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Die Erfindung betrifft ein Parksperrensystem für ein Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend ein Parksperrenrad, welches an einem Außenumfang mit einer Verzahnung versehen ist und für eine drehfeste Befestigung auf einer über das Parksperrensystem festzusetzenden Welle vorgesehen ist, und eine Sperrklinke, die um eine Schwenkachse zwischen einer Grundstellung und einer Sperrstellung verschwenkbar ist, wobei die Sperrklinke beabstandet zu der Schwenkachse mit einem Klinkenzahn versehen ist, welcher axial zumindest überdeckend mit der Verzahnung des Parksperrenrades vorgesehen und in der Sperrstellung der Sperrklinke so weit radial in Richtung des Parksperrenrades bewegt ist, dass über den Klinkenzahn in Zahnlücken der Verzahnung einfassbar ist, und wobei an dem Parksperrenrad Massekörper vorgesehen sind, die jeweils relativ zu dem Parksperrenrad unter Fliehkrafteinfluss nach radial außen bewegbar sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Parksperrensystem.
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Im Gegensatz zu Handschaltgetrieben besteht bei Automatikgetrieben mit Anfahrelementen in Form von hydrodynamischen Drehmomentwandlern oder hydraulisch betätigten Schaltelementen zunächst nicht ohne Weiteres die Möglichkeit, das jeweilige Fahrzeug zusätzlich zu einer Feststellbremse gegen Wegrollen zu sichern, da eine mechanische Verbindung einer Antriebsmaschine zu antreibbaren Fahrzeugrädern ab Abschalten der Antriebsmaschine und im Zuge des dann abfallenden Hydraulikdrucks nicht mehr aufrecht erhalten werden kann. Aus diesem Grunde werden bei Automatikgetrieben separate Parksperrensysteme vorgesehen, welche bei Betätigung ein mechanisches Blockieren des jeweiligen Getriebes vornehmen. Üblicherweise wird dazu eine abtriebsseitige Getriebewelle an einem Gehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes festgesetzt, so dass ab Aktivierung der Parksperre eine Drehbewegung dieser Welle und damit auch der antreibbaren Räder ausgeschlossen ist. Fehlerfälle oder Fehlansteuerungen können allerdings dazu führen, dass die jeweilige Parksperre ungewollt bei Fahrt des jeweiligen Fahrzeuges und damit bei noch drehender Getriebewelle eingelegt wird. Dies führt zu einer starken Abnutzung bis hin zu einer Beschädigung von Komponenten des jeweiligen Parksperrensystems. Aus diesem Grund werden Parksperrensysteme teilweise so gestaltet, dass ein ungewolltes Einlegen der Parksperre bei noch fahrendem Fahrzeug zumindest erschwert wird.
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Aus der
JP 2016 223489 A geht ein Parksperrensystem hervor, mittels welchem eine Welle mit Aktivierung einer Parksperre festgesetzt werden kann. Dazu verfügt das Parksperrensystem über ein drehfest auf der Welle platziertes Parksperrenrad und eine Sperrklinke, die mit Aktivierung der Parksperre aus einer Grundstellung in eine Sperrstellung verschwenkt wird und in dieser Sperrstellung mit einem Klinkenzahn in Zahnlücken einer Verzahnung des Parksperrenrades einfasst. Die Sperrklinke ist dabei gehäuseseitig schwenkbar gelagert, so dass das Einfassen das Festsetzen des Parksperrenrades und damit auch der Welle nach sich zieht. Seitens des Parksperrenrades sind außerdem Massekörper in Ausnehmungen radial verschiebbar geführt, wobei die Massekörper jeweils bei Rotation der Welle und damit auch des Parksperrenrades unter Fliehkrafteinfluss entgegen je einem Federelement nach radial außen aus der jeweiligen Ausnehmung herausbewegt werden können. Dabei stehen die Massekörper dann jeweils in die Zahnlücken des Parksperrenrades vor und verhindern hierdurch ein Einfassen des Klinkenzahnes der Sperrklinke in die Zahnlücken. Somit wird ein ungewolltes Einlegen der Parksperre dann verhindert, wenn die festzusetzende Welle und damit auch das Parksperrenrad rotieren.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Parksperrensystem zu schaffen, bei welchem ein ungewolltes Einlegen der Parksperre zumindest im Bereich höherer Drehzahlen wirksam verhindert wird, wobei gleichzeitig Schwingungsanregungen von Komponenten des Parksperrensystem möglichst weitgehend ausgeschlossen sein sollen.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeuggetriebe, welches ein erfindungsgemäßes Parksperrensystem aufweist, ist ferner Gegenstand von Anspruch 13.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Parksperrensystem ein Parksperrenrad, welches an einem Außenumfang mit einer Verzahnung versehen ist und für eine drehfeste Befestigung auf einer über das Parksperrensystem festzusetzenden Welle vorgesehen ist, und eine Sperrklinke, die um eine Schwenkachse zwischen einer Grundstellung und einer Sperrstellung verschwenkt werden kann. Die Sperrklinke ist beabstandet zu der Schwenkachse mit einem Klinkenzahn versehen, welcher axial zumindest überdeckend mit der Verzahnung des Parksperrenrades vorgesehen und in der Sperrstellung der Sperrklinke so weit radial in Richtung des Parksperrenrades bewegt ist, dass über den Klinkenzahn in Zahnlücken der Verzahnung eingefasst werden kann. Zudem sind an dem Parksperrenrad Massekörper vorgesehen, die jeweils relativ zu dem Parksperrenrad unter Fliehkrafteinfluss nach radial außen bewegt werden können.
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Das erfindungsgemäße Parksperrensystem weist also ein Parksperrenrad auf, welches an seinem Außenumfang umlaufend mit Sperrzähnen ausgestattet ist, die eine Verzahnung des Parksperrenrades bilden. Das Parksperrenrad ist hierbei dazu ausgestaltet, im verbauten Zustand des Parksperrensystem drehfest auf einer Welle angeordnet zu werden, welche über das Parksperrensystem bei Aktivierung einer Parksperrfunktion festzusetzen und dementsprechend an einer Drehbewegung zu hindern ist. Dieses Festsetzen wird dabei dadurch erreicht, dass eine Drehbewegung des Parksperrenrades bei Aktivierung der Parksperrfunktion über eine Sperrklinke des Parksperrensystems unterbunden wird, die hierzu um eine Schwenkachse verschwenkt werden kann, abgesehen von der als einziger Freiheitsgrad vorliegenden Schwenkbarkeit aber ansonsten festgesetzt ist. Letzteres ist hierbei insbesondere dadurch realisiert, dass die Sperrklinke über die Schwenkachse unter Darstellung des Freiheitsgrades der Schwenkbarkeit mit einem Gehäuse gekoppelt ist, bei welchem es sich bevorzugt um ein Getriebegehäuse handelt.
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Das Verschwenken der Sperrklinke kann dabei zwischen einer Grundstellung, welche einem unbetätigten Zustand des Parksperrensystems zugeordnet ist und somit auch einen deaktivierten Zustand der Parksperrenfunktion bildet, und einer Sperrstellung erfolgen, durch die ein betätigter Zustand des Parksperrensystems und dadurch auch ein aktivierter Zustand der Parksperrenfunktion repräsentiert wird. Das Verschwenken der Sperrklinke findet hierbei insbesondere an einem ersten Ende der Sperrklinke statt, wobei die Sperrklinke hierzu beabstandet und bevorzugt an einem zweiten Ende einen Klinkenzahn aufweist. Ferner ist die Sperrklinke radial umliegend zu dem Parksperrenrad vorgesehen und der Klinkenzahn dabei axial zumindest überdeckend mit der Verzahnung des Parksperrenrades ausgestaltet, worunter im Sinne der Erfindung zu verstehen ist, dass eine Erstreckung des Klinkenszahnes in axialer Richtung mit einer Erstreckung der Verzahnung und damit auch der Zahnlücken seitens des Parksperrenrades zumindest überschneidet. Besonders bevorzugt überdeckt der Klinkenzahn in axialer Richtung aber vollständig mit der Verzahnung und damit auch den Zahnlücken des Parksperrenrades.
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Unter „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in einer Richtung zu verstehen, welche parallel zu einer Rotationsachse des Parksperrenrades liegt. Hingegen bedeutet „radial“ eine Orientierung in Durchmesserrichtung des Parksperrenrades.
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Beim Verschwenken der Sperrklinke aus der Grundstellung in die Sperrstellung wird der Klinkenzahn durch das Verschwenken radial so dicht an das Parksperrenrad heran bewegt, dass der Klinkenzahn mit Erreichen der Sperrstellung in eine der Zahnlücken einfassen kann. Hierdurch koppelt die Sperrklinke das Parksperrenrad mit der Schwenkachse und setzt das Parksperrenrad in der Folge fest.
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Erfindungsgemäß sind an dem Parksperrenrad ferner mehrere Massekörper vorgesehen, wobei der einzelne Massekörper hierbei relativ zu dem Parksperrenrad nach radial außen bewegt werden kann. Diese radial nach außen gerichtete Bewegung des einzelnen Massekörpers kann dabei durch eine Fliehkraft hervorgerufen werden, welche von einer Masse des einzelnen Massekörpers, einer Drehzahl des Parksperrenrades sowie einem Umlaufradius des einzelne Massekörpers abhängig ist.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Massekörper axial neben dem Klinkenzahn liegend an dem Parksperrenrad vorgesehen sind und hierbei axial mit einer Führungskontur überdecken, die seitens der Sperrklinke ausgestaltet ist. Dabei sind die nach radial außen gerichteten Bewegungen der Massekörper jeweils auf einen radialen Bewegungsbereich begrenzt, wobei die Sperrklinke im Zuge des Verschwenkens aus der Grundstellung und vor Erreichen der Sperrstellung mit der Führungskontur in den radialen Bewegungsbereich der Massekörper eintaucht.
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Mit anderen Worten sind die relativ zum Parksperrenrad radial nach außen beweglichen Massekörper gemeinsam in einer axialen Ebene platziert, wobei diese axiale Ebene dabei axial neben dem Klinkenzahn liegt, so dass der Klinkenzahn also axial nicht mit den Massekörpern überschneidet und dementsprechend bei den nach radial außen gerichteten Bewegungen insofern auch kein direkter Kontakt zwischen den Massekörpern und dem Klinkenzahn stattfinden kann. In dieser axialen Ebene liegt aber eine Führungskontur, die an der Sperrklinke definiert ist. Die Massekörper werden jeweils in ihren nach radial außen gerichteten Bewegungen begrenzt, indem die jeweiligen Bewegungen nur innerhalb eines radialen Bewegungsbereichs zugelassen werden. Wird die Sperrklinke aus der Grundstellung in Richtung der Sperrstellung verschwenkt, so läuft die Sperrklinke vor Erreichen der Sperrstellung mit der in der axialen Ebene liegenden Führungskontur in diesen radialen Bewegungsbereich ein.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Parksperrensystems hat den Vorteil, dass zum einen durch Zusammenspiel der radial nach außen unter Fliehkrafteinfluss beweglichen Massekörper mit der Führungskontur der Sperrklinke in Abhängigkeit der Fliehkraft und damit zumindest ab einer bestimmten Drehzahlschwelle des Parksperrenrades ein ungewolltes Einfassen des Klinkenzahns in eine der Zahnlücken des Parksperrenrades verhindert werden kann, welches aufgrund von Fehlerfällen oder Fehlansteuerungen ansonsten ungewollt stattfindet. Denn durch das Eintauchen der Führungskontur in den radialen Bewegungsbereich der Massekörper beim Verschwenken aus der Grundstellung und vor Erreichen der Sperrstellung kann die Führungskontur auf die Massekörper auflaufen. Bei dem hierbei stattfindenden Kontakt kann in Abhängigkeit der auf die Massekörper wirkenden Fliehkräfte dann ein weiteres Verschwenken der Sperrklinke in die Sperrstellung verhindert und damit auch das Einfassen des Klinkenzahns in einer der Zahnlücken unterbunden werden. Ob es dabei zu diesem Unterbinden kommt, hängt dabei von einem Verhältnis der auf den einzelne Massekörper wirkenden Fliehkraft zu der an der Sperrklinke hervorgerufenen Betätigungskraft ab.
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Zum anderen kann dieser Kontakt der Massekörper mit der Führungskontur aber nur stattfinden, wenn das Verschwenken der Sperrklinke aus der Grundstellung in Richtung der Sperrstellung vorgenommen wird und es zu dem Eintauchen der Führungskontur in den radialen Bewegungsbereich kommt. Insofern kann erreicht werden, dass in der Grundstellung der Sperrklinke und damit bei fehlender Einleitung eines Verschwenkens der Sperrklinke kein Kontakt zwischen den Massekörpern und der Führungskontur der Sperrklinke möglich ist. Dadurch können in der Grundstellung der Sperrklinke Schwingungsanregungen der Sperrklinke, die ihre Ursache ansonsten in den Kontakten mit den Massekörpern und hier vorherrschenden Toleranzen haben, wirksam ausgeschlossen werden.
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Hingegen können bei der
JP 2016 223489 A Toleranzen bei den Massekörpern in Höhenversätzen resultieren und damit aufgrund des dann auch in der Grundstellung der Sperrklinke stattfindenden Kontakts zu einer Schwingungsanregung der Sperrklinke führen.
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Die Führungskontur ist seitens der Sperrklinke dazu ausgestaltet, beim Verschwenken der Sperrklinke aus der Grundstellung und vor Erreichen der Sperrstellung mit Eintauchen in den radialen Bewegungsbereich der Massekörper einen Kontakt der Sperrklinke mit den Massekörpern zu ermöglichen, wozu die Sperrklinke mit der Führungskontur nach dem Eintauchen auf die Massekörper auflaufen kann. Hierbei ist die Führungskontur in Umfangsrichtung des Parksperrenrades dann so zu gestalten, dass zwar in Abhängigkeit der Fliehkraft, welche an dem oder den mit der Führungskontur in Kontakt stehenden Massekörper wirksam ist, ein weiteres Verschwenken der Sperrklinke und damit eine radiale Weiterbewegung des Klinkenzahns in Richtung der Verzahnung des Parksperrenrades unterbunden werden kann, dabei aber nach wie vor die relative Rotation der Massekörper zu der Führungskontur möglich ist.
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Unter dem „radialen Bewegungsbereich“ der Massekörper ist vorliegend die radiale Grenze zu verstehen, innerhalb welcher sich der einzelne Massekörper relativ zu dem Parksperrenrad bewegen kann. In diesen Bewegungsbereich taucht die Sperrklinke dann mit ihrer Führungskontur ein, wenn sich die Führungskontur hinsichtlich des Parksperrenrades auf einen Durchmesser unter unterhalb dieses Durchmessers bewegt, welcher dem maximal radialen Maß der Bewegung der Massekörper entspricht.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist die Begrenzung der nach radial außen gerichteten Bewegungen der Massekörper über einen Anschlag vorgenommen, welcher axial auf Höhe sowie radial außen zu den Massekörper ausgestaltet ist. In diesem Fall wird eine radial außenliegende Grenze des radialen Bewegungsbereichs der Massekörper also über einen Anschlag definiert, der radial außen zu den Massekörpern vorgesehen ist und an dem die Massekörper anlaufen, wodurch sie an einer weiteren radialen Bewegung gehindert sind.
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In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist der Anschlag durch eine umlaufende Anlauffläche einer Anlaufscheibe gebildet. Die Anlauffläche ist dabei radial innen an einem ersten Abschnitt der Anlaufscheibe ausgestaltet, der im Wesentlichen axial verläuft und in einen zweiten Abschnitt der Anlaufscheibe übergeht, wobei der zweite Abschnitt ausgehend von dem ersten Abschnitt im Wesentlichen nach radial innen verläuft und einen Befestigungsbereich bildet. In vorteilhafter Weise kann hierdurch der radiale Bewegungsbereich der Massekörper auf einfache Art und Weise durch eine Anlaufscheibe definiert werden. Der „im Wesentlichen“ axiale Verlauf des ersten Abschnitts bedeutet dabei im Sinne der Erfindung, dass der erste Abschnitt der Anlaufscheibe sich zumindest zum überwiegenden Teil axial erstreckt, wobei es sich hierbei um einen reinen axialen Verlauf oder einen axialen Verlauf kombiniert mit einem geringen radialen Verlauf handeln kann. Unter dem „im Wesentlichen“ radialen Verlauf des zweiten Abschnitts ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass sich der zweite Abschnitt zumindest zum überwiegenden Teil radial erstreckt. Dabei kann eine reine radiale Streckung des zweiten Abschnitts oder auch eine radiale Erstreckung mit einer geringen Erstreckung in axialer Richtung vorliegen. Die Anlaufscheibe kann bevorzugt als Blechteil ausgestaltet sein.
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Der Befestigungsbereich, welcher radial innen des zweiten Abschnitts der Anlaufscheibe definiert ist, ist bevorzugt für eine Befestigung der Anlaufscheibe an dem Parksperrenrad oder auf der über das Parksperrensystem festzusetzenden Welle vorgesehen. In beiden Fällen wird hierdurch der Effekt erreicht, dass die Anlaufscheibe gemeinsam mit dem Parksperrenrad rotiert.
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Im Rahmen der Erfindung könnte ein Anschlag, über welchen der radiale Bewegungsbereich der Massekörper definiert ist, aber auch radial überdeckend mit den Massekörpern ausgestaltet sein, beispielsweise durch je einen entsprechend gebildeten Absatz an einer Führung des einzelnen Massekörpers, wobei dieser Absatz dann in Zusammenspiel mit einem korrespondierenden Absatz an dem einzelnen Massekörper dessen radiale Bewegung begrenzt.
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Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung sind die Massekörper seitens des Parksperrenrades jeweils in je zugehörigen Ausnehmungen radial bewegbar geführt und können dabei unter Fliehkrafteinfluss radial außen aus der je zugehörigen Ausnehmung ausgefahren werden. Dies hat den Vorteil, dass die Massekörper hierdurch auf kompakte Art und Weise in dem Parksperrenrad aufgenommen werden können und dabei aber ein Kontakt des einzelnen Massekörpers mit der Führungskontur der Sperrklinke möglich ist. Zu diesem Zweck ist das Parksperrenrad dann entsprechend axial bis in den Bereich der Führungskontur verlängert auszuführen. Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen dabei in Umfangsrichtung in Zähnen der Verzahnung des Parksperrenrades ausgestaltet. Alternativ dazu können die Ausnehmungen in Umfangsrichtung aber auch in den Zahnlücken der Verzahnung liegen. Weiter alternativ können die Massekörper zudem auch axial außenliegend an dem Parksperrenrad angeordnet und hier geführt sein.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die Massekörper über mindestens ein Federelement jeweils nach radial außen vorgespannt sind. Hierdurch lassen sich Unwuchten bei starken Beschleunigungen aus dem Stillstand oder starken Verzögerungen bis zum Stillstand vermeiden. Zudem kann über eine Gestaltung der Vorspannung der Massekörper ebenfalls die Kraft erhöht werden, mit welcher ein weiteres Verschwenken der Sperrklinke nach dem Eintauchen mit ihrer Führungskontur verhindert wird. Das mindestens eine Federelement kann hierbei als Federblech oder Elastomerbauteil ausgestaltet sein. In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der einzelne Massekörper über je einen federnden Schenkel nach radial au-ßen vorgespannt, wobei die Schenkel an einem Ring abgestützt sind, der an dem Parksperrenrad befestigt ist. In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine Vorspannung aller Massekörper über ein gemeinsames Federelement und damit auf kompakte Art und Weise vorgenommen werden.
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Besonders bevorzugt sind die Massekörper jeweils gegen den Anschlag vorgespannt, der die nach radial außen gerichteten Bewegungen der Massekörper begrenzt. Dementsprechend findet direkt mit Eintauchen der Führungskontur in den radialen Bewegungsbereich ein Kontakt der Massekörper mit der Führungskontur statt.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die Massekörper sternförmig und äquidistant zueinander beabstandet an dem Parksperrenrad vorgesehen sind. Hierdurch wird eine gleichmäßige Masseverteilung an dem Parksperrenrad dargestellt und damit die Erzeugung einer Unwucht verhindert. In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Führungskontur der Sperrklinke kreisbogenförmig gestaltet, wobei ein Winkel der kreisbogenförmigen Führungskontur größer oder gleich einem Winkel zwischen zwei Massekörpern ist. Dies hat den Vorteil, dass dann, wenn die Führungskontur in den radialen Bewegungsbereich der Massekörper eintaucht und die Massekörper aufgrund der Rotation des Parksperrenrades fliehkraftbedingt nach radial außen ausgelenkt werden bzw. sind, an der Führungskontur spätestens dann ein Kontakt zu dem jeweils nachfolgenden Massekörper hergestellt ist, wenn der Kontakt zu dem jeweils davorliegenden Massekörper beendet wird. Dementsprechend steht dann stets mindestens ein Massekörper mit der Führungskontur der Sperrklinke in Kontakt.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Massekörper als Kugeln ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass eine bei Kontakt der Massekörper mit der Führungskontur aufgrund der Rotation des Parksperrenrades zur Sperrklinke auftretende Reibung reduziert ist, indem die Kugeln an der Führungskontur abrollen. Alternativ dazu sind die Massekörper als Zylinderstifte gestaltet, wodurch sich durch eine Wahl der jeweiligen Stiftlänge problemlos eine hohe Masse des einzelnen Massekörpers erreichen lässt.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Führungskontur an einem einstückigen Körper der Sperrklinke ausgestaltet, wobei der Körper axial neben der Führungskontur liegend auch den Klinkenzahn bildet. Bevorzugt ist die Sperrklinke dabei als Schmiedeteil ausgeführt. Alternativ dazu ist die Führungskontur an einem ersten Teil der Sperrklinke ausgestaltet, wobei der erste Teil axial an einem zweiten Teil befestigt ist, der den Klinkenzahn bildet. Dabei können die einzelnen Teile bevorzugt als gestanzte Bauteile ausgeführt sein.
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Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Kraftfahrzeuggetriebe, welches ein Parksperrensystem nach einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Varianten aufweist. Bei dem Kraftfahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Automatikgetriebe.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- 1 bis 6 unterschiedliche Ansichten eines Parksperrensystems entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
- 7 bis 11 unterschiedliche Ansichten eines Parksperrensystems gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.
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Aus den 1 bis 6 gehen unterschiedliche Darstellungen eines Parksperrensystems 1 hervor, welches bei einem Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere einem Automatikgetriebe, zur Anwendung kommt und entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet ist. Dabei umfasst das Parksperrensystem 1 ein Parksperrenrad 2, welches drehfest auf einer Welle 3 angeordnet und an einem Außenumfang mit einer Verzahnung 4 versehen ist. Bei der Welle 3 handelt es sich hierbei um eine Getriebewelle des Kraftfahrzeuggetriebes, bevorzugt um eine Getriebeausgangswelle.
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Das Parksperrensystem 1 weist neben dem Parksperrenrad 2 noch eine Sperrklinke 5 auf, welche im Bereich eines ersten Endes 6 um eine Schwenkachse 7 schwenkbar gelagert ist, wobei die Schwenkachse 7 vorliegend durch eine Achse 8 gebildet ist, die feststehend an einem Getriebegehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet ist. An einem zum ersten Endes 6 entgegengesetzt liegenden Ende 9 ist die Sperrklinke 5 zudem mit einer zugehörigen Aktuatorik 10 gekoppelt und mit einem Klinkenzahn 11 ausgestattet, welcher dem Parksperrenrad 2 zugewandt an der Sperrklinke 5 ausgestaltet ist.
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Über die Aktuatorik 10, welche vorliegend nicht weiter im Detail beschrieben wird, kann die Sperrklinke 5 aus einer in 1 gezeigten Grundstellung um die Schwenkachse 7 in eine Sperrstellung verschwenkt werden, welche in 2 gezeigt und in der die Sperrklinke 5 aufgrund des Verschwenkens mit dem Klinkenzahn 11 auf das Parksperrenrad 2 zubewegt ist. In der Sperrstellung kann die Sperrklinke 5 dadurch, wie ebenfalls in 2 gezeigt, mit dem Klinkenzahn 11 in eine von mehreren Zahnlücken 12 der Verzahnung 4 einfassen. Dadurch wird ein Verdrehen des Parksperrenrades 2 und damit auch der Welle 3 durch die formschlüssige Koppelung mit der Achse 8 unterbunden und damit eine Parksperrfunktion des Kraftfahrzeuggetriebes realisiert.
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Um bei dem Parksperrensystem 1 nun ein ungewolltes Verschwenken der Sperrklinke 5, was seine Ursache in Fehlerfällen oder Fehlansteuerungen haben kann, insbesondere bei höheren Drehzahlen der Welle 3 und damit auch des Parksperrenrades 2 zu verhindern, sind bei dem Parksperrensystem 1 Massekörper 13 in Form von Zylinderstiften 14 vorgesehen. Diese Zylinderstifte 14 sind dabei seitens des Parksperrenrades 2 in je zugehörigen Ausnehmungen 15 radial bewegbar geführt, was insbesondere in den 3 bis 6 jeweils zu erkennen ist. Die Ausnehmungen 15 sind dabei jeweils als radial verlaufende Durchgangsbohrungen ausgeführt und liegen in Umfangsrichtung des Parksperrenrades 2 jeweils auf Höhe je eines Zahnes der Verzahnung 4.
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Wie in den 1, 2 und auch 5 und 6 jeweils zu erkennen ist, sind die Zylinderstifte 14 sternförmig und äquidistant zueinander beabstandet an dem Parksperrenrad 2 vorgesehen, wobei hierbei acht Zylinderstifte 14 angeordnet sind. Dabei liegen die Zylinderstifte 14 alle axial in einer axialen Ebene 16, die axial neben einem den Klinkenzahn 11 bildenden Teil 17 der Sperrklinke 5 liegt. Dementsprechend überdecken die Zylinderstifte 14 axial nicht mit dem Klinkenzahn 11 der Sperrklinke 5, sondern liegen alle axial neben dem Klinkenzahn 11, wodurch beim Verschwenken der Sperrklinke 5 kein Kontakt der Zylinderstifte 14 mit dem Klinkenzahn 11 stattfinden kann.
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Eine nach radial außen gerichtete Bewegung des einzelnen Zylinderstifts 14 wird über einen Anschlag 18 begrenzt, welcher radial umliegend zu den Zylinderstiften 14 vorgesehen ist und dadurch auch einen radialen Bewegungsbereich der Zylinderstifte 14 in Form eines maximalen Durchmessers definiert, auf den die Zylinderstifte 14 jeweils maximal aus der jeweiligen Ausnehmung 15 ausgeschoben werden können. Vorliegend wird der Anschlag 18 dabei durch eine Anlaufscheibe 19 gebildet, die rotationssymmetrisch gestaltet und axial neben dem Parksperrenrad 2 auf der Welle 3 befestigt ist.
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Der Anschlag 18 wird dabei durch eine umlaufende Anlauffläche 20 definiert, welche radial innen an einem umlaufenden Abschnitt 21 der Anlaufscheibe 19 ausgestaltet ist, wobei sich der Abschnitt 21 der Anlaufscheibe 19 dazu ausgehend von einem Abschnitt 22 axial in den Bereich der Ebene 16 sowie leicht radial nach außen erstreckt. Der Abschnitt 22 verläuft ausgehend von dem Übergang in den Abschnitt 21 nach radial innen und bildet dort, wie in 3 zu erkennen ist, einen Befestigungsbereich 23 in Form eines Flansches, mit welchem die Anlaufscheibe 19 auf der Welle 3 befestigt ist. Die Anlaufscheibe 19 ist hierbei insbesondere als Blechteil ausgeführt.
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Die Zylinderstifte 14 sind jeweils radial gegen den Anschlag 18 vorgespannt, wobei hierzu ein Ring 24 vorgesehen ist, welcher in dem Parksperrenrad 2 in einer Aufnahmebohrung 25 aufgenommen ist. Diese Aufnahmebohrung 25 ist dabei in dem Parksperrenrad 2 radial innenliegend zu sowie axial überdeckend mit dem Klinkenzahn 11 der Sperrklinke 5 ausgestaltet. An dem Ring 24 stützen sich dabei mehrere federnde Schenkel 26 ab, welche sich axial ausgehend von dem Ring 24 in den Bereich der Zylinderstifte 14 erstrecken und im Einzelnen dabei je einen der Zylinderstifte radial gegen den Anschlag 18 vorspannen. Dazu sind die Schenkel 26 durch Durchgänge 27 im Parksperrenrad 2 axial hindurchgeführt.
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Wie insbesondere in den 3 bis 6 zu erkennen ist, weist die Sperrklinke 5 neben dem Teil 17 noch einen weiteren Teil 28 auf, welcher axial neben dem Teil 17 liegend starr mit dem Teil 17 verbunden ist und dabei dem Parksperrenrad 2 zugewandt eine Führungskontur 29 definiert. Diese Führungskontur 29 überdeckt dabei axial mit den Zylinderstiften 14, indem sie axial in die Ebene 16 einragt. Wie außerdem aus den 5 und 6 hervorgeht, welche jeweils eine Schnittansicht in der Ebene 16 zeigen, ist die Führungskontur 29 hierbei kreisbogenförmig gestaltet. Dabei ist ein Winkel 30 des durch die Führungskontur 29 definierten Kreisbogens größer gewählt, als ein Winkel 31, unter welchem die Zylinderstifte 14 im Parksperrenrad 2 jeweils zueinander angeordnet sind. Die beiden Teile 17 und 28 der Sperrklinke 5 sind dabei bevorzugt jeweils als gestanzte Bauteile ausgeführt.
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In der Grundstellung der Sperrklinke 5 und damit abseits einer Darstellung der Parksperrfunktion liegt die Führungskontur 29 radial außerhalb des durch den Anschlag 18 definierten Bewegungsbereichs der Zylinderstifte 14, so dass dann kein Kontakt der Zylinderstifte 14 mit der Führungskontur 29 der Sperrklinke 5 stattfindet. Dies ist in 4 und auch in 6 jeweils zu erkennen.
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Wird die Sperrklinke 5 nun aus der Grundstellung in Richtung der Sperrstellung verschwenkt, so taucht die Sperrklinke 5 mit der Führungskontur 29 in den radialen Bewegungsbereich der Zylinderstifte 14 ein, wodurch die Führungskontur 29 auf die Zylinderstifte 14 aufläuft. Dadurch, dass der Winkel 30 hierbei größer gewählt ist, als der Winkel 31, steht die Führungskontur 29 dabei immer mit mindestens einem der Zylinderstifte 14 in Kontakt. Durch diesen Kontakt wird dem Verschwenken der Sperrklinke 5 in die Sperrstellung ein Widerstand entgegengesetzt, welcher neben einer durch den jeweiligen Schenkel 26 definierten Federkraft noch von einer auf den jeweiligen Zylinderstift 14 wirkenden Fliehkraft abhängig ist. Die Fliehkraft wiederum ist durch die Masse des jeweiligen Zylinderstifts 14, eine aktuelle Drehzahl des Parksperrenrades 2 sowie einen Umlaufradius definiert, auf welchem sich der jeweilige Zylinderstifte 14 befindet.
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Ab einer bestimmten Drehzahlschwelle der Welle 3 und damit auch des Parksperrenrades 2 ist der Widerstand gegen das Verschwenken der Sperrklinke 5 in die Sperrstellung aufgrund der auf die Zylinderstifte 14 wirkenden Fliehkräfte so groß, dass ab Eintauchen der Führungskontur 29 in den Bewegungsbereich der Zylinderstifte 14 ein weiteres Verschwenken der Sperrklinke 5 und damit auch ein Einfassen des Klinkenzahns 11 in eine der Zahnlücken 12 verhindert wird. Unterhalb dieser Drehzahlschwelle und insbesondere bei Stillstand der Welle 3 wird der bzw. werden die mit der Führungskontur 29 in Kontakt stehenden Zylinderstifte 14 hingegen entgegen den Schenkeln 26 nach radial innen verschoben, wobei die Sperrklinke 5 dann mit dem Klinkenzahn 11 zur Darstellung der Parksperrfunktion in eine der Zahnlücken 12 einfasst, wie in 5 gezeigt.
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Des Weiteren zeigen die 7 bis 11 unterschiedliche Ansichten eines Parksperrensystems 32, welches entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgeführt ist. Dabei entspricht dieses Parksperrensystem 32 weitestgehend der Variante nach den 1 bis 6, wobei im Unterschied dazu nun als Massekörper 13 Kugeln 33 zur Anwendung kommen, die jeweils seitens des Parksperrenrades 2 des Parksperrensystems 32 in zugehörigen Ausnehmungen 34 radial beweglich geführt sind. Hierbei sind vierundzwanzig Kugeln 33 vorgesehen. Ein radialer Bewegungsbereich der Kugeln 33 ist dabei erneut durch einen Anschlag 18 begrenzt, welcher auch hier durch die Anlaufscheibe 19 definiert ist. Allerdings sind die Kugeln 33 dabei nicht gegen den Anschlag 18 vorgespannt, wobei im Rahmen der Erfindung aber auch hier denkbar wäre, in den Ausnehmungen 34 jeweils je ein Federelement vorzusehen, welches eine radiale Vorspannung der jeweiligen Kugel 33 gegen den Anschlag 18 vornimmt.
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Als weiterer Unterschied ist die Sperrklinke 5 in diesem Fall einstückig als Schmiedeteil ausgeführt, wobei auch hier neben dem Klinkenzahn 11 eine Führungskontur 35 definiert ist, die kreisbogenförmig gestaltet ist und bei Verschwenken der Sperrklinke 5 aus der Grundstellung in die Sperrstellung in den Bewegungsbereich der Kugeln 33 eintaucht. Dies ist hierbei insbesondere in 11 zu erkennen, welche neben 8 den in die Sperrstellung verschwenkten Zustand der Sperrklinke 5 zeigt. Auch hier ist ein Winkel 36 des Kreisbogens der Führungskontur 35 größer gewählt, als ein Winkel 37, unter welchem die Kugeln 33 in dem Parksperrenrad 2 angeordnet sind. Dies hat, wie ebenfalls in 11 zu erkennen ist, den Effekt, dass nach dem Eintauchen der Führungskontur 35 in den Bewegungsbereich der Kugeln 33 stets ein Kontakt der Führungskontur 35 mit mehreren Kugeln 33 besteht. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach den 7 bis 11 der Variante nach den 1 bis 6, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann jeweils ein Parksperrensystem realisiert werden, bei welchem ein ungewolltes Einlegen der Parksperre zumindest im Bereich höherer Drehzahlen wirksam verhindert wird, dabei gleichzeitig aber Anregungen von Komponenten des Parksperrensystem weitgehend ausgeschlossen werden.
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Bezugszeichen
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- 1
- Parksperrensystem
- 2
- Parksperrenrad
- 3
- Welle
- 4
- Verzahnung
- 5
- Sperrklinke
- 6
- Ende
- 7
- Schwenkachse
- 8
- Achse
- 9
- Ende
- 10
- Aktuatorik
- 11
- Klinkenzahn
- 12
- Zahnlücken
- 13
- Massekörper
- 14
- Zylinderstifte
- 15
- Ausnehmungen
- 16
- Ebene
- 17
- Teil
- 18
- Anschlag
- 19
- Anlaufscheibe
- 20
- Anlauffläche
- 21
- Abschnitt
- 22
- Abschnitt
- 23
- Befestigungsbereich
- 24
- Ring
- 25
- Aufnahmebohrung
- 26
- Schenkel
- 27
- Durchgänge
- 28
- Teil
- 29
- Führungskontur
- 30
- Winkel
- 31
- Winkel
- 32
- Parksperrensystem
- 33
- Kugeln
- 34
- Ausnehmungen
- 35
- Führungskontur
- 36
- Winkel
- 37
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016223489 A [0003, 0016]
