EP4689454A1 - Parksperrenanordnung und überlast-schutzvorrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

Parksperrenanordnung und überlast-schutzvorrichtung für ein fahrzeug

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Publication number
EP4689454A1
EP4689454A1 EP24716151.6A EP24716151A EP4689454A1 EP 4689454 A1 EP4689454 A1 EP 4689454A1 EP 24716151 A EP24716151 A EP 24716151A EP 4689454 A1 EP4689454 A1 EP 4689454A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
parking lock
gear
rotor
switched
torque
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
EP24716151.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Sebastian Lermer
Michael Jungwirth
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP4689454A1 publication Critical patent/EP4689454A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • 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
    • F16H63/3491—Emergency release or engagement of parking locks or brakes
    • 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
    • F16H63/40—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 comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
    • F16H63/48—Signals to a parking brake or parking lock; Control of parking locks or brakes being part of the transmission
    • F16H63/486—Common control of parking locks or brakes in the transmission and other parking brakes, e.g. wheel brakes

Definitions

  • the invention relates to a parking lock arrangement for a vehicle, as well as an overload protection device for a vehicle.
  • the invention further relates to a vehicle with such a parking lock with overload protection device.
  • Electrically driven vehicles for road traffic have an electric machine as the drive unit, with which all or some of the vehicle wheels can be driven via intermediate units such as gearboxes, in particular manual transmissions or automatic transmissions, as well as differential gears.
  • the rotational position of the rotor of the electric machine is converted into a rotational movement of the vehicle wheels, i.e. the output is coupled to the drive coming from the rotor; however, it is decoupled from it when the gearbox is idling.
  • the drive unit is designed as a motor, for example, in particular as an internal combustion engine.
  • Brakes are used to stop the vehicle; for example, a handbrake that is pulled when parking, or, in the case of a vehicle with an electric or automatic transmission, parking brakes that act as electric brakes directly on the vehicle wheels.
  • parking brakes that act as electric brakes directly on the vehicle wheels.
  • Parking locks of this conventional type ensure that the vehicle remains stationary, and even if the vehicle rolls slightly, they quickly brake the vehicle if the car is still rolling slightly or is parked on a slope. In most cases, the handbrake is already engaged or the parking brake of the electric vehicle on the wheels is already activated. Up to now, the handbrake and parking lock of the conventional design and function have been completely sufficient.
  • a parking brake In the following, a parking brake, a number of parking brakes of the vehicle and a parking lock are all referred to as "parking brake" within the meaning of this application.
  • parking brakes of any kind at least when a certain switching position, namely a switching position intended for parking - regardless of whether manually set by the driver or automatically by the vehicle or the vehicle's own software - is used to couple a rotational position of the output to a rotor of the drive machine.
  • the switching position that this coupling is intended to achieve is therefore aimed at maintaining a load path between the output, in particular the vehicle wheels, and the drive or the rotor.
  • a vehicle also has other switching positions, for example switching positions of a manual transmission, which are intended to maintain an uninterrupted load path and thus a coupling of the output to the rotor of the drive machine; at least when this respective switching position is switched on, i.e. activated.
  • switching positions of a manual transmission which are intended to maintain an uninterrupted load path and thus a coupling of the output to the rotor of the drive machine; at least when this respective switching position is switched on, i.e. activated.
  • the present application aims to increase the reliability of a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the aim is to ensure that vehicles in the future react even more robustly to a change between different switching positions and/or switching states and can implement the desired switching state, which is intended by a predetermined switching position, in a highly efficient but at the same time gentle manner, even under difficult conditions.
  • a parking lock arrangement is proposed, preferably for an electrically driven vehicle, comprising a parking lock that can be switched on and off by actuation, wherein the parking lock is positively connected to the output wheels on the one hand and can be coupled to a drive unit, preferably to a rotor of an electric motor on the other hand, wherein, when the parking lock is switched on, the parking lock is supported against a housing, wherein the parking lock, when switched on, has two possible states, comprising
  • an overload protection device preferably for an electrically driven vehicle, wherein the overload protection device at least temporarily interrupts a load path when a predetermined limit value for a torque load that can be exerted on a rotor is exceeded, wherein a parking lock arrangement is present, wherein a parking lock is firmly connected to the drive wheels and can be positively coupled to a housing.
  • the driver or vehicle occupant can switch the parking lock on (lever position "P") and off (lever position "N”).
  • the parking lock is immediately effective as soon as it is switched on by the lever position "P".
  • the vehicle is held or stopped by the inertia of the stationary electric motor or its rotor and the parking lock connected between them - and possibly also by the braking or friction effect of the applied or locked handbrake.
  • the overload protection device does not need to include a parking lock, but can also be used for any other switching position,
  • a switching position of a manual transmission which in a certain switching position aims at the connection and/or coupling between the rotor and the output
  • two different states are provided for this switching position; in particular a new, third state in which this switching position is switched on, ie activated, but the output is nevertheless decoupled from the rotor of the drive machine.
  • the load path which is provided for transmitting torque between the rotor and the vehicle wheels, can be interrupted in this decoupled state; for example in the area of the or a drive train.
  • the switching position for which the overload protection device according to the invention provides two different states - in particular the novel, decoupled state - can be a state of a manual transmission or a gearshift, but alternatively or additionally also a switching position of a parking brake or parking lock, a clutch and/or another vehicle component that is basically intended to transmit a torque between the rotor of a drive machine and an output or the vehicle wheels.
  • the respective switching position can in particular be a switching position in which a respective gear, a parking brake or parking lock, a clutch or another vehicle component is switched on or switched.
  • At least one mechanically movable element or component that is intended to transmit force and/or in particular torque is displaced, pulled, rotated, pivoted and/or moved in some other way either axially or in another direction, whereby the switching position is realized, in particular embodied, in the vehicle and/or in the overload protection device or at least in its surroundings by this change in position, change in position and/or change in orientation.
  • this switched-on but nevertheless decoupled state can be brought about.
  • the overload protection device can automatically bring about the state of being decoupled from the rotor and/or the interruption of the load path and maintain this state until the torque load falls below the predetermined limit. This protects the rotor even at high torques and protects it from rotor impact, i.e.
  • the vehicle can be switched to this switching position manually by the driver or vehicle occupants, for example by switching on the parking brake or engaging a gear, or automatically by the vehicle or by the vehicle's own software, for example electromechanically or in some other way.
  • the strength of the torque generated thereby can be used as a criterion for determining which of the two states the overload protection device automatically places the vehicle in. If the torque generated thereby does not exceed a predetermined limit value when the parking lock is switched on by the driver or vehicle occupant, the overload protection device automatically places the vehicle or a vehicle component, for example a parking lock, in the conventional manner into the switched-on state of the output coupled to the rotor. However, if the torque generated thereby exceeds a predetermined limit value when switching to this switching position, the overload protection device automatically places the vehicle or the parking lock or other vehicle component into the other state of the output decoupled from the rotor.
  • An exemplary embodiment provides that the overload protection device, when the switching position is switched on, i.e. activated, in a summation gear that connects a first drive coming from the rotor, a second drive and the output,
  • the overload protection device can have an unlocking mechanism which comprises a first unlocking element in the form of a pivotable pawl which engages in an outer contour of a ring gear of the summation gear or in an outer contour of an overload decoupling gear rotationally coupled to the ring gear, wherein the pivotable pawl
  • the overload protection device can be or comprise a parking lock arrangement and in particular have a parking lock clutch acting between the rotor and a manual transmission, which, when the parking lock is engaged, interrupts a drive leading from the rotor to the manual transmission if and as long as the maximum limit for the torque exerted on the rotor by the parking lock is exceeded.
  • the parking lock arrangement or other overload protection device can have a clutch wheel acting between the rotor and a gear of a manual transmission with a plurality of clutch elements which, for example, are preloaded against a transmission gear of the gear of the manual transmission when the parking lock is engaged, but can be pushed out of the transmission gear by a torque of the transmission gear.
  • the parking lock arrangement or other overload protection device pushes the clutch elements of the clutch wheel out of the clutch wheel in the direction of the transmission gear of the manual transmission when a certain switching position is switched on.
  • the clutch elements of the clutch wheel and/or teeth of the transmission gear have teeth that become narrower as they approach one another, whereby the teeth or clutch elements of the parking lock clutch wheel and the teeth of the transmission gear can be decoupled from one another, in particular pushed out from one another, by a torque existing between the clutch wheel and the transmission gear.
  • the overload protection device of any embodiment of this application can be and/or comprise a parking lock or parking lock arrangement, but also a transmission, in particular a manual or automatic transmission.
  • the overload protection device can also be and/or comprise a housing, in particular a transmission housing, and/or a clutch for the transmission and/or for a parking lock.
  • a vehicle that can be driven electrically or in another way and that comprises such an overload protection device is also provided.
  • Figures 1 to 4 show several three-dimensional perspective views of a first embodiment of an overload protection device according to the invention
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the first embodiment of the overload protection device according to the invention
  • Figure 6 is a schematic diagram of a second embodiment of an overload protection device according to the invention
  • Figure 7 is a schematic diagram of a third embodiment of an overload protection device according to the invention
  • Figures 8 and 9 are two schematic detailed diagrams of the third embodiment of the overload protection device according to the invention
  • Figures 10 to 18 are several perspective views of a fourth embodiment of an overload protection device according to the invention, which combines at least some features of the first and third embodiments.
  • FIGs 1 to 4 show a first embodiment of an overload protection device 10 according to the invention.
  • the overload protection device 10 is shown in Figure 1 in a lateral perspective, in Figure 2 in a schematic sectional view from above, in Figure 3 in an oblique lateral perspective and in Figure 4 in an exact lateral perspective.
  • the overload protection device 10 can act on the summation gear 25, for example, when a parking lock 1 or a specific gear of a gearshift, i.e. a manual transmission such as a summation gear 25 or planetary gear, acts.
  • a summation gear 25 comprises a sun gear 27 driven or drivable by the rotor of the drive machine, which acts as the first drive 22a, an epicyclic or ring gear 26 acting as the second drive 22b and a planet carrier 29 acting as the output 23, the planet gears 28 of which engage between the sun gear 27 and the ring gear 26.
  • the summation gear 25 is preferably the summation gear 25 of the first gear or another gear of an automatic or manually operated manual transmission 24.
  • the parking lock 1 for example, comprises two locking mechanisms, both of which are activated as soon as the parking lock 1 is activated, either by the driver or by the passenger compartment. Vehicle occupants or - depending on the vehicle type and drive technology - by the vehicle software or the vehicle's own software.
  • the overload protection device 10 can, in addition to or instead of the parking lock 1, also comprise a housing 30, a manual transmission 24 or parts thereof and/or other components of a vehicle; for example, components for switching the first, lowest gear, another gear or several or all gears of a manual transmission, which can be activated by a respective switching position.
  • a manual parking lock release 14 which serves as an emergency release, for example, but is only optional.
  • the two locking mechanisms act on the output 23 and on the second drive 22b, which does not come from the engine.
  • an unlocking element 2b for example in the form of a pawl 3b, engages in an outer contour of the output-side planet carrier 29 and prevents its rotation; the further transmission train leading from there to the vehicle wheels is thereby blocked.
  • the rotational position of the output 23 is fixed by the unlocking element 2b or the pawl 3b being pressed against the outer contour of the planet carrier 29, in particular into this outer contour, by an actuator 13 of the parking lock arrangement 10.
  • the outer contour has, for example, a number of depressions and/or elevations in a direction transverse or diagonal to the circumferential direction, which engage with the pawl 3b. The rotational position of the output is thereby fixed by the parking lock.
  • Another unlocking element 2a for example in the form of a pawl 3a, can additionally block the second drive 22b when the parking lock 1 is switched on, for example by engaging in an outer contour of the ring gear 26 - or preferably, as can be seen in Figures 2 to 4 - in an outer contour 6a of another wheel coupled to the ring gear 26, namely an overload decoupling wheel 6.
  • a clutch wheel of a gearshift 24 and/or another existing wheel which already has another function can serve as the overload decoupling wheel 6.
  • At least the overload decoupling wheel 6 can be coupled - in particular by moving it in the axial direction - to the second drive 22b or to the ring gear 26 in such a way that both gears 6, 26 can be connected to one another, ie always rotate with the same rotational position.
  • the coupling or decoupling between the overload decoupling wheel 6 and ring gear 26 or the second drive 22b can also be carried out by means of a switching element, wherein the switching element can be displaced in the axial direction between a coupling position and a decoupling position (cf. the fourth embodiment from Figure 10).
  • the switching element that can be displaced between the two positions can be and/or comprise, for example, a switching wheel, a switching ring or a switching fork, and it can be integrated into a parking lock arrangement, into a manual transmission or into any other overload protection arrangement.
  • the rotational position of the second drive 22b can also be fixed in addition to the output 23 by pressing the unlocking element 2a or the pawl 3a against the outer contour 6a of the overload decoupling gear 6 coupled to the ring gear 26 by a further actuator 13.
  • This outer contour 6a also has a number of recesses and/or elevations perpendicularly, transversely or at least obliquely to the circumferential direction, into which the pawl 3a can engage in order to fix the rotational position of the second drive 22b.
  • both release elements 2a, 2b or locking pawls 3a, 3b are pressed into the outer contours of the second drive 22b and the output 23.
  • the two actuators 13 (which can optionally be integrated into a single actuator and/or can be activated independently of one another, in particular alternately) each have a locking element 8a; 8b pre-tensioned by a pre-compression spring 9a; 9b.
  • the locking elements 8a, 8b can be used together with pre-compression springs 9a, 9b mounted on a guide rod (without reference symbol) and/or surrounded by a surrounding guide (not shown).
  • the position of the pre-tensioned locking element 8a; 8b in the direction of its pre-compression spring 9a; 9b determines the strength of the force with which the respective locking element 8a; 8b presses the respective unlocking element 2a, 2b, ie the respective locking pawl 3a, 3b, against the outer contour, in particular into the outer contour of the second drive 22b or the output 23.
  • the locking element 8b acting on the output 23 is held by a lever 11b or another holder. If this locking element 8b is actuated by the associated actuator 13 via the lever 11b or the other holder, the locking element 8b presses the release element 2b, i.e. the locking pawl 3b, into the outer contour of the output 23, thereby blocking its rotation (and that of the vehicle wheels). The position and/or preload of the locking element 8b are always large enough to block the rotation of the output 23.
  • the locking element 8a acting on the additional drive 22b is held by a lever 11a or another holder.
  • this locking element 8a is also actuated by the actuator 13 assigned to it.
  • the locking element 8a presses the release element 2a, i.e. the pawl 3a, into the outer contour of the drive 22b, which also blocks its rotation.
  • this additional locking mechanism also blocks the overload decoupling gear 6 and thus the ring gear 26 of the additional drive 22b, i.e. its rotational position is fixed.
  • the fixing of the rotational position is carried out in both locking mechanisms relative to a housing 30, for example a housing 30 of the parking lock device or the respective other overload protection device 10, a housing 30 of a manual transmission and/or another non-rotatable housing and/or the vehicle itself.
  • a housing 30 of the parking lock device or the respective other overload protection device 10 Apart from the anchoring bolt 4, about which both pawls 3a, 3b can pivot, further bolts are shown in Figures 1 to 4 (without reference numerals) which are firmly connected to the housing 30, in particular in a rotationally fixed manner.
  • a bearing for the overload decoupling wheel 6 is mounted, and the overload decoupling wheel 6 is rotatably mounted in a guide opening of the bearing.
  • the overload decoupling wheel 6 is not also designed to be axially displaceable, but has a fixed position in the axial direction, the above-mentioned axially displaceable switching element (switching wheel; switching ring or sliding sleeve; switching fork; see Figure 10 ff.) can be provided in addition to the overload decoupling wheel 6, which is mounted to be axially displaceable between the coupling position and the decoupling position.
  • switching wheel switching ring or sliding sleeve; switching fork; see Figure 10 ff.
  • the locking elements 8a, 8b press both pawls 3a, 3b into the outer contours of the further drive 22b, 6, 26 or the output 23, 29 in order to block their rotational position.
  • the respective locking mechanism thus allows the respective pawl 3a, 3b and the respective outer contour to engage with each other.
  • an additional unlocking mechanism 5 which only acts on the additional drive 22b.
  • This unlocking mechanism 5 serves to automatically release the rotational position of the additional drive 22b, ie to cancel the introduction of torques into the housing 30 via the additional drive 22b, specifically when the parking lock 1 is switched on or the other switching position is activated or switched by the driver or vehicle occupant, but the torque suddenly generated as a result is greater than a predetermined limit value for a torque which should at most be able to be transmitted to the rotor of the vehicle's electric machine.
  • the overload protection device 10 ensures that in this case the excessive torque automatically unlocks the release element 2a, i.e. the locking pawl 3a, i.e. disengages it from the outer contour of the drive 22b and thus decouples it from the overload decoupling gear 6 or ring gear 26.
  • the rotation of the second drive 22b is not blocked, but released or at most slightly braked, i.e. dampened. In this state, the torque transmitted via the second drive 22b leading load path is interrupted.
  • This novel state C which is also made possible by the other embodiments and forms of embodiment of these applications and is automatically brought about by the overload protection device according to the invention in the case of particularly high torques that are above a predetermined limit value, prevents excessive torques that arise when switching on or activating a certain gear position from being suddenly transferred to the rotor in future designs of vehicles, parking locks and/or manual transmissions, and thus causing damage or premature wear.
  • the overload protection device according to the invention is therefore suitable for future vehicles with more critical gear ratios of the drive train or the entire vehicle train; in particular in the area of the transmission and the parking lock. If the torque exerted on the rotor by switching on the overload protection device 10, i.e.
  • this torque presses the pawl 3a out of the recesses in the outer contour 6a of the overload decoupling wheel 6 for as long and/or as often as necessary until, after a certain rotation - during which this pawl 3a engages and immediately disengages several times - the torque has fallen below the predetermined limit value by piecemeal absorption and the remaining torque can be safely can be absorbed by the rotor without causing an intolerable rotor strike.
  • the unlocking mechanism 5 is implemented in that - although when the overload protection device 10, preferably a parking lock 1, is switched on, each of the two locking elements 8a, 8b presses the pawl 3a or 3b assigned to it against the respective outer contour - the pawl 3a acting on the second drive 22b is pressed with a force that is reduced compared to the force of the pawl 3b acting on the output 23.
  • the force with which the pawl 3a acting on the second drive 22b is pressed is reduced so much that the second drive 22b is only fixed and/or coupled to the housing 30 if the torque caused by switching on the parking lock 1 does not exceed a predetermined limit value, i.e. a maximum or highest value.
  • the parking lock arrangement 10 automatically puts the parking lock 1 into the state C instead, which is switched on but decoupled from the rotor.
  • the pawl 3a slides out of the recesses in the outer contour 6a of the overload decoupling gear 6 coupled to the ring gear 26 (or alternatively of the ring gear 26 itself) once or several times in succession, and does so as often or as long as it takes until, after a fraction of a second or after a few reductions, the excess portion by which the actual torque exceeds the intended limit value has been reduced. Only then does the parking lock 1, which is already switched on but initially still decoupled, automatically change from the new state C to the coupled state B.
  • the parking lock arrangement 10 immediately puts the parking lock 1 into the switched-on state B coupled to the rotor, which is also known (just like the switched-off state A) from any conventional parking lock.
  • This setting can be implemented, for example, by - as indicated in Figures 1 to 4 - pressing the pawl 3a with a predetermined force (or with a predetermined torque) against the outer contour 6a or against the overload decoupling wheel 6 or ring gear 26. If this force is correctly dosed, then when the overload protection device 10, in particular the parking lock 1, is switched on, the torque generated thereby is just as high as necessary to press the pawl 3a out of the outer contour 6a of the overload decoupling wheel 6 or alternatively of the ring gear 26, namely against the force exerted on the pawl 3a by the associated locking element 8a.
  • This force exerted by the locking element 8a on the pawl 3a, which acts on the second drive 22b, can be dosed, for example, by the locking element 8a
  • a comparatively weak spring 19 is provided on the anchor bolt 4, which has the tendency to pull both pawls 3a, 3b out of the respective outer contour. Its effect is preferably included in the above dosage of the spring force of the actual pre-compression spring 9a, i.e. subtracted or compensated.
  • the final dosage determines how large the limit torque is above or below which the overload protection device 10 or parking lock 1 is automatically switched to state C or state B when switched on.
  • the locking element 8a a lower position, closer to the associated pawl 2a and/or closer to the stop 12 than the other locking element 8b for the output 23.
  • an outer edge and/or an underside of the locking element 8a is pressed against the pawl 2a - for example against an inclined contact surface after the pivoting end of the pawl 2a - with only reduced spring force. Therefore, a lower torque corresponding to the predetermined limit value, which occurs when the parking lock is switched on or a certain switching position is activated, is sufficient to press the pawl 2a out of the outer contour 6a again.
  • the above unlocking mechanism 5 for implementing state C is preferably only provided for the second drive 22b or only acts on it. On the output 23, however, no such mechanism is provided.
  • the overload protection device or parking lock is switched on, the input torque generated by braking as a result of the vehicle's inertia is directed to the two drives 22a, 22b via the output 23, 29 and the planetary gears 28. If the braking torque is less than the predetermined limit value, it is completely directed by the overload protection device 10 via the second drive 22b into the housing 30 and thus diverted. If, however, the braking torque is greater than the predetermined limit value, then it causes the second drive 22b to be at least temporarily disconnected, i.e.
  • the second drive 22b can thus be temporarily disengaged in a simple manner, i.e. the supporting load path to the housing 30 can be opened briefly and then closed again, automatically.
  • the overload protection device 10 or parking lock device 1 and in particular the actuator device with the two actuators 13 can preferably be operated and controlled separately, ie independently of the gearbox 24.
  • both unlocking elements or locking blades can only be engaged or disengaged alternately, ie only individually, but never simultaneously.
  • a separate, redundant energy source can be provided for controlling the parking lock arrangement 1 or the other overload protection device 10, in particular for controlling the actuator device for the actuators 13.
  • the unlocking mechanism 5 is also designed in such a way that it can be switched even under load, in particular can be switched to the state so that at least the first pawl 3a, which also serves as the unlocking element 2a, is designed in such a way that it can always be pushed out of the outer contour 6a of the overload decoupling wheel 6 even under torque load.
  • the overload protection device 10 or parking lock 1 can be operated, controlled and/or switched regardless of whether the power supply of the vehicle's electric machine and, if applicable, the manual transmission is working or not, and also regardless of whether and, if applicable, in which gear the manual transmission is switched.
  • the overload protection device 10 can alternatively or additionally have another unlocking or decoupling mechanism which is based on the axial displacement and/or axial preload of switching elements (switching wheel, shift fork and/or sliding sleeve), as will be explained with reference to Figures 7 to 9 (third embodiment) and Figures 10 to 18 (fourth embodiment).
  • switching elements switching wheel, shift fork and/or sliding sleeve
  • FIG 5 shows a schematic diagram of the first embodiment of the overload protection device 10 according to the invention of Figures 1 to 4, in particular as a parking lock 1 or parking lock device 10, whereby the entire vehicle 100 with electric machine 20, rotor 21, the vehicle wheels 50 to be driven and the differential 40 as well as some shafts 35 of the transmission paths are shown; at least purely schematically.
  • a parking lock arrangement ie a parking lock device
  • the overload protection device 10 according to the invention can instead also be an overload protection device without reference to a parking lock.
  • the first drive 22a and the output 23 run between the rotor 21 of the electric machine 20 and the vehicle wheels 50 to be driven; the summation or planetary gear 25 of the first gear is located between them.
  • This manual transmission 24; 25 usually includes additional gears.
  • the parking lock arrangement 10 and in particular its actual parking lock 1 (in the narrower sense) of the rotor 21 acts on the output 23 and also on the second drive 22b, which is connected to the frame 30 of the gearbox 24; 25, to the frame 30 of any other component or to the frame 30 of the vehicle 100 as a whole.
  • the switched-off state A there is an switched-on state B of the parking lock 1 or the parking lock arrangement 10 comprising it, in which the second drive 22b is connected to the frame 30, i.e. its rotational position is fixed.
  • the parking lock 1 or parking lock arrangement 10 in state B couples the vehicle wheels 50 to the rotor 21 of the electric machine 20.
  • a second state C of the switched-on parking lock 1 or the parking lock arrangement 10 in which the second drive 22b is not connected to the frame 30, but is separated from it and/or interrupted and is thus free in its rotational position.
  • the parking lock 1 or parking lock arrangement 10 thus decouples the second drive 22b from the frame 30.
  • the vehicle wheels 50 are decoupled from the rotor 21 of the electric machine 20.
  • the switched-on but decoupled state C made possible according to the invention is always switched to state C instead of state B when switching on, i.e. engaging the parking lock (e.g.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of a second embodiment of a parking lock arrangement according to the invention.
  • the parking lock arrangement 10 also has a parking lock clutch 15 acting between the rotor 21 and a manual transmission 24.
  • the parking lock clutch 15 interrupts a drive 22 leading from the rotor 21 to the manual transmission 24 if and as long as the torque generated by switching on the parking lock 1 exceeds the predetermined limit value.
  • the manual transmission 24 and the differential 40 are shown schematically simplified as a single unit.
  • the second drive 22b is omitted.
  • three different states A, B and C are also possible in Figures 6 to 9.
  • the parking lock arrangement 10 puts the parking lock 1 into state C instead of state B for all those switching-on processes caused by manual actuation in which the torque generated is greater than the predetermined limit value - at least temporarily, until the excessive portion of the torque generated has been reduced.
  • the decoupling in state C is here brought about by the parking lock clutch 15, which can be operated independently of a clutch of the manual transmission 24.
  • the parking lock clutch 15 is self-opening when the torque is too high; it can be implemented as a slip clutch or claw clutch, for example, or as a ball clutch.
  • FIG 7 shows a schematic diagram of a third embodiment of an overload protection device 10 according to the invention, which is illustrated in Figures 8 and 9 by two further detail views.
  • the overload protection device 10 which in turn - purely by way of example - can be implemented as a parking lock device 10 or parking lock 1 or can comprise such a device, has, in addition to the actual parking lock 1 in the narrower sense, in addition, a clutch wheel 32 acting between the rotor 21 and a first gear I of a manual transmission 24 (here, as an example, for a 2-speed manual transmission without further identification as a summation or planetary gear or as a transmission of another, alternative transmission design).
  • the clutch wheel 32 (preferably, for example, a parking lock clutch wheel 32) can also have the function of a transmission clutch wheel, namely the shift wheel 31, in particular of the first gear I or another gear II of an automatic or other manual transmission 24; 25.
  • the neutral position “N” of the parking lock lever corresponds to the switched-off state “A” (the lever positions and states mentioned here can be transferred to all embodiments or examples of this application).
  • the overload protection device 10 according to the invention can in particular be a parking lock arrangement 10. According to Figure 7, it initially switches the parking lock 1 to the switched-on but decoupled state C if the predetermined limit value of the torque is exceeded when switched on.
  • the clutch wheel 32 preferably has a plurality of clutch elements 33; these can in particular be loose and can be, for example, movable, in particular axially displaceable claws, teeth or balls of the clutch.
  • the clutch elements 33 are pre-tensioned against a gearwheel 18 of the first gear I of the manual transmission 24 when the overload protection device 10 is switched on or when the parking lock 1 is switched on, but can be pushed out of the gearwheel 18 by a torque of the gearwheel 18 acting relative to the parking lock clutch 15; 32.
  • the parking lock 1 is switched on (i.e. when the lever is moved to the “P” position)
  • the parking lock 1 is automatically switched to state C (instead of B) if the torque is too high, i.e.
  • a predetermined and/or adjustable counterpressure for pressing the clutch wheel 32 into the transmission gear 18 of the gear can be exerted, for example, by means of a shift fork holder 31 e prestressed in the axial direction, which is explained below with reference to the fourth embodiment.
  • Figures 8 and 9 show further details in this regard; namely the teeth 36 of the clutch wheel 32; 31 intended for engagement with teeth 39 on the gear wheel 19 of the second gear II and the elements of the clutch wheel 32; 31 or a sliding sleeve 31a intended for engagement with teeth 38 of the gear wheel 18 of the first gear I.
  • the elements intended for engagement with the gear wheel 18 of the first or other gear I and/or in its teeth 38 of the specific element can optionally be, for example, loose elements such as or individually movable clutch elements 33 (such as claws or balls) or other oppositely oriented teeth 37.
  • the elements 33 or teeth 37 can optionally
  • the overload protection device 10 or, for example, the parking lock 1 is shown in Figure 8 in the switched-on state (either B or C) and in Figure 9 in the switched-off state A, as a purely schematic, partial side view of the part of the circumference of the gear and clutch wheel profiles (reference numerals 18, 19, 32, 34) or their elements or teeth 36, 37, 38 and 39.
  • the overload protection device 10 acting on gear I which is preferably designed as a parking lock 1 and/or can comprise such a device, the sliding sleeve 31 a or the separately movable clutch element carrier 34 or alternatively the clutch wheel 32 as a whole is moved in the axial direction towards the transmission gear 38 of this gear I (or alternatively or additionally towards an inner contour 6b of an overload decoupling wheel 6 according to Figures 10 ff.) so that their elements or teeth 33; 37 and 38 engage with one another.
  • a plurality of individually movable, loose coupling elements 33 can be guided by the coupling wheel 32 or a coupling element carrier 34 mounted thereon to a gear or other gear wheel 18 of gear I (and/or to an inner contour 6b of the overload decoupling wheel of Figures 10 ff.). If the coupling wheel 32 were to move in the opposite direction as far as possible, however, another gear II, preferably the so-called "second" gear, would be engaged.
  • a gear position is engaged or activated which corresponds to the first or another gear.
  • the clutch 15 engages as a result of the meshing of the elements 33 or teeth 37 of the clutch wheel 32 with those 38, because the wheel 18 of the gear only serves as a carrier wheel when the parking lock 1 is engaged, i.e. as a component of the parking lock 1 (state B).
  • this meshing only leads to a force-locking transmission, i.e. a real coupling between the vehicle wheels 50 and the rotor 21, if or as long as the torque generated by engaging the parking lock 1 or the overload decoupling device 10 does not exceed the predetermined limit value.
  • the parking lock arrangement sion 1 or the other overload decoupling device 10 thus makes an automatic selection of one of the two states B or C depending on the torque and in the second case only returns to state B when the limit value is undershot.
  • the overload decoupling device 10 or parking lock 1 was in state A ( Figure 9).
  • the shift teeth of two gears I, II can be stationary and the sliding teeth of the teeth 36 and/or 33; 37 can be movable, in particular axially displaceable.
  • both sets of teeth or elements 36 and 33; 37 can also be displaced relative to one another in such a way that they either approach one another or move away from one another; preferably in the axial direction between the axes of gears I, II.
  • the protruding teeth or elements 36 and 33; 37 can be displaced back by means of the clutch wheel 32 and/or the clutch element carrier 34 (sliding sleeve) to such an extent that the clutch wheel 32 engages between the teeth or elements 33; 37 and/or the clutch element carrier 34 (sliding sleeve 31 a) engages between the teeth or elements 36 and thereby fills the gaps, i.e. the lateral distances or depressions between them.
  • this state A according to Figure 9 is brought about by the position “N” of a parking lock lever (or another actuating element for actuating a parking lock 1; not shown in Figures 7 to 9).
  • the overload protection device 10 does not necessarily have to be and/or comprise a parking brake 1, and the switching state or the switching position for which the overload protection device 10 provides the two states B and C according to the invention can also be a different switching position than the one that is manually or automatically switched on or activated in connection with a parking brake 1 - which, depending on the vehicle type, can be designed as an actual "parking brake", as a plurality of parking brakes or as an actuatable parking lock - in order to achieve a holding or braking effect of the vehicle.
  • the other, switched off state can, however, correspond to a (third) state A, in which the parking brake 1, a certain gear or another vehicle component is switched off, i.e. in which the said switch position is switched off or off and thus deactivated.
  • the overload protection device 10 and/or the parking lock 1 or parking lock arrangement comprised and/or embodied thereby is thus preferably an automatically reacting overload clutch 10, i.e. it reacts exclusively to the strength of the acting torque, but is not dependent on active operation by the driver or vehicle occupants or on automatic control by the vehicle or a vehicle component. This applies to all embodiments or exemplary embodiments of this application.
  • the overload protection device 10 and/or the parking lock 1 or parking lock arrangement comprised and/or embodied thereby can in particular be a self-opening, i.e. self-releasing or self-disengaging overload clutch which automatically disengages, i.e. decouples, when a predetermined limit value for a tolerable maximum torque is exceeded by the actually acting torque and thus interrupts a load path (and/or a single 22, first 22a or second drive 22b).
  • This also applies to all embodiments or exemplary embodiments of this application.
  • the automatic decoupling and/or re-coupling i.e. restoration of the coupling, can optionally take place in the connection area between two components, in particular between two or more rotatable and/or rotatably coupled components (e.g. on the one hand 31 a or 34, on the other hand 18; 6 or 6b and/or 19), as explained according to the third and fourth embodiments.
  • the automatic decoupling and/or re-coupling i.e. restoration of the coupling
  • the overload protection device 10 can provide the coupled state B and the uncoupled state C not only for a single switching position, but for a plurality of switching positions - comprising, for example, a gear I, a further gear II and/or a parking position P in which a parking brake 1 is switched on).
  • the teeth, claws or other coupling elements 33, 37 of the coupling wheel 32 and/or the coupling element carrier 34 which are intended to act on or engage the gear wheel 18 of the first gear when the parking lock 1 is engaged or when the other gear position is activated, are provided with negative tooth flank angles.
  • the first, second and every subsequent gear of a manual transmission 24 always has positive tooth flank angles, which are intended to ensure that the intermeshing clutch or gear wheels do not lose their grip on one another in the event of shocks, vibrations or other torque loads.
  • the parking lock clutch 15 thus ensures that at least
  • the parking lock clutch wheel 32 used for engagement therewith (or at least its or a clutch element carrier 34 movably mounted or at least held thereon; for example in the form of a sliding sleeve) and/or
  • the clutch elements 33; 37 of the parking lock clutch wheel 32 and/or the teeth 38 of the transmission gear 18 of the first gear have oblique flanks with a negative tooth flank angle, whereby the coupling elements 33 of the parking lock clutch wheel 32 and the teeth 38 of the transmission gear 18 of the first gear can be decoupled from one another, in particular pushed apart, by a torque existing between the parking lock clutch wheel 32 and the transmission gear 18, which torque is generated when the parking lock is engaged, if this torque exceeds the predetermined limit value.
  • Figures 10 to 18 show a fourth embodiment of an overload protection device 10 according to the invention in various sectional views and perspective views.
  • the fourth embodiment of the overload protection device 10 is a modified version compared to the first embodiment of Figures 1 to 4, in which features of the second and/or third embodiment are also implemented. Nevertheless, these four embodiments are merely exemplary and the features claimed or explained above or below can also be combined with one another in other ways.
  • the fourth embodiment of Figures 10 to 18 is an exemplary embodiment of an overload protection device 10 according to the invention, which is implemented in a vehicle 100 with a manual transmission 24 with multiple gears I; II.
  • the fourth embodiment of Figures 10 to 18 is an exemplary embodiment of an overload protection device 10 according to the invention, which is implemented in a vehicle 100 with a manual transmission 24 with multiple gears I; II.
  • only elements for implementing two gears I; II of the manual transmission are shown; for example, one or the lowest, first gear I and the second lowest, second gear II, which, however, only represent any two gears of the gearshift or of a manual transmission 24, which is also only shown here as an example as a summation gear 25.
  • Figures 10 and 11 show, using sectional views, schematically the course of the load paths, in particular of the first drive 22a coming from the rotor 21 of the drive machine 20, the second drive 22b which can be coupled to the housing 30 and the output 23, via which torques are transmitted.
  • the first drive 22a comprises a shaft coming from the rotor 21, for example a hollow shaft 27a in which the sun gear 27 is rotatably mounted.
  • the sun gear 27 can be coupled to the hollow shaft 27a in such a way that both have the same rotational position.
  • the connection - as shown here in the area of the planetary gears 28 - contains the other load paths, namely to the output 23, starting with the planet carrier 29, and to the second drive 22b.
  • the second drive 22b leads from the planetary gears 28 [dark green] via the ring gear 26 [dark blue], a switching element which here is, for example, multi-part, and specifically - depending on which of the two gears is engaged - either back to the hollow shaft (according to Figure 11 in, for example, second gear II, which couples both drives 22a, 22b to one another, so that only a single drive is effective, in which the sun gear 27 and ring gear 26 rotate at the same speed), or alternatively further via the multi-part switching element and the overload decoupling gear 6 [gray] to a rotationally fixed holder 30a [dark green], which is part of the rotationally fixed housing 30.
  • the rotationally fixed bracket 30a [dark green] surrounds the overload decoupling wheel 6 [grey] except in a section in which the first release element 2a, ie the first pawl 3a is arranged to engage with or lock into the outer contour 6a of the overload decoupling wheel 6.
  • the sliding sleeve 31 a has an internal thread that can be coupled to an external thread of the switching wheel 31.
  • the sliding sleeve 31 a has an external thread that can be coupled to an external thread of the overload decoupling wheel 6, and is coupled to it precisely when gear I is engaged.
  • gear I When gear I is engaged, the load path along the second drive is thus continued up to the "predetermined breaking point" of the overload protection device 10 according to the invention, namely the "predetermined breaking point" between the overload decoupling wheel 6 and the housing 30.
  • the rotational position the overload decoupling wheel 6 is either fixed, ie coupled to the rotationally fixed housing 30 (by means of the engaged first pawl 2a, 3a) or otherwise - above a predetermined torque limit - at least temporarily released, ie decoupled from the rotationally fixed housing 30.
  • the load path of the second drive 22b is interrupted.
  • the housing 30 can in particular be and/or comprise a manual transmission housing, and its manual transmission 24; 25 can have at least one other gear or a second gear II. This can be engaged by the sliding sleeve 34 being pulled or pushed axially away from the summation transmission 24, 25 by means of the shift fork 31 b, i.e. in Figure 11 as in Figure 9 it is pulled or pushed to the left, whereby the other gear II is engaged.
  • the load path along the (actually second) drive 22b is coupled to the hollow shaft 27a of the actual, first drive 22a, via the gear wheel 19 of gear II, whereby ultimately only a single drive is present or acts on the output 23.
  • the overload protection device 10 is not active because the sliding sleeve 31 is pulled to the left, i.e. away from the summation gear 24, 25; the overload switching element 31b is thus switched off.
  • the overload protection device 10 is therefore only effective in gear I of the manual transmission 24; 25, i.e. it is switched on or activated at the same time as gear I is engaged.
  • the overload protection device 10 can bring about the decoupled state C by the first unlocking element 2a, ie the first pawl 3a, being pressed out of the outer contour 6 of the overload decoupling wheel 6 above this limit value, ie jumping out and thereby decoupling its rotational position from the housing 30.
  • the overload protection device 10 can bring about the decoupled state C in the activated switching state of the switching element when the permissible predetermined limit value is exceeded by the overload switching element, in particular its sliding sleeve 31a, being pushed out laterally and thus in the axial direction from the inner contour 6b of the overload decoupling wheel 6 by a torque that exceeds the limit value, i.e. jumping out and thereby decoupling the rotational positions of the switching wheel 31 (namely the transmission gear 18 of gear I; see Figures 8 and 9) and the overload decoupling wheel 6 from one another.
  • the sliding sleeve 31a When the sliding sleeve 31a is pushed out or springs out, it is pushed or pressed laterally, i.e. in the axial direction, away from the gearbox 24, 25 only so far that the overload protection device is switched off or bypassed without (i.e. not so far that) gear I is switched off or disengaged or even gear II is switched on or engaged.
  • the axial width of the outer toothing of the sliding sleeve 31a which is intended to engage in the inner contour 6b of the overload decoupling wheel 6, can be narrower in the axial direction than the inner toothing of the sliding sleeve 31a, which is intended to engage in the outer contour 31d of the switching wheel 31, i.e. the transmission gear 18 of gear I, whereby when the sliding sleeve 31a is in a middle axial position, it only engages on its inner side.
  • the shift fork 31 b encompassing it is simultaneously pressed or pushed into an axially middle position with the sliding sleeve 31a (the shift fork 31 b can be moved, for example, by means of a shift fork guide actuator 31 e [pink], which carries a shift fork holder 31 c carrying the shift fork 31 b in an axially displaceable manner and/or preloads it axially in the direction of the manual transmission 24; 25, in particular in the direction against the clutch wheel 18; 32 of a gear I).
  • This does not necessarily have to be such an axial or middle position in which neutral is engaged, ie none of the gears I, II, etc. are engaged, but can an additional intermediate axial position located between the axial positions corresponding to gear I and neutral.
  • the first decoupling mechanism of the overload protection device 10 which functions by means of the first unlocking element 2a, i.e. the first pawl 3a and the outer contour 6 of the overload decoupling wheel 6, can be provided for such switching states and/or situations in which a limit value for the torque is to be set, i.e. preset or adjusted, by the positions of the pre-compression springs 9a and/or 9b or at least that of the second pre-compression spring 9b.
  • the multi-part switching element comprises - more clearly visible from the outside in Figure 12 - an actuator 31 e for axially guiding a shift fork 31 b, which is held on the actuator 31 e by means of a shift fork holder 31 c.
  • the shift fork holder 31 c is held displaceably in an axial displacement direction z by the actuator 31 e, preferably also preloaded laterally in an axial preloading direction z' against another gear; for example against a transmission gear 18 of a gear of the manual transmission 24, against an overload decoupling gear 6 and/or against a ring gear 26 of the manual transmission 24.
  • Shift fork bracket (axially movable and/or axially preloaded)

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Parksperrenanordnung vorgeschlagen, vorzugsweise für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, umfassend eine durch Betätigen ein- und ausschaltbare Parksperre, wobei die Parksperre zum einen formschlüssig mit den Abtriebsrädern verbunden ist und zum anderen koppelbar zu einem Antriebsaggregat, vorzugsweise zu einem Rotor eines Elektromotors, ist, wobei, wenn die Parksperre eingeschaltet ist, sich die Parksperre gegenüber einem Gehäuse abstützt, wobei die Parksperre, wenn sie eingeschaltet ist, zwei mögliche Zustände aufweist, umfassend – einen eingeschalteten, an den Rotor gekoppelten, aber entkoppelbaren Zustand (B) oder – einen eingeschalteten, aber von dem Rotor entkoppelten Zustand (C).

Description

Parksoerrenanordnunq und Überlast-Schutzvorrichtung für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Parksperrenanordnung für ein Fahrzeug, sowie eine Überlast-Schutzvorrichtung für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einer solchen Parksperre mit Überlast-Schutzvorrichtung.
Elektrisch antreibbare Fahrzeuge (Elektro- bzw. E-Fahrzeuge) für den Straßenverkehr besitzen als Antriebsmaschine eine elektrische Maschine mit der über zwischengeschaltete Einheiten wie z.B. Getriebe, insbesondere manuelle Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe sowie über Differentialgetriebe alle oder einige Fahrzeugräder antreibbar sind. Dabei wird die Drehposition des Rotors der elektrischen Maschine in eine Drehbewegung der Fahrzeugräder umgesetzt, d.h. der Abtrieb an den vom Rotor kommenden Antrieb gekoppelt; im Leerlauf der Getriebeschaltung hingegen davon entkoppelt. Bei anderen Fahrzeugen ist die Antriebsmaschine beispielsweise als Motor, insbesondere als Verbrennungsmotor ausgebildet.
Zum Anhalten des Fahrzeugs dienen Bremsen; etwa eine Handbremse, die beim Parken gezogen wird, oder im Falle eines Fahrzeugs mit Elektro- oder Automatikgetriebe Parkbremsen, die als elektrische Feststeller direkt auf die Fahrzeugräder einwirken. Es existieren Parksperren, die den zu den Fahrzeugrädern führenden Abtrieb direkt an das Getriebegehäuse koppeln und dadurch blockieren. Ferner existieren Getriebe mit einer Parksperre, die den Abtrieb über das Getriebe mit dem vom Rotor kommenden Antrieb verbindet, d.h. koppelt und auf diesem Wege blockiert.
Ferner gibt es Parksperren, mit denen die manuelle oder automatische Getriebeschaltung, d.h. die Gangschaltung in einer Parkstellung “P” den Abtrieb an den vom Rotor der elektrischen Maschine kommenden Antrieb koppelt. Diese Kopplung entsteht, wenn der Fahrer den Schalthebel in die Parkstellung “P” legt und durch diese Betätigung die Parksperre einschaltet. Dadurch wird üblicherweise - anders als in der Neutralstellung “N” - der Lastpfad zwischen Antrieb und Abtrieb, d.h. zwischen Rotor und Fahrzeugrädern hergestellt; Rotor und Getriebe verhindern dann ein unerwünschtes Wegrollen des Fahrzeugs. Die Parksperre fixiert somit die Drehposition des zu Fahrzeugrädern führenden Abtriebs, indem sie diese an die Drehposition eines Rotors einer elektrischen Maschine koppelt. Parksperren dieser herkömmlichen Funktionsweise sichern so das Stillstehen des Fahrzeugs, und auch bei geringfügiger Rollbewegung bremsen sie das Fahrzeug rasch ab, falls der Wagen noch geringfügig ausrollt oder im Gefälle geparkt wird. Meist ist auch die Handbremse schon zusätzlich eingelegt bzw. die Parkbremse des E-Fahrzeugs an den Rädern schon aktiviert. Bislang sind Handbremse und Parksperre der herkömmlichen Bauart und Funktionsweise völlig ausreichend.
Nachstehend wird eine Parkbremse, eine Anzahl von Parkbremsen des Fahrzeugs sowie eine Parksperre gleichermaßen als „Parkbremse“ im Sinne dieser Anmeldung bezeichnet. Bei Parkbremsen gleich welcher Art soll zumindest dann, wenn eine bestimmte Schaltstellung, nämlich eine für das Parken bestimmte Schaltstellung - egal, ob durch den Fahrer manuell oder automatisch durch das Fahrzeug oder eine fahrzeugeigene Software eingestellt - eine Kopplung einer Drehposition des Abtriebs an einen Rotor der Antriebsmaschine bewirken. Diejenige Schaltstellung, die diese Kopplung bezweckt, zielt somit darauf ab, eine Lastpfad zwischen dem Abtrieb, insbesondere den Fahrzeugrädern, und dem Antrieb bzw. dem Rotor aufrechtzuerhalten.
Ein Fahrzeug besitzt jedoch auch andere Schaltstellungen, beispielsweise Schaltstellungen eines Schaltgetriebes, die die Aufrechterhaltung eines ununterbrochenen Lastpfades und somit einer Kopplung des Abtriebs an den Rotor der Antriebsmaschine bezwecken; zumindest dann, wenn diese jeweilige Schaltstellung eingeschaltet, d.h. aktiviert ist.
Die vorliegende Anmeldung stellt sich die Aufgabe, die Zuverlässigkeit eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Insbesondere soll erreicht werden, dass Fahrzeuge künftig noch robuster auf einen Wechsel zwischen verschiedenen Schaltstellungen und/oder Schaltzuständen reagieren und auch unter erschwerten Bedingungen den gewünschten Schaltzustand, der durch eine vorbestimmte Schaltstellung bezweckt wird, einerseits hocheffizient, aber zugleich auch schonend realisieren können. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Parksperrenanordnung vorgeschlagen, vorzugsweise für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, umfassend eine durch Betätigen ein- und ausschaltbare Parksperre, wobei die Parksperre zum einen formschlüssig mit den Abtriebsrädern verbunden ist und zum anderen koppelbar zu einem Antriebsaggregat, vorzugsweise zu einem Rotor eines Elektromotors, ist, wobei, wenn die Parksperre eingeschaltet ist, sich die Parksperre gegenüber einem Gehäuse abstützt, wobei die Parksperre, wenn sie eingeschaltet ist, zwei mögliche Zustände aufweist, umfassend
- einen eingeschalteten, an den Rotor gekoppelten, aber entkoppelbaren Zustand (B) oder
- einen eingeschalteten, aber von dem Rotor entkoppelten Zustand (C).
Ferner wird die Aufgabe durch eine Überlast-Schutzvorrichtung gelöst, vorzugsweise für ein elektrische antreibbares Fahrzeug, wobei die Überlast-Schutzvorrichtung bei Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwerts für eine auf einen Rotor ausübbare Drehmomentlast einen Lastpfad zumindest zeitweise unterbricht, wobei eine Parksperrenanordnung vorhanden ist, wobei eine Parksperre fest mit den Antriebsrädern verbunden ist und an ein Gehäuse formschlüssig koppelbar ist.
Durch Betätigen eines Hebels lässt sich die Parksperre durch den Fahrer bzw. Fahrzeuginsassen einschalten (Hebelstellung “P”) und ausschalten (Hebelstellung “N”). Herkömmlich ist die Parksperre, sobald sie durch die Hebelstellung “P” eingeschaltet ist, sofort wirksam. Durch die Trägheit des stillstehenden Elektromotors bzw. seines Rotors und der dazwischengeschalteten Parksperre - und ggfs. auch noch durch die Brems- bzw. Reibwirkung der angezogenen bzw. festgestellten Handbremse - wird das Fahrzeug festgehalten oder angehalten.
Erfindungsgemäß braucht die Überlast-Schutzvorrichtung jedoch keine Parksperre zu umfassen, sondern kann ebenso auch für eine beliebige sonstige Schaltstellung, etwa für eine Schaltstellung eines Schaltgetriebes, die in einer bestimmten Schaltstellung die Anbindung und/oder Kopplung zwischen Rotor und Abtrieb bezweckt, zwei verschiedene Zustände für diese Schaltstellung vorsehen; insbesondere einen neuartigen, dritten Zustand, in dem diese Schaltstellung zwar eingeschaltet, d.h. aktiviert ist, aber dennoch eine Entkopplung des Abtriebs von dem Rotor der Antriebsmaschine vorliegt. Insbesondere kann der Lastpfad, der zum Übertragen von Drehmomenten zwischen Rotor und Fahrzeugrädern vorgesehen ist, in diesem entkoppelten Zustand unterbrochen sein; beispielsweise im Bereich des bzw. eines Antriebsstrangs.
Die Schaltstellung, für die die Überlast-Schutzvorrichtung erfindungsgemäß zwei verschiedene Zustände - insbesondere den neuartigen, entkoppelten Zustand - bereitstellt, kann ein Zustand eines Schaltgetriebes bzw. einer Gangschaltung sein, aber alternativ oder zusätzlich ebenso eine Schaltstellung einer Parkbremse oder Parksperre, einer Kupplung und/oder einer sonstigen Fahrzeugkomponente, die grundsätzlich dazu bestimmt ist, ein Drehmoment zwischen dem Rotor einer Antriebsmaschine und einem Abtrieb bzw. den Fahrzeugrädern zu übertragen. Die jeweilige Schaltstellung kann insbesondere eine Schaltstellung sein, in der ein jeweiliger Gang, eine Parkbremse oder Parksperre, eine Kupplung oder eine sonstige Fahrzeugkomponente eingeschaltet bzw. geschaltet ist. Dies bedeutet, dass zumindest ein mechanisch bewegliches Element oder Bauteil, das zur Kraft- und/oder insbesondere Drehmomentübertragung bestimmt ist, entweder axial oder in eine sonstige Richtung verschoben, gezogen, gedreht, geschwenkt und/oder in sonstiger Weise bewegt wird, wobei durch diese Lageänderung, Positionsänderung und/oder Orientierungsänderung die Schaltstellung im Fahrzeug und/oder in der Überlast-Schutzvorrichtung oder zumindest in ihrem Umfeld realisiert wird, insbesondere verkörpert wird.
Vorzugsweise dann, wenn beim Einschalten bzw. Aktivieren dieser Schaltstellung die dadurch erzeugte und/oder auf den Rotor ausgeübte Drehmomentlast einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, kann dieser eingeschaltete, aber dennoch entkoppelte Zustand herbeigeführt werden. Insbesondere kann die Überlast-Schutzvorrichtung bei jedem Aktivieren dieser Schaltstellung, die eine solche Koppelung zwischen Abtrieb und Rotor bzw. Antrieb bezweckt, aber eine Drehmomentlast oberhalb des vorbestimmten Grenzwerts erzeugt, automatisch den von dem Rotor entkoppelten Zustand und/oder die Unterbrechung des Lastpfades herbeiführen und solange beibehalten, bis die Drehmomentlast unter den vorbestimmten Grenzwert absinkt. Dadurch wird auch bei hohen Drehmomenten der Rotor geschont und vor einem Rotorschlag, d.h. einem zu plötzlichen und/oder zu harten bzw. zu kräftigen Drehmomentschlag auf den Rotor geschützt. Das Schalten des Fahrzeugs in diese Schaltstellung - beispielsweise durch Einschalten der Parkbremse oder Einlegen eines Gangs - kann je nach Fahrzeugtyp und Antriebstechnologie manuell durch den Fahrer bzw. Fahrzeuginsassen erfolgen oder automatisch durch das Fahrzeug bzw. durch eine fahrzeugeigene Software; etwa elektromechanisch oder auf sonstige Weise erfolgen.
Insbesondere kann beim Schalten des Fahrzeugs in diese Schaltstellung die Stärke eines dadurch erzeugten Drehmoments als Kriterium dafür genutzt werden, in welchen der beiden Zustände die Überlast-Schutzvorrichtung das Fahrzeug automatisch versetzt. Falls beim Einschalten der Parksperre durch den Fahrer oder Fahrzeuginsassen das dadurch erzeugte Drehmoment einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet, versetzt die Überlast-Schutzvorrichtung das Fahrzeug oder eine Fahrzeugkomponente, beispielsweise eine Parksperre wie herkömmlich automatisch in den eingeschalteten, an den Rotor gekoppelten Zustand des Abtriebs. Falls jedoch beim Schalten in diese Schaltstellung das dadurch erzeugte Drehmoment einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, versetzt die Überlast-Schutzvorrichtung das Fahrzeug oder die Parksperre oder sonstige Fahrzeugkomponente automatisch in den anderen, vom Rotor entkoppelten Zustand des Abtriebs.
Eine exemplarische Ausführungsform sieht vor, dass die Überlast-Schutzvorrichtung dann, wenn die Schaltstellung eingeschaltet, d.h. aktiviert ist, bei einem Summationsgetriebe, das einen vom Rotor kommenden ersten Antrieb, einen zweiten Antrieb und den Abtrieb miteinander verbindet,
- den Abtrieb fixiert und - den zweiten Antrieb unterbricht und/oder entkoppelt, falls und solange ein durch Aktivieren der Schaltstellung auf den Rotor ausgeübtes Drehmoment einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, und
- den zweiten Antrieb fixiert und/oder an ein Gehäuse koppelt, falls oder sobald das durch Aktivieren der Schaltstellung auf den Rotor ausgeübte Drehmoment den vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.
Insbesondere kann die Überlast-Schutzvorrichtung einen Entriegelungsmechanismus aufweisen, der ein erstes Entriegelungselement in Form einer verschwenkbaren Sperrklinke umfasst, die in eine Außenkontur eines Hohlrads des Summationsgetriebes oder in eine Außenkontur eines mit dem Hohlrad drehgekoppelten Überlast-Ent- kopplungsrades eingreift, wobei die verschwenkbare Sperrklinke
- in einer sperrenden Schwenkposition in die Außenkontur des Hohlrads oder des Überlast-Entkopplungsrades eingreift, um dessen Drehposition relativ zu einem Gehäuse zu fixieren, aber
- aus der Außenkontur des Hohlrads oder des Überlast-Entkopplungszahnrads herausschwenkbar ist, um dessen Drehposition relativ zum Gehäuse freizugeben.
Alternativ kann die Überlast-Schutzvorrichtung eine Parksperrenanordnung sein oder umfassen und insbesondere eine zwischen dem Rotor und einem Schaltgetriebe wirkende Parksperren-Kupplung aufweisen, die beim Einschalten der Parksperre einen vom Rotor zum Schaltgetriebe führenden Antrieb unterbricht, falls und solange der maximale Grenzwert für das durch die Parksperre auf den Rotor ausgeübte Drehmoment überschritten wird.
Insbesondere kann die Parksperrenanordnung oder die anderweitige Überlast- Schutzvorrichtung ein zwischen dem Rotor und einem Gang eines Schaltgetriebes wirkendes Kupplungsrad mit einer Vielzahl von Kupplungselementen aufweisen, die z.B. bei eingeschalteter Parksperre gegen ein Getriebezahnrad des Gangs des Schaltgetriebes vorgespannt, aber durch ein Drehmoment des Getriebezahnrads aus dem Getriebezahnrad herausdrängbar sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Parksperrenanordnung oder die anderweitige Überlast-Schutzvorrichtung beim Einschalten einer bestimmten Schaltstellung die Kupplungselemente des Kupplungsrades aus dem Kupplungsrad in Richtung des Getriebezahnrads des Schaltgetriebes herausdrückt. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kupplungselemente des Kupplungsrades und/oder Zähne des Getriebezahnrads aufeinander zulaufend schmaler werdende Zähne aufweisen, wodurch die Zähne bzw. Kupplungselemente des Parksperren-Kupplungsrades und die Zähne des Getriebezahnrads durch ein zwischen dem Kupplungsrad und dem Getriebezahnrad bestehendes Drehmoment voneinander entkoppelbar, insbesondere auseinander herausdrängbar sind.
Die Überlast-Schutzvorrichtung einer beliebigen Ausführungsform dieser Anmeldung kann eine Parksperre bzw. Parksperrenanordnung , aber ebenso ein Getriebe, insbesondere ein manuelles oder automatisches Schaltgetriebe sein und/oder umfassen. Die Überlast-Schutzvorrichtung kann auch ein Gehäuse, insbesondere ein Getriebegehäuse, und/oder eine Schaltkupplung für das Getriebe und/oder für eine Parksperre sein und/oder umfassen.
Schließlich wird erfindungsgemäß auch noch ein elektrisch oder auf andere Weise antreibbares Fahrzeug, das eine solche Überlast-Schutzvorrichtung umfasst, bereitgestellt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger exemplarischer Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen: die Figuren 1 bis 4 mehrere dreidimensionale perspektivische Ansichten einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung,
Figur 5 eine schematische Prinzipskizze der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung, Figur 6 eine schematische Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung,
Figur 7 eine schematische Prinzipskizze einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung und die Figuren 8 und 9 zwei schematische Detailskizzen zur dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung und die Figuren 10 bis 18 mehrere perspektivische Ansichten einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung, die zumindest einige Merkmale der ersten und der dritten Ausführungsformen miteinander kombiniert.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung 10. Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 ist in Figur 1 in seitlicher Perspektive, in Figur 2 in schematischer Schnittansicht von oben, in Figur 3 in einer schräg-seitlichen Perspektive und in Figur 4 in einer exakt seitlichen Perspektive dargestellt.
Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 kann beispielsweise dann, wenn eine Parksperre 1 oder ein bestimmter Gang einer Gangschaltung, d.h. eines Schaltgetriebes wie etwa eines Summationsgetriebes 25 bzw. Planetengetriebe einwirkt, auf das Summationsgetriebe 25 einwirken. Ein solches Summationsgetriebe 25 umfasst ein vom Rotor der Antriebsmaschine angetriebenes bzw. antreibbares Sonnenrad 27, das als erster Antrieb 22a wirkt, ein als zweiter Antrieb 22b wirkendes Umlauf- oder Hohlrad 26 und einen als Abtrieb 23 wirkenden Planetenträger 29, dessen Planetenräder 28 zwischen das Sonnenrad 27 und das Hohlrad 26 eingreifen. Das Summationsgetriebe 25 ist vorzugsweise das Summationsgetriebe 25 des ersten Gangs oder eines sonstigen Gangs eines automatischen oder manuell bedienbaren Schaltgetriebes 24.
Die Parksperre 1 beispielsweise umfasst zwei Verriegelungsmechanismen, die beide einwirken, sobald die Parksperre 1 eingeschaltet wird, sei es durch den Fahrer bzw. Fahrzeuginsassen oder - je nach Fahrzeugtyp und Antriebstechnologie - durch das Fahrzeugsoftware bzw. eine fahrzeugeigene Software wird. Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 kann außer oder anstelle der Parksperre 1 auch ein Gehäuse 30, ein Schaltgetriebe 24 oder Teile davon und/oder sonstige Komponenten eines Fahrzeugs umfassen; beispielsweise Komponenten zur Schaltung des ersten, niedrigsten Gangs, eines sonstigen Gangs oder mehrerer oder aller Gänge eines Schaltgetriebes, die durch eine jeweilige Schaltstellung aktivierbar sind.
Oben in den Figuren 1 , 3 und 4 ist eine manuelle Parksperren-Entriegelung 14 dargestellt, die beispielsweise als Notentriegelung dient, aber lediglich optional ist. Die beiden Verriegelungsmechanismen wirken auf den Abtrieb 23 und auf den zweiten, nicht vom Motor kommenden Antrieb 22b ein. Ein Entriegelungselement 2b, etwa in Form einer Sperrklinke 3b, greift bei eingeschalteter Parksperre 1 in eine Außenkontur des abtriebsseitigen Planetenträgers 29 ein und verhindert dessen Rotation; der von dort zu den Fahrzeugrädern führende weitere Getriebestrang wird dadurch blockiert. Beim Einschalten der Parksperre 1 wird die Drehposition des Abtriebs 23 fixiert, indem das Entriegelungselement 2b bzw. die Sperrklinke 3b durch einen Aktuator 13 der Parksperrenanordnung 10 gegen die Außenkontur des Planetenträgers 29, insbesondere in diese Außenkontur hineingedrückt wird. Die Außenkontur weist z.B. in Richtung quer oder schräg zur Umfangsrichtung eine Anzahl von Vertiefungen und/oder Erhöhungen auf, welche mit der Sperrklinke 3b verrasten. Dadurch wird die Drehposition des Abtriebs durch die Parksperre fixiert.
Ein anderes Entriegelungselement 2a, etwa in Form einer Sperrklinke 3a, kann bei eingeschalteter Parksperre 1 zusätzlich den zweiten Antrieb 22b blockieren, beispielsweise durch Eingreifen in eine Außenkontur des Hohlrades 26 - oder vorzugsweise, wie in den Figuren 2 bis 4 erkennbar - in eine Außenkontur 6a eines mit dem Hohlrad 26 gekoppelten weiteren Rades, nämlich eines Überlast-Entkopplungsrades 6. Als Überlast-Entkopplungsrad 6 kann ein Kupplungsrad einer Getriebeschaltung 24 und/oder ein sonstiges, bereits vorhandenes Rad dienen, welches bereits eine andere Funktion besitzt. Zumindest aber ist das Überlast-Entkopplungsrad 6 - insbesondere durch Verschieben in Axialrichtung - so an den zweiten Antrieb 22b bzw. an das Hohlrad 26 koppelbar, dass sich beide Zahnräder 6, 26 im Verbund miteinander, d.h. mit stets gleicher Drehposition drehen. Alternativ kann die Kopplung bzw. Entkopplung zwischen dem Überlast-Entkopplungsrad 6 und Hohlrad 26 bzw. dem zweiten Antrieb 22b auch mittels eines Schalelements erfolgen, wobei das Schaltelement in axialer Richtung zwischen einer koppelnden Position und einer entkoppelnden Position verschiebbar ist (vgl. die vierte Ausführungsform ab Figur 10). Das zwischen beiden Positionen verschiebbare Schaltelement kann beispielsweise ein Schaltrad, ein Schaltring oder eine Schaltgabel sein und/oder umfassen, und es kann in eine Parksperrenanordnung, in ein Schaltgetriebe oder in eine beliebige sonstige Überlastschutzanordnung integriert sein.
Beim Einschalten der Parksperre 1 oder Aktivieren einer sonstigen Schaltstellung ist zusätzlich zum Abtrieb 23 auch die Drehposition des zweiten Antriebs 22b fixierbar, indem das Entriegelungselement 2a bzw. die Sperrklinke 3a durch einen weiteren Aktuator 13 gegen die Außenkontur 6a des an das Hohlrad 26 gekoppelten Überlast- Entkopplungsrades 6 hineingedrückt wird. Auch diese Außenkontur 6a weist senkrecht, quer oder zumindest schräg zur Umfangsrichtung eine Anzahl von Vertiefungen und/oder Erhöhungen auf, in welche die Sperrklinke 3a einrasten kann, um die Drehposition des zweiten Antriebs 22b zu fixieren.
Wenn der Abtrieb 23 und der zweite Antrieb 22b beide fixiert sind, wird über das Summationsgetriebe 25 auch die Drehposition des Rotors der elektrischen oder anderweitigen Antriebsmaschine fixiert. Hierzu werden beim Betätigen, d.h. Einschalten der Parksperre 1 oder Aktivieren einer sonstigen Schaltstellung beide Entriegelungselemente 2a, 2b bzw. Sperrklinken 3a, 3b in die Außenkonturen des zweiten Antriebs 22b und des Abtriebs 23 hineingedrückt.
Dies geschieht beispielsweise mittels zweier Aktuatoren 13 einer Aktuatoreinrichtung der Parksperrenanordnung oder sonstigen Überlast-Schutzvorrichtung 10, wobei die beiden Aktuatoren 13 (die optional in einen einzigen Aktuator integriert sein können und/oder abhängig voneinander, insbesondere wechselweise aktiviert werden können) jeweils ein durch eine Vordruckfeder 9a; 9b vorgespanntes Sperrelement 8a; 8b aufweisen. Die Sperrelemente 8a, 8b können gemeinsam mit Vordruckfedern 9a, 9b an einem Führungsstab (ohne Bezugszeichen) montiert und/oder von einer umgebenden Führung (nicht dargestellt) umgeben sein. Die Position des vorgespannten Sperrelements 8a; 8b in Richtung seiner Vordruckfeder 9a; 9b bestimmt die Stärke der Kraft, mit der das jeweilige Sperrelement 8a; 8b das jeweilige Entriegelungselement 2a, 2b, d.h. die jeweilige Sperrklinke 3a, 3b gegen die Außenkontur, insbesondere in die Außenkontur des zweiten Antriebs 22b bzw. des Abtrieb 23 hineindrückt.
Durch einen Hebel 1 1 b oder eine sonstige Halterung wird das auf den Abtrieb 23 wirkende Sperrelement 8b gehalten. Wird dieses Sperrelement 8b durch den zugeordneten Aktuator 13 über den Hebel 1 1 b bzw. über die sonstige Halterung betätigt, so drückt das Sperrelement 8b das Entriegelungselement 2b, d.h. die Sperrklinke 3b in die Außenkontur des Abtriebs 23, wodurch dessen Rotation (und die der Fahrzeugräder) blockiert wird. Position und/oder Vorspannung des Sperrelements 8b sind immer genügend groß, um die Rotation des Abtriebs 23 zu blockieren.
Durch einen Hebel 1 1 a oder eine sonstige Halterung wird das auf den weiteren Antrieb 22b wirkende Sperrelement 8a gehalten. Beim Einschalten der Parksperre 1 oder Aktivieren einer sonstigen Schaltstellung wird zusätzlich auch dieses Sperrelement 8a durch den ihm zugeordneten Aktuator 13 betätigt. Dadurch drückt das Sperrelement 8a das Entriegelungselement 2a, d.h. die Sperrklinke 3a in die Außenkontur des Antriebs 22b, wodurch dessen Rotation ebenfalls blockiert wird. Somit wird beim Einschalten der Parksperre 1 oder Aktivieren einer sonstigen Schaltstellung durch diesen weiteren Verriegelungsmechanismus auch das Überlast-Entkopplungsrad 6 und somit das Hohlrad 26 des weiteren Antriebs 22b blockiert, d.h. dessen Drehposition fixiert. Die Fixierung der Drehposition erfolgt bei beiden Verriegelungsmechanismen relativ zu einem Gehäuse 30, etwa einem Gehäuse 30 der Parksperrenvorrichtung oder der jeweiligen sonstigen Überlast-Schutzvorrichtung 10, einem Gehäuse 30 eines Schaltgetriebes und/oder einem sonstigen nicht drehbaren Gehäuse und/oder dem Fahrzeug selbst. Abgesehen von dem Verankerungsbolzen 4, um den beide Sperrklinken 3a, 3b schwenkbar sind, sind in den Figuren 1 bis 4 noch weitere Bolzen dargestellt (ohne Bezugszeichen), die mit dem Gehäuse 30 fest, insbesondere drehfest verbunden sind. Mittels der Bolzen ist an dem Gehäuse 30 insbeson- dere ein Lager für das Überlast-Entkopplungsrad 6 montiert, und in einer Führungsöffnung des Lagers ist das Überlast-Entkopplungsrad 6 drehbar gelagert. Sofern das Überlast-Entkopplungsrad 6 nicht auch noch axial verschiebbar ausgebildet ist, sondern eine in axialer Richtung feste Position besitzt, kann zusätzlich zu dem Überlast- Entkopplungsrad 6 das oben genannte, axial verschiebbare Schaltelement (Schaltrad; Schaltring bzw. Schiebemuffe; Schaltgabel; vgl. Figur 10 ff.) vorgesehen sein, das zwischen der koppelnden Position und der entkoppelnden Position axial verschiebbar gelagert ist.
Somit drücken nach Einschalten der Parksperre 1 bzw. Aktivieren der sonstigen Schaltstellung die Sperrelemente 8a, 8b beide Sperrklinken 3a, 3b in die Außenkonturen des weiteren Antriebs 22b, 6, 26 bzw. des Abtriebs 23, 29, um deren Drehposition zu blockieren. Der jeweilige Verriegelungsmechanismus lässt somit die jeweilige Sperrklinke 3a, 3b und die jeweilige Außenkontur ineinander einrasten.
Erfindungsgemäß ist jedoch zusätzlich ein Entriegelungsmechanismus 5 vorgesehen, der nur auf den weiteren Antrieb 22b einwirkt. Dieser Entriegelungsmechanismus 5 dient dazu, die Drehposition des weiteren Antriebs 22b automatisch freizugeben, d.h. die Einleitung von Drehmomenten über den weiteren Antrieb 22b in das Gehäuse 30 aufzuheben, und zwar dann, wenn durch Betätigung des Fahrers oder Fahrzeuginsassen zwar die Parksperre 1 eingeschaltet bzw. die sonstige Schaltstellung aktiviert bzw. geschaltet wird, aber das dadurch plötzlich entstehende Drehmoment größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert für ein Drehmoment, welches höchstens auf den Rotor der elektrischen Maschine des Fahrzeugs übertragen werden können soll. Entsteht also durch das Aktivieren einer sonstigen Schaltstellung, beispielsweise durch Einschalten der Parksperre 1 , ein Drehmoment, welches größer ist als dieser Grenzwert, so sorgt die erfindungsgemäße Überlast-Schutzvorrichtung 10 dafür, dass in diesem Fall das zu hohe Drehmoment das Entriegelungselement 2a, d.h. die Sperrklinke 3a automatisch entriegelt, d.h. aus der Außenkontur des Antriebs 22b ausrasten lässt und damit von dem Überlast-Entkopplungsrad 6 bzw. Hohlrad 26 entkoppelt. In diesem neuartigen, weiteren Zustand ist die Rotation des zweiten Antriebs 22b nicht blockiert, sondern freigegeben oder höchstens schwach gebremst, d.h. gedämpft. In diesem Zustand ist der über den zweiten Antrieb 22b führende Lastpfad unterbrochen. Dadurch ist die Drehposition der Fahrzeugräder trotz eingeschalteter Parksperre - nicht oder jedenfalls noch nicht an die Drehposition des Rotors der elektrischen Maschine gekoppelt, sondern von ihr entkoppelt. Dieser neuartige Zustand der Parksperre 1 , der durch die erfindungsgemäße Überlast-Schutzvorrichtung ermöglicht wird, wird hier deshalb als eingeschalteter, von dem Rotor entkoppelter Zustand (Zustand C) bezeichnet. Bei einer herkömmlichen Parksperren- oder sonstigen Überlast-Schutzvorrichtung gibt es nur den ausgeschalteten Zustand (Zustand A) und einen eingeschalteten Zustand (Zustand B), in dem der Rotor und die Fahrzeugräder hinsichtlich ihrer Drehpositionen durch einen durchgehenden, ununterbrochenen Lastpfad aneinandergekoppelt sind. Ein Zustand C, in dem trotz eingeschalteter Überlast-Schutzvorrichtung bzw. Parksperre dieser Lastpfad unterbrochen ist , ist von herkömmlichen Fahrzeugen nicht bekannt.
Dieser neuartige Zustand C, der auch durch die übrigen Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen dieser Anmeldungen ermöglicht wird und durch die erfindungsgemäße Überlast-Schutzvorrichtung im Fall besonders großer Drehmomente, die oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegen, automatisch herbeigeführt wird, verhindert, dass bei künftigen Konstruktionen von Fahrzeugen, Parksperren und/oder Schaltgetrieben zu hohe Drehmomente, die beim Einschalten bzw. Aktivieren einer bestimmten Schaltstellung entstehen, schlagartig auf den Rotor übertragen werden und dadurch Schäden oder eine vorzeitige Abnutzung verursachen können. Die erfindungsgemäße Überlast-Schutzvorrichtung eignet sich daher für künftige Fahrzeuge mit kritischeren Übersetzungsverhältnissen des Antriebsstrangs oder des gesamten Fahrzeugstrangs; insbesondere im Bereich des Getriebes und der Parksperre. Ist das durch Einschalten der Überlast-Schutzvorrichtung 10, d.h. durch gleichzeitiges Einrasten beider Sperrklinken 3a, 3b auf den Rotor ausgeübte Drehmoment zu hoch, nämlich höher als ein vordefinierter Grenzwert, so drückt dieses Drehmoment die Sperrklinke 3a so lange und/oder so oft aus den Vertiefungen in der Außenkontur 6a des Überlast-Entkopplungsrades 6 heraus, bis nach einer gewissen Rotation - während derer diese Sperrklinke 3a mehrmals ein- und sofort wieder ausrastet - das Drehmoment durch stückweises Auffangen unter den vorbestimmten Grenzwert gesunken ist und das verbleibende, restliche Drehmoment gefahrlos durch den Rotor aufgefangen werden kann, ohne einen unverträglichen Rotorschlag zu verursachen.
In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4 wird der Entriegelungsmechanismus 5 dadurch realisiert, dass - obwohl beim Einschalten der Überlast-Schutzvorrichtung 10, vorzugsweise einer Parksperre 1 jedes der beiden Sperrelemente 8a, 8b die ihm zugeordnete Sperrklinke 3a bzw. 3b gegen die jeweilige Außenkontur drückt - die auf den zweiten Antrieb 22b wirkende Sperrklinke 3a mit einer Kraft gedrückt wird, die gegenüber der Kraft der am Abtrieb 23 wirkenden Sperrklinke 3b verringert ist. Insbesondere ist demgegenüber die Kraft, mit der die auf den zweiten Antrieb 22b wirkende Sperrklinke 3a gedrückt wird, so stark verringert, dass der zweite Antrieb 22b nur fixiert und/oder an das Gehäuse 30 gekoppelt wird, falls das durch das Einschalten der Parksperre 1 verursachte Drehmoment einen vorbestimmten Grenzwert, d.h. Höchst- oder Maximalwert nicht überschreitet. Ist das tatsächlich vorliegende Drehmoment höher, so versetzt die Parksperrenanordnung 10 die Parksperre 1 stattdessen automatisch in den zwar eingeschalteten, aber vom Rotor entkoppelten Zustand C. Hierbei gleitet die Sperrklinke 3a einmal oder mehrmals nacheinander aus den Vertiefungen in der Außenkontur 6a des an das Hohlrad 26 gekoppelten Überlast-Entkopplungsrades 6 (oder alternativ des Hohlrads 26 selbst) immer wieder heraus, und zwar so oft oder solange, bis nach einem Sekundenbruchteil oder nach wenigen Senkungen der überschießende Anteil, um den das tatsächliche Drehmoment den vorgesehenen Grenzwert übersteigt, abgebaut ist. Erst dann geht die schon eingeschaltete, aber zunächst noch entkoppelte Parksperre 1 automatisch von dem neuartigen Zustand C in den gekoppelten Zustand B über.
Sofern das tatsächliche Drehmoment den Grenzwert schon beim Einschalten der Parksperre unterschreitet, versetzt die Parksperrenanordnung 10 die Parksperre 1 dagegen sofort in den eingeschalteten, an den Rotor gekoppelten Zustand B, der auch (ebenso wie der ausgeschaltete Zustand A) von jeder herkömmlichen Parksperre bekannt ist.
Die gemäß dem vordefinierten Grenzwert eingestellte, vergleichsweise schwächere
Kraft (bzw. das schwächere Drehmoment), die (bzw. das) auf die Sperrklinke 3a wirkt bzw. wodurch diese Sperrklinke 3a auf den weiteren Antrieb 22b wirkt, ist dosierbar und somit exakt auf den vordefinierten Grenzwert einstellbar.
Diese Einstellung ist beispielsweise dadurch realisierbar, dass - wie in den Figuren 1 bis 4 angedeutet - die Sperrklinke 3a mit einer vorbestimmten Kraft (bzw. mit einem vorbestimmten Drehmoment) gegen die Außenkontur 6a bzw. gegen das Überlast- Entkopplungsrad 6 oder Hohlrad 26 gedrückt wird. Ist diese Kraft richtig dosiert, dann ist beim Einschalten der Überlast-Schutzvorrichtung 10, insbesondere der Parksperre 1 das dadurch erzeugte Drehmoment gerade so hoch wie nötig, um die Sperrklinke 3a aus der Außenkontur 6a des Überlast-Entkopplungsrades 6 oder alternativ des Hohlrades 26 herauszudrücken, und zwar gegen die Kraft, die durch das zugeordnete Sperrelement 8a auf Sperrklinke 3a ausgeübt wird.
Diese durch das Sperrelement 8a auf die Sperrklinke 3a ausgeübte Kraft, die auf den zweiten Antrieb 22b wirkt, ist beispielsweise dadurch dosierbar, dass das Sperrelement 8a
- in geeigneter Position gehalten,
- mit geeignet starker Federkraft der Vordruckfeder 9a vorgespannt und/oder
- in einen geeigneten Abstand von der Sperrklinke 3a und/oder von dem Anschlag 12 gebracht wird.
Dies ist beispielsweise durch den zugeordneten Aktuator 13 und/oder durch die Stellung des zugeordneten Hebels 11 a oder der sonstigen Halterung einstellbar.
Optional ist noch eine vergleichsweise schwache Feder 19 am Verankerungsbolzen 4 vorgesehen, die die Tendenz hat, beide Sperrklinken 3a, 3b aus der jeweiligen Außenkontur herauszuziehen. Ihre Wirkung wird bei der obigen Dosierung der Federkraft der eigentlichen Vordruckfeder 9a vorzugsweise mit eingerechnet, d.h. subtrahiert bzw. kompensiert. Von der letztendlichen Dosierung hängt es ab, wie groß das Grenzmoment ist, oberhalb dessen bzw. unterhalb dessen die Überlast-Schutzvorrichtung 10 oder Parksperre 1 beim Einschalten automatisch in den Zustand C bzw. in den Zustand B versetzt. Wie in den Figuren 3 und 4 erkennbar ist, nimmt bei eingeschalteter Überlast-Schutzvorrichtung bzw. Parksperre 1 das Sperrelement 8a eine tiefere, näher an der zugeordneten Sperrklinke 2a und/oder näher an dem Anschlag 12 befindliche Position ein als das andere Sperrelement 8b für den Abtrieb 23. Dadurch wird z.B. ein Außenrand und/oder eine Unterseite des Sperrelements 8a nur mit verringerter Federkraft gegen die Sperrklinke 2a - beispielsweise gegen eine schräg verlaufende Kontaktfläche nach dem schwenkbaren Ende der Sperrklinke 2a - gedrückt. Deshalb genügt schon ein geringeres, dem vorbestimmten Grenzwert entsprechendes Drehmoment, welches beim Einschalten der Parksperre bzw. Aktivieren einer bestimmten Schaltstellung entsteht, um die Sperrklinke 2a wieder aus der Außenkontur 6a herauszudrücken.
Der obige Entriegelungsmechanismus 5 zur Realisierung des Zustands C ist vorzugsweise nur für den zweiten Antrieb 22b vorgesehen bzw. wirkt nur auf ihn ein. Am Abtrieb 23 hingegen ist kein solcher Mechanismus vorgesehen. Beim Einschalten der Überlast-Schutzvorrichtung bzw. Parksperre wird das durch die Bremsung infolge der Fahrzeugträgheit entstehende Eingangsdrehmoment über den Abtrieb 23, 29 und die Planetenräder 28 auf die beiden Antriebe 22a, 22b geleitet. Ist das Bremsmoment kleiner als der vorbestimmte Grenzwert, wird es durch die Überlast-Schutzvorrichtung 10 über den zweiten Antrieb 22b vollständig in das Gehäuse 30 geleitet und somit abgeleitet. Ist das Bremsmoment dagegen größer als der vorbestimmte Grenzwert, dann wird bewirkt es die zumindest vorübergehende Auftrennung des zweiten Antriebs 22b, d.h. dessen Entkopplung von dem Gehäuse 30, aber nur so lange, bis die Rotation des Hohlrads 26 und/oder Überlast-Entkopplungsrads 6 das Bremsmoment soweit abgebaut und aufgefangen hat, dass der vorbestimmte Grenzwert wieder unterschritten wird. Ein möglicherweise schädlicher Schlag auf den Rotor wird dadurch vermieden. Somit lässt sich der zweite Antrieb 22b im Falle einer Überlastung auf einfache Weise temporär auskuppeln, d.h. der abstützende Lastpfad zum Gehäuse 30 kurzzeitig öffnen und danach wieder schließen, und zwar automatisch.
Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 bzw. Parksperrenvorrichtung 1 und insbesondere die Aktuatoreinrichtung mit den beiden Aktuatoren 13 ist vorzugsweise separat, d.h. unabhängig von dem Schaltgetriebe 24 betreibbar und ansteuerbar. Vorzugsweise jedoch ist vorgesehen, dass durch einen kombinierten oder durch einen einzigen, ge- meinsamen Aktuator 13 beide Entriegelungselemente bzw. Sperrklingen nur wechselseitig, d.h. nur einzeln einrastbar oder ausrastbar, aber niemals gleichzeitig einrastbar oder ausrastbar sind.
Es kann eine separate, redundante Energiequelle zur Ansteuerung der Parksperrenanordnung 1 oder der sonstigen Überlast-Schutzvorrichtung 10, insbesondere zur Steuerung der Aktuatoreinrichtung für die Aktuatoren 13 vorgesehen sein. Auch der Entriegelungsmechanismus 5 ist so beschaffen, dass er auch unter Last schaltbar, vor allem in den Zustand schaltbar ist, damit zumindest die erste, auch als Entriegelungselement 2a dienende erste Sperrklinke 3a so gestaltet ist, dass sie auch unter Drehmomentlast stets aus der Außenkontur 6a des Überlast-Entkopplungsrads 6 herausgedrückt werden kann. Dadurch ist die Überlast-Schutzvorrichtung 10 bzw. Parksperre 1 unabhängig davon betreibbar, ansteuerbar und/oder schaltbar, ob die Stromversorgung der elektrischen Maschine des Fahrzeugs und ggfs. des Schaltgetriebes funktioniert oder nicht und ferner unabhängig davon, ob und ggfs. in welchen Gang das Schaltgetriebe geschaltet ist.
Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 gemäß dieser ersten Ausführungsform kann alternativ oder zusätzlich noch einen anderen Entriegelungs- bzw. Entkopplungsmechanismus aufweisen, der auf der axialen Verschiebung und/oder axialen Vorspannung von Schaltelementen (Schaltrad, Schaltgabe und/oder Schiebemuffe) basiert, wie noch anhand der Figuren 7 bis 9 (dritte Ausführungsform) und der Figuren 10 bis 18 (vierte Ausführungsform) erläutert wird.
Figur 5 zeigt eine schematische Prinzipskizze der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung 10 der Figuren 1 bis 4, insbesondere als Parksperre 1 bzw. Parksperrenvorrichtung 10, wobei nun das gesamte Fahrzeug 100 mit elektrischer Maschine 20, dem Rotor 21 , den anzutreibenden Fahrzeugrädern 50 und dem Differential 40 sowie mit einigen Wellen 35 der Übertragungsstrecken dargestellt ist; zumindest rein schematisch. Nachstehend ist der Kürze halber nur noch von einer Parksperrenanordnung, d.h. einer Parksperrenvorrichtung die Rede, jedoch kann die erfindungsgemäße Überlast-Schutzvorrichtung 10 stattdessen ebenso eine Überlast-Schutzvorrichtung ohne Bezug zur einer Parksperre sein. Zwischen dem Rotor 21 der elektrischen Maschine 20 und den anzutreibenden Fahrzeugrädern 50 verlaufen der erste Antrieb 22a und der Abtrieb 23; dazwischen liegt das Summations- bzw. Planetengetriebe 25 des 1 . Gangs. Dieses Schaltgetriebe 24; 25 umfasst üblicherweise noch weitere Gänge.
Wie in Figur 5 anhand der Pfeile erkennbar ist, wirkt die Parksperrenanordnung 10 und insbesondere deren eigentliche Parksperre 1 (im engeren Sinne) des Rotors 21 auf den Abtrieb 23 ein und auch auf den zweiten Antrieb 22b, der mit dem Rahmen 30 des Schaltgetriebes 24; 25, mit dem Rahmen 30 einer beliebigen anderen Komponente oder mit dem Rahmen 30 des Fahrzeug 100 insgesamt verbunden ist. Neben dem ausgeschalteten Zustand A existiert ein eingeschalteter Zustand B der Parksperre 1 bzw. der sie umfassenden Parksperrenanordnung 10, in welchem der zweite Antrieb 22b mit dem Rahmen 30 verbunden, d.h. seine Drehposition fixiert wird. Dadurch koppelt die Parksperre 1 bzw. Parksperrenanordnung 10 im Zustand B die Fahrzeugräder 50 and den Rotor 21 der elektrischen Maschine 20.
Zusätzlich existiert erfindungsgemäß noch der zweiter Zustand C der eingeschalteten Parksperre 1 bzw. der Parksperrenanordnung 10, in welchem der zweite Antrieb 22b nicht mit dem Rahmen 30 verbunden, sondern davon getrennt und/oder unterbrochen und somit in seiner Drehposition frei ist. Somit entkoppelt die Parksperre 1 bzw. Parksperrenanordnung 10 im Zustand C den zweiten Antrieb 22b von dem Rahmen 30, Hierdurch sind im Zustand C die Fahrzeugräder 50 von dem Rotor 21 der elektrischen Maschine 20 entkoppelt. Der erfindungsgemäß ermöglichte eingeschaltete, aber von dem Rotor 21 entkoppelte Zustand C wird immer dann, wenn das Einschalten, d.h. das Einlegen der Parksperre (z.B. das Umlegen des Parksperrenhebels in eine Stellung “P”) ein Drehmoment erzeugt, welches größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, die Parksperre 1 statt in den Zustand B in den Zustand C versetzt; jedenfalls so lange, bis das durch das Einschalten erzeugte Drehmoment unter den vorbestimmten Grenzwert absinkt. Figur 6 zeigt eine schematische Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung. Hierbei weist die Parksperrenanordnung 10 außer der eigentlichen die Parksperre 1 im engeren Sinne zusätzlich noch eine zwischen dem Rotor 21 und einem Schaltgetriebe 24 wirkende Parksperren- Kupplung 15 auf. Die Parksperren-Kupplung 15 unterbricht beim Einschalten der Parksperre 1 einen vom Rotor 21 zum Schaltgetriebe 24 führenden Antrieb 22, falls und solange das durch das Einschalten der Parksperre 1 erzeugte Drehmoment den vorbestimmten Grenzwert überschreitet. In Figur 6 sind das Schaltgetriebe 24 und das Differential 40 schematisch vereinfacht als eine einzige Einheit dargestellt.
Alle anhand der Figuren 1 bis 5 erläuterten Einzelmerkmale sind - auch in Kombination miteinander - auf das Ausführungsbeispiel der Figur 6 sowie der nachfolgenden Figuren übertragbar.
In Figur 6 entfällt der zweite Antrieb 22b. Dennoch werden auch in den Figuren 6 bis 9 drei verschiedene Zustände A, B und C ermöglicht. Die Parksperrenanordnung 10 versetzt die Parksperre 1 bei all denjenigen durch manuelles Betätigen bewirkten Einschaltvorgängen, bei denen das erzeugte Drehmoment größer ist als der vorbestimmte Grenzwert, in den Zustand C statt in den Zustand B - zumindest vorübergehend, bis der zu hohe Anteil des erzeugten Drehmoments abgebaut ist. Die Entkopplung im Zustand C wird hier durch die Parksperren-Kupplung 15 bewirkt, die unabhängig von einer Kupplung des Schaltgetriebes 24 betreibbar ist. Die Parksperren- Kupplung 15 ist bei zu hohen Drehmomenten selbstöffnend; sie kann etwa als Rutschkupplung oder Klauenkupplung; etwa als Kugelkupplung realisiert werden.
Figur 7 zeigt eine schematische Prinzipskizze einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung 10, die in den Figuren 8 und 9 durch zwei weitere Ausschnittdarstellungen veranschaulicht ist.
Gemäß Figur 7 weist die Überlast-Schutzvorrichtung 10, die wiederum - rein exemplarisch - als Parksperrenvorrichtung 10 bzw. Parksperre 1 realisiert sein oder eine solche umfassen kann, außer der eigentlichen Parksperre 1 im engeren Sinne zu- sätzlich noch ein zwischen dem Rotor 21 und einem ersten Gang I eines Schaltgetriebes 24 (hier exemplarisch für eines 2-Gang-Schaltgetriebes ohne nähere Kennzeichnung als Summations- bzw. Planetengetriebe oder als Getriebe einer sonstigen, alternativen Getriebe-Bauweise) wirkendes Kupplungsrad 32 auf. Das Kupplungsrad 32 (vorzugsweise z.B. ein Parksperren-Kupplungsrad 32) kann zugleich auch die Funktion eines Getriebe-Kupplungsrades, nämlich des Schaltrads 31 insbesondere des ersten Gangs I oder eines sonstigen Gangs II eines automatischen oder sonstigen Schaltgetriebes 24; 25 besitzen. Es ist aber zumindest so gestaltet, dass es nicht nur als reines Kupplungsrad für einen Gang dient, sondern zusätzlich auch - und zwar im eingeschalteten Zustand der Parksperre 1 (z.B. gemäß der Parksperren-Hebelstellung “P”) bzw. bei mindestens einer bestimmten Schaltstellung, wenn diese aktiviert ist - eine automatische Einstellung jeweils einer der beiden Zustände B oder C ermöglicht; je nach Größe des durch Einschalten bzw. Aktivieren der Schaltstellung erzeugten Drehmoments.
Die Neutralstellung “N” des Parksperren-Hebels beispielsweise entspricht dem ausgeschalteten Zustand “A” (die hier genannten Hebelstellungen und Zustände sind auf sämtliche Ausführungsformen bzw. -beispiele dieser Anmeldung übertragbar). Die erfindungsgemäße Überlast-Schutzvorrichtung 10 kann insbesondere eine Parksperrenanordnung 10 sein. Gemäß Figur 7 schaltet sie die Parksperre 1 zunächst in den eingeschalteten, aber entkoppelten Zustand C, falls der vorbestimmte Grenzwert des Drehmoments beim Einschalten überschritten wird.
Vorzugsweise weist das Kupplungsrad 32 eine Vielzahl von Kupplungselementen 33 auf; diese können insbesondere lose sein und z.B. bewegliche, insbesondere axial verschiebbare Klauen, Zähne oder Kugeln der Kupplung sein. Die Kupplungselemente 33 sind bei eingeschalteter Überlast-Schutzvorrichtung 10 bzw. bei eingeschalteter Parksperre 1 gegen ein Getriebezahnrad 18 des ersten Gangs I des Schaltgetriebes 24 vorgespannt, sind aber durch ein relativ zur Parksperren-Kupplung 15; 32 wirkendes Drehmoment des Getriebezahnrads 18 aus dem Getriebezahnrad 18 herausdrängbar. Hierdurch wird beim Einschalten der Parksperre 1 (d.h. beim Umlegen des Hebels in die Stellung “P”) die Parksperre 1 bei zu hohem Drehmoment automatisch in den Zustand C (statt B) geschaltet, d.h. zumindest anfänglich vom Rotor 21 entkoppelt. Ein vorbestimmter und/oder einstellbarer Gegendruck zum Hineindrücken des Kupplungsrades 32 in das Getriebezahnrad 18 des Gangs kann beispielsweise mittels einer in axialer Richtung vorgespannten Schaltgabel-Halterung 31 e ausgeübt werden, die nachstehend anhand der vierten Ausführungsform erläutert wird.
Beim Schalten bzw. axialen Verschieben des Kupplungsrads 32 bzw. Schaltrads 31 in Gegenrichtung wird der zweite Gang II eingelegt, wodurch das Kupplungsrad 32 bzw. bzw. Schaltrad 31 statt in das Getriebezahnrad 18 des ersten Gangs I nun in das Getriebezahnrad 19 des zweiten Gangs II eingreift. Je nach Bauweise kann anstelle des Kupplungsrads 32 bzw. Schaltrads 31 auch eine Schiebemuffe 31 a (Figuren 10 ff.) geschaltet bzw. axial verschoben werden, wie ebenfalls anhand der vierten Ausführungsform erläutert wird.
Die Figuren 8 und 9 zeigen hierzu weitere Details; nämlich die zum Eingreifen in Zähne 39 am Getriebezahnrad 19 des zweiten Gangs II bestimmten Zähne 36 des Kupplungsrads 32; 31 und die zum Eingreifen in Zähne 38 des Getriebezahnrads 18 des ersten Gangs I bestimmten Elemente des Kupplungsrads 32; 31 bzw. einer Schiebemuffe 31a. Die zum Eingreifen in das Getriebezahnrad 18 des ersten oder sonstigen Gangs I und/oder in dessen Zähne 38 des bestimmten Elementes können wahlweise beispielsweise lose Elemente wie bzw. einzeln bewegliche Kupplungselemente 33 (etwa Klauen oder Kugeln) oder weitere, entgegengesetzt orientierte Zähne 37 sein. Die Elemente 33 bzw. Zähne 37 können wahlweise
- an dem Kupplungsrad 32 selbst montiert sein,
- an einem an dem Kupplungsrad 32 angeordneten, separat beweglichen Kupplungselementträger 34 wie beispielsweise einer Schiebemuffe 31 a montiert sein oder
- lose, aber durch das Kupplungsrad 32 und/oder den Kupplungselementträger 34 verlagerbar sein.
Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 bzw. exemplarisch die Parksperre 1 ist in Figur 8 im eingeschalteten Zustand (wahlweise B oder C) und in Figur 9 im ausgeschalteten Zustand A dargestellt, und zwar als rein schematische, ausschnitthafte Seitenansicht des Teils des Umfangs der Zahnrad- und Kupplungsrad-Profile (Bezugszeichen 18, 19, 32, 34) bzw. ihrer Elemente oder Zähne 36, 37, 38 und 39. Durch Einlegen, d.h. Einschalten der auf den Gang I einwirkenden Überlast-Schutzvorrichtung 10, die vorzugsweise als Parksperre 1 ausgebildet und/oder eine solche umfassen kann, wird die Schiebemuffe 31 a bzw. der separat bewegliche Kupplungselementträger 34 oder alternativ das Kupplungsrad 32 insgesamt in axialer Richtung auf das Getriebezahnrad 38 dieses Gangs I (oder alternativ oder zusätzlich auf eine Innenkontur 6b eines Überlast-Entkopplungsrades 6 gemäß den Figuren 10 ff.) zubewegt, damit deren Elemente bzw. Zähne 33; 37 und 38 ineinander eingreifen.
Alternativ kann auch eine Vielzahl einzeln beweglicher, loser Kupplungselemente 33 durch das Kupplungsrad 32 oder einen daran gelagerten Kupplungselementträger 34 an ein Zahn- oder sonstiges Getrieberad 18 des Gangs I (und/oder an eine Innenkontur 6b des Überlast-Entkopplungsrades der Figuren 10 ff.) herangeführt werden. Bei Bewegung des Kupplungsrads 32 in Gegenrichtung so weit wie möglich würde hingegen ein anderer Gang II, vorzugsweise der sogenannte „zweite“ Gang eingelegt.
In der in Figur 8 gezeigten Position ist beispielsweise eine Schaltstellung geschaltet bzw. aktiviert, die dem ersten oder einem sonstigen Gang entspricht. Jedoch greift in Wirklichkeit die -Kupplung 15 infolge des Ineinandergreifens der Elemente 33 bzw. Zähne 37 des Kupplungsrades 32 mit denen 38, denn das Rad 18 des Gangs dient in bei eingeschalteter Parksperre 1 nur als Trägerrad, d.h. als Bestandteil der Parksperre 1 (Zustand B). Dieses Ineinandergreifen führt aber nur dann und nur so lange eine kraftschlüssige Übertragung, d.h. eine echte Kopplung zwischen den Fahrzeugrädern 50 und dem Rotor 21 herbei, wenn bzw. wie das durch Einschalten der Parksperre 1 bzw. der Überlast-Entkopplungsvorrichtung 10 erzeugte Drehmoment den vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Ist das durch Einlegen der Parksperre 1 bzw. der Überlast-Entkopplungsvorrichtung 10 erzeugte Drehmoment jedoch größer, so greifen die Elemente 33 bzw. Zähne 37 des Kupplungsrades 32 nicht, und die Fahrzeugräder 50 und der Rotor 21 des Kraftfahrzeugs 100 sind voneinander entkoppelt (Zustand C). In der Stellung gemäß Figur 8 bewirkt die Parksperrenanord- nung 1 bzw. die sonstige Überlast-Entkopplungsvorrichtung 10 somit eine vom Drehmoment abhängige, automatische Auswahl eines der beiden Zustände B oder C und springt im zweiten Fall erst nach Unterschreiten des Grenzwerts in den Zustand B zurück. Vor dem Betätigen bzw. Einschalten befand sich die Überlast-Entkopplungsvorrichtung 10 bzw. Parksperre 1 im Zustand A (Figur 9).
Die Schaltverzahnungen zweier Gänge I, II können ortsfest und die Schiebeverzahnung aus den Zähnen 36 und/oder 33; 37 kann beweglich, insbesondere axial verschiebbar sein.
Gemäß Figur 9 können beide Sätze von Zähnen bzw. Elementen 36 und 33; 37 auch relativ zueinander so verlagert werden, dass sie einander entweder annähern oder sich voneinander entfernen; vorzugsweise in axialer Richtung zwischen den Achsen der Gänge I, II. Die hervorstehenden Zähne bzw. Elemente 36 und 33; 37 können mittels des Kupplungsrads 32 und/oder des Kupplungselementträgers 34 (Schiebemuffe) soweit zurückverlagert werden, dass das Kupplungsrad 32 zwischen die Zähne bzw. Elemente 33; 37 eingreift und/oder der Kupplungselementträgers 34 (Schiebemuffe 31 a) zwischen die Zähne bzw. Elemente 36 eingreift und dadurch die Lücken, d.h. die seitlichen Abstände oder Vertiefungen zwischen ihnen ausfüllt. Beispielsweise dieser Zustand A gemäß Figur 9 wird durch die Stellung „N“ eines Parksperren-Hebels (oder eines sonstigen Betätigungselements zum Betätigen einer Parksperre 1 ; in den Figuren 7 bis 9 nicht dargestellt) herbeigeführt.
Auch bei dieser dritten Ausführungsform braucht die die Überlast-Schutzvorrichtung 10 nicht zwangsläufig eine Parkbremse 1 zu sein und/oder zu umfassen, und der Schaltzustand bzw. diejenige Schaltstellung, für den die Überlast-Schutzvorrichtung 10 erfindungsgemäß die beiden Zustände B und C bereitstellt, kann an auch eine andere Schaltstellung sein als diejenige, die im Zusammenhang mit einer Parkbremse 1 - die je nach Fahrzeugtyp als eigentliche „Parkbremse“, als Mehrzahl von Parkbremsen oder als betätigbare Parksperre ausgebildet sein kann - manuell oder automatisch eingeschaltet oder aktiviert wird, um eine Halte- oder Bremswirkung des Fahrzeugs zu erzielen. Der andere, ausgeschaltete Zustand kann hingegen einem (dritten) Zustand A entsprechen, in dem die Parkbremse 1 , ein bestimmter Gang oder eine sonstige Fahrzeugkomponente ausgeschaltet ist, d.h. in dem die genannte Schaltstellung aus- oder abgeschaltet und somit deaktiviert ist.
Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 und/oder die dadurch umfasste und/oder verkörperte Parksperre 1 bzw. Parksperrenanordnung ist somit vorzugsweise eine selbsttätig reagierende Überlast-Kupplung 10, d.h. sie reagiert ausschließlich auf die Stärke des wirkenden Drehmoments, ist jedoch nicht auf eine aktive Bedienung durch den Fahrer oder Fahrzeuginsassen oder auf eine automatische Ansteuerung durch das Fahrzeug oder eine Fahrzeugkomponente angewiesen. Dies gilt für alle Ausführungsformen bzw. Ausführungsbeispiele dieser Anmeldung.
Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 und/oder die dadurch umfasste und/oder verkörperte Parksperre 1 bzw. Parksperrenanordnung kann insbesondere eine selbstöffnende, d.h. selbstlösende bzw. selbstausrückende Überlast-Kupplung sein, die bei Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwerts für ein verträgliches maximales Drehmoment durch das tatsächlich wirkende Drehmoment von selbst auskuppelt, d.h. entkoppelt und damit einen Lastpfad (und/oder einen einzigen 22, ersten 22a oder zweiten Antrieb 22b) unterbricht. Auch dies gilt für alle Ausführungsformen bzw. Ausführungsbeispiele dieser Anmeldung.
Die selbsttätige Entkopplung und/oder Wiedereinkopplung, d.h. Wiederherstellung der Kopplung kann wahlweise im Verbindungsbereich zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen zwei oder mehr drehbaren und/oder drehkoppelbaren Bauteilen (z.B. einerseits 31 a bzw. 34, andererseits 18; 6 bzw. 6b und/oder 19) erfolgen, wie gemäß der dritten und vierten Ausführungsform erläutert ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die selbsttätige Entkopplung und/oder Wiedereinkopplung, d.h. Wiederherstellung der Kopplung ebenso durch das Ausrasten und/oder Wiedereinrasten des ersten Entriegelungselements 2a, etwa der ersten Sperrklinke 3a in die Außenkontur 6a des Überlast-Entkopplungsrads 6 erfolgen.
Eine oder beide Arten dieses Entkopplungs-/Kopplungs-Mechanismus kann insbesondere zwischen dem Rotor 21 der Antriebsmaschine 20 und einem Schaltgetriebe 24; 25 angeordnet sein und/oder einwirken, d.h. antriebsseitig „vor“ dem Schaltgetriebe 24; 25 angeordnet sein und/oder einwirken. Dadurch kann die erfindungsgemäße Überlast-Schutzvorrichtung 10 nicht nur für eine einzige Schaltstellung, sondern für eine Mehrzahl von Schaltstellungen - umfassend beispielsweise einen Gang I, einen weiteren Gang II und/oder eine Parkstellung P, in welchem eine Parkbremse 1 eingeschaltet ist) - jeweils den gekoppelten Zustand B und den entkoppelten Zustand C bereitstellen.
Erfindungsgemäß sind die Zähne, Klauen oder sonstigen Kupplungselemente 33, 37 des Kupplungsrads 32 und/oder des Kupplungselementträgers 34 (d.h. der Schiebemuffe), die bei eingeschalteter Parksperre 1 bzw. bei Aktivierung der anderweitigen Schaltstellung auf das Zahnrad 18 des ersten Gangs einwirken bzw. darin eingreifen sollen, mit negativen Zahnflankenwinkeln versehen. Herkömmlich hingegen kommen beim ersten, zweiten und jedem weiteren Gang eines Schaltgetriebes 24 stets positive Zahnflankenwinkel vor, die bei Erschütterungen, Vibrationen oder sonstigen Momentbeaufschlagungen sicherstellen sollen, dass die ineinandergreifenden Kupplungs- bzw. Zahnräder ihren Griff ineinander nicht verlieren. Bei der Kupplung der Parksperre 1 jedoch wird dieses Wirkungsprinzip umgekehrt. Dadurch bewirkt die Parksperren-Kupplung 15, dass zumindest
- das für die Parksperre 1 verwendete oder mitverwendete Zahnrad 18 des ersten Gangs,
- das zum Eingreifen damit dienende Parksperren-Kupplungsrad 32 (oder zumindest dessen oder ein daran beweglich montierter oder zumindest gehaltener Kupplungselementträger 34; etwa in Form einer Schiebemuffe) und/oder
- beide von ihnen 18; 32 (und/oder ggfs. 34) nunmehr Zähne 38; 37, Klauen oder sonstige Kupplungselemente 33; 37 mit negativen (Zahn-)Flankenwinkeln aufweisen.
Diese negativen Flankenwinkel bewirken, dass bei Einwirkung eines Drehmoments, dass größer ist als der vorbestimmte Grenzwert, die Parksperrenkupplung 15 sich automatisch löst, d.h. entkuppelt, d.h. den Zustand C (statt B) herbeiführt und somit den Rotor 21 schützt. Somit ist vorgesehen, dass die Parksperrenanordnung 10 beim Einschalten der Parksperre 1 die Kupplungselemente 33; 37 des Parksperren-Kupplungsrades 32 aus dem Parksperren-Kupplungsrad 32 heraus oder mit diesem in Richtung des Getriebezahnrads 18 des ersten Gangs des Schaltgetriebes 24 herausdrückt. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Kupplungselemente 33; 37 des Parksperren-Kupplungsrades 32 und/oder die Zähne 38 des Getriebezahnrads 18 des ersten Gangs schräg verlaufende Flanken mit negativen Zahnflankenwinkels aufweisen, wodurch die Kupplungselemente 33 des Parksperren-Kupplungsrades 32 und die Zähne 38 des Getriebezahnrads 18 des ersten Gangs durch ein zwischen dem Parksperren-Kupplungsrad 32 und dem Getriebezahnrad 18 bestehendes Drehmoment, welches beim Einschalten der Parksperre erzeugt wird, voneinander entkoppelbar, insbesondere auseinander herausdrängbar sind, falls dieses Drehmoment den vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Ist dagegen die Parksperre 1 ausgeschaltet und der erste, der zweite oder ein sonstiger Gang eingelegt, erzwingen die dort positiven Flankenwinkel, dass die kuppelnde Verbindung bei zu hohen Drehmomenten eingekuppelt bleibt.
Die Figuren 10 bis 18 zeigen eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung 10 in verschiedenen Schnittansichten und perspektivischen Ansichten. Die vierte Ausführungsform der Überlast-Schutzvorrichtung 10 ist eine gegenüber der ersten Ausführungsform der Figuren 1 bis 4 veränderte Abwandlung, bei der auch Merkmale der zweiten und/oder dritten Ausführungsform realisiert sind. Dennoch sind diese vier Ausführungsformen lediglich exemplarisch und die beanspruchten bzw. weiter oben oder nachstehend erläuterten Merkmale auch auf sonstige Weise miteinander kombinierbar.
Die in den Figuren 10 bis 18 verwendeten Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente wie diejenigen in den Figuren 1 bis 4, auf die zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird, und auch ihre Funktionsweisen entsprechen sich überwiegend. Nachstehend werden daher nur die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform erläutert. Die vierte Ausführungsform der Figuren 10 bis 18 ist eine exemplarische Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Überlast-Schutzvorrichtung 10, die bei einem Fahrzeug 100 mit einem Schaltgetriebe 24 mit mehreren Gängen I; II realisiert ist. Vereinfacht sind lediglich Elemente zur Realisierung von zwei Gänge I; II des Schaltgetriebes dargestellt; beispielsweise eines bzw. des niedrigsten, ersten Gangs I und des zweitniedrigsten, zweiten Gangs II, die aber nur stellvertretend für beliebige zwei Gänge der Gangschaltung bzw. eines Schaltgetriebes 24 stehen, die hier ebenfalls nur exemplarisch als Summationsgetriebe 25 dargestellt ist.
Die Figuren 10 und 11 zeigen anhand von Schnittansichten schematisch den Verlauf der Lastpfade, insbesondere des vom Rotor 21 der Antriebsmaschine 20 kommenden ersten Antriebs 22a, des an das Gehäuse 30 koppelbaren zweiten Antriebs 22b und des Abtriebs 23, über die Drehmomente übertragen werden.
Der erste Antrieb 22a umfasst eine vom Rotor 21 kommende Welle, beispielsweise eine Hohlwelle 27a, in der das Sonnenrad 27 drehbar gelagert ist. Das Sonnenrad 27 ist so an die Hohlwelle 27a koppelbar, dass beide jeweils dieselbe Drehposition besitzen.
Im Summationsgetriebe 24; 25 enthält die Verbindung - wie hier im Bereich der Planetenräder 28 dargestellt - zu den weiteren Lastpfaden, nämlich zum Abtrieb 23, beginnend mit dem Planetenträger 29, und zum zweiten Antrieb 22b. Der zweite Antrieb 22b führt von den Planetenrädern 28 [dunkelgrün] über das Hohlrad 26 [dunkelblau], ein Schaltelement, das hier beispielsweise mehrteilig ist, weiter, und zwar - je nachdem, welcher der beiden Gänge eingeschaltet ist - entweder zurück zur Hohlwelle (gemäß Figur 11 im beispielsweise zweiten Gang II, der beide Antriebe 22a, 22b aneinanderkoppelt, so dass hierbei nur ein einziger Antrieb wirkt, bei dem Sonnenrad 27 und Hohlrad 26 sich gleich schnell drehen), oder alternativ weiter über das mehrteilige Schaltelement und das Überlast-Entkopplungsrad 6 [grau] bis zu einer drehfesten Halterung 30a [dunkelgrün], der Bestandteil des drehfesten Gehäuses 30 ist. Die drehfeste Halterung 30a [dunkelgrün] umgibt das Überlast-Entkopplungsrad 6 [grau] außer in einem Abschnitt, in dem das erste Entriegelungselement 2a, d.h. die erste Sperrklinke 3a angeordnet ist, um in die Außenkontur 6a des Überlast-Entkopplungsrad 6 einzugreifen bzw. damit zu verrasten.
Diese Verrastung erfolgt ausschließlich in dem Gang I (beispielsweise dem niedrigsten, „ersten“ Gang). Die innerhalb dieses zweiten Antriebs 22b herzustellende Kopplung zwischen den Drehpositionen des Überlast-Entkopplungsrades 6 und des Hohlrades 26 erfolgt mittels des Schaltelements der Überlast-Schutzvorrichtung 10; insbesondere
- über eine axial verschiebbare Schiebemuffe 34 [gelb], die der Schiebemuffe, d.h. dem separat beweglichen Kupplungselementträger 34 der zweiten Ausführungsform der Figuren 7 bis 9 entspricht,
- über ein Schaltrad 31 [rot], welches bei Schaltung des Schaltgetriebes 24 in den Gang I genutzt wird, und
- über eine (z.B. mittels eines Schaltgabel-Führungs-Aktors 31 e [rosa]) axial verschiebbare Schaltgabel 31 b [grau], die zum Schalten zwischen mehreren Gängen I, II, aber erfindungsgemäß auch dazu dient, die Drehpositionen des Schaltrads 31 des Gangs I und des Überlast-Entkopplungsrades 6 aneinander zu koppeln, und zwar genau dann, wenn die Schiebemuffe 34 mittels der Schaltgabel 31 b an das Summationsgetriebe 24, 25 axial herangeschoben ist, d.h. in Figur 10 wie in Figur 8 nach rechts verschoben ist. Dadurch wird einerseits der erste Gang I eingeschaltet. Zusätzlich jedoch wird dadurch der Lastpfad entlang des zweiten Antrieb 22 verbunden bzw. vervollständigt, der von dem Hohlrad 26 über das Schaltrad 31 , über die axial herangeschobene Schiebemuffe 31 a und über das Überlast-Entkopplungsrad 6 zum Gehäuse führt.
Die Schiebemuffe 31 a besitzt ein Innengewinde, das an ein Außengewinde des Schaltrad 31 koppelbar ist. Zusätzlich jedoch besitzt die Schiebemuffe 31 a ein Außengewinde, das an ein Außengewinde des Überlast-Entkopplungsrad 6 koppelbar ist, und zwar genau dann daran gekoppelt ist, wenn der Gang I eingeschaltet ist. Mit Einschalten des Gangs I wird somit auch der Lastpfad entlang des zweiten Antriebs bis hin zur „Sollbruchstelle“ der erfindungsgemäßen Überlast-Schutzvorrichtung 10 fortgesetzt, nämlich der „Sollbruchstelle“ zwischen Überlast-Entkopplungsrad 6 und Gehäuse 30. Dort wird je nach Stärke des wirkenden Drehmoments die Drehposition des Überlast-Entkopplungsrad 6 entweder fixiert, d.h. an das drehfeste Gehäuses 30 gekoppelt (mittels der eingerasteten ersten Sperrklinke 2a, 3a) oder andernfalls - oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts des Drehmoments - zumindest vorübergehend freigeschaltet, d.h. von dem drehfesten Gehäuse 30 entkoppelt. Im zweiten Fall ist der Lastpfad des zweiten Antriebs 22b unterbrochen.
Das Gehäuse 30 kann insbesondere ein Schaltgetriebegehäuse sein und/oder umfassen, und sein Schaltgetriebe 24; 25 kann zumindest noch einen anderen Gang bzw. einen zweiten Gang II aufweisen. Dieser kann dadurch einschaltbar sein, dass die Schiebemuffe 34 mittels der Schaltgabel 31 b von dem Summationsgetriebe 24, 25 axial weggezogen bzw. weggeschoben ist, d.h. in Figur 11 wie in Figur 9 nach links gezogen bzw. geschoben ist, wodurch der andere Gang II eingeschaltet ist.
Dadurch wird der Lastpfad entlang des (eigentlich zweiten) Antriebs 22b an die Hohlwelle 27a des eigentlichen, ersten Antriebs 22a gekoppelt, und zwar über das Getriebezahnrad 19 des Gangs II, wodurch letztlich nur ein einziger Antrieb vorliegt bzw. auf den Abtrieb 23 wirkt. In diesem anderen und/oder zweiten Gang II jedoch ist die Überlast-Schutzvorrichtung 10 nicht aktiv, weil die Schiebemuffe 31 nach links, d.h. von dem Summationsgetriebe 24, 25 weggezogen ist; damit wird das Überlast- Schaltelement 31 b abgeschaltet.
Die Überlast-Schutzvorrichtung 10 wirkt hier somit nur im Gang I des Schaltgetriebes 24; 25, d.h. sie wird gleichzeitig mit Einschalten des Gangs I eingeschaltet bzw. aktiviert.
Einerseits kann die Überlast-Schutzvorrichtung 10 im aktivierten Schaltzustand des Schaltelements bei Überschreitung des zulässigen vorbestimmten Grenzwerts, d.h. Höchstwerts für das Drehmoment dadurch den entkoppelten Zustand C dadurch herbeiführen, dass das erste Entriegelungselement 2a, d.h. die erste Sperrklinke 3a oberhalb dieses Grenzwerts aus der Außenkontur 6 des Überlast-Entkopplungsrad 6 herausgedrückt wird, d.h. herausspringt und dadurch dessen Drehposition von dem Gehäuse 30 entkoppelt. Alternativ oder zusätzlich kann die Überlast-Schutzvorrichtung 10 im aktivierten Schaltzustand des Schaltelements bei Überschreitung des zulässigen vorbestimmten Grenzwerts den entkoppelten Zustand C dadurch herbeiführen, dass das Überlast- Schaltelement, insbesondere seine Schiebemuffe 31 a durch ein Drehmoment, das den Grenzwert übersteigt, seitlich und somit in axialer Richtung aus der Innenkontur 6b des Überlast-Entkopplungsrads 6 herausgedrückt wird, d.h. herausspringt und dadurch die Drehpositionen des Schaltrads 31 (nämlich des Getriebezahnrads 18 des Gangs I; vgl. Figur 8 und 9) und des Überlast-Entkopplungsrads 6 voneinander entkoppelt. Dadurch wird diese vierte Ausführungsform als Verknüpfung der dritten Ausführungsform (Figuren 7 bis 9) mit der ersten Ausführungsform realisierbar.
Beim Herausdrücken bzw. Herausspringen der Schiebemuffe 31 a wird diese seitlich, d.h. in axialer Richtung nur so weit von dem Schaltgetriebe 24, 25 weggeschoben bzw. herausgedrückt, dass die Überlast-Schutzvorrichtung ausgeschaltet bzw. umgangen wird, ohne dass (d.h. nicht so weit, dass) der Gang I ausgeschaltet bzw. ausgelegt oder gar der Gang II eingeschaltet bzw. eingelegt würde. Hierzu kann in axialer Richtung die axiale Breite der außenseitigen Verzahnung der Schiebemuffe 31a, die zum Eingreifen in die Innenkontur 6b des Überlast-Entkopplungsrads 6 bestimmt ist, schmaler ausgebildet sein als die innenseitige Verzahnung der Schiebemuffe 31 a, die zum Eingreifen in die Außenkontur 31 d des Schaltrads 31 , d.h. des Getriebezahnrads 18 des Gangs I bestimmt ist, wodurch bei einer mittleren axialen Stellung der Schiebemuffe 31a diese nur auf ihrer Innenseite greift.
Bei diesem alternativen oder zusätzlichen zweiten Entkopplungsmechanismus der Überlast-Schutzvorrichtung 10 wird mit der Schiebemuffe 31a zugleich auch die sie umgreifende Schaltgabel 31 b in eine axial mittlere Position gedrückt bzw. geschoben (die Schaltgabel 31 b kann z.B. mittels eines Schaltgabel-Führungs-Aktors 31 e [rosa] bewegbar sein, welche eine die Schaltgabel 31 b tragende Schaltgabel-Halterung 31 c axial verschiebbar trägt und/oder axial in Richtung des Schaltgetriebes 24; 25, insbesondere in Richtung gegen das Kupplungsrad 18; 32 eines Gangs I vorspannt). Dies muss nicht zwangsläufig eine solche axiale bzw. mittlere Position sein, bei der ein Leerlauf geschaltet, d.h. keiner der Gänge I, II, etc. eingeschaltet ist, sondern kann eine zusätzliche axiale Zwischenposition sein, die zwischen denjenigen axialen Positionen liegt, die dem Gang I und dem Leerlauf entsprechen.
Der erste Entkopplungsmechanismus der Überlast-Schutzvorrichtung 10 hingegen, der mittels des ersten Entriegelungselements 2a, d.h. der ersten Sperrklinke 3a und der Außenkontur 6 des Überlast-Entkopplungsrads 6 funktioniert, kann für solche Schaltzustände und/oder Situationen vorgesehen werden, bei denen durch die Positionen der Vordruckfedern 9a und/oder 9b oder zumindest diejenige der zweiten Vordruckfeder 9b ein Grenzwert für das Drehmoment eingestellt, d.h. voreingestellt oder justiert werden soll.
In beiden Fällen - sei es mittels des ersten oder des zweiten Entkopplungsmechanismus der Überlast-Schutzvorrichtung 10 - sinkt das über den zweiten Antrieb 22b übertragbare Drehmoment abrupt und schlagartig auf den Wert Null und überspringt etwaige Zwischenwerte zwischen dem Wert Null und diesem Grenz- oder Höchstwert, sobald von dem entkoppelten Zustand C ausgehend das wirkende Drehmoment soweit abfällt bzw. abgebaut ist, dass es einen vorbestimmten Grenzwert erreicht. Mit Erreichen dieses Grenzwertes sinkt das Drehmoment dann nicht weiter kontinuierlich ab, sondern fällt abrupt auf den Wert Null.
Das mehrteilige Schaltelement umfasst - in Figur 12 von außen klarer erkennbar - einen Aktor 31 e zur axialen Führung einer Schaltgabel 31 b, die an dem Aktor 31 e mittels einer Schaltgabel-Halterung 31 c gehalten wird. Die Schaltgabel-Halterung 31 c ist durch den Aktor 31 e in einer axialen Verschieberichtung z verschiebbar gehalten, vorzugsweise zugleich auch in einer axialen Vorspannrichtung z‘ seitlich gegen ein weiteres Zahnrad vorgespannt; etwa gegen ein Getriebezahnrad 18 eines Gangs des Schaltgetriebes 24, gegen ein Überlast-Entkopplungsrad 6 und/oder gegen ein Hohlrad 26 des Schaltgetriebes 24.
Wird die Schaltgabel 31 b in Gegenrichtung -z‘ entgegen der mechanischen Vorspannung bewegt oder aus dem weiteren Zahnrad herausgedrückt, so kann beispielsweise nacheinander eine Kopplung einer durch die Schaltgabel 31 b in axialer Richtung z geführten bzw. geschalteten Schiebemuffe 31 a mit dem Hohlrad 26 des Schaltgetriebes 24 oder mit dem Überlast-Entkopplungsrad 6 aufgehoben werden und danach seine Kopplung mit dem Getriebezahnrad 18 eines Gangs des Schaltgetriebes 24 aufgehoben werden. Bei weitergehender axialer Verschiebung in Richtung -z‘ der Schiebemuffe 31 a mittels der Schaltgabel 31 c kann ein anderer Gang eingelegt bzw. eingeschaltet werden.
Bezuqszeichen Parkbremse a, 2b Entriegelungselement a, 3b Sperrklinke Verankerungsbolzen Entriegelungsmechanismus Überlast-Entkopplungsrad a Außenkontur b Innenkontur Entkopplungsrad-Lager a, 8b Sperrelement a, 9b Vordruckfeder 0 Überlast-Schutzvorrichtung 1 a, 11 b Hebel 2 Anschlag 3 Aktuator 4 manuelle Parksperren-Entriegelung 4a Entriegelungshebel 5 Parkbremsen-Kupplung 6 Parkbremsen-Kupplungsrad 7 Kupplungselemente 8 Getriebezahnrad (des 1 . Gangs) 9 Getriebezahnrad (des 2. Gangs) 9 Feder 0 elektrische Maschine 1 Rotor 2 Antrieb 2a erster Antrieb 2b zweiter Antrieb 3 Abtrieb 4 Schaltgetriebe 5 Summationsgetriebe 26 Hohlrad
27 Sonnenrad
27a Hohlwelle
27b Hohlwellenlager
28 Planetenrad
29 Planetenträger
30 Gehäuse
30a Halterung
31 Schaltrad (Schaltgetriebe)
31 a Schiebemuffe (Überlast-Schaltelement)
31 b Schaltgabel (Überlast-Schaltelement)
31 c Schaltgabel-Halterung (axial verschiebbar und/oder axial vorgespannt)
31 d Außenkontur der Schiebemuffe
31 e Schaltgabel-Führungs-Aktor
32 Kupplungsrad
32a Außenkontur des Kupplungsrads
33 Kupplungselement (wahlweise lose oder fest an Träger 34)
34 Kupplungselementträger
35 Welle
36 Zahn (des Kupplungsrads des Schaltgetriebes)
37 Zahn (des Parksperren-Kupplungsrads, falls fest an 32 und/oder 34)
38 Zahn (des Getriebezahnrads des 1 . Gangs)
39 Zahn (des Getriebezahnrads des 2. Gangs)
40 Differential
50 Fahrzeugrad
100 Fahrzeug
A ausgeschalteter Zustand
B eingeschalteter, an den Rotor gekoppelter Zustand
C eingeschalteter, vom Rotor entkoppelter Zustand
I Gang des Schaltgetriebes
II weiterer Gang des Schaltgetriebes
N Neutralstellung (ausgeschalteter Zustand A)
P Parkstellung (eingeschalteter Zustand B oder C) z axiale Verschieberichtung z‘ axiale Vorspannrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Parksperrenanordnung (10), vorzugsweise für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug (100), umfassend eine durch Betätigen ein- und ausschaltbare Parksperre (5), wobei die Parksperre (5) zum einen formschlüssig mit den Abtriebsrädern verbunden ist und zum anderen koppelbar zu einem Antriebsaggregat (22), vorzugsweise zu einem Rotor (21 ) eines Elektromotors (20), ist, wobei, wenn die Parksperre (1 ) eingeschaltet ist, sich die Parksperre (5) gegenüber einem Gehäuse (30) abstützt dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperre (1 ), wenn sie eingeschaltet ist, zwei mögliche Zustände aufweist, umfassend
- einen eingeschalteten, an den Rotor (21 ) gekoppelten, aber entkoppelbaren Zustand (B) oder
- einen eingeschalteten, aber von dem Rotor (21 ) entkoppelten Zustand (C).
2. Parksperrenanordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperrenanordnung (10) bei Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwerts die auf den Rotor (21 ) ausübbare Drehmomentlast einen Lastpfad zumindest zeitweise unterbricht.
3. Parksperrenanordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperrenanordnung (10) bei jeder Betätigung der Parksperre (1 ), die ein Einschalten der Parksperre (1 ) bezweckt, den Rotor (21 ) von der Parksperre (5) entkoppelt und damit den entkoppelten Zustand (C) herbeiführt
4. Parksperrenanordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Stärke eines durch Einschalten der Parksperre (1 ) erzeugten Drehmoments
- der Rotor (21 ) im Lastpfad entkoppelt wird, falls und solange dieses Drehmoment einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, und - der Rotor (21 ) an den Lastpfad wieder gekoppelt wird, falls oder sobald dieses Drehmoment den vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.
5. Parksperrenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, sobald die Parksperre (1 ) betätigt und dadurch eingeschaltet wird, die Parksperrenanordnung (1 ) bei einem Summationsgetriebe (25), vorzugsweise ein Planetengetriebe, das einen vom Rotor (21 ) kommenden ersten Antrieb (22a), einen zweiten Antrieb (22b) und einen Abtrieb (23) miteinander verbindet,
- den Abtrieb (23) zum Gehäuse (30) fixiert und wahlweise den Zustand B oder den Zustand C einnimmt.
6. Parksperrenanordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperrenanordnung (10) einen Entriegelungsmechanismus (5) aufweist, der ein Entriegelungselement (2a) in Form einer verschwenkbaren Sperrklinke (3a) umfasst, die in eine Außenkontur eines Hohlrads (26) des Summationsgetriebes (25) oder in eine Außenkontur (6a) eines mit dem Hohlrad (26) drehgekoppelten Entkopplungsrades (6) eingreift, wobei die verschwenkbare Sperrklinke (3a)
- in einer sperrenden Schwenkposition in die Außenkontur (6a) des Hohlrads (26) oder des Entkopplungsrades (6) eingreift, um dessen Drehposition relativ zu einem Gehäuse (30) zu fixieren, aber
- aus der Außenkontur (6a) des Hohlrads (26) oder des Entkopplungsrads (6) herausschwenkbar ist, um dessen Drehposition relativ zum Gehäuse (30) freizugeben.
7. Parksperrenanordnung (10) nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperrenanordnung (10) eine zwischen dem Rotor (21 ) und einem Schaltgetriebe (24) wirkende Parksperren-Kupplung (15) aufweist, wobei die Parksperren-Kupplung (15) beim Einschalten der Parksperre (1 ) einen vom Rotor (21 ) zum Schaltgetriebe (24) führenden Antrieb (22) unterbricht, falls und solange das durch das Einschalten der Parksperre (1 ) erzeugte Drehmoment einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
8. Parksperrenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperrenanordnung (10) ein zwischen dem Rotor (21 ) und einem ersten Gang eines Schaltgetriebes (24) wirkendes Parksperren-Kupplungsrad (16; 32) mit einer Vielzahl von Kupplungselementen (17; 33) aufweist, die bei eingeschalteter Parksperre (1 ) gegen ein Getriebezahnrad (18) des ersten Gangs (I) des Schaltgetriebes (24) vorgespannt, aber durch ein relativ zur Parksperren-Kupplung (15) wirkendes Drehmoment des Getriebezahnrads (18) aus dem Getriebezahnrad (18) herausdrängbar sind.
9. Parksperrenanordnung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperrenanordnung (10) beim Einschalten der Parksperre (1 ) die Kupplungselemente (33) des Parksperren-Kupplungsrades (32) aus dem Parksperren- Kupplungsrad (32) in Richtung des Getriebezahnrads (18) des Schaltgetriebes (24) herausdrückt und dass die Kupplungselemente (33) des Parksperren-Kupplungsrades (32) und/oder Zähne (38) des Getriebezahnrads (18) schräg verlaufende Zahnflankenwinkel aufweisen, wodurch die Kupplungselemente (33) des Parksperren-Kupplungsrades (32) und die Zähne (38) des Getriebezahnrads (18) durch ein zwischen dem Parksperren- Kupplungsrad (32) und dem Getriebezahnrad (18) bestehendes Drehmoment voneinander entkoppelbar, insbesondere auseinander herausdrängbar sind.
10. Elektrisch antreibbares Fahrzeug (100), umfassend eine Parksperrenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
1 1 . Überlast-Schutzvorrichtung (10), vorzugsweise für ein elektrische antreibbares Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlast-Schutzvorrichtung (10) bei Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwerts für eine auf einen Rotor (21 ) ausübbare Drehmomentlast einen Lastpfad zumindest zeitweise unterbricht, wobei eine Parksperrenanordnung (1 ) vorhanden ist, wobei eine Parksperre (5) fest mit den Antriebsrädern verbunden ist und an ein Gehäuse (30) formschlüssig koppelbar ist
12. Parksperrenanordnung (10), vorzugsweise für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Parksperrenanordnung( ) bei Aktivierung der Parksperre in mindestens einem Gang in einen an den Rotor (21 ) entkoppelten Zustand (C) wechselt.
13. Elektrisch antreibbares Fahrzeug (100), umfassend eine Parksperrenanordnung oder Überlast-Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder in Kombination mit einem oder mehreren vorangehenden Ansprüchen.
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