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Die Erfindung betrifft ein Parksperrenbetätigungssystem für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein hybridisches oder rein elektrisches Kraftfahrzeug, mit einem mit einer Parksperre koppelbaren oder gekoppelten Betätigungselement, wobei das Betätigungselement zwischen einer Sperrstellung, in der die Parksperre aktiv ist, und einer Entsperrstellung, in der die Parksperre inaktiv ist, entlang einer Bewegungsachse bewegbar ist, und mit einem zum formschlüssigen Fixieren des Betätigungselementes in seiner Entsperrstellung ausgebildetem Verriegelungsorgan.
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Gattungsgemäße Parksperrenbetätigungssysteme sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2017 102 804 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer Parksperre.
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Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich herausgestellt, dass mittels des Parksperrenbetätigungssystems zwar prinzipiell ein selbsttätiges Schließen der Parksperre sichergestellt wird, ein Transportzustand des Kraftfahrzeuges, in dem ein Bordnetz abgeschaltet ist oder nicht ausreichend aufgeladen ist bzw. eine Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet ist, nicht möglich ist und die Parksperre geschlossen bleibt.
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Hierfür sind z.B. aus der
DE 10 2019 119 593 A1 und
DE 10 2020 004 107 A1 verschwenkbare und aus der
DE 10 2020 117 020 A1 linear verstellbare Verriegelungsorgane zum Sperren der Parksperre in einer offenen Position bekannt. Bei diesen Verriegelungsorgangen ist zum einen zu beachten, dass beim Freigeben der Parksperre teilweise erhebliche Reibung überwunden werden muss und zum Anderen der gesperrte Zustand, d.h. der verriegelte Zustand durch entsprechende Energiezufuhr gehalten werden muss.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Parksperrenbetätigungssystem zur Verfügung zu stellen, das mit einfachen Mitteln ein Transportieren des Kraftfahrzeuges unabhängig von dem Ladezustand eines Bordnetzes des Kraftfahrzeuges auf einfache Weise gestattet.
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Dies wird erfindungsgemäß durch ein Parksperrenbetätigungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen dieses Parksperrenbetätigungssystem sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Es ist hierbei vorgesehen, dass eine Haltekontur des Verriegelungsorgans mittels einer um eine Achse verschwenkbaren Klinke verstellbar ist. Diese Achse ist dabei senkrecht zur Bewegungsachse der Klinke orientiert. Bei der Haltekontur kann es sich um einen senkrecht zur Ausdehnung der Klinke orientierte Klaue handeln. Die Haltekontur des Verriegelungsorgans ist derart ausgebildet, dass das Verriegelungsorgan bei Eingriff der Haltekontur in das zur Sperrstellung hin federnd vorgespannte Betätigungselement, das Betätigungselement durch eine selbsthemmende Verbindung abstützt. Da hier beim Entriegeln der Parksperre, bzw. des Parksperrenbetätigungssystems lediglich eine geringe Schwenkbewegung vollführt wird, reduzieren sich die Reibwege an der Kraftabstützung im Gehäuse signifikant im Gegensatz zu entsprechenden Kraftabstützungen unmittelbar am Gehäuse ohne Schwenkachse. An die Auslegung insbesondere des Verriegelungsorgans kann dann eine geringere Anforderung gestellt werden.
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Bei dem Betätigungselement kann es sich insbesondere um einen Kolben oder eine Kolbenstange handeln. Diese Kolbenstange kann zum Entsperren der Parksperre durch einen Betätigungsmechanismus in Richtung der Parksperre, d.h. einer Parksperrenklaue der Parksperre bewegt werden.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Betätigungselement selber eine Ausnehmung aufweist. Hierbei kann es sich beispielweise um eine in Umfangsrichtung um das Betätigungselement umlaufende Nut handeln.
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Die Haltekontur der Klinke kann dann in einer sperrenden Position des Verriegelungsorgans in die Ausnehmung des Betätigungselements eingreifen. D.h. das Betätigungselement ist dann gegen weitere (axiale) Verlagerungen oder Bewegungen entlang der Bewegungsachse gesperrt. Die Klinke des Verriegelungsorgans ist weiter vorgespannt, so dass die Haltekontur bei einer kraftfreien Klinke in die Ausnehmung des Betätigungselements eingreift. Da die sperrende Position des Verriegelungsorgans das Betätigungselement in einer geöffneten Position der Parksperre sperrt, kann so ein Zustand erreicht werden, in dem ein Transport des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist, ohne dass eine Strom-, Hydraulik- oder Pneumatikquelle zum Offenhalten der Parksperre oder Halten des Verriegelungsorgans zur Verfügung stehen müsste. Dieses kann z.B. beim Zusammenbau des Kraftfahrzeugs, oder bei einem Abschleppvorgang des Kraftfahrzeugs gewünscht oder notwendig sein.
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Eine Weiterentwicklung sieht vor, dass das Verriegelungsorgan ein Entriegelungselement zum Betätigen der Klinke umfasst, so dass bei Betätigung der Klinke durch das Entriegelungselement die Haltekontur aus der Ausnehmung herausbewegt wird. Wenn eine Stromzufuhr vorhanden ist, so kann so die sperrende Position des Verriegelungsorgans in eine nichtsperrende Position überführt werden.
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Als Entriegelungselement kann ein Aktor vorgesehen sein, der die Klinke beispielsweise hydraulisch über einen Hydraulikkolben oder ähnliches betätigt. Aus Gründen den Redundanz sind auch unterschiedlich wirksame Aktoren an dieser Stelle vorstellbar.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Haltekontur an einem ersten Ende der Klinke vorgesehen ist und das Entriegelungselement im Bereich zwischen der Haltekontur und der Achse an der der Klinke oder an der Haltekontur oder im Bereich der Haltekontur angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine besonders kompakte Konstruktion des Verriegelungsorgans erreicht werden, ohne dass es Bereiche auf der von der Haltekontur wegweisenden Seite der Achse aufweisen müsste.
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Hierbei kann weiter vorgesehen sein, dass das Entriegelungselement einen Hubmagneten zum Betätigen der Klinke umfasst. Die Klinke kann dann kontaktlos mittels des Hubmagnet so betätigt werden, dass die Haltekontur aus der Ausnehmung herausbewegt wird. Hierdurch kann Reibung weiter reduziert werden. Die Hubmagnet kann auch zusätzlich zu einem weiteren Betätigungselement, wie beispielsweise einen Hydraulikkolben vorgesehen sein, so dass hier eine Redundanz möglich ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass sich die Klinke des Verriegelungsorgans über die Achse an einem Gehäuse abstützt. Reibung entsteht dann einerseits im Bereich der Verbindung Haltekontur und Betätigungselement und im Bereich diese Abstützung. D,h.beim Entriegeln des Verriegelungsorgans wird Reibung zwischen der Klinke und der Achse und/oder zwischen der Achse und dem Gehäuse erzeugt wird. Gemäß der Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Position der Achse und die Länge der Klinke so auf die auftretenden Reibungskräfte zwischen der Haltekontur und dem Betätigungselement sowie der Gehäuseabstützung abgestimmt sind, dass die Betätigungskräfte zum Betätigen der Klinke durch das Entriegelungselement unterhalb eines vorgegeben Schwellwertes liegen. Diese Betätigungskräfte hängen im Wesentlichen von der auftretenden Reibung ab.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Betätigungsrichtung des Entriegelungslements senkrecht zur Bewegungsrichtung des Betätigungselements und senkrecht zur Achse der Klinke gerichtet ist. Die jeweiligen Organe und Elemente sind somit in alle Raumrichtungen orientiert und können so in jeder Richtung eine möglichst geringe Ausdehnung aufweisen.
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Insbesondere ist weiter vorgesehen, dass es sich bei dem Betätigungselement um eine Kolbenstange oder einen Kolben handelt. Diese Kolbenstange wird durch eine Kolbenfeder so vorgespannt, dass sie in Richtung einer sperrenden Position der Parksperre bewegt ist. In der sperrenden Position der Parksperre wird diese mittels einer Traverse, welche eine auf die Parksperrenklaue angepasste Kontur aufweist gesperrt. Die Traverse ist dabei von dem Betätigungselement entkoppelt und selber über eine Traversenfeder so vorgespannt, dass in einem nicht betätigten Zustand die Kontur axial über die Parksperrenklinke geschoben ist und diese in eine Lücke des Parksperrenrades verlagert. Für den Fall einer Zahn-auf Zahn Stellung von Parksperrenklinke und Parksperrenrad bleibt die Traversenfeder vorgespannt und kann die Parksperre bei kleineren Bewegungen einlegen.
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Die Kolbenfeder ist mit einem Kolben zur Verlagerung der Kolbenstange gekoppelt. Der Kolben ist innerhalb eines Betätigungszylinders angeordnet. Bei Druckbeaufschlagung eines Druckraums kann der Kolben und damit die Kolbenstange entgegen der Kolbenfeder in Richtung der Betätigungsachse verlagert werden und an die Transverse ankoppeln und diese zur Freigabe des Parksperrenrades ebenfalls entlang der Betätigungsachse verlagern. Das Verriegelungsorgan ist axial zwischen dem Betätigungszylinder und der Traverse angeordnet, so dass bevorzugt in axialer Richtung folgende Reihenfolge vorliegt: Traversenfeder, Traverse, Betätigungselement, Verriegelungsorgan, Betätigungszylinder, Kolbenfeder, Kolben und Druckraum.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das diese aber nicht beschränkt ist und aus dem sich weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben können, ist in den folgenden Figuren gezeigt.
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Es zeigen:
- 1: ein schematisches Parksperrenbetätigungssystem von der Seite, und
- 2: ein schematisches Parksperrenbetätigungssystem von oben in einer zweiten Alternative.
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In 1 ist ein Parksperrenbetätigungssystem 1 nach einer ersten Alternative dargestellt. Es handelt sich um eine rein schematische Zeichnung. Abstände und Relationen können von den dargestellten abweichen.
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Das Parksperrenbetätigungssystem 1 wirkt auf eine Parksperre 3 ein. Auch diese Parksperre3 ist nur schematisch dargestellt. Die Parksperre 3 umfasst eine Parksperrenklinke 21, ein Parksperrenrad 22, eine Traverse 23 und eine Traversenfeder 24. Vom Parksperrenrad 22 ist lediglich ein Ausschnitt mit einer Zahnlücke 25 dargestellt.
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In einer aktivierten Stellung der Parksperre 3 taucht die Parksperrenklinke 21 in die Zahlücke 25 ein und sperrt das Parksperrenrad 22 gegen Verdrehungen. Das Parksperrenrad 22 ist ein Getriebeelement eines nicht gezeigten Getriebes, dass wenigstens mit einer Getriebewelle so gekoppelt ist, dass bei gesperrtem Parksperrenrad 22 zumindest die Getriebeausgangswelle gegen Rotationen gesperrt ist. Zum sperren der Parksperre 3 umfasst diese die Traverse 23, die so mit einer Traversenfeder 24 gekoppelt ist, dass diese im nicht betätigten Zustand die Traverse 23 in eine Richtung oberhalb der Parksperrenklinke 21 verlagert. Die Traverse 23 und die Parksperrenklinke 21 weisen aufeinander abgestimmte Konturen auf, so dass die Traverse die 23 die Parksperrenklinke 21 in Richtung Zahnlücke 25 verlagert. Die Traverse 23 befindet sich dann zwischen der Parksperrenklinke 21 und einem Gehäuseteil 26, so dass eine ggf. auftretende Rückstellkraft in das Gehäuseteil 26 abgeleitet werden kann.
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Die Parksperre 3 wird mittels des Parksperrenbetätigungssystems 1 betätigt. Hierbei wird die Traverse 23 entgegen der Federkraft der Traversenfeder 24 entlang einer Bewegungsachse 31 so verlagert, dass die Traverse 23 die Parksperrenklinke 21 freigibt. Diese kann nun aus der Zahnlücke 25 herausschwenken und so das Getriebe und die Antriebsräder ihrerseits freigeben. Im betätigten Zustand der Parksperre 3 befindet sich diese dann in der offenen Position. Im nicht betätigten Zustand befindet sie sich dagegen in der sperrenden Position. Man spricht daher auch von einer normal sperrenden Parksperre 3.
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Zur Betätigung der Parksperre 3 umfasst das Parksperrenbetätigungssystem 1 ein Betätigungselement 2. Dieses kann einteilig oder auch mehrteilig aufgebaut sein. Es kann sich dabei insbesondere um eine Kolbenstange handeln. Das Betätigungselement 2 weist eine Ausdehnung in Richtung der Bewegungsachse 31 auf und kann an seinem ersten Ende an die Traverse 23 anstoßen. Im nicht betätigten Zustand wird durch das Betätigungselement 2 keine Kraft auf die Traverse 23 ausgeübt.
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Das Betätigungselement 2 ist am gegenüberliegenden Ende mit einem Kolben 27 verbunden. Der Kolben 27 ist in einem Zylinder 28 mit einem Druckraum 29 angeordnet und bildet eine Kolben/Zylinder-Einheit. Über eine Hydraulikleitung 30 kann wahlweise Druck im Druckraum 29 aufgebaut und damit sowohl der Kolben 27, als auch das Betätigungselement 2 entlang der Bewegungsachse 31 bewegt werden, so dass die Parksperre 3 betätigt und geöffnet wird.
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Zwischen dem Kolben 27 und dem Zylinder 28, bzw. dem Zylindergehäuse ist eine Feder 32 vorgespannt, die durch den betätigten Kolben 27 gestaucht und im unbetätigten Zustand den Kolben 27 in eine hintere Ruheposition verlagert, die er einnimmt, wenn der Druckraum 29 nicht mehr über die Hydraulikleitung 30 mit Druck beaufschlagt wird. Zum Betätigen der Parksperre 3 ist es notwendig, dass der Druck im Druckraum 29 einen Wert überschreitet, der ausreicht, um die Feder 32 entgegen ihrer Federkraft zusammenzupressen. Durch die Kopplung von Feder 32, Kolben 27 und Betätigungselement 2 ist gewährleistet, dass die Parksperre 3 im nicht betätigten Zustand automatisch in den sperrenden Zustand überführt wird.
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Das Betätigungselement 2 umfasst weiter eine Ausnehmung 8, die z.B. als eine umlaufende Nut, bzw. Sperrnut an der Oberfläche des Betätigungselements 2, bzw. der Kolbenstange vorgesehen sein kann. Die Ausnehmung 8 ist dabei zumindest in Richtung der Parksperre 3 gesehen mit einer axialen Schulter 33 versehen. Um das Betätigungselement 2 auch bei einem Druckausfall in der Druckkammer 29 weiter in der betätigten Position und damit die Parksperre 3 offen zu halten, umfasst das Parksperrenbetätigungssystem 1 ferner ein Verriegelungsorgan 4 zum Verriegeln der Position des Betätigungselements 2 in wenigstens der betätigten Position, vorzugsweise in ausschließlich der betätigten Position.
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Das Verriegelungsorgan 4 umfasst eine Klinke 10, die um eine Achse A verschwenkbar angeordnet ist. Die Achse A ist hier radial versetzt zur Bewegungsachse 31 zwischen der Parksperre 3 und der Ausnehmung 8 angeordnet. Die Achse A ist dabei senkrecht zur Bewegungsachse 31 und parallel zur Drehachse der Parksperrenklinke 21 oder des Parksperrenrads 22 ausgerichtet. Am vorderen Ende umfasst die Klinke 10 eine Haltekontur 6. Bei der Haltekontur 6 kann es sich z.B. um eine Gabelform handeln. In den hier gezeigten Ausführungsformen handelt es sich um eine Hakenkontur die in eine als umlaufende Nut ausgebildete Ausnehmung 8 eintauchen kann, indem sie mit der Klinke 10 im Uhrzeigersinn um die Achse A verschwenkt wird. Alternativ kann die Achse A und damit auch die Klinke 10 auf der anderen Seite der Ausnehmung 8, d.h. in Richtung des Zylinders 28 angeordnet sein. Dann wäre ein Verschwenken entgegen dem Uhrzeigersinn notwendig um die Haltekontur 6 in die Ausnehmung 8 eingreifen zu lassen.
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Greift die Haltekontur 6 in die Ausnehmung 8 ein, so kommt es, bei Druckabfall im Druckraum 9 zu einem Kraftschluss zwischen Schulter 33 und der entsprechenden Seite der Haltekontur 6, so dass das Betätigungselement 2 nicht in die Ruheposition gelangen kann und die Parksperre 3 geöffnet bleibt. Die Achse A ist dabei am, oder im Gehäuse 11, z.B. dem Getriebegehäuse gelagert. Die Haltekraft stützt sich somit über die Klinke 10 und die Achse A im Gehäuse 11 ab.
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Für die Betätigung der Klinke 10 ist es notwendig und auch ausreichend, dass es sich bei der Verschwenkten Position mit der Haltekontur innerhalb der Ausnehmung 8 wenigstens um eine stabile Position handelt. Es können auch mehrer stabile Positionen möglich sein. Bevorzugt sollte auch die geöffnete Position des Verriegelungsorgans 4 eine stabile Position darstellen, so dass bei einmaligem Betätigen die Klinke 10 von der offenen stabilen Position in die verriegelte, stabile Position verschwenkt. Dieses kann beispielsweise über einen Magnetaktor erfolgen.
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In den beiden in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Verriegelungsorgan 4 ferner ein Entriegelungselement 5. Hierbei kann es sich z.B. um einen Hubmagneten handeln, der unmittelbar am Bereich der Haltekontur 6 an der Klinke 10 angreift. Das Entriegelungselement 5 selber ist dabei in Bezug auf die Klinke 10 auf der zur Klinke 10 entgegengesetzten Seite der Ausnehmung 8 angeordnet. Wird das Entriegelungselement 5 aktiviert, so kann die Klinke 10 hierdurch um die Achse A verschwenkt und die Haltekontur 6 aus der Ausnehmung 8 herausbewegt werden. Hierbei muss die Reibung R1 der Verbindung 7 zwischen der einen Seite der Haltekontur 6 und der Schulter 33 sowie die an der Gehäuseabstützung zwischen Achse A und Gehäuse 11 auftretende Reibung R2 überwunden werden. Das Entriegelungselement 5 muss entsprechend ausgelegt sein. Da die Reibung R2 an der Gehäuseabstützung geringer ist als wenn ein rein linear bewegliches Verriegelungsorgan verwendet würde, kann hier das Entriegelungselement 5 entsprechend auf geringere Kräfte ausgelegt sein. Insbesondere kann durch eine Anpassung der Länge L der Klinke 10 zwischen Haltekontur 6 und Achse A die Reibung R2 an der Gehäuseabstützung weiter reduziert werden. Die der Reibung entsprechende Kraft ist durch die Pfeile R1 und R2 symbolisiert.
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In 2 ist eine zweite alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Gleiche Elemente sind hier mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der prinzipielle Aufbau von Parksperre 3 und Parksperrenbetätigungssystem 1 ist der gleiche wie in 1. Im Unterschied zur Anordnung gemäß 1 ist hier die Achse A der Klinke 10 des Verriegelungsorgans 4 nicht parallel zur Drehachse der Parksperrenklinke 21, bzw.
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Parksperrenrad 22, sondern sowohl senkrecht zu dieser Drehachse, als auch zur Bewegungsachse 31. Weiterhin ist hier das Entriegelungselement 5 zwar ebenso im Bereich der Haltekontur 6 angeordnet, allerdings um einen 90° versetzt um die Bewegungsachse 31 herum dazu. Die Reibung R2 der Gehäuseabstützung ist hier auf die jeweilige Teilreibung R2' an den beiden Reibstellen am Gehäuse 11 aufgeteilt. Auch hier wird die Reibkraft durch die Pfeile R1, R2' symbolisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperrenbetätigungssystem
- 2
- Betätigungselement
- 3
- Parksperre
- 4
- Verriegelungsorgan
- 5
- Entriegelungselement
- 6
- Haltekontur
- 7
- Verbindung
- 8
- Ausnehmung
- 10
- Klinke
- 11
- Gehäuse
- 21
- Parksperrenklinke
- 22
- Parksperrenrad
- 23
- Traverse
- 24
- Traversenfeder
- 25
- Zahnlücke
- 26
- Gehäuseteil
- 27
- Kolben
- 28
- Zylinder
- 29
- Druckraum
- 30
- Hydraulikleitung
- 31
- Bewegungsachse
- 32
- Feder
- 33
- Schulter
- L
- Länge
- R1
- Reibung
- R2
- Reibung
- R2`
- Reibung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017102804 A1 [0002]
- DE 102019119593 A1 [0004]
- DE 102020004107 A1 [0004]
- DE 102020117020 A1 [0004]
