WO2021160418A1

WO2021160418A1 - Sperraktor, parksperre sowie kraftfahrzeug mit einer parksperre

Info

Publication number: WO2021160418A1
Application number: PCT/EP2021/051712
Authority: WO
Inventors: Stefan Disch; Andreas Kammerer; Florian Schulz
Original assignee: Kendrion (Villingen) Gmbh
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-08-19
Also published as: DE102020103335A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sperraktor (1) einer Parksperre zum Feststellen eines Getriebes, insbesondere eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen in einer Längsachse (X) beweglichen Kolben (30), der in einer ersten Position (A) das Getriebe mechanisch sperrt und in einer zweiten Position (B) das Getriebe freigibt, ein elektromagnetischer Aktor (10) mit einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage, eine mit dem Kolben (30) bewegliche Kulisse (40) mit mindestens einem in der Kulisse (40) beweglichen angeordneten Sperrelement (50), und eine von dem elektromagnetischen Aktor (10) betätigbare Verriegelungseinrichtung (20), wobei das mindestens eine Sperrelement (50) zum Sperren des Kolbens (30) in der ersten Position (A) und/oder der zweiten Position (B) durch die Verriegelungseinrichtung (20) zum Bilden eines Formschlusses in einen feststehende Verriegelungsanschlag (60) gezwungen wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Parksperre und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Parksperre.

Description

Sperraktor, Parksperre sowie Kraftfahrzeug mit einer Park sperre

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sperraktor einer Parkbremse zum wahlweise Feststellen oder Freigeben eines Ge triebes, insbesondere eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Parkbremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Parksperre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19.

Parksperren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedli chen Ausgestaltungen vorbekannt und dienen üblicherweise der Betätigung einer mechanisch wirkenden Sperreinrichtung, durch die das Getriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere das auto matische Getriebe eines Kraftfahrzeuges, blockiert werden kann. Hierzu kann die Parksperre in eine das Getriebe freige bende erste Position und eine das Getriebe sperrende zweite Position zugestellt werden, in der beispielsweise eine Sperr klinke oder ein Bolzen in ein Sperrrad des automatischen Ge triebes greift und somit das automatische Getriebe in einer Parkposition mechanisch blockiert.

Zur Betätigung der Parksperre werden in dem Stand der Technik unterschiedliche elektro-hydraulische Systeme vorgeschlagen, welche sich dadurch auszeichnen, dass die Parksperre, bei spielsweise mittels eines Federspeichers, vorgespannt ist und die Parksperre mittels eines hydraulisch betätigten Kolben entsperrt werden kann. Um ein ungewolltes Betätigen der Park sperre zu verhindern, umfasst die Parksperre oftmals einen Sperraktor, aufweisend einen elektromagnetischen Aktor mit ei ner Verriegelungseinrichtung, einem Sperrelement und einem feststehenden Verriegelungsanschlag, die derart _Zusammenwir ken, dass der Kolben in eine das Getriebe sperrende und eine das Getriebe freigegebene Position verschiebbar ist und in zu mindest einer dieser Positionen mechanisch gesperrt gehalten werden kann.

Als nachteilig an dem Stand der Technik hat sich herausge stellt, dass sowohl die aus dem Stand der Technik bekannten Sperraktoren als auch die Parksperren eine aufwändige Kon struktion aufweisen, und zur Betätigung einerseits einen hohen hydraulischen Druck und andererseits eine große Kraft zum me chanischen Lösen oder Schließen der Parksperre benötigen. Im Stand der Technik haben sich dabei unterschiedliche Sperrakto ren bewährt, jedoch hat sich herausgestellt, dass zum Lösen der Sperrwirkung große Kräfte notwendig sind. Dadurch weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Parksperren neben ei nem erheblichen Gewicht auch eine nicht zu vernachlässigende Baugröße auf.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der erfindungsgemäße Sperraktor einer Parksperre zum Feststel len eines Getriebes, insbesondere eines Getriebes eines Kraft fahrzeugs, weist einen in einer Längsachse beweglichen Kolben auf, der in einer ersten Position das Getriebe mechanisch sperrt und einer zweiten Position das Getriebe freigibt. Dar über hinaus weist der erfindungsgemäße Sperraktor einen elekt romagnetischen Aktor mit einer ersten Endlage und einer zwei ten Endlage, eine mit dem Kolben bewegliche Kulisse mit min destens einem in der Kulisse beweglich angeordneten Sperrele ment und eine von dem elektromagnetischen Aktor betätigbare Verriegelungseinrichtung auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das mindestens eine Sperrelement zum Sperren des Kolbens in der ersten Position und/oder der zweiten Position durch die Verriegelungseinrichtung zum Bilden eines Formschlusses in ei nen feststehenden Verriegelungsanschlag gezwungen wird.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Sperraktor zur Verfügung zu stellen, der im stromlosen Zustand - bevorzugt selbsthemmend - den Kolben in der ersten Position sichert. Ab weichend zu den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Sperraktoren wird hierfür das Sperrelement nicht in der Längs achse an einer vorgegebenen Position gehalten, sondern es ist zusammen mit dem Kolben in der Längsachse bewegbar. Sobald der Kolben in der ersten Position und/oder der zweiten Position angekommen ist, kann durch die Verriegelungseinrichtung das in der Kulisse beweglich angeordnete Sperrelement gegen bzw. in einen Verriegelungsanschlag drücken, wodurch die Position des Kolbens mechanisch festgelegt ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Kulisse rohrförmig ausgebildet ist und an der Verriegelungseinrichtung teleskopartig entlanggeführt ist. Die Verriegelungseinrichtung kann bevorzugter Weise innerhalb und weiter bevorzugt koaxial der rohrförmigen Kulisse angeord net sein. Ebenso kann die Verriegelungseinrichtung rohrförmig ausgebildet sein und die Kulisse kann innerhalb der Verriege lungseinrichtung, bevorzugt koaxial, angeordnet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung kann der elektromagnetische Aktor einen in der Längsachse abstehenden Fortsatz aufweisen, wobei die Kulisse an dem Fort satz teleskopartig beweglich angeordnet ist. Der Fortsatz kann bevorzugter Weise aus einem magnetischen Werkstoff gebildet sein und ein flussführendes Bauteil des Magnetkreises des elektromagnetischen Aktors sein. Der Fortsatz kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung hülsen- oder rohrförmig sein und in Richtung des Kolbens abstehen und sowohl die Kulisse als auch die Verriegelungseinrichtung umgeben. In dieser Ausgestaltung kann die Kulisse mit dem mindestens einen Sperrelement zwi schen dem Fortsatz und der Verriegelungseinrichtung eintau- chen.

Darüber hinaus kann gemäß einer Weiterbildung des erfindungs gemäßen Sperraktors der Verriegelungsanschlag an dem Fortsatz angeordnet sein. Der Verriegelungsanschlag kann insbesondere auf der der Kulisse zugewandten Seite des Fortsatzes angeord net sein. Bevorzugt weist der Fortsatz eine zylinderförmige Ausnehmung mit einer inneren Mantelfläche auf, wobei an der inneren Mantelfläche der Verriegelungsanschlag angeordnet ist. Der Verriegelungsanschlag kann integral mit dem Fortsatz aus gebildet sein oder ein gesondertes Bauteil sein, das bevorzugt in den Fortsatz eingepresst ist. Sowohl die Kulisse, als auch die Verriegelungseinrichtung können innerhalb des Fortsatzes in der Längsachse beweglich sein, wobei die Verriegelungsein richtung in der ersten Position und/oder der zweiten Position das Sperrelement - ausgehend von der Längsachse in eine Radi alrichtung nach außen - gegen den Verriegelungsanschlag drückt und somit einen Formschluss bewerkstelligt, durch den die Po sition der Kulisse bzw. des Kolbens relativ zu dem Fortsatz des elektromagnetischen Aktors festgelegt ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Verriegelungsanschlag eine erste Rastausnehmung und eine zweite Rastausnehmung auf, die in der Längsachse beab- standet angeordnet sind. Die erste Rastausnehmung ist vorzugs weise der ersten Position des Kolbens zugeordnet und die zweite Rastausnehmung der zweiten Position des Kolbens, wes halb der Abstand zwischen der ersten Rastausnehmung und der zweiten Rastausnehmung einem Hub des Kolbens zwischen der ers ten Position und der zweiten Position entspricht.

Darüber hinaus hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dass in der Längsachse zwischen der ersten Rastausnehmung und der zweiten Rastausnehmung des Verriegelungsanschlags zwischen dem Verriegelungsanschlag und der Verriegelungseinrichtung ein Ringkanal gebildet ist, in dem das mindestens eine Sperrele ment in der Kulisse geführt in der Längsachse beweglich ist. Eine radiale Höhe des Ringkanals, welche dem radialen Abstand zwischen einer inneren Mantelfläche des Verriegelungsanschlags und einer äußeren Mantelfläche der Verriegelungseinrichtung zwischen der ersten Rastausnehmung und der zweiten Rastausneh mung entspricht, korrespondiert mit der Größe des Sperrele ments, wobei der Ringkanal vorzugsweise geringfügig größer als das Sperrelement ist, um ein Verklemmen oder Verkeilen des Sperrelements bei einer Bewegung der Kulisse in der Längsachse zu vermeiden.

Vorteilhafter Weise kann das mindestens eine Sperrelement ku gelförmig ausgebildet sein, wobei die Höhe des Ringkanals grö ßer sein sollte als der Durchmesser der Kugel. Dementsprechend kann das Sperrelement bei einer Bewegung der Kulisse in der Längsachse in dem Ringkanal leichtgängig abrollen.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der elektromagnetische Aktor einen Stößel aufweist. Der Stößel kann die Verriegelungseinrichtung aufweisen, wobei die Verrie gelungseinrichtung zusammen mit dem Stößel des Aktors in der Längsachse zugestellt werden kann. Der Stößel kann fest mit einem Anker des elektromagnetischen Aktors verbunden sein, wo bei bei einer Bestromung des elektromagnetischen Aktors der Stößel zusammen mit der Verriegelungseinrichtung in der Längs achse von einer ersten Endlage in eine zweite Endlage oder vice versa bewegt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vor gesehen sein, dass der elektromagnetische Aktor federgespannt in der ersten Endlage stromlos gehalten ist. Die erste Endlage sperrt bevorzugt den in der Längsachse beweglichen Kolben in der ersten Position, wodurch die Parksperre im stromlosen Zu stand nicht ungewollt geöffnet werden kann. Der elektromagne tische Aktor muss folglich derart ausgelegt sein, dass er ent gegen der Federkraft den Stößel aus der ersten Endlage in die zweite Endlage bewegen kann. Ein Zurückstellen erfolgt durch die Federkraft.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung sieht vor, dass die Verriegelungseinrichtung einen ersten Spreizkonus und einen zweiten Spreizkonus aufweist. Der jewei lige Spreizkonus ist konfiguriert, das mindestens eine Sper relement in Richtung der jeweiligen Rastausnehmung zu drücken und durch einen Formschluss zwischen dem Kolben und der jewei ligen Rastausnehmung den Kolben bzw. die Kulisse in der Längs achse zu blockieren.

Der Abstand zwischen dem ersten Spreizkonus und dem zweiten Spreizkonus ist bevorzugt größer als der Abstand zwischen der ersten Rastausnehmung und der zweiten Rastausnehmung des Ver riegelungsanschlags. In der ersten Endlage des elektromagneti schen Aktors ist bevorzugt der erste Spreizkonus in einer ge meinsamen Ebene senkrecht zu der Längsachse mit der ersten Rastausnehmung angeordnet und in der zweiten Endlage des elektromagnetischen Aktors ist bevorzugt der zweite Spreizko nus in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu der Längsachse mit der zweiten Rastausnehmung angeordnet und der erste Spreizko nus in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse versetzt zu der ersten Rastausnehmung angeordnet.

Eine bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der erste Spreizkonus und/oder der zweite Spreizko nus einen ersten ansteigenden Flankenabschnitt und einen zwei ten ansteigenden Flankenabschnitt aufweisen, wobei einer der beiden Flankenabschnitte abgeflacht, vorzugsweise in einem Winkel von nicht mehr als ±5° zu der Längsachse, ausgebildet ist. Bevorzugt erstreckt sich der erste Flankenabschnitt von einer den Ringkanal bildenden Mantelfläche aus und verbindet die Mantelfläche mit dem zweiten und abgeflachten Flankenab schnitt, durch welchen verhindert wird, dass das Sperrelement zwischen dem Verriegelungsanschlag, dem Spreizkonus und der Kulisse verkeilt. Durch den abgeflachten Flankenabschnitt kann die erforderliche Kraft zum Lösen des Formschlusses reduziert werden, wodurch ein geringerer Strom zur Betätigung des elekt romagnetischen Aktors erforderlich ist und ebenso der elektro magnetische Aktor kleiner und leichter ausgestaltet werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorlie genden Erfindung weist die Kulisse, bevorzugt symmetrisch, um die Längsachse mehrere Labyrinthe mit jeweils einem einzelnen Sperrelement auf. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Sperrelemente auf diametralen Seiten um die Längsachse ange ordnet sind, um ungünstige Spannungsverhältnisse zu vermeiden.

Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Kolbengehäuse vorgesehen, in dem ein Druckraum ausgebildet ist. Der Druckraum kann mit ei- nem Medium druckbeaufschlagt werden, wobei der Druckraum der art ausgebildet ist, dass der Druck lediglich auf das Kolben gehäuse und den Kolben wirkt. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn durch den Druck in dem Druckraum der Kolben von der ers ten Position in die zweite Position in der Längsachse bewegt werden kann.

Weiterhin kann eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sper raktors vorsehen, dass das Kolbengehäuse aus einem Kunststoff hergestellt ist und mittels einer Metall-Kunst_Stoffverbindung mit dem elektromagnetischen Aktor verbunden ist. Insbesondere kann es bevorzugt sein, wenn das Kolbengehäuse mit dem Fort satz des elektromagnetischen Aktors durch die Metall-Kunst- stoffverbindung verbunden ist, wobei die Metall-Kunst_Stoffver bindung durch Ultraschallschweißen oder ein Aufspritzen des Kolbengehäuses auf den elektromagnetischen Aktor gebildet wer den kann. Durch die Anordnung von Dichtungen ist bevorzugt der Druckraum derart ausgestaltet, dass der Druck in dem Druckraum nicht auf die Metall-Kunststoffverbindung wirkt, weshalb die Metall-Kunststoffverbindung zwischen dem Fortsatz und dem Kol bengehäuse keine aufwändige Geometrie aufweisen muss, um Axi alkräfte (in Richtung der Längsachse) aufnehmen zu können.

Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kolben durch eine Kolbenfeder in der ersten Position vorgespannt ge halten ist. Durch das druckbeaufschlagte Medium in dem Druck raum kann der Kolben gegen die Federkraft der Kolbenfeder aus der ersten Position in die zweite Position bewegt werden und so das Getriebe freigeben. Anders ausgedrückt, kann die Kol benfeder bei nachlassendem Druck das Medium aus dem Druckraum verdrängen. Das in dem Druckraum angeordnete Medium kann durch den Ölkreislauf des Kraftfahrzeuges bereitgestellt werden. So- bald der Druck des Mediums in dem Druckraum nicht mehr auf recht gehalten wird, drängt die Federkraft der Kolbenfeder den Kolben zurück in die erste, das Getriebe sperrende Position.

In diesem Fall können das Sperrelement und die Verriegelungs einrichtung den Kolben in einem bestromten Zustand des elekt romagnetischen Aktors sperren. Im bestromten Zustand ist der elektromagnetische Aktor in der zweiten Endlage.

Sobald der elektromagnetische Aktor stromlos ist, drückt die Feder den elektromagnetischen Aktor in die erste Endlage und der Kolben ist freigegeben. Die Kolbenfeder kann sodann den Kolben zusammen mit der Kulisse in die erste Position bewegen. Die Kolbenfeder weist bevorzugt eine größere Federkraft als die Feder des elektromagnetischen Aktors auf. Beim Erreichen der ersten Position kann zur Selbsthemmung die Kolbenfeder mittels des Sperrelements die Verriegelungseinrichtung in der Längsachse derart bewegen, dass die erste Rastausnehmung frei gegeben ist. Demnach wird die Verriegelungseinrichtung bzw. der Stößel des elektromagnetischen Aktors gegen die Feder aus der ersten Endlage verschoben, wodurch der erste Spreizkonus die erste Rastausnehmung freigibt und das Sperrelement mittels der Keilwirkung des Flankenabschnitts in die erste Rastausneh mung greift. Sobald das Sperrelement in die erste Rastausneh mung eingreift, schiebt die Feder fallenartig die Verriege lungseinrichtung bzw. den Stößel zurück in die erste Endlage und das Sperrelement greift in den feststehenden Verriege lungsanschlag und sperrt den Kolben in der ersten Position.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Parksperre eines Getriebes, insbesondere eines Automatikge triebes, mit einem erfindungsgemäßen Sperraktor. Ein dritter und letzter Aspekt der vorliegenden Erfindung be trifft ein Kraftfahrzeug mit einer zuvor erwähnten Parksperre mit einem erfindungsgemäßen Sperraktor.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeich nungen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sper raktors einer Parkbremse für ein Kraftfahrzeug im Detail be schrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfin dungsgemäßen Sperraktors einer Parksperre mit einem elektromagnetischen Aktor in einem umbestromten Zu stand und einem hubbeweglichen Kolben, wobei der elektromagnetische Aktor mittels einer Verriegelungs einrichtung den Kolben in einer ersten Position sperrt,

Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung des Sperraktors gemäß Figur 1, wobei der elektromagnetische Sperrak tor bestromt ist, damit der Kolben aus der ersten Po sition in die zweite Position bewegt werden kann,

Figur 3 eine Schnittdarstellung des Sperraktors gemäß den Fi guren 1 und 2, wobei der elektromagnetische Aktor un- bestromt ist und der Kolben die zweite Position er reicht hat,

Figur 4 eine Schnittdarstellung des Sperraktors mit dem elektromagnetischen Aktor im bestromten Zustand, wo bei der Kolben in der zweiten Position gesperrt ist. Nachfolgend werden gleiche oder funktional gleiche Bauteile in einem Ausführungsbeispiel mit gleichen Bezugszeichen gekenn zeichnet. Der Übersichtlichkeit halber sind in den einzelnen Figuren nicht alle gleichen oder funktional gleichen Teile mit einer Bezugsziffer versehen.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Sperraktor 1 einer Parksperre mit einem elektromagnetischen Aktor 10 und einem in einem Kolbengehäuse 70 angeordneten Kolben 30, der in dem Kolbengehäuse 70 entlang einer Längsachse X beweglich an geordnet ist.

Der Kolben 30 des Sperraktors 1 kann entlang einer Längsachse X zwischen einer ersten Position A und einer zweiten Position B verschoben werden, um ein nicht dargestelltes Getriebe, ins besondere ein automatisches Getriebe eines Kraftfahrzeugs, me chanisch zu sperren.

In Figur 1 ist der Kolben 30 in der ersten Position A angeord net. Die erste Position A des Kolbens 30 kann der das Getriebe sperrenden Stellung des Kolbens 30 entsprechen und währenddes sen eine zweite Position B, gemäß Figur 4, einer das Getriebe freigegebenden Position des Kolbens 70 entsprechen kann oder umgekehrt.

Der elektromagnetische Aktor 10 ist auf der Längsachse X ange ordnet und weist einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich auf, wobei der zweite Endbereich dem Kolben 30 und dem Kolbengehäuse 70 zugewandt ist und der erste Endbereich ein freies Ende (links in den Figuren) des elektromagnetischen Aktors 10 bildet. Der elektromagnetische Aktor 10 umfasst eine auf einem Spulen träger angeordnete bestrombare Erregerspule 13, einen Anker 11, einen Stößel 12, eine Rückstellfeder 14, einen Poldeckel und ein Aktorgehäuse. Zum verbesserten Verständnis wird in den begleitenden Figuren durch „P=0N" kenntlich gemacht, dass die Erregerspule 13 bestromt wird und durch „P=0FF", dass die Er regerspule 13 nicht bestromt wird.

Der elektromagnetische Aktor 10 ist nach Art eines Einfachhub magneten ausgebildet, der durch eine elektromagnetische Kraft wirkung der bestromten Erregerspule 13 eine lineare Bewegung des Ankers 11 und eines mit dem Anker 11 verbundenen Stößels 12 in der Längsachsachse X aus einer ersten Endlage - welche in den Figuren 1 und 3 dargestellt ist - in die zweite Endlage - welche in den Figuren 2 und 4 dargestellt ist, ausführt. Die Rückstellung des Ankers 11 und des mit dem Anker 11 verbunde nen Stößels 12 in der Längsachsachse X in die erste Endlage erfolgt durch die Federkraft der Rückstellfeder 14. Der elekt romagnetische Aktor 10 befindet sich folglich im unbestromten Zustand in der ersten Endlage und im bestromten Zustand in der zweiten Endlage.

Das Aktorgehäuse des elektromagnetischen Aktors 10 kann meh rere Gehäuseteile umfassen und kann den zweiten Endbereich verschließen. Das Aktorgehäuse kann einen Poldeckel 16 bilden und ist bevorzugt aus einem magnetischen und metallischen Werkstoff hergestellt und kann der Führung des magnetischen Flusses, der aus einer Bestromung der Erregerspule 13 resul tiert, dienen. In dem ersten Endbereich wird das Aktorgehäuse durch einen Fortsatz 15 gebildet, der hohlzylindrisch und be vorzugt koaxial zu der Längsachse X in Richtung des Kolbenge häuses 70 ragt. Der Stößel 12 ist mit dem Anker 11 verbunden und ist einer seits in dem ersten Endbereich des elektromagnetischen Aktors 10 in einer Durchgangsbohrung in dem Poldeckel 16 gelagert und kann weiterhin mittels des Ankers 11 an dem Fortsatz 15 gela gert sein. Im ersten Endbereich des elektromagnetischen Aktors 10 kann ein Sensor 17 angeordnet sein, der die Endlage oder eine Position des Stößels 12 erkennen bzw. bestimmen bzw. mes sen kann.

Der Fortsatz 15 kann für den Anker 11 einen Endanschlag in der ersten Endlage bilden und weist auf der dem Kolben 30 zuge wandten Seite in einer zylindrischen Ausnehmung einen Verrie gelungsanschlag 60 auf einer inneren Mantelfläche auf.

Der Verriegelungsanschlag 60 weist eine erste Rastausnehmung 61 und eine zweite Rastausnehmung 62 auf, wobei die erste Ras tausnehmung 61 auf der dem elektromagnetischen Aktor 10 zuge wandten Seite angeordnet ist. Die erste Rastausnehmung 61 und die zweite Rastausnehmung 62 sind in einem Abstand beabstandet angeordnet, wobei die erste Rastausnehmung 61 die erste Posi tion A des Kolbens 30 vorgibt und die zweite Rastausnehmung die zweite Position B des Kolbens 30, wie im Detail später noch erläutert werden wird.

Bei einer Bestromung der Erregerspule 13 wird der Anker 11 zu sammen mit dem Stößel 12 aus der ersten Endlage entlang der Längsachse X und gegen die Kraft der Rückstellfeder 14 bewegt. Die Rückstellfeder 14 ist einenends in dem Aktorgehäuse bzw. in dem Poldeckel 16 abgestützt und anderenends an dem Anker 11.

Der Anker 11 ist sowohl in der ersten Endlage als auch in der zweiten Endlage in dem Aktorgehäuse für einen Flussübergang gehalten, wobei in der ersten Endlage der Poldeckel 16 und der Anker 11 beabstandet sind. In der zweiten Endlage wird der Luftspalt zwischen dem Anker 11 und dem Poldeckel 16 nähe rungsweise geschlossen. Wie in dem Ausführungsbeispiel exemp larisch dargestellt ist, kann auf der dem Anker 11 zugewandten Seite des Poldeckels 16 ein hülsenförmiger und konischer Ab schnitt ausgebildet sein, der eingerichtet ist, den Anker 11 in der zweiten Endlage zu umgreifen.

Der elektromagnetische Aktor 10 ist eingerichtet, eine Verrie gelungseinrichtung 20 zu betätigen. Die Verriegelungseinrich tung 20 ist auf dem dem Kolben 30 zugewandten zweiten Endbe reich des elektromagnetischen Aktors 10 angeordnet und umfasst zwei Spreizkonen 21, 22, welche eingerichtet sind, mindestens ein Sperrelement 50 zum Festlegen oder Sperren des Kolbens 30 in der ersten Position A oder der zweiten Position B - wie nachfolgend noch im Detail erläutert wird - in den Verriege lungsanschlag zu drücken.

Der erste Spreizkonus 21 und der zweite Spreizkonus 22 werden durch eine Distanzhülse 27 beabstandet gehalten und weisen je weils einen ersten Flankenabschnitt 24 und einen zweiten Flan kenabschnitt 25 auf. Der Abstand zwischen dem ersten Spreizko nus 21 und dem zweiten Spreizkonus 22 ist größer als der Ab stand zwischen den beiden Rastausnehmungen 61, 62. Die Spreiz konen 21, 22 und die Distanzhülse 27 können als vereinzelte Teile auf den Stößel 12 angeordnet sein und können durch einen Sicherungsring 28 lagefixiert werden.

Der erste Flankenabschnitt 24 weist eine betragsmäßig größere Steigung als der zweite Flankenabschnitt 25 auf und verbindet eine äußere Mantelfläche 23 der Distanzhülse 27 mit dem zwei ten Flankenabschnitt 25. Der zweite Flankenabschnitt 25 ist vorzugweisen in einem Winkel von nicht mehr als ±5° zu der Längsachse X geneigt angeordnet. Die beiden Spreizkonen 21 ,22 sind zueinander gerichtet oder anderes gesagt V-förmig ange ordnet.

Das Kolbengehäuse 70 kann aus einem Kunststoff hergestellt sein und weist eine koaxial zu der Längsachse X ausgebildete Durchgangsöffnung 73 auf, die sich zwischen einem ersten End bereich, welcher dem elektromagnetischen Aktor 10 zugewandt ist, und einem zweiten Endbereich erstreckt. In der Durch gangsöffnung 73 ist der Kolben 30 in der Längsachse X beweg lich angeordnet.

Das Kolbengehäuse 70 ist in einem Verbindungsabschnitt 72 mit dem elektromagnetischen Aktor 10 bzw. mit dem Fortsatz 15 fest verbunden, wobei das Kolbengehäuse 70 in dem dargestellten be vorzugten Ausführungsbeispiel über eine Zylindermantelfläche des Fortsatzes 15 aufgesteckt wird und an oder benachbart zu einem Flansch des elektromagnetischen Aktors anliegt. Zum To leranzausgleich kann zwischen der Stirnfläche des Flansches und dem ersten Endbereich des Kolbengehäuses 70 ein Spalt zum Toleranzausgleich ausgebildet sein. Das Kolbengehäuse 70 kann mittels einer Metall-Kunststoff-Verbindung an dem elektromag netischen Aktor 10 befestigt sein, wobei besonders bevorzugt die Metall-Kunststoff-Verbindung durch ein Ultraschweißverfäh ren erzeugt wird. Alternativ kann das Kolbengehäuse 70 direkt auf den elektromagnetischen Aktor 10 bzw. dessen Fortsatz 15 in einem Urformverfahren, insbesondere Spritzgießen, aufge formt werden.

Der Kolben 30 ist einstückig aus im Wesentlichen zwei rohrför migen Abschnitten ausgebildet und kann aus einem Kunststoff, vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Der erste rohrförmige Abschnitt 36 und der zweite rohrförmige Abschnitt 38 sind in einem Übergangsbereich 37 miteinander verbunden.

Der erste Abschnitt 36 weist eine Kulisse 40 an seinem freien Ende auf und schließt zusammen mit dem Übergangsbereich 37 und dem Kolbengehäuse 70 einen Druckraum 75 ein, welcher mittels Dichtungen 74 flüssigkeits- und luftdicht verschlossen werden kann. Die durch den ersten Abschnitt 36 gebildete hülsenför mige oder hohlzylindrische Kulisse 40 greift teleskopförmig zwischen den Fortsatz 15 und die Verriegelungseinrichtung 20.

Das Kolbengehäuse 70 kann mindestens eine (nicht dargestellte) Steueröffnung aufweisen, durch welche ein Medium in den Druck raum 75 eingebracht werden kann, um den Kolben 30 entgegen der Federkraft einer Kolbenfeder 35 aus der ersten Position A ge mäß Figur 1 in die zweite Position B gemäß Figur 4 entlang der Längsachse X zu verschieben. Die Bewegung der einzelnen Kompo nenten zwischen der ersten Position A und der zweiten Position B kann den Figuren 2 und 3 entnommen werden.

Die Kulisse 40 weist mehrere als Durchgangsöffnungen ausgebil dete Labyrinthe 42 auf, die um die Längsachse X - bevorzugt symmetrisch - verteilt angeordnet sind. In jedem Labyrinth 42 ist ein als Kugel oder Rastkugel ausgebildetes Sperrelement 50 angeordnet, wobei die Sperrelemente 50 von der Kulisse 40 bei einer Bewegung des Kolbens 30 von der ersten Position A in die zweite Position B mitgenommen werden.

Die Kulisse 40 ist zwischen der Verriegelungseinrichtung 20 und dem feststehenden Verriegelungsanschlag 60 beweglich ange ordnet und kann die Sperrelemente 50 aus der ersten Rastaus nehmung 61 in die zweite Rastausnehmung 62 führen und zurück. Zwischen der ersten Rastausnehmung 61 und der zweiten Rastaus nehmung 62 des Verriegelungsanschlags 60 ist zwischen dem Ver riegelungsanschlag 60 und der Verriegelungseinrichtung 20 bzw. der Distanzhülse 27 ein Ringkanal 26 ausgebildet, in dem die Sperrelemente 50 in der Längsachse X leichtgängig durch die Kulisse 40 bewegt werden können. Die Höhe des Ringkanals 26 bestimmt sich durch den Abstand der inneren Mantelfläche 63 des Verriegelungsanschlag 60 und der äußeren Mantelfläche des Verriegelungseinrichtung 20 bzw. der Distanzhülse 27 und ist an die Größe der Sperrelemente 50 angepasst, bzw. die Höhe des Ringkanals 26 entspricht mindestens dem Durchmesser der kugel förmigen Sperrelemente 50.

Die erste Rastausnehmung 61 gibt die erste Position A des Kol bens 30 vor, wobei in der ersten Position A das Sperrelement 50 in die erste Rastausnehmung 61 greift und in dieser Posi tion durch die Verriegelungseinrichtung 20 bzw. den ersten Spreizkonus 21 gehalten wird. In der ersten Position A kann der Sperraktor 1 bzw. die Parksperre 1 das Getriebe des Kraft fahrzeugs sperren.

Befindet sich der elektromagnetische Aktor 10 in der ersten stabilen Endlage, welche dem bestromten Zustand des elektro magnetischen Aktors 10 entspricht, befindet sich der erste Spreizkonus 21 in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu der Längsachse X mit der Rastausnehmung 61. In der ersten Endlage des elektromagnetischen Aktors 10 wird das Sperrelement 50 formschlüssig in der ersten Rastausnehmung 61 gehalten und der Kolben 30 ist blockiert.

Zum Freigeben des Kolbens 30 wird der elektromagnetische Aktor 10 kurzzeitig bestromt, wodurch die Verriegelungseinrichtung 20 bzw. der Stößel 12 in der Längsachse X aus der ersten End lage in die zweite Endlage bewegt wird, und sich entgegen der Rückstellfeder 14 von dem Kolben 30 wegbewegt.

Das Sperrelement 50 kann die erste Rastausnehmung 61 verlassen und der Kolben 30 ist freigeben und kann durch das Medium in dem Druckraum in die zweite Position B verschoben werden.

Sobald das Sperrelement 50 in dem Ringkanal 26 ist, kann der elektromagnetische Aktor 10 in den stromlosen Zustand „P=OFF" geschaltet werden, wobei das Sperrelement 50 zusammen mit dem Kolben 30 durch den Ringkanal 26 in der Längsachse X bis in die Höhe der zweiten Rastausnehmung 62 - wie in Figur 3 ge zeigt ist - mitgenommen werden.

Bei einer erneuten Bestromung „P=ON" des elektromagnetischen Aktors 10 wird, wie in Figur 4 gezeigt ist, die Verriegelungs einrichtung 20 derart verfahren, dass der zweite Spreizkonus 22 das Sperrelement 50 in die zweite Rastausnehmung 62 drückt und den Kolben 30 in der zweiten Position B blockiert.

Sobald der elektromagnetische Aktor 10 spannungsfrei ist, wird der Formschluss zwischen der zweiten Rastausnehmung 62 und dem Sperrelement 50 gelöst. Das jeweilige Sperrelement 50 kann die zweite Rastausnehmung 62 verlassen und der Kolben 30 ist, wie in Figur 3 gezeigt ist, wieder freigegeben.

Der Kolben 30 kann durch die Kolbenfeder 35 zurück in die erste Position A geschoben werden, wobei das Sperrelement 50 zum Eindringen in die erste Rastausnehmung 61 den ersten Spreizkonus 21 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 14 beiseiteschiebt und so den Zugang zu der ersten Rastausnehmung 61 öffnet, damit das Sperrelement 50 dann eindringen kann. So bald das Sperrelement 50 in der Rastausnehmung 61 angeordnet ist, kehrt die Verriegelungseinrichtung 20 fallenartig durch die Rückstellfeder 14 in die erste Endlage zurück und der Kol- ben 30 ist in der ersten Position durch die Verriegelungsein richtung 20 blockiert.

Bezugszeichenliste

1 Parksperre

10 Aktor

11 Anker

12 Stößel

13 Erregerspule

14 Feder

15 Fortsatz

16 Poldeckel 17 Sensor 20 Verriegelungseinrichtung 21 erster Spreizkonus 22 zweiter Spreizkonus

23 Mantelfläche

24 erster Flankenabschnitt

25 zweiter Flankenabschnitt

26 Ringkanal

27 Distanzhülse

28 Sicherungsring 30 Kolben

35 Kolbenfeder

36 erster Abschnitt

37 Übergangsbereich

38 zweiter Abschnitt 40 Kulisse 42 Labyrinth 50 Sperrelement 60 Verriegelungsanschlag 61 erste Rastausnehmung 62 zweite Rastausnehmung 63 Mantelfläche

70 Kolbengehäuse

72 Verbindungsabschnitt

73 Durchgangsöffnung

74 Dichtung

75 Druckraum

A erste Position

B zweite Position

X Längsachse

Claims

Patentansprüche

1. Sperraktor (1) einer Parksperre zum Feststellen eines Getriebes, insbesondere eines Getriebes eines Kraft fahrzeugs, aufweisend:

— einen in einer Längsachse (X) beweglichen Kolben (30), der in einer ersten Position (A) das Getrie bes mechanisch sperrt und in einer zweiten Posi tion (B) das Getriebe freigibt,

— einen elektromagnetischen Aktor (10) mit einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage,

— eine mit dem Kolben (30) bewegliche Kulisse (40) mit mindestens einem in der Kulisse (40) beweglich angeordneten Sperrelement (50), und

— eine von dem elektromagnetischen Aktor (10) betä tigbare Verriegelungseinrichtung (20),

— wobei das mindestens eine Sperrelement (50) zum Sperren des Kolbens (30) in der ersten Position (A) und/oder der zweiten Position (B) durch die Verriegelungseinrichtung (20) zum Bilden eines Formschlusses in einen feststehende Verriegelungs anschlag (60) gezwungen wird.

2. Sperraktor (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kulisse (40) rohrförmig ausbildet ist und an der Verriegelungseinrichtung (20) teleskopartig entlangge führt ist .

3. Sperraktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der elektromagnetische Aktor (10) einen in der Längs achse (X) abstehenden Fortsatz (15) aufweist, und dass die Kulisse (40) an dem Fortsatz (15) teleskopartig be weglich angeordnet ist.

4. Sperraktor (1) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an dem Fortsatz (15) der Verriegelungsanschlag (60) an geordnet ist.

5. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Verriegelungsanschlag (60) eine erste Rastausneh mung (61) und eine zweite Rastausnehmung (62) aufweist, die in der Längsachse (X) beabstandet sind, dass die erste Rastausnehmung (61) die erste Position (A) und dass die zweite Rastausnehmung (62) die zweite Position (B) des Kolbens (30) vorgibt.

6. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der Längsachse (X) zwischen den beiden Rastausneh mungen (61, 62) des Verriegelungsanschlags (60) zwi schen dem Verriegelungsanschlag (60) und der Verriege lungseinrichtung (20) ein Ringkanal (26) ausgebildet ist, in dem das mindestens eine Sperrelement (50) in der Kulisse (40) geführt in der Längsachse (X) beweg lich ist.

7. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Sperrelement (50) eine Kugel ist.

8. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der elektromagnetischen Aktor (10) federgespannt in der ersten Endlage stromlosgehalten ist.

9. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der elektromagnetischen Aktor (10) einen Stößel (15) mit der Verriegelungseinrichtung (20) aufweist.

10. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Verriegelungseinrichtung (20) einen ersten Spreiz konus (21) und einen zweiten Spreizkonus (22) aufweist.

11. Sperraktor (1) nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Spreizkonus (21) und der zweite Spreizkonus (22) in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse (X) V- förmig und beabstandet angeordnet sind.

12. Sperraktor (1) nach einem Ansprüche 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Abstand in der Längsachse (X) zwischen dem ersten Spreizkonus (21) und dem zweiten Spreizkonus (22 größer ist als ein Abstand in der Längsachse (X) zwischen der ersten Rastausnehmung (61) und der zweiten Rastausneh mung (62).

13. Sperraktor (1) nach einem Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Spreizkonus (21) und/oder der zweite Spreiz konus (22) einen ersten Flankenabschnitt (24) und einen zweiten Flankenabschnitt (25) aufweisen, und dass der zweite Flankenabschnitt (25) gegenüber dem ersten Flan kenabschnitt (24) abgeflacht ist und vorzugsweise in einem Winkel ±5° zur Längsachse (X) angeordnet ist.

14. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass um die Längsachse (X) die Kulisse (40) mehrere Laby rinthe (42) mit jeweils einem Sperrelement (50) auf weist.

15. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Kolbengehäuse (70) vorgesehen ist, in dem ein Druckraum (75) ausgebildet ist.

16. Sperraktor (1) nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kolbengehäuse (70) aus einem Kunststoff ist und mittels einer Metall-Kunst_Stoffverbindung mit dem elektromagnetischen Aktor (10) verbunden ist.

17. Sperraktor (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kolben (30) durch eine Kolbenfeder (35) in der ers ten Position (A) oder der zweiten Position (B) vorge spannt ist.

18. Parksperre mit einem Sperraktor (1) nach einem der vor genannten Ansprüche.

19. Kraftfahrzeug mit einer Parksperre nach Anspruch 18.