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Die Erfindung betrifft eine Parksperre, aufweisend eine Sperrklinke, die in einer Sperrstellung in einem Parksperrenrad verriegelbar und in einer Entsperrstellung mit dem Parksperrenrad außer Eingriff ist, einen durch eine Feder vorspannbaren Schlitten, durch den die Sperrklinke in die Sperrstellung bewegbar ist, eine Betätigungsstange, durch welche der Schlitten entgegen der Federkraft der Feder bewegbar ist.
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Die aus
DE 101 44 063 A1 bekannte Parksperre eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs weist einen auf einer Getriebewelle angeordneten Rastring mit Rastausnehmungen auf. Mittels eines schwenkbaren Wählhebels und eines daran angelenkten Gestänges wird eine Klinke im Sperrzustand der Einrichtung mit den Rastausnehmungen in Eingriff gebracht. Das Gestänge weist an seinem Ende Rollen auf, von denen eine zweite Rolle das Gestänge in einem L-förmigen Führungsblech führt. Das Führungsblech ist im Gehäuse des Automatikgetriebes befestigt. Die zweite Rolle rollt bei einer Längsbewegung des Gestänges auf dem Führungsblech ab. Dabei umfasst das Führungsblech eine Seitenwand und eine horizontal verlaufende Wand. Die horizontal verlaufende Wand des Führungsblechs weist Langlöcher auf. Die Seitenwand des Führungsblechs ist ein separates Bauteil und weist an einem Rand zinnenartige Vorsprünge auf. Diese Vorsprünge sind hinsichtlich ihrer Abmessung den Langlöchern der horizontal verlaufenden Wand angepasst und können mittels einer Presspassung in die Öffnungen der horizontalen Wand eingreifen.
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Parksperren nach
DE 10 2018 221 913 A1 oder
DE 101 44 058 A1 werden mit einer Sperrklinke und einer Betätigungseinheit wird getriebegehäusefest montiert. Das auf dem Antriebsstrang angeordnete Parksperrenrad kann sich über die Sperrklinke an einem Getriebegehäuse abstützen. Aus den unterschiedlichen Befestigungsbezugspunkten ergeben sich Toleranzen, die ausgeglichen werden müssen. Insbesondere treten fertigungsbedingt zwischen den Zentrierbohrungen im Gehäuse und der Anlagefläche der die Sperrklinke bewegenden Betätigungseinheit Maßschwankungen auf. Beim Einbau der Parksperre sind daher stets Einstellarbeiten vorzunehmen, um die Klinke in Bezug auf das Parksperrenrad exakt zu positionieren. Eine Verlagerung der Einstellarbeiten von der Schnittstelle Parksperrenrad-Sperrklinke auf die Schnittstelle Sperrklinke-Betätigungsmechanismus der Sperrklinke, beispielsweise ein Elektromotor, ist zwar denkbar, führt aber zu dem Nachteil, dass die Parksperre mit ihrer Aktuatorik nicht als vorgefertigtes Modul bereitgestellt werden kann, was wiederum den Montageaufwand erhöht.
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In
DE 10 2018 131 263 B4 wird eine bewegliche Platte vorgeschlagen, die verkippen und damit Fertigungstoleranzen kompensieren kann. Durch die Lasteinleitung im Klinkenkontakt und -ausleitung an dem Getriebegehäuse-/Plattenkontakt an zwei nicht gegenüberliegenden Kontaktstellen des Sperrelements kann dieses so lange kippen, bis die beiden Kontaktkraftvektoren sich wieder auf der Mittelachse des Sperrelements treffen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Art des Toleranzausgleichs nicht in jedem Fall ausreichend ist. Aufgrund der üblichen Führung des Sperrelements auf einer Führungsstange und dem dazwischen nicht ausreichend vorhandenen Freiheitsgrad kann der Winkelausgleich nicht vollumfänglich umgesetzt werden. Folglich wird das Sperrelement auf der Führungsstange abgestützt, es wird Last eingeleitet, und die Führungsstange verbiegt sich. Dies führt zu erheblichen Einschränkungen der Funktion der Parksperre.
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Um die Last auf die Führungs- oder Betätigungsstange zu reduzieren, schlagen
DE 10 2018 221 913 A1 oder
DE 10 2021 116 952 A1 vor, die Führungsstange gelenkig anzubinden. Das Verspannen der Führungsstange wird dadurch reduziert, allerdings nicht vollständig beseitigt. Immer noch können im System, hervorgerufen durch Ratschen der Parksperre oder durch hohe Beschleunigungen, die beim Entriegeln unter hohen Lasten auftreten können, große Kräfte auf den Schlitten und auf mit ihm verbundene Teile wirken. Diese Kräfte rufen Verformungen in den kraftübertragenden Teilen hervor und können die Schlittenbaugruppe beschädigen, weil durch die Deformation, auch wenn diese zunächst nur elastisch ist, ein Verzwängen bzw. Verkeilen auftreten kann. Diese Deformation führt auch bei diesen Lösungen zu einer Überbestimmung. Außerdem benötigt der Ausgleichsmechanismus vergleichsweise viel Bauraum.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Parksperre zu verbessern und die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird durch eine Parksperre mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Parksperre nach Anspruch 1 weist ein Gelenk am Schlitten auf, an dem die Betätigungsstange angeordnet ist. Dadurch dass die gelenkige Anbindung im Schlitten erfolgt, ist der Hebelarm, der durch den Abstand des Gelenks vom Aufpunkt, an dem sich die Sperrklinke an der Parksperre abstützt, deutlich verkürzt. Damit wird zum einen die Betätigungsstange von hohen Spitzenkräften entlastet, zum anderen ist der durch den kürzeren Hebelarm erforderliche Bauraum geringer, weil weniger und der Schlitten weniger verformt, zum anderen ist weniger Bauraum um die Betätigungsstange freihaltebedürftig, weil sie ihre Lage unter Krafteinwirkung der Sperrklinke weniger stark ändert. Schließlich kann die Betätigungsstange dünner ausgebildet werden, weil die durch sie maximal abzustützenden Momente geringer sind. Der Hebelarm ist somit deutlich kürzer als der Verfahrweg des Schlittens und beträgt idealerweise weniger als drei oder zwei Zahnbreiten des Klinkenzahns der Sperrklinke.
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Die durch das Gelenk verminderten Kräfte haben verschiedene Ursprünge. So muss der Schlitten zum Entriegeln der Parksperre über eine Überhöhung auf dem Rücken der Parksperrenklinke gezogen werden. Des Weiteren müssen toleranzbedingte Fluchtungsfehler zwischen einem den Schlitten betätigenden Aktor und dem Schlitten und kraftübertragenden Elemente ausgeglichen werden. Die Erfindung ermöglicht durch die gelenkige Verbindung der als entriegelnden Zugstange ausgebildeten Betätigungsstange zum Schlitten, dass dessen Verkippung aufgrund eines Ratschens der Parksperre keinen Einfluss auf die Betätigungsstange hat.
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In einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist die Betätigungsstange einteilig ausgebildet. Im Gegensatz zu einer zweiteiligen Ausführung, bei der beispielsweise eine sphärische Fläche in eine Gelenkpfanne eingreift, ist die einteilige Ausbildungsform kostengünstiger und erfordert keine Abstimmung der Bauteile aufeinander.
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In einer Weiterbildung weist die Betätigungsstange mit Ausnahme ihrer Stirnseiten einen konstanten Durchmesser auf. Auch dies ermöglicht eine günstige Massenfertigung der Betätigungsstange. Auf einer der Stirnseiten kann sie mit einem vorzugsweise ringförmigen Flansch versehen sein, an dem ein zur Entriegelung der Parksperre vorgesehener Aktuator angreift.
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Das Gelenk ist in einer Ausgestaltung der Erfindung durch eine Achse ausgebildet, an welcher die Betätigungsstange gelagert ist. Vorzugsweise durchdringt die Achse die Betätigungsstange quer zu ihrer Längsrichtung entweder teilweise oder vollständig. Für den letzteren Fall weist die Betätigungsstange idealerweise eine Querbohrung auf, deren Durchmesser der Achse entspricht. Die Achse kann die Form eines Zylinders aufweisen, also als ein Stift ausgebildet sein. Sie ist vorzugsweise im Schlitten gelagert. Vorteilhaft ist es, wenn die Achse beidseitig der Betätigungsstange im Schlitten gelagert ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Betätigungsstange von einer Schraubendruckfeder umgeben. Die Schraubendruckfeder stützt sich bevorzugt mit ihrem einen Fußpunkt am Gelenk und mit ihrem anderen Fußpunkt an einem Gehäuse der Parksperre ab. Damit übernimmt das Gelenk eine Doppelfunktion: Erstens kann es den Winkel der Betätigungsstange zum Gehäuse verändern, zweitens dient es zur Abstützung der Feder, so dass kein zusätzliches Bauteil dafür oder eine endseitige Verdickung der Betätigungsstange vorgesehen werden braucht. Weiterhin baut die Einheit kompakt, weil die Feder vollständig innerhalb des Gehäuses der Parksperre angeordnet ist; sie ragt insbesondere weder radial noch axial über den Schlitten hinaus.
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In einer nächsten Ausbildung weist der Schlitten ein Schlittengehäuse mit zwei parallelen Seitenwänden auf. Das Schlittengehäuse ist vorzugsweise aus Blechbauteilen hergestellt. Das Gelenk ist in dieser Ausbildung in beiden Seitenwänden in jeweils einer Achsenausnehmung gelagert, wobei die Seitenwände die Betätigungsstange axial einfassen. In den Achsenausnehmungen ist die Achse verdrehbar, aber nicht axial verschieblich.
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Die Seitenwände bilden vorzugsweise einen Kasten aus. Dazu können sie über zwei Stirnwände miteinander verstemmt sein. Das Gelenk ist dabei axial zwischen den beiden Stirnwänden angeordnet.
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In einer Weiterbildung weist der Schlitten zwei Taschen auf, in denen zwei oder mehr Rollen gelagert sind. Die Rollen stützen sich aneinander ab, wobei eine der Rollen auf dem Rücken der Sperrklinke abrollt und eine andere Rolle sich unmittelbar an einem Getriebegehäuse oder mittelbar über einen Teil des Parksperrengehäuses, beispielsweise ein Laufbahnblech für die Rolle, an einem Getriebegehäuse abstützen kann. Im Falle zweier Rollen sind diese vorzugsweise in Richtung der durch die Sperrklinke ausgeübten Verriegelungskraft hintereinander angeordnet. Dadurch stützen sie die Momente in der Sperrstellung möglichst unter Umgehung des Schlittens und der die Sperrklinke betätigenden Bauteile am Getriebegehäuse ab. Die Taschen sind gelenknah angeordnet, um den Hebelarm des durch die Sperrklinke eingeleiteten Moments möglichst gering zu halten.
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Der Schlitten kann Führungseinsätze aufweisen, mit denen er in einem Gehäuse der Parksperre zwangsgeführt ist. Beispielsweise greifen die Führungseinsätze in Langlöcher des Gehäuses ein, so dass der Freiheitsgrad nur noch in Linearrichtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Betätigungsstange besteht.
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Die Parksperre kann ein Parksperrengehäuse aufweisen, das die Parksperre nicht von mehreren Seiten einzufassen braucht. Dieses kann ein Abstützelement für Rollen haltern. Zusätzlich oder alternativ kann es die Betätigungsstange führen, die Sperrklinke lagern und/oder eine Rückholfeder für die Sperrklinke aufnehmen.
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Die Sperrklinke ist eine um einen Drehpunkt bewegliche Klinke mit einem Sperrzahn an ihrem vom Drehpunkt abgewandten Ende, mittels dem die Sperrklinke in ein auf dem Parksperrenrad angeordnetes Zahnprofil formschlüssig verriegelbar ist. Auf der radial vom Parksperrenrad dem Sperrzahn abgewandten Seite weist die Sperrklinke einen Klinkenrücken mit einem Klinkenprofil auf, das beim Einlegen der Parksperre von einer Betätigungseinheit beaufschlagt wird. Das Klinkenprofil kann ein Profil im engeren Sinne bilden, dass es als ein Profilgebirge ausgebildet ist. In einer Variante ist das Klinkenprofil eine ebene Fläche mit einer Überhöhung, so dass auch am Klinkenrücken ein Formschluss in Sperrstellung vorliegt.
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Mittels der Betätigungsstange wird die extern eingeleitete Kraft zur Betätigung und/oder Entriegelung der Parksperre auf die Sperrklinke übertragen. Dabei bewegt sich die Betätigungsstange vorzugsweise linear; in der Regel ist diese Bewegungsrichtung in etwa parallel zur Sperrklinke in ihrem eingelegten Zustand. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakt bauende Parksperre.
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Die Parksperre weist einen Schlitten auf, der federvorgespannt ist, so dass bei einer Fehlfunktion des Aktuators die Parksperre automatisch auslösen kann. Der Schlitten kann eine Rolle oder mehrere Rollen haltern, welche beim Ein- oder Auslegen der Parksperre reibungsarm auf dem Klinkenprofil abrollen. Im Falle mehrerer Rollen können diese so angeordnet sein, dass diese bei einer Bewegung aneinander abrollen. Dazu können sie radial übereinander angeordnet sein.
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Die Rollen stützen sich einerseits am Klinkenprofil und andererseits an einem Getriebegehäuse ab, wobei zwischen dem Getriebegehäuse und der Rolle ein Laufbahnblech als Teil des Getriebegehäuses oder als Teil des Parksperrengehäuses angeordnet sein kann. Vorzugsweise stützt sie sich zu jedem Zeitpunkt, im eingelegten Zustand (P) und im ausgelegten Zustand (nP) daran ab. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich die Betätigungseinheit im eingelegten Zustand (P) und im ausgelegten Zustand (nP) an unterschiedlichen Positionen auf dem Abstützelement abstützt. Dazu kann sie bei ihrer Betätigung auf dem Abstützelement je nach Lagerung abwälzen bzw. gleiten. Durch die spielbehaftete Anordnung des Abstützelements ist sichergestellt, dass die Betätigungseinheitt in jedem Zustand das Abstützelement kontaktiert. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Abstützelement angefedert, so dass es zwar weiterhin spielbehaftet mit dem Parksperrengehäuse bzw. dem Getriebegehäuse verbunden ist, aber stets eine definierte Position einnimmt.
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Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug sein. Das Fahrzeug kann einen Antriebsstrang mit einem Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann in einer E-Achse eingebaut sein. Das Getriebe kann ein dediziertes Hybridgetriebe sein. Das Getriebe kann ein Automatikgetriebe sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Parksperreineinheit aufweisend eine erfindungsgemäßen Parksperre mit einem Schlitten und einer Betätigungsstange, ein Parksperrenrad und einen Aktuator,
- 2 die Parksperre aus 1 mit dem Parksperrenrad in einem vergrößerten Längsschnitt,
- 3a eine perspektivische Ansicht des Schlittens mit der Betätigungsstange aus 1,
- 3b eine Aufsicht auf den Schlitten mit der Betätigungsstange nach 3a,
- 3c eine Seitenansicht auf den Schlitten mit der Betätigungsstange nach 3a,
- 4a eine perspektivische Ansicht des Schlittens ohne die Betätigungsstange aus 1,
- 4b eine Aufsicht auf den Schlitten ohne die Betätigungsstange nach 4a und
- 4c eine Seitenansicht auf den Schlitten ohne die Betätigungsstange nach 4a.
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1 zeigt eine Parksperreneinheit 21, die aus einer Parksperre 1, einem Aktuator 22 und einem Parksperrenrad 3 gebildet ist. Die Parksperre 1 weist eine Sperrklinke 2 auf, die um eine Drehachse 30 verdrehbar ist. Beim Verdrehen der Sperrklinke 2 bewegt sich ein mit ihr einteilig ausgebildeter Klinkenzahn 23 als Sperrzahn im Wesentlichen in Bezug auf die (nicht dargestellte) Getriebehauptwelle in radialer Richtung. Die Parksperre 1 ist für den Einbau in ein Fahrzeuggetriebe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und bewirkt ein Festsetzen eines Parksperrenrads 3, das mit der Getriebehauptwelle drehfest verbunden ist. Das Parksperrenrad 3 weist dazu eine an seinem Außenumfang angeordnete Sperrverzahnung 29 auf, in die der Klinkenzahn 23 in der Sperrstellung der Parksperre formschlüssig verriegelt. In der Entsperrstellung sind der Klinkenzahn 23 und die Sperrverzahnung 29 außer Eingriff.
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Die Sperrklinke 2 ist durch eine Rückholfeder 28 gehalten, die verhindert, dass die Sperrklinke im unbelasteten Zustand schwerkraftbedingt unbeabsichtigt gegen das Parksperrenrad 3 verriegelt.
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Die Parksperre 1 weist weiterhin eine erste Gehäusewand 31 und eine zweite Gehäusewand 32 auf, die als Blechteile parallel zueinander angeordnet sind. Beide Gehäusewände 31, 32 werden durch mehrere, vorliegend zwei, Distanzhülsen 33 voneinander beabstandet und bilden zusammen mit einem Laufbahnelement 13 ein Parksperrengehäuse 25. Die Distanzhülsen 33 erlauben als Hohlzylinder zugleich eine Befestigung der Parksperre 1 am nicht dargestellten Getriebe, indem sie Hülsen für nicht dargestellte Schrauben bilden. Zusammen mit einem die Sperrklinke 2 lagernden Bolzen 34 bilden die beiden Distanzhülsen 33 ein etwa rechtwinkliges Dreieck. Eine der Distanzhülsen 33 ist dazu stirnseitig vor der Sperrklinke 2 angeordnet. Die Parksperre 1 baut damit kompakt und ist sicher abgestützt.
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Die Parksperre weist einen durch eine Feder 4 vorgespannten Schlitten 5 auf, so dass die Parksperre 1 auch bei einer Fehlfunktion des Aktuators 22 verriegelbar ist, indem sie den Schlitten 5 so verschiebt, dass dieser die Sperrklinke 2 in die Sperrstellung bringt oder im Falle einer Zahn-auf-Zahn-Stellung des Klinkenzahns 23 mit der Sperrverzahnung 29 zumindest so vorbelastet, dass bei kleiner Bewegung des Parksperrenrads 3 ein Verrasten erfolgt.
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Eine Betätigungsstange 6 dient als Zugstange und ist linear entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung, die im Wesentlichen tangential zum Parksperrenrad 3 verläuft, beweglich. Dazu weist sie endseitig einen Flansch 20 auf, der von einem Betätigungsmaul 24 als Teil des Aktuators 22 hintergriffen ist. Der Aktuator 22 wird vorzugsweise elektrisch betrieben und weist vorliegend einen Spindelantrieb auf.
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Aus den 2 und 3a bis 3c ist ersichtlich, dass die Betätigungsstange 6 über ein Gelenk 7, das als eine Achse oder Bolzen ausgebildet ist, mit dem Schlitten 5 gelenkig verbunden ist. Dazu weist der Schlitten 5 ein erstes Seitenelement 9 und ein zum ersten Seitenelement 9 parallel angeordnetes, zweites Seitenelement 10 auf, die jeweils mit Ausnehmungen 26, 27 versehen sind, welche als Lagerstellen für das Gelenk 7 dienen. Die Ausnehmungen 26, 27 sind in Form und Größe an das Gelenk 7 angepasst. Die Betätigungsstange 6 weist eine Durchgangsausnehmung, beispielsweise eine Bohrung, auf, durch die Achse gesteckt ist.
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Die Feder 4 umgibt die Betätigungsstange 6 radial, die diese damit auch führen kann. Sie stützt sich einerseits an dem Gelenk 7 zwischen der Betätigungsstange 6 und den Seitenelementen 9, 10 ab und rückseitig an einem mit dem Parksperrengehäuse 25 fest verbundenen Wandabschnitt 35 ab, der auch die Anbindung des Bolzens 34 der Sperrklinke 2 an das Parksperrengehäuse 25 sicherstellt.
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Die Seitenelemente 9, 10 sind über eine erste Stirnwand 16 und eine zweite Stirnwand 17 zu einem kastenartigen Schlittengehäuse 8 fest verbunden. Die Ausnehmungen 26, 27 sind in etwa mittig zu den Stirnwänden 16, 17 angeordnet, so dass eventuelle Verformungen gleichmäßig aufgefangen werden können.
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Des Weiteren weisen die Seitenwände 9, 10 jeweils eine Tasche 14, 15 in Form eines Langlochs auf. In den Taschen 14, 15 sind zwei Rollen 11, 12 angeordnet, die aneinander abrollen, wobei die erste Rolle 11 auch an der Sperrklinke 2 und die zweite Rolle 12 ab Laufbahnelement 13 abrollt und sich damit am Getriebegehäuse abstützt.
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Die Distanz d beschreibt den Abstand der Mittelachsen der Ausnehmungen 26, 27 und der Taschen 14, 15. Diese Distanz d beschreibt den Hebelarm, der die über die Sperrklinke 2 einwirkende Kraft beim Auslegen der Parksperre 1 auf das Gelenk 7 wirksam wird. Durch die gelenkige Anbindung der Betätigungsstange 6 kann somit deren Verformung verhindert und die Verformung innerhalb des Schlittengehäuses 8 minimiert werden.
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Die Seitenwände 9, 10 weisen weiterhin Führungseinsätze 18, 19 auf, mit denen sie in einem Langloch 36 im Parksperrengehäuse 25 geführt sind, auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperre
- 2
- Sperrklinke
- 3
- Parksperrenrad
- 4
- Feder
- 5
- Schlitten
- 6
- Betätigungsstange
- 7
- Gelenk
- 8
- Schlittengehäuse
- 9
- erstes Seitenelement
- 10
- zweites Seitenelement
- 11
- erste Rolle
- 12
- zweite Rolle
- 13
- Laufbahnelement
- 14
- erste Tasche
- 15
- zweite Tasche
- 16
- erste Stirnwand
- 17
- zweite Stirnwand
- 18
- Führungseinsatz
- 19
- Führungseinsatz
- 20
- Flansch
- 21
- Parksperreneinheit
- 22
- Aktuator
- 23
- Klinkenzahn
- 24
- Betätigungsmaul
- 25
- Parksperrengehäuse
- 26
- Ausnehmung
- 27
- Ausnehmung
- 28
- Rückholfeder
- 29
- Sperrverzahnung
- 30
- Drehachse
- 31
- Gehäusewand
- 32
- Gehäusewand
- 33
- Distanzhülse
- 34
- Bolzen
- 35
- Wandabschnitt
- 36
- Langloch
- d
- Distanz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10144063 A1 [0002]
- DE 102018221913 A1 [0003, 0005]
- DE 10144058 A1 [0003]
- DE 102018131263 B4 [0004]
- DE 102021116952 A1 [0005]
