 10 fixiert. Aus der Darstellung gemäß 3 geht des Weiteren hervor, dass das erste Lagerpaar 50 sich auf Laufflächen 54 des Übertragungselements 42 bewegt. Die Laufflächen 54 erstrecken sich senkrecht zur in 3 dargestellten Zeichenebene. Das Übertragungselement 42 ist bevorzugt als gestanztes oder gebogenes Blechbiegeteil ausgeführt und umfasst des Weiteren eine Querachse 76, die einen Gleitstein 48 aufnimmt (vgl. Darstellung gemäß 1), der in der in 1 dargestellten vertikalen Kulissenführung 46 läuft. 3 zeigt, dass zwischen den Wangen des Übertragungselements 42 ein Steg 62 verläuft. Zwischen den Wangen des Übertragungselements 42 und dem Steg 62 sind jeweils eine erste Distanzhülse 58 sowie eine zweite Distanzhülse 60 aufgenommen, um dem als Blechbiege- oder Blechstanzteil ausgebildeten Übertragungsteil 42, das als Kurbelschleife 40 dient, die notwendige mechanische Stabilität zu verleihen.
3 zeigt darüber hinaus die Rückstellfeder 28 sowie die Einrastfeder 82, deren Funktion vorstehend bereits beschrieben worden sind.
Über den Befestigungsflansch 56 ist der in 3 nur teilweise dargestellte, vorzugsweise als Elektroantrieb ausgebildete Aktuator 32 beispielsweise in einem Gehäuse eines E-Achsen-Moduls fixierbar.
Aus der in perspektivischer Widergabe dargestellten 4 geht hervor, dass sich die Parksperre 10 in ihrer Freigabeposition 64 befindet. In der in 4 dargestellten Freigabeposition 64 ist die Klinke 24 vom Außenumfang des Parksperrenrads 12 zurückgestellt und rastet demnach nicht in die Zahnlücke 18 zwischen zwei benachbarten Zähnen 16 der Außenverzahnung 14 ein. Die Position der Klinke 24 wird durch die Rückstellfeder 28 bewirkt. An der Unterseite der Klinke 24 ist die ebenfalls um die Achse 26 bewegbare Federschiene 30 angeordnet, die durch die Einrastfeder 82 beaufschlagt ist.
Aus der Darstellung gemäß 4 ergibt sich des Weiteren, dass die erste Getriebekomponente 34, ausgeführt als Schnecke, sowie die zweite Getriebekomponente 36, ausgeführt als Schneckenrad beziehungsweise Schneckenradabschnitt, in ihrer Ausgangsposition befinden. Bei einer Ansteuerung des Aktuators 32 verfährt die zweite Getriebekomponente 36 und führt gemäß dem Pfeil 70 eine Schwenkbewegung „Einrasten“ aus. Dazu verfährt, ausgehend von der Darstellung in 4, der Drehkörper 68 im Uhrzeigersinn entsprechend der Richtung der Schwenkbewegung 70. Der Drehkörper 68 ist über das zweite Lagerpaar 52 ortsfest gelagert, so dass beim Kämmen der ersten Getriebekomponente 34 mit der zweiten Getriebekomponente 36 die Schwenkbewegung 70 des Drehkörpers 68 erfolgt. Die Gleitsteine 48, aufgenommen an der Querachse 76, verfahren in ihrer vertikalen Kulissenführung 46 nach oben, so dass das Übertragungselement 42 lateral in Ausfahrrichtung 78 verschoben wird. Dadurch wird der Kolbenstangenkopf 80 der Kolbenstange 38 an die Federschiene 30 angestellt, die Klinke 24 um die Achse 26 verschwenkt, so dass die Parksperre 10 gemäß der Darstellung in 4 von ihrer dort dargestellten Freigabeposition 64 in eine in 5 dargestellte Sperrposition 66 überführt wird.
Aus der perspektivischen Ansicht gemäß 4 ergibt sich des Weiteren, dass die horizontale Kulissenführung 44 und die vertikale Kulissenführung 46 im als Kurbelschleife 40 dienenden Übertragungselement 42 um 90° versetzt zueinander orientiert sind. Bei der Schwenkbewegung 70 des Drehkörpers 68 mit zweiter Getriebekomponente 36 schiebt sich das Übertragungselement 42 entlang der Laufflächen 54, die die horizontale Kulissenführung 44 begrenzen, in laterale Richtung, d. h. in Ausfahrrichtung 78, wobei die Gleitsteine 48 in den vertikalen Kulissenführungen 46 nach oben fahren. Somit wird bei entsprechender Betätigung des Aktuators 32 die in 5 dargestellte Sperrposition 66 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre 10 erreicht.
Der Darstellung gemäß 5 ist zu entnehmen, dass bei Erreichen der Sperrposition 66 die Klinke 24 in die Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 in eine Zahnlücke 18 zwischen zwei nebeneinanderliegenden Zähnen 16 eingreift und mithin die Drehbewegung des Parksperrenrads 12 der Parksperre 10 blockiert.
Wie aus 5 hervorgeht, ist in der Sperrposition 66 die Kolbenstange 38, die mit dem Übertragungselement 42 verbunden ist, in Ausfahrrichtung 78 verschoben. Dies bedeutet, dass das als Kurbelschleife 40 dienende Übertragungselement 42 bei der Drehbewegung des Drehkörpers 68 um seine Drehachse 74 lateral zu diesem verfährt und die Klinke 24 nach oben drückt, so dass diese in die Außenverzahnung 14 eingreift, entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 28, die sich an einem Gehäuseteil abstützt.
5 zeigt, dass in der Sperrposition 66 die Gleitsteine 48, von denen in 5 lediglich einer dargestellt ist, in der vertikalen Kulissenführung 46 nach oben verfahren sind, und der die zweite Getriebekomponente 36 aufnehmende Drehkörper 68 im Uhrzeigersinn verschwenkt ist und im Wesentlichen eine horizontale Position einnimmt.
5 zeigt des Weiteren, dass das Übertragungselement 42 in Bezug auf den Verfahrweg, der durch die horizontale Kulissenführung 44 gegeben ist, an seinem maximal äußeren Anschlag anliegt, wodurch sich zwischen dem Übertragungselement 42, welches am Drehkörper 68 lateral verfahrbar aufgenommen ist, ein Kniehebel 72 ergibt. Der Kniehebel 72 wird gewährleistet, indem die Mittelachsen der Bauteile Kolbenstange 38, Querachse 76 der Gleitsteine 48 sowie die Drehachse 74 alle horizontal in einer Ebene liegen. Somit kann die Sperrposition 66 bei Stromausfall nicht aufgehoben werden. Die Federschiene 30 drückt zwar weiterhin auf die Kolbenstange 38, die Kraft, die die Federschiene 30 auf die Kolbenstange 38 aufbringt, verläuft entlang der Mittelachse der oben aufgelisteten Bauteile. Diese können sich aufgrund der Kniehebelwirkung (Selbsthemmung) nicht mehr bewegen.
In der in 5 dargestellten Lage der Kolbenstange 38 verfährt diese die Federschiene 30 samt Klinke 24, so dass die Klinke 24 die Drehbewegung des Parksperrenrads 12 unterbindet.
6 zeigt die vergrößerte Darstellung der Sperrposition 66 der Parksperre 10 gemäß der Darstellung in 5. Durch Ausfahren der Kolbenstange 38 ist die Einrastfeder 82 auf Blocklänge zusammengedrückt, so dass die Federschiene 30 die Klinke 24 um die Achse 26 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 28 nach oben schiebt und diese demzufolge in die Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 eingreift und dieses blockiert.
6 zeigt des Weiteren, dass in der Sperrposition 66 die Querachse 76 des Drehkörpers 68 in der vertikalen Kulissenführung 46 maximal nach oben gestellt ist.
Der Darstellung gemäß 7 ist eine alternative Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre 10 zu entnehmen. Verglichen mit der Darstellung gemäß den 1 und 4 unterscheidet sich die in 7 dargestellte Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre 10 im Wesentlichen dadurch, dass die Kolbenstange 38 als elastischer Biegebalken 86 ausgeführt ist. Des Weiteren ist die Kolbenstange 38, die am Übertragungselement 42 fixiert ist, in einer Führungsbuchse 84 geführt. Der elastische Biegebalken 86, als welcher die Kolbenstange 38 ausgeführt ist, umfasst einen durchmesserreduzierten Abschnitt 88. Durch diesen wird erreicht, dass im Fehlerfalle, beispielsweise dem versehentlichen Einlegen der Parkstellung bei einer größeren Fahrgeschwindigkeit oberhalb von 6 km/h ein Ausweichen der Kolbenstange 38 möglich ist, so dass das Parksperrenrad 12 die einklinkbereite Klinke 24 abweisen kann. Dadurch ist ein Sicherheitsaspekt beziehungsweise eine Schonung der beteiligten mechanischen Komponenten gegen mechanische Überlastung gegeben.
Bei der vorstehend anhand der 1 bis 7 dargestellten Parksperre 10 ist ein positionsabhängiger Kraft-Weg-Zusammenhang gegeben. Am Anfang einer Ausrückbewegung legt die Parksperrenmimik einen großen Weg innerhalb einer kurzen Zeitspanne zurück, ohne dass ein hoher Kraftaufwand auftritt. Am Ende der Ausrückbewegung verhält es sich umgekehrt. In der Sperrposition 66 ist die Kurbelschleife 40 selbsthemmend ausgeführt, ähnlich einem Kniehebel 72. Wenn in dieser Position das elektrische Bordnetz zur Versorgung des die Parksperre 10 betätigenden Aktuators 32 ausfällt, kann die Parksperre 10 sich nicht von selbst auskoppeln, was einen Sicherheitsaspekt darstellt.
Sobald der Aktuator 32 bestromt wird, dreht sich die erste Getriebekomponente 34. Diese treibt die zweite Getriebekomponente 36 unter Ausbildung einer Selbsthemmung im Fehlerfall an. In der Mitte der zweiten Getriebekomponente 36, d. h. am Drehkörper 68 befindet sich die Drehachse 74 mit zwei Kugellagerpaaren 50, 52. Das erste und das zweite Lagerpaar 50, 52 sind in einem Gehäuse ortsfest eingebaut, so dass sich der Drehkörper 68 drehen lässt. Das innenliegende erste Lagerpaar 50 läuft auf Laufflächen 54 der horizontalen Kulissenführung 44 und sorgt für eine stabile lineare Bewegung. Die beiden Gleitsteine 48, die sich in den vertikalen Kulissenführungen 46 der Wangen des Übertragungselements 42 befinden, wandeln die Drehbewegung des Drehkörpers 68 in eine lineare Bewegung des Übertragungselements 42 samt an diesem aufgenommener Kolbenstange 38 um. Dadurch wird das Übertragungselement 42 samt Kolbenstange 38 in Ausfahrrichtung 78 und entgegengesetzt zu dieser bewegt. Durch die Anordnung der außermittig sitzenden Gleitsteine 48 und dem daraus resultierenden Hebel wird lineare Bewegung sehr schnell umgesetzt. Durch die lineare Bewegung der am Übertragungselement 42 befestigten Kolbenstange 38 werden die Federschiene 30 sowie die Klinke 24 in Richtung auf die Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 gedrückt, so dass die Klinke 24 in die Zahnlücken 18 der Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 eingreifen kann und die Antriebswelle 20 zum Stehen kommt.
Sobald die Parksperre 10 ausgefahren ist, kann diese bei Ausfall des Aktuators 32 nicht wieder eingefahren werden. Durch die Anordnung der Kolbenstange 38 der Gleitsteine 48 sowie die Anordnung der Kugellager 50, 52 ist im ausgefahrenen Zustand, d. h. in der Sperrposition 66 gemäß den 5 und 6 der Kniehebel 72 realisiert, der die Parksperre 10 auch bei Defekt des Aktuators 32 stets in Position hält. Diese mechanische Sicherheitseinrichtung ist äußerst wichtig, da dadurch ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bei defektem Aktuator 32 zum Beispiel durch Stromausfall nicht ungewollt wegrollen kann.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019207075 B3 [0004]
DE 102018216728 A1 [0005]

Claims

Parksperre (10) eines Fahrzeugs, die einen Aktuator (32), ein Parksperrenrad (12) mit Außenverzahnung (14) und eine Klinke (24) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke (24) mittelbar durch eine erste Getriebekomponente (34) und durch eine zweite Getriebekomponente (36) betätigbar ist, die auf einem Drehkörper (68) aufgenommen ist, der um eine ortsfeste Drehachse (74) verdrehbar ist, lateral verschiebbar und ein Übertragungselement (42) lateral anschiebt.
Parksperre (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebekomponente (34) eine Schnecke ist und die zweite Getriebekomponente (36) ein Schneckenrad oder ein Schneckenradabschnitt ist.
Parksperre (10) nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotationsachse der ersten Getriebekomponente (34) und eine Rotationsachse der zweiten Getriebekomponente (36) senkrecht zueinander verlaufen.
Parksperre (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (42) am Drehkörper (68) vertikal und horizontal geführt ist.
Parksperre (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (42) in einer vertikalen Kulissenführung (46) mittels eines Gleitsteins (48) am Drehkörper (68) geführt ist.
Parksperre (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (42) in einer horizontalen Kulissenführung (44) mittels eines ersten Lagerpaares (50) am Drehkörper (68) geführt ist.
Parksperre (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagerpaar (50) auf Laufflächen (54) der horizontalen Kulissenführung (44) geführt ist.
Parksperre (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke (24) eine relativ zu dieser bewegbare, durch eine Einrastfeder (82) beaufschlagte Federschiene (30) umfasst.
Parksperre (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke (24) durch eine Rückstellfeder (28) beaufschlagt und um eine Achse (26) verschwenkbar ist, um welche auch die Federschiene (30) verschwenkbar ist.
Parksperre (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Übertragungselement (42) eine Kolbenstange (38) angeordnet ist, deren Kolbenstangenkopf (80) bei einer Bewegung der Kolbenstange (38) in Ausfahrrichtung (78) die Federschiene (30) der Klinke (24) um die Achse (26) auslenkt.
Parksperre (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (38) als elastischer Biegebalken (86) mit einem durchmesserreduzierten Abschnitt (88) ausgeführt ist.
Parksperre (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (68) und das Übertragungselement (42) in einer Sperrposition (66) der Parksperre (10) einen Kniehebel (72) darstellen.
Verwendung der Parksperre (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.