DE102021205845A1 - parking lock of a vehicle - Google Patents
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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 mittels eines horizontal verschiebbaren Betätigungselements (38) bewegbar, welches mittels eines Koppelglieds (40) mit einer durch den Aktuator (32) angetriebenen Getriebekomponente (36) verbunden ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung der Parksperre (10) im Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.The invention relates to a parking lock (10) for a vehicle, which comprises an actuator (32), a parking lock wheel (12) with external teeth (14) and a pawl (24). The pawl (24) can be moved by means of a horizontally displaceable actuating element (38), which is connected by means of a coupling element (40) to a gear component (36) driven by the actuator (32). The invention also relates to the use of the parking lock (10) in the drive train of an electrically powered vehicle.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf die Parksperre eines Fahrzeugs, die einen Aktuator, ein Parksperrenrad mit Außenverzahnung und eine Klinke umfasst. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Parksperre im Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.The invention relates to a parking lock of a vehicle, comprising an actuator, a parking lock wheel with external teeth and a pawl. In addition, the invention relates to the use of the parking lock in the drive train of an electrically powered vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Im Allgemeinen stellen Parksperren eine in einem Getriebe angeordnete Mechanik dar, die nach dem Einlegen der Parkposition, beispielsweise durch einen Fahrer an einem entsprechenden Wählhebel, das Getriebe sperrt. Somit wird ein Wegrollen des Fahrzeugs verhindert. Des Weiteren kann ein Getriebe durch eine Parksperre auch dann gesperrt werden, wenn vergessen wurde, das Fahrzeug gegen das Wegrollen zu sichern, was dann automatisch beim Öffnen der Fahrertür erfolgt. Des Weiteren stellen Parksperren einen Schutz vor beziehungsweise eine Erschwerung eines Fahrzeugdiebstahls dar. Im Allgemeinen ist ein Parksperrenrad mit einer Antriebswelle eines Getriebes drehfest verbunden und dreht sich, sobald das Getriebe in Bewegung gesetzt wird. Wählt der Fahrer die Position P am Wählhebel des Fahrzeugs, setzt ein elektromechanischer Aktuator die Mechanik in Bewegung, die eine Sperrklinke in ein Parksperrenrad einrasten lässt. Diese Mechanik ist beim Stand der Technik generell in vielen verschiedenen Ausführungsvarianten bekannt, wobei meistens eine Drehbewegung eines Aktuators in eine translatorische Bewegung umgesetzt wird.In general, parking locks represent a mechanism arranged in a transmission, which locks the transmission after the parking position has been engaged, for example by a driver using a corresponding selector lever. This prevents the vehicle from rolling away. Furthermore, a transmission can also be locked by a parking lock if the vehicle has been forgotten to prevent it from rolling away, which then happens automatically when the driver's door is opened. Furthermore, parking locks provide protection against or make vehicle theft more difficult. In general, a parking lock wheel is non-rotatably connected to a drive shaft of a transmission and rotates as soon as the transmission is set in motion. If the driver selects position P on the vehicle's selector lever, an electromechanical actuator sets the mechanism in motion, which engages a pawl in a parking lock wheel. This mechanism is generally known in the prior art in many different design variants, with a rotary movement of an actuator usually being converted into a translatory movement.
Bei den Ausführungsvarianten von Parksperren gemäß dem Stand der Technik liegt in der Regel eine relativ langsame Einlegegeschwindigkeit vor. Des Weiteren besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors des Aktuators sowie der Einlegegeschwindigkeit. Um eine höhere Einlegegeschwindigkeit zu erreichen, muss demzufolge auch ein größerer Antriebsmotor verbaut werden, was zusätzliche Kosten verursacht.In the case of the embodiment variants of parking locks according to the prior art, there is generally a relatively slow engagement speed. Furthermore, there is a linear relationship between the rotational speed of the drive motor of the actuator and the loading speed. In order to achieve a higher insertion speed, a larger drive motor must therefore also be installed, which causes additional costs.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Parksperre für ein Fahrzeug vorgeschlagen, die einen Aktuator, ein Parksperrenrad mit Außenverzahnung und eine Klinke umfasst, wobei die Klinke mittels eines horizontal verschiebbaren Betätigungselements bewegbar ist, welches mittels eines Koppelglieds mit einer durch den Aktuator angetriebenen Getriebekomponente verbunden ist.According to the invention, a parking lock for a vehicle is proposed which comprises an actuator, a parking lock wheel with external teeth and a pawl, the pawl being movable by means of a horizontally displaceable actuating element which is connected by means of a coupling element to a transmission component driven by the actuator.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird in vorteilhafter Weise ein Kurbeltrieb geschaffen, der einen positionsabhängigen Drehwinkel-Geschwindigkeitszusammenhang darstellt. Bewegt sich der das Koppelglied antreibende Aktuator mit hoher Geschwindigkeit, ist keine oder nur eine geringe Kraft aufzubringen. Bewegt sich der Aktuator mit geringerer Geschwindigkeit, sind die Aktuatorkräfte höher. Dadurch besteht die Möglichkeit, einen kleineren und somit kostengünstigeren Elektromotor zu verwenden.The solution proposed according to the invention advantageously creates a crank drive which represents a position-dependent rotation angle-speed relationship. If the actuator driving the coupling element moves at high speed, little or no force needs to be applied. If the actuator moves at a lower speed, the actuator forces are higher. This makes it possible to use a smaller and therefore less expensive electric motor.
Des Weiteren ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ein sehr dynamisches Ansprechverhalten beim Auslösen sowie beim Einrücken gegeben und es kann ein selbsthemmendes Halten der Parksperre bei Ausfall des elektrischen Bordnetzes realisiert werden.Furthermore, the solution proposed according to the invention provides a very dynamic response behavior when it is triggered and when it is engaged, and the parking lock can be held in a self-locking manner if the on-board electrical system fails.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung treibt der Aktuator eine erste Getriebekomponente an, die auf die angetriebene Getriebekomponente wirkt, wobei die Rotationsachsen der Getriebekomponenten senkrecht zueinander verlaufen. Dadurch kann besagte Selbsthemmung dargestellt werden, was insbesondere bei Ausfall des elektrischen Bordnetzes einen zusätzlichen Sicherheitsgewinn darstellt.In an advantageous further development of the solution proposed according to the invention, the actuator drives a first transmission component which acts on the driven transmission component, with the axes of rotation of the transmission components running perpendicular to one another. As a result, said self-locking can be shown, which is particularly the case Failure of the on-board electrical system represents an additional safety gain.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist die erste Getriebekomponente als Schnecke ausgebildet, die mit einer als Schneckenrad ausgebildeten angetriebenen Getriebekomponente kämmt.In an advantageous development of the parking lock proposed according to the invention, the first transmission component is designed as a worm which meshes with a driven transmission component designed as a worm wheel.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung der Parksperre ist die als Schnecke ausgeführte erste Getriebekomponente auf einer durch den Aktuator angetriebenen Spindel angeordnet, die zusätzlich durch ein Spindellager abgestützt ist. Auch bei höchsten mechanischen Kräften ist durch das Vorsehen des Spindellagers zum Abstützen der Spindel stets ein Eingriff zwischen der ersten Getriebekomponente und der weiteren angetriebenen Getriebekomponente sichergestellt.In the parking lock solution proposed according to the invention, the first transmission component, designed as a worm, is arranged on a spindle which is driven by the actuator and is additionally supported by a spindle bearing. Even with the highest mechanical forces, the provision of the spindle bearing to support the spindle always ensures engagement between the first transmission component and the further driven transmission component.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist das Koppelglied an einem ersten Anlenkpunkt gelenkig an der angetriebenen Getriebekomponente aufgenommen.In the case of the parking lock proposed according to the invention, the coupling element is accommodated in an articulated manner on the driven transmission component at a first pivot point.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist das Koppelglied an einem zweiten Anlenkpunkt gelenkig an dem Betätigungselement aufgenommen.According to a further advantageous aspect of the parking lock proposed according to the invention, the coupling element is accommodated in an articulated manner on the actuating element at a second pivot point.
Durch diese Ausgestaltung der gelenkigen Aufnahme des Koppelglieds am ersten Anlenkpunkt beziehungsweise am zweiten Anlenkpunkt wird ein Kurbeltrieb geschaffen, der ein sehr dynamisches Ansprechverhalten beim Auslösen sowie beim Einrücken darstellt sowie einen positionsabhängigen Zusammenhang abbildet. Zu Beginn des Ausrückens legt die Schaltmimik einen großen Weg in kurzer Zeit zurück, ohne dass große Kräfte aufzubringen sind, während am Ende der Ausrückbewegung ein kurzer Weg zurückgelegt wird, für den ein großer Kraftaufwand benötigt wird.This design of the articulated receptacle of the coupling link at the first pivot point or at the second pivot point creates a crank drive that represents a very dynamic response behavior when releasing and when engaging and depicts a position-dependent relationship. At the beginning of the disengagement, the shift mechanism covers a large distance in a short time without having to apply large forces, while at the end of the disengagement movement a short distance is covered, for which a great deal of effort is required.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist das Betätigungselement im Wesentlichen stangenförmig ausgeführt und kann in einem ersten Gleitlager sowie in einem zweiten Gleitlager im Wesentlichen horizontal geführt werden.In the parking lock proposed according to the invention, the actuating element is designed essentially in the form of a rod and can be guided essentially horizontally in a first plain bearing and in a second plain bearing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre sind in einer Sperrposition der Klinke das Betätigungselement und das Koppelglied in eine horizontale Lage überführt, so dass ein Kniehebel dargestellt wird, der die Übertragung und Aufrechterhaltung sehr hoher Kräfte ermöglicht.In a further advantageous embodiment of the parking lock proposed according to the invention, the actuating element and the coupling element are transferred to a horizontal position in a locked position of the pawl, so that a toggle lever is presented which enables the transmission and maintenance of very high forces.
In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre ist das Betätigungselement ebenfalls in Stangenform als elastischer Biegebalken ausgeführt. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Abschnitt des im Wesentlichen stangenförmig ausgebildeten Betätigungselements einen durchmesserreduzierten Abschnitt aufweist.In an embodiment variant of the parking lock proposed according to the invention, the actuating element is also designed in the form of a rod as an elastic bending beam. This is achieved in that a section of the essentially rod-shaped actuating element has a diameter-reduced section.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Parksperre im Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.In addition, the invention relates to the use of the parking lock in the drive train of an electrically powered vehicle.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre lässt sich eine sehr schnelle Auslösung realisieren. Durch die Darstellung eines Kurbeltriebs zwischen dem an der angetriebenen Getriebekomponente sowie an dem Betätigungselement angelenkten Koppelglied wird ein Kurbeltrieb geschaffen, der einen positionsabhängigen Drehwinkel-Geschwindigkeitszusammenhang darstellt. Bewegt sich der Aktuator, der die Parksperre antreibt, mit einer hohen Geschwindigkeit, sind relativ geringe Kräfte aufzubringen beziehungsweise zu überwinden. Bewegt sich der die Parksperre antreibende Aktuator hingegen mit einer geringen Geschwindigkeit, werden höhere Aktuatorkräfte aufgebracht. Dadurch kann ein kleinerer Elektromotor und somit eine kostengünstige Ausführungsvariante des Aktuators verwendet werden.In the case of the parking lock proposed according to the invention, a very rapid triggering can be implemented. The representation of a crank drive between the coupling member articulated on the driven transmission component and on the actuating element creates a crank drive that represents a position-dependent rotation angle-speed relationship. If the actuator that drives the parking lock moves at high speed, relatively small forces have to be applied or overcome. On the other hand, if the actuator driving the parking lock moves at a low speed, higher actuator forces are applied. As a result, a smaller electric motor and thus a cost-effective variant of the actuator can be used.
Durch die Realisierung des Kurbeltriebs als Schaltmechanismus der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre verfügt diese über ein sehr dynamisches Ansprechverhalten sowohl beim Auslösen als auch beim Einrücken. Durch die senkrecht zueinanderliegenden Rotationsachsen der ersten Getriebekomponente und der angetriebenen weiteren Getriebekomponenten kann ein selbsthemmendes Halten der Parksperrenposition, insbesondere im Sperrzustand, realisiert werden, was etwa bei Ausfall des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeugs von Bedeutung ist und einen zusätzlichen Sicherheitsaspekt darstellt.By realizing the crank drive as a switching mechanism of the parking lock proposed according to the invention, this has a very dynamic response behavior both when it is released and when it is engaged. Due to the mutually perpendicular axes of rotation of the first transmission component and the driven further transmission components, the parking lock position can be held in a self-locking manner, particularly in the locked state, which is important in the event of a failure of the vehicle's electrical system and represents an additional safety aspect.
In der eingelegten Endposition ist der Kurbeltrieb der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre hinsichtlich seiner Wirkung einem Kniehebel vergleichbar. Sollte in der Sperrposition das elektrische Bordnetz am Fahrzeug ausfallen, so kann sich die Parksperre nicht von selber auskoppeln.In the engaged end position, the crank mechanism of the parking lock proposed according to the invention is comparable to a toggle lever in terms of its effect. If the on-board electrical system fails in the locked position, the parking lock cannot disengage itself.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.
Es zeigen:
-
1 die erfindungsgemäße Parksperre in ihrer Freigabeposition, -
2 die erfindungsgemäße Parksperre in ihrer Freigabeposition mit teilweise aufgeschnitten dargestellten Betätigungskomponenten, -
3 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Parksperre in ihrer Sperrposition, -
4 die Komponenten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parksperre in Sperrposition mit teilweise aufgeschnitten dargestellten Betätigungselementen und -
5 eine alternative Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Parksperre.
-
1 the parking lock according to the invention in its release position, -
2 the parking lock according to the invention in its release position with the actuating components shown partially cut open, -
3 the parking lock proposed according to the invention in its locked position, -
4 the components of the parking lock proposed according to the invention in the locked position with the actuating elements shown partially cut away and -
5 an alternative embodiment of the parking lock according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
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.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.
Eine Parksperre 10, die in einem elektrischen Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zum Einsatz kommen kann, umfasst ein Parksperrenrad 12, welches an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung 14 aufweist. Die Außenverzahnung 14 ist durch eine alternierende Abfolge von Zähnen 16 und dazwischenliegenden Zahnlücken 18 gekennzeichnet. Das Parksperrenrad 12 kann aus einem metallischen Material oder als Hybridbauteil aus einem metallischen Material mit einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. Das Parksperrenrad 12 ist drehfest auf eine Antriebswelle 20, entweder einer elektrischen Maschine oder einer Zwischenwelle eines Getriebes oder dergleichen, mittels einer Wellen-Naben-Verbindung 22 aufgenommen. Bei der Wellen-Naben-Verbindung 22 kann es sich um eine Mehrkeilverzahnung oder dergleichen handeln.A
Der Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 gemäß der Darstellung in
Die Parksperre 10 gemäß der Darstellung in
Aufgrund des senkrechten Verlaufs der Achse der Spindel 46 und der Schwenkachse 68, um welche die zweite Getriebekomponente 36 verdrehbar ist, ergibt sich eine Selbsthemmung des Getriebemechanismus. Dadurch ist sichergestellt, dass beispielsweise bei Ausfall des Bordnetzes die aktivierte Parksperre 10 in ihrer Sperrposition 66 verbleibt (vgl.
Der Darstellung gemäß
Aus der Darstellung gemäß
Erfolgt eine weitere Betätigung des Aktuators 32 aus der Sperrposition 66, so erfolgt eine Rotation der angetriebenen zweiten Getriebekomponente 36 um die Schwenkachse 68 im Uhrzeigersinn gemäß der Schwenkbewegung 72, die zu einer Freigabe der Klinke 24 führt. In diesem Fall wird das im Wesentlichen stangenförmig ausgebildete Betätigungselement 38 in Einfahrrichtung 80 bewegt, so dass die Klinke 24 samt Federschiene 30 nach unten schwenkt, was durch das Entspannen der komprimierten Rückstellfeder 28 erfolgt, bis die Klinke 24 die Zahnlücke 18 zwischen nebeneinanderliegenden Zähnen 16 der Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 verlassen hat.If the
Aus der Darstellung gemäß
Sobald die erfindungsgemäß vorgeschlagene Parksperre 10 ihre Sperrposition 66 einnehmen soll, erfolgt die Bestromung des Aktuators 32, so dass die erste Getriebekomponente 34 in Gestalt der Schnecke durch Rotation der Spindel 46 bewegt wird. Die Rotation der ersten Getriebekomponente 34 treibt die zweite Getriebekomponente 36 an. Über das in der zweiten Getriebekomponente 36 außermittig angebrachte Koppelglied 40 wird die Drehbewegung der zweiten Getriebekomponente 36 in eine lineare Bewegung des Betätigungselements 38 in Horizontallage 76 umgewandelt. Durch die Anordnung des ersten Anlenkpunkts 42 wird die lineare Bewegung des Betätigungselements 38 sehr schnell umgesetzt. Es erfolgt eine Bewegung des im Wesentlichen stangenförmig ausgebildeten Betätigungselements 38 in Ausfahrrichtung 78 (vgl.
Die Klinke 24 darf nur in die Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 eingreifen, wenn das Fahrzeug sich nicht schneller als ca. 5 km/h bewegt. Ansonsten würden die dabei entstehenden Kräfte die Parksperre 10 sowie die Antriebswelle 20 beschädigen. Um dies zu verhindern, ist zwischen der Federschiene 30 und der Klinke 24 eine Rückstellfeder 28 verbaut, die dafür sorgt, dass bei zu schneller Drehung des Parksperrenrads 12 die Klinke 24 bei ausgefahrenem Betätigungselement 38 zurückfedern kann. Somit dient die Rückstellfeder 28 als Schutzmechanismus.The
Sobald die Parksperre 10 wieder eingefahren werden soll, dreht der Aktuator 32 in die andere Drehrichtung und das Koppelglied 40 samt Betätigungselement 38 fährt in Einfahrrichtung 80 zurück, so dass aufgrund der Wirkung der Rückstellfeder 28 die Klinke 24 aus der Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12 ausfährt. Des Weiteren schützt die Rückstellfeder 28 vor einem unbeabsichtigten Einlegen der Klinke 24 in die Außenverzahnung 14 des Parksperrenrads 12.As soon as the
Der Darstellung gemäß
In der Ausführungsvariante gemäß
Zur Erhöhung der Torsionsweichheit des Parksperrenrads 12 ist dieses mit einer Anzahl von Speichen versehen. Entsprechend der Anzahl und der Länge der Speichen kann die Steifigkeit des Parksperrenrads 12 bei Torsionsbeanspruchung in Umfangsrichtung eingestellt werden, so dass ein ruckartiges Einlegen der Parksperre 10 beziehungsweise ein ruckartiges Abbremsen der Antriebswelle 20, die beispielsweise mit der elektrischen Maschine unmittelbar gekoppelt ist, unterbleibt. Anstelle der Anzahl der sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Speichen des Parksperrenrads 12 gemäß der Darstellung der
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.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of expert action.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102019125528 A1 [0002]DE 102019125528 A1 [0002]
- DE 102018131263 B4 [0003]DE 102018131263 B4 [0003]
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