EP4638995A1 - Parksperre und verfahren zu ihrer montage - Google Patents

Parksperre und verfahren zu ihrer montage

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Publication number
EP4638995A1
EP4638995A1 EP23840623.5A EP23840623A EP4638995A1 EP 4638995 A1 EP4638995 A1 EP 4638995A1 EP 23840623 A EP23840623 A EP 23840623A EP 4638995 A1 EP4638995 A1 EP 4638995A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
parking lock
stop surface
carriage
pawl
locking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23840623.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulli SCHWAB
Uwe Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4638995A1 publication Critical patent/EP4638995A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F16H63/3425—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission characterised by pawls or wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F16H63/3458—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission with electric actuating means, e.g. shift by wire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F16H63/3425—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission characterised by pawls or wheels
    • F16H63/3433—Details of latch mechanisms, e.g. for keeping pawls out of engagement

Definitions

  • the invention relates to a parking lock according to the preamble of claim 1.
  • the parking lock of an automatic transmission of a motor vehicle known from DE 101 44 063 A1 has a locking ring with locking recesses arranged on a transmission shaft.
  • a pivotable selector lever and a rod articulated thereon By means of a pivotable selector lever and a rod articulated thereon, a pawl is brought into engagement with the locking recesses when the device is in the locked state.
  • the rod has rollers at its end, a second roller of which guides the rod in an L-shaped guide plate.
  • the guide plate is fastened in the housing of the automatic transmission. The second roller rolls on the guide plate when the rod moves longitudinally.
  • the guide plate comprises a side wall and a horizontal wall.
  • the horizontal wall of the guide plate has elongated holes.
  • the side wall of the guide plate is a separate component and has crenellated projections on one edge. These projections are adapted in terms of their dimensions to the elongated holes of the horizontal wall and can engage in the openings of the horizontal wall by means of a
  • Parking locks according to DE 10 2018 221 913 A1 or DE 101 44 058 A1 are mounted with a pawl and an actuating unit fixed to the gearbox housing.
  • the parking lock gear arranged on the drive train can be supported on a gearbox housing via the pawl.
  • the different fastening reference points result in tolerances that must be compensated. In particular, dimensional fluctuations occur due to manufacturing between the centering holes in the housing and the contact surface of the actuating unit that moves the pawl.
  • adjustment work must therefore always be carried out in order to position the pawl exactly in relation to the parking lock gear. Shifting the adjustment work from the parking lock gear-pawl interface to the pawl-actuating mechanism of the pawl interface, for example an electric motor, is possible. conceivable, but leads to the disadvantage that the parking lock with its actuators cannot be provided as a prefabricated module, which in turn increases the assembly effort.
  • DE 10 2018221 913 A1 or DE 102021 116 952 A1 propose connecting the guide rod in an articulated manner. This reduces the tension in the guide rod, but does not completely eliminate it.
  • large forces can still act on the slide and parts connected to it, caused by ratcheting of the parking lock or by high accelerations that can occur when unlocking under high loads. These forces cause deformations in the force-transmitting parts and can damage the slide assembly because the deformation, even if it is initially only elastic, can cause it to become jammed or wedged.
  • DE 102017 127 211 finally shows a parking lock with a slide. Due to the high preload, the slide can still have a high kinetic energy after the locking pawl is locked. When it comes into contact with the housing, it can impact the housing, which can result in high noise emissions. In order to dampen this, it is proposed to partially convert the kinetic energy into deformation energy by means of a double sheet of metal or to stretch the impulse over time.
  • parking locks presented do not solve the problem that occurs when the vehicle is deflected.
  • Parking locks are designed to lock securely below a speed limit of a few km/h, but above this they must perform a deflection movement in order not to overload and destroy the system.
  • the deflection is achieved by the time that the pawl has to engage the locking teeth of the parking lock gear being insufficient above the speed limit.
  • the width of the gaps between the teeth of the parking lock gear takes this effect into account.
  • a pre-tensioned compression spring moves the slide against a ramp integrated into the pawl.
  • the object of the present invention is to improve a parking lock and to avoid the disadvantages mentioned above.
  • the parking lock according to claim 1 has a deflection stop with a stop surface and a counter stop surface, of which at least one is spherical.
  • the spherical design ensures that a carriage which rotates slightly as a result of the deflection of the locking pawl and thus hits the counter stop surface in an undefined manner can support itself vertically on it, so that no torques are generated or these are at least smaller. As a result, the other components of the parking lock have to absorb and transmit fewer moments.
  • a spherical design means that the stop surface or the counter stop surface is convex. In particular, they can be rounded and, for example, describe a partial segment of a cylinder or a sphere.
  • a deflection stop is understood to mean that this is a stop provided in the event that the carriage is rejected by the parking lock wheel and consequently moves backwards. Backwards is opposite to the initial actuation direction of the carriage, which is usually determined by releasing the preload of a spring. As a rule, a stop at the deflection stop only occurs after a rejection process of the locking pawl.
  • both the stop surface and the counter stop surface are spherical. Both can have different curvatures. Preferably, they both have the same, constant curvature.
  • the stop surface is crowned and the counter stop surface is flat, or vice versa.
  • the flat surface is easier to produce and also shows satisfactory torque absorption.
  • the introduced moments can be further minimized if the center of mass of the slide, hereinafter referred to as the center of gravity, can be moved along a straight line with the deflection stop and the stop has a radius whose center is located on the straight line mentioned. In this case, even if the slide is twisted, support is provided along the slide axis, so that hardly any additional deformation forces are generated when In one embodiment of the further development, the center of gravity of the slide and the center of the radius describing the stop coincide. This represents the optimum for the slide load.
  • the counter stop surface is arranged on a reinforcing plate.
  • the reinforcing plate can form part of the parking lock housing.
  • the counter stop surface can also be formed by several, for example two, reinforcing plates. This means that no separate component is required as a counter stop surface.
  • the reinforcement plate has a passage for a bolt that supports the pawl.
  • the reinforcement plate thus takes on several functions and can be supported on a gear housing via the bolt in the event of an impact.
  • the slide can have a further stop surface that is arranged opposite the stop surface and forms a further stop with a further counter stop surface.
  • the further stop surface or the further counter stop surface are similarly designed to be spherical.
  • the parking lock carriage can be supported by exactly three support points in the parking lock. This means that the carriage has a carriage guide that is statically determined. There is neither an overdetermination nor does the carriage guide have to be completely eliminated, which makes the design of the parking lock more difficult.
  • the parking lock housing does not need to enclose the parking lock on several sides. This can hold a support element for rollers. Additionally or alternatively, it can guide the actuating rod, support the pawl and/or accommodate a return spring for the pawl.
  • the pawl is a pawl that can be moved around a pivot point and has a locking tooth on the end facing away from the pivot point, by means of which the pawl can be positively locked into a tooth profile arranged on the parking lock wheel. On the side facing away from the locking tooth radially from the parking lock wheel, the pawl has a pawl back with a pawl profile that is acted upon by an actuating unit when the parking lock is engaged.
  • the pawl profile can form a profile in the narrower sense that it is designed as a profile mountain.
  • the pawl profile is a flat surface with a raised area, so that there is also a positive connection on the pawl back in the locked position.
  • the externally applied force for activating and/or unlocking the parking lock is transferred to the pawl via the actuating rod.
  • the actuating rod preferably moves linearly; this direction of movement is usually approximately parallel to the pawl when engaged. This results in a particularly compact parking lock.
  • the parking lock has a carriage that is spring-loaded so that the parking lock can be triggered automatically if the actuator malfunctions.
  • the carriage can hold one or more rollers that roll on the pawl profile with little friction when the parking lock is engaged or disengaged. If there are several rollers, these can be arranged so that they roll against each other during movement. For this purpose, they can be arranged radially one above the other.
  • the rollers are supported on the one hand on the pawl profile and on the other hand on a gear housing, whereby a track plate can be arranged between the gear housing and the roller as part of the gear housing or as part of the parking lock housing.
  • a track plate can be arranged between the gear housing and the roller as part of the gear housing or as part of the parking lock housing.
  • it is supported on this at all times, in the engaged state (P) and in the disengaged state (nP).
  • the actuating unit is supported on the support element at different positions in the engaged state (P) and in the disengaged state (nP).
  • it can roll or slide on the support element when it is actuated, depending on the bearing. Due to the The arrangement of the support element with play ensures that the actuating unit contacts the support element in every state.
  • the support element is spring-loaded so that it is still connected to the parking lock housing or the gearbox housing with play, but always assumes a defined position.
  • the vehicle may be a motor vehicle.
  • the vehicle may be a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the vehicle may have a drive train with a transmission.
  • the transmission may be installed in an e-axle.
  • Figure 1 shows a cross section of a first parking lock according to the invention with a spherical stop surface in the carriage
  • Figure 2 shows a cross-section of a second parking lock according to the invention with a spherical counter stop surface in the parking lock housing
  • Figure 3 shows a cross-section of a third parking lock according to the state of the art, with a twisted carriage
  • Figure 4 shows a cross-section of the third parking lock according to Figure 3, in which the carriage is rotated in a different direction.
  • Figures 1 to 4 show a parking lock unit 21, which is formed from a parking lock 1 and a parking lock wheel 3.
  • the parking lock 1 has a pawl 2, which can be rotated about a rotation axis 30 formed by a bolt 15.
  • the Bolt 15 is received in a reinforcing plate 26 which forms part of a parking lock housing 25.
  • the parking lock 1 is intended for installation in a vehicle transmission of a motor vehicle and causes a parking lock gear 3 to be locked, which is connected to the main transmission shaft in a rotationally fixed manner.
  • the parking lock gear 3 has a locking toothing 29 arranged on its outer circumference, into which the pawl tooth 23 locks in a form-fitting manner in the locking position of the parking lock 1. In the unlocked position, the pawl tooth 23 and the locking toothing 29 are disengaged.
  • the pawl 2 is held by a return spring 28, which prevents the pawl from unintentionally locking against the parking lock gear 3 due to gravity when unloaded.
  • the parking lock 1 also has two housing walls 31, of which only one is shown. Both housing walls 31 are designed as sheet metal parts and are arranged parallel to one another. They are spaced apart from one another by several, in this case two, spacer sleeves 33 and together with a track element 13 form a parking lock housing 25.
  • the spacer sleeves 33 as hollow cylinders, also allow the parking lock 1 to be attached to the gearbox (not shown) by forming sleeves for screws (not shown). The parking lock 1 is therefore compact and securely supported.
  • the parking lock has a carriage 5 preloaded by a spring 4, so that the parking lock 1 can be locked even in the event of a malfunction of an actuator (not shown), by displacing the carriage 5 in such a way that it brings the pawl 2 into the locking position or, in the case of a tooth-on-tooth position of the pawl tooth 23 with the locking teeth 29, at least preloads it so that locking occurs with a small movement of the parking lock wheel 3.
  • An actuating rod 6 serves as a pull rod and is linearly movable along its main direction of extension, which runs essentially tangentially to the parking lock gear 3. For this purpose, it has a flange 20 at the end, via which it is connected to the carriage 5.
  • the spring 4 surrounds the actuating rod 6 radially, which can therefore also guide it.
  • the carriage 5 is designed like a box with two parallel side elements 9.
  • the side elements 9, 10 are firmly connected to a box-like carriage housing via end walls. They each have a pocket 14 in the form of an elongated hole.
  • Two rollers 11, 12 are arranged in the pockets 14 and roll against each other, with the first roller 11 also rolling on the pawl 2 and the second roller 12 rolling on the track element 13 and thus being supported on the parking lock housing 25.
  • the ratchet tooth 23 of the pawl 2 engages in a gap in the parking lock gear 3. If the vehicle wants to move, the parking lock gear 3 would have to rotate, but it cannot do so because it is locked. The moment that occurs on the parking lock gear 3 is supported by the ratchet tooth 23. The force introduced into the pawl 2 is in turn supported via the rollers 11, 12 in the carriage 5 on the track element 13, which is ultimately supported in the transmission housing (not shown). A moment introduced by the parking lock gear 3 is therefore supported in the transmission housing without any axial offset.
  • the pre-tensioned spring 4 which is designed as a helical compression spring, moves the carriage 5 with the two rollers 11, 12 mounted therein against a ramp 27 integrated in the pawl 2.
  • the speed of the parking lock wheel 3 is too high, so that the pawl tooth 23 does not penetrate far enough into the parking lock wheel 3 and the rollers 11, 12 in the carriage have not yet reached the plateau 32 of the ramp 27, the entire carriage 5 is suddenly rejected in the direction of non-parking.
  • the spring 4 is not able to slow down the carriage 5, so that it hits the rejection stop 10 formed by the stop surface 7 and the counter stop surface 8 at a relatively high speed.
  • the slide 5 can rotate slightly due to the guide length.
  • the moment in the deflection stop 10 can be significantly reduced or even avoided.
  • at least the stop surface 7 or the counter stop surface 8 is designed to be spherical.
  • the stop surface 7 and the counter stop surface 8 are arranged exactly at the height of the slide's center of gravity 16, i.e. on the straight line that forms the linear direction of movement as the actuation direction 22 of the slide 5 through the center of gravity 16.
  • the slide 5 also has a further stop surface 17 on the side opposite the stop surface 7. This can reduce the introduction of moments into the parking lock housing 25 in the event of overshoots in the opposite direction according to the same principle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Parksperre (1 ), aufweisend eine Sperrklinke (2), die in einer Sperrstellung mit einem Parksperrenrad (3) verriegelbar und in einer Entsperrstellung mit dem Parksperrenrad (3) außer Eingriff ist, einen Schlitten (5), der eine Anschlagfläche (7) aufweist und durch den die Sperrklinke (2) in die Sperrstellung bewegbar ist, eine Feder (4), welche den Schlitten (5) vorspannt, ein Parksperrengehäuse (25), zu dem der Schlitten (5) relativ bewegbar ist, eine Gegenanschlagfläche (8), die ortsfest zum Parksperrengehäuse (25) angeordnet ist und mit der Anschlagfläche (7) einen Anschlag (10) für den Schlitten (5) ausbildet. Die Anschlagfläche (7) oder die Gegenanschlagfläche (8) ist ballig ausgebildet.

Description

Parksperre und Verfahren zu ihrer Montage
Die Erfindung betrifft eine Parksperre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ..
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.
Parksperren nach DE 10 2018 221 913 A1 oder DE 101 44 058 A1 werden mit einer Sperrklinke und einer Betätigungseinheit 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.
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-ZPIattenkontakt 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.
Um die Last auf die Führungs- oder Betätigungsstange zu reduzieren, schlagen DE 10 2018221 913 A1 oder DE 102021 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.
DE 102017 127 211 zeigt schließlich eine Parksperre mit einem Schlitten. Der Schlitten kann aufgrund der hohen Vorspannung nach dem Verriegeln der Sperrklinke noch eine hohe Bewegungsenergie aufweisen. Beim Kontakt mit dem Gehäuse kann dieser am Gehäuse anprallen, was mit hohen Schallemissionen verbunden ist. Um diese zu dämpfen, ist vorgeschlagen, die Bewegungsenergie durch ein gedoppeltes Blech teilweise in Verformungsenergie zu wandeln bzw. den Impuls zeitlich zu strecken.
Die vorgestellten Parksperren lösen allerdings nicht das Problem, das bei einer Abweisbewegung auftritt. Parksperren sollen unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit von wenigen km/h sicher verriegeln, aber darüber eine Abweisbewegung ausführen, um das System nicht zu überlasten und dabei zu zerstören. Das Abweisen wird dadurch erreicht, dass die Zeit, die der Sperrklinke für das Eintauchen in die Sperrverzahnung des Parksperrenrads zur Verfügung steht, oberhalb der Grenzgeschwindigkeit nicht mehr ausreichend ist. Die Breite der Zahnlücken des Parksperrenrads berücksichtigen diesen Effekt. Damit die Sperrklinke in die Sperrstellung gelangt, verschiebt eine vorgespannte Druckfeder den Schlitten gegen eine in die Sperrklinke integrierte Rampe. Ist die Drehzahl des Sperrrades jedoch zu hoch, so dass der Klinkenzahn nicht weit genug in das Sperrrad eintaucht, wird der gesamte Schlitten schlagartig in Richtung Nicht-Parken abgewiesen. Die Druckfeder schafft es dabei nicht, den Schlitten hinreichend abzubremsen, so dass dieser im Endanschlag mit relativ hoher Geschwindigkeit auftrifft.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Parksperre zu verbessern und die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch eine Parksperre mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Die Parksperre nach Anspruch 1 weist einen Abweisanschlag mit einer Anschlagfläche und einer Gegenanschlagfläche auf, von denen mindestens eine ballig ausgebildet ist. Durch die ballige Ausgestaltung wird sichergestellt, dass ein Schlitten, der infolge des Abweisens der Sperrklinke leicht rotiert und damit Undefiniert auf die Gegenanschlagfläche auftrifft, sich senkrecht an dieser abstützen kann, so dass die dabei keine Drehmomente entstehen oder diese zumindest kleiner ausfallen. In der Folge müssen die weiteren Komponenten der Parksperre weniger Momente aufnehmen und weiterleiten.
Unter einer balligen Ausgestaltung wird verstanden, dass die Anschlagsfläche oder die Gegenanschlagsfläche konvex ausgebildet ist. Sie können insbesondere verrundet sein und beispielsweise ein Teilsegment eines Zylinders oder einer Kugel beschreiben.
Unter einem Abweisanschlag wird verstanden, dass dieser ein Anschlag für den Fall vorgesehen ist, dass der Schlitten vom Parksperrenrad abgewiesen wird und sich infolgedessen rückwärtig bewegt. Rückwärtig ist entgegen der initialen Betätigungsrichtung des Schlittens, welche in der Regel durch Lösen der Vorspannung einer Feder vorgegeben ist. In der Regel erfolgt ein Anschlägen am Abweisanschlag ausschließlich nach einem Abweisvorgang der Sperrklinke.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl die Anschlagsfläche als auch die Gegenanschlagsfläche ballig ausgestaltet. Beide können unterschiedliche Krümmungen aufweisen. Vorzugsweise besitzen sie beide die gleiche, konstante Krümmung.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die Anschlagsfläche ballig und die Gegenanschlagsfläche eben ausgebildet oder umgekehrt. Die ebene Fläche lässt sich leichter herstellen und zeigt ebenfalls eine befriedigende Drehmomentaufnahme.
Die eingeleiteten Momente können weiter minimiert werden, wenn der Massenschwerpunkt des Schlittens, nachfolgend als Schwerpunkt bezeichnet, mit dem Abweisanschlag entlang einer Geraden verschieblich ist und der Anschlag einen Radius aufweist, dessen Mittelpunkt auf der genannten Geraden angeordnet ist. In diesem Fall erfolgt auch bei verdrehtem Schlitten ein Abstützen entlang der Schlittenachse, so dass kaum zusätzlichen Deformationskräfte beim In einer Ausgestaltung der Weiterbildung fallen der der Schwerpunkt des Schlittens und der Mittelpunkt des den Anschlag beschreibenden Radius zusammen. Das stellt das Optimum für die Schlittenbelastung dar.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Gegenanschlagsfläche auf einem Armierungsblech angeordnet. Das Armierungsblech kann einen Teil des Parksperrengehäuses ausbildet. In einer Variante kann die Gegenanschlagsfläche auch durch mehrere, beispielsweise zwei Armierungsbleche ausgebildet sein. Damit ist kein separates Bauteil als Gegenanschlagsfläche erforderlich.
In einer Weiterbildung weist das Armierungsblech eine Durchführung für einen die Sperrklinke lagernden Bolzen auf. Das Armierungsblech übernimmt damit mehrere Funktionen und kann im Anschlagsfall sich über den Bolzen an einem Getriebegehäuse abstützen.
Dieses Prinzip kann auf einen weiteren Anschlag übertragen werden, der in der Gegenrichtung beim Verriegeln wirkt für den Fall, dass es zu Überschwingern kommen sollte. Dazu kann der Schlitten eine weitere Anschlagfläche aufweisen, welche der Anschlagfläche gegenüberliegend angeordnet ist und mit einer weiteren Gegenanschlagfläche einen weiteren Anschlag bildet. In dieser Weiterbildung sind analog die weitere Anschlagfläche oder die weitere Gegenanschlagfläche ballig ausgebildet.
Der Schlitten der Parksperre kann über genau drei Stützstellen in der Parksperre abgestützt sein. Dadurch weist der Schlitten eine Schlittenführung auf, die statisch bestimmt ist. Weder erfolgt eine Überbestimmung noch muss die Schlittenführung vollends entfallen, was die Auslegung der Parksperre erschwert.
Die Parksperrengehäuse braucht die Parksperre nicht von mehreren Seiten einzufassen. Dieses kann ein Abstützelement für Rollen haltern. Zusätzlich oder alternativ kann es die Betätigungsstange führen, die Sperrklinke lagern und/oder eine Rückstellfeder für die Sperrklinke aufnehmen. 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.
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.
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.
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 Betätigungseinheit 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.
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.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1 einen Querschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Parksperre mit einer balligen Anschlagsfläche im Schlitten,
Figur 2 einen Querschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Parksperre mit einer balligen Gegenanschlagsfläche im Parksperrengehäuse,
Figur 3 einen Querschnitt einer dritten Parksperre nach dem Stand der Technik, mit einem verdrehten Schlitten und
Figur 4 einen Querschnitt der dritten Parksperre nach Figur 3, bei der der Schlitten in einer anderen Richtung verdreht ist.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine Parksperreneinheit 21 , die aus einer Parksperre 1 und einem Parksperrenrad 3 gebildet ist. Die Parksperre 1 weist eine Sperrklinke 2 auf, die um eine durch einen Bolzen 15 gebildete Drehachse 30 verdrehbar ist. Der Bolzen 15 ist in einem Armierungsblech 26 aufgenommen, das einen Teil eines Parksperrengehäuses 25 ausbildet.
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 1 formschlüssig verriegelt. In der Entsperrstellung sind der Klinkenzahn 23 und die Sperrverzahnung 29 außer Eingriff.
Die Sperrklinke 2 ist durch eine Rückstellfeder 28 gehalten, die verhindert, dass die Sperrklinke im unbelasteten Zustand schwerkraftbedingt unbeabsichtigt gegen das Parksperrenrad 3 verriegelt.
Die Parksperre 1 weist weiterhin eine zwei Gehäusewände 31 auf, von denen nur eine dargestellt ist. Beide Gehäusewände 31 sind als Blechteile ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. Sie 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. Die Parksperre 1 baut damit kompakt und ist sicher abgestützt.
Die Parksperre weist einen durch eine Feder 4 vorgespannten Schlitten 5 auf, so dass die Parksperre 1 auch bei einer Fehlfunktion eines nicht dargestellten Aktuators 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 Verrsten erfolgt. 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, über den sie am Schlitten 5 angebunden ist. Die Feder 4 umgibt die Betätigungsstange 6 radial, die jene damit auch führen kann.
Der Schlitten 5 ist kastenartig ausgebildet mit zwei parallel angeordneten Seitenelementen 9. Die Seitenelemente 9, 10 sind über Stirnwände zu einem kastenartigen Schlittengehäuse fest verbunden. Sie weisen jeweils eine Tasche 14 in Form eines Langlochs auf. In den Taschen 14 sind zwei Rollen 11 , 12 angeordnet, die aneinander abrollen, wobei die erste Rolle 11 auch an der Sperrklinke 2 und die zweite Rolle 12 auf dem Laufbahnelement 13 abrollt und sich damit am Parksperrengehäuse 25 abstützt.
In der Parken-Stellung greift der Klinkenzahn 23 der Sperrklinke 2 in eine Lücke des Parksperrenrads 3 ein. Sollte sich das Fahrzeug bewegen wollen, müsste das Parksperrenrad 3 rotieren, was es aber aufgrund des verriegelten Zustands nicht kann. Das auftretende Moment des Parksperrenrads 3 stützt sich am Klinkenzahn 23 ab. Die in die Sperrklinke 2 eingeleitete Kraft wiederum stützt sich über die Rollen 11 , 12 im Schlitten 5 an dem Laufbahnelement 13 ab, welche sich letztendlich im Getriebegehäuse abstützt (nicht dargestellt). Ein von dem Parksperrenrad 3 eingeleitetes Moment wird daher ohne Achsversatz im Getriebegehäuse abgestützt.
Damit die Sperrklinke 2 in die P-Stellung gelangt, verschiebt die als Schraubendruckfeder ausgebildete und vorgespannte Feder 4 den Schlitten 5 mit den zwei darin gelagerten Rollen 11 , 12 gegen eine in der Sperrklinke 2 integrierten Rampe 27. Ist die Drehzahl des Parksperrenrads 3 jedoch zu hoch, so dass der Klinkenzahn 23 nicht weit genug in das Parksperrenrad 3 eintaucht und die Rollen 11 , 12 im Schlitten noch nicht auf dem Plateau 32 der Rampe 27 angekommen sind, so wird der gesamte Schlitten 5 schlagartig in Richtung Nicht-Parken abgewiesen. Die Feder 4 schafft es dabei nicht, den Schlitten 5 abzubremsen, so dass dieser im durch die Anschlagfläche 7 und die Gegenanschlagfläche 8 gebildeten Abweisanschlag 10 mit relativ hoher Geschwindigkeit auftrifft. Wie aus den Figuren 3 und 4 deutlich wird, kann der Schlitten 5 bedingt durch die Führungslänge geringfügig rotieren. Das führt dazu, dass er Undefiniert im Anschlag auftrifft. Im Falle der Figur 3 trifft der Schlitten 5 auf der der Sperrklinke 2 abgewandten Seite in auf die Gegenanschlagfläche 8. Im Falle der Figur 4 ist der Schlitten 5 in die entgegengesetzte Richtung verkippt, so dass er auf der der Sperrklinke 2 zugewandten Seite auf die Gegenanschlagsfläche 8 trifft. Durch das Rotieren werden Drehmomente in den Schlitten 5 eingeleitet, die andere Komponenten aufnehmen müssten, aber dies aus Festigkeitsgründen nicht ertragen.
Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, lässt sich das Moment im Abweisanschlag 10 deutlich reduzieren oder sogar vermeiden. Dazu ist zumindest die Anschlagfläche 7 oder die Gegenanschlagsfläche 8 ballig ausgebildet. Weiterhin sind die Anschlagfläche 7 und die Gegenanschlagfläche 8 vorliegend exakt in Höhe des Schlitten-Schwerpunkts 16, das heißt auf der Geraden, die die vorliegend lineare Bewegungsrichtung als Betätigungsrichtung 22 des Schlittens 5 durch den Schwerpunkt 16 bildet, angeordnet. Ebenfalls weist der Schlitten 5 auf der der Anschlagfläche 7 gegenüberliegenden Seite eine weitere Anschlagsfläche 17 auf. Diese kann bei Überschwingern in die Gegenrichtung nach dem gleichen Prinzip das Einleiten von Momenten in das Parksperrengehäuse 25 vermindern.
Bezugszeichenliste
1 Parksperre
2 Sperrklinke
3 Parksperrenrad
4 Feder
5 Schlitten
6 Betätigungsstange
7 Anschlagfläche
8 Gegenanschlagfläche
9 Seitenelement
10 Abweisanschlag
11 erste Rolle
12 zweite Rolle
13 Laufbahnelement
14 Tasche
15 Bolzen
16 Schwerpunkt
17 weitere Anschlagfläche
18
19
20 Flansch
21 Parksperreneinheit
22 Betätigungsrichtung
23 Klinkenzahn
24 Mittelpunkt
25 Parksperrengehäuse
26 Armierungsblech
27 Rampe
28 Rückstellfeder
29 Sperrverzahnung
30 Drehachse
31 Gehäusewand
32 Plateau
33 Distanzhülse

Claims

Patentansprüche
1 . Parksperre (1 ), aufweisend
- eine Sperrklinke (2), die in einer Sperrstellung mit einer Sperrverzahnung (29) eines Parksperrenrads (3) verriegelbar und in einer Entsperrstellung mit der Sperrverzahnung (29) außer Eingriff ist,
- einen aus der Entsperrstellung in eine Betätigungsrichtung (22) beweglichen Schlitten (5), durch den die Sperrklinke (2) unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit des Parksperrenrads (3) in die Sperrstellung bewegbar ist und dem die Sperrklinke (2) oberhalb der Grenzgeschwindigkeit dem Schlitten (5) eine Rückbewegung entgegen der Betätigungsrichtung (22) aufzwingt,
- ein Parksperrengehäuse (25), zu dem der Schlitten (5) relativ bewegbar ist,
- einen Abweisanschlag (10), der die Rückbewegung des Schlittens (5) begrenzt und der durch eine am Schlitten (5) angeordnete Anschlagfläche (7) und eine ortsfest zum Parksperrengehäuse (25) angeordneten Gegenanschlagfläche (8) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (7) oder die Gegenanschlagfläche (8) ballig ausgebildet ist.
2. Parksperre nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (7) und die Gegenanschlagfläche (8) ballig ausgebildet sind.
3. Parksperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (7) durch ein Mantelflächensegment eines Zylinders mit einer Mittelachse (M) ausgebildet ist.
4. Parksperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (7) durch ein Oberflächensegment einer Kugel mit einem Mittelpunkt (24) ausgebildet ist.
5. Parksperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt (16) des Schlittens (5) mit dem Mittelpunkt (24) zusammenfällt.
6. Parksperre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt (16) des Schlittens (5) und der Abweisanschlag (10) auf einer Geraden liegen, welche parallel zur Betätigungsrichtung (22) ist.
7. Parksperre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenanschlagfläche (8) auf einem Armierungsblech (26) angeordnet ist.
8. Parksperre (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungsblech eine Durchführung für einen die Sperrklinke (2) lagernden Bolzen (15) aufweist.
9. Parksperre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (4) den Schlitten (5) in der Entsperrstellung vorspannt und deren Vorspannung durch einen Aktuator lösbar ist.
10. Parksperre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten eine weitere Anschlagfläche (17) aufweist, welche der Anschlagfläche (7) gegenüberliegend angeordnet ist und mit einer weiteren Gegenanschlagfläche (18) einen weiteren Anschlag bildet, und dass die weitere Anschlagfläche (17) oder die weitere Gegenanschlagfläche (18) ballig ausgebildet sind.
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