WO2022152498A1 - Parksperrenmechanismus für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2022152498A1
WO2022152498A1 PCT/EP2021/086201 EP2021086201W WO2022152498A1 WO 2022152498 A1 WO2022152498 A1 WO 2022152498A1 EP 2021086201 W EP2021086201 W EP 2021086201W WO 2022152498 A1 WO2022152498 A1 WO 2022152498A1
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cone
locking
lever
actuator
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PCT/EP2021/086201
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Ralf Richter
David Rapp
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F16H63/3425—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission characterised by pawls or wheels

Definitions

  • the invention relates to a parking lock mechanism in a motor vehicle, in particular in an electric vehicle.
  • a parking lock mechanism is to be understood as a mechanism for positively locking a drive shaft, the drive shaft being permanently coupled to at least one drive wheel of the motor vehicle or to a drive axle, at least in the state in which the drive shaft is locked.
  • a parking lock mechanism as such is known from the prior art, in particular from automatic transmissions.
  • the output shaft from the automatic transmission can regularly be coupled in a form-fitting manner to the transmission housing, in particular when the parking mode, so-called “P” mode, (P N R D) is selected for the automatic transmission.
  • DE 102015211 367 A1 discloses an automatic transmission of a vehicle with a central synchronization device and a method for operating an automatic transmission, a parking lock function with a self-locking arrangement being able to be implemented in this transmission.
  • a parking lock mechanism for a motor vehicle is to be understood as meaning a device for positive locking of a drive shaft, with this drive shaft for mechanical power transmission to at least one drive wheel of the motor vehicle is set up.
  • This drive shaft is preferably selectively or preferably permanently connected to this at least one drive wheel in a torque-conducting manner.
  • the drive wheel is positively blocked by means of the parking lock mechanism as soon as the parking lock is engaged.
  • the drive shaft to be blocked has a locking area, preferably the locking area is designed as a locking wheel which is aligned concentrically to the drive shaft and which is further preferably non-rotatably connected to it or is preferably designed in one piece with it. Furthermore, the locking area is designed in such a way that at least one parking lock pawl selectively engages in it to form the form-fitting connection. From a functional point of view, the drive shaft and thus the at least one drive wheel are blocked when the parking lock pawl engages in the locking area of the drive shaft.
  • the parking lock mechanism has at least two modes, a first of which can be viewed as “parking lock engaged”, so-called locking mode, and the other as “parking lock designed”, so-called driving mode, with the drive wheel being blocked in a form-fitting manner in the first mode and in In the second mode, this is not the case; rather, the drive shaft can be rotated in this mode and the at least one drive wheel can be driven via the drive shaft.
  • the parking pawl is movable between at least two positions by the parking pawl mechanism.
  • the parking lock pawl In the locked mode, the parking lock pawl is moved into a locked position and in this position forms the form-fitting connection with the locking area to block the drive shaft.
  • the parking lock mechanism also has the driving mode, in which the parking lock pawl is moved into a driving position in which it does not form a positive connection with the locking area, in particular the drive shaft is rotatable in this mode to drive the motor vehicle.
  • the parking lock pawl can be pivoted about a pawl axis to assume the locked position or the driving position.
  • the park pawl mechanism includes a pawl spring assembly that biases the park pawl to the drive position.
  • the pawl spring device holds the parking pawl in the driving position.
  • the parking pawl mechanism has a pawl actuator, which has a pawl actuator with a pawl actuator shaft and a pawl cone.
  • the pawl cone is set up to, preferably indirectly or preferably directly, to apply an actuating force to the parking lock pawl, under which the parking lock pawl is moved from the driving position to the locked position.
  • the pawl cone can be displaced or moved along a cone axis by means of the pawl actuator. More preferably, the pawl cone has a cone-shaped contour at least in sections with respect to the cone axis, and more preferably the pawl cone contacts the parking lock pawl, in particular for moving it from the driving position into the locked position.
  • This cone axis is aligned parallel to the pawl axis and the parking pawl can be pivoted about the pawl axis in particular due to the contour of the pawl cone together with the movement of the pawl cone along the cone axis.
  • the ratchet cone can be moved into at least two positions along the cone axis, one of these positions being understood as the so-called cone locking position and the other as the cone driving position.
  • the parking pawl is moved into the locked position when it is contacted by the pawl cone and this is in the cone locking position, or the parking pawl is pushed into the locked position by the pawl cone against the spring force of the pawl spring device in this situation. If the pawl cone is in the cone driving position, the parking pawl is pushed into the driving position by the pawl spring device and the locking area of the drive shaft can be rotated relative to the pawl.
  • a pawl cone lever is provided, which is directly or indirectly coupled to the pawl cone and which can also be rotated or pivoted by means of the pawl actuator shaft of the pawl actuator.
  • the ratchet cone lever is freely rotatable from the pawl actuator shaft.
  • the freely rotatable locking cone lever means that only the forces applied to the locking cone lever via the locking pawl cone, as well as unavoidable bearing and mass forces, act on it, in particular when the locking pawl cone is adjusted between the cone locking position and the cone driving position.
  • freely rotatable means that the pawl lever is freely rotatable at least between two end points; in particular, it is not necessary for the pawl lever to be able to rotate completely (360° and more) in order for it to be understood as freely rotatable within the meaning of the invention .
  • act on a freely movable or freely rotatable Locking cone lever no additional mechanical forces, as they can occur in particular when the locking cone lever is locked.
  • Such detents can be provided in particular to prioritize specific geometric positions of the locking cone lever. Such a prioritization can be intended to reduce "play" in the parking lock mechanism or to specify a specific mechanical position of this mechanism if the pawl actuator is defective.
  • a freely rotatable locking cone lever offers the advantage that the parking lock mechanism has a simple structure and that uniform and precise control of the locking pawl cone is made possible, since it can be moved along the cone axis without mechanically prioritized positions and thus uniformly.
  • a parking lock mechanism is easy to sense, since there is a simpler connection between the movement of the pawl cone and the operating forces applied than in a case in which (locking) forces are still acting on the pawl cone lever, which are not introduced by the pawl cone and in particular are not caused by it enables improved error monitoring of the proposed parking lock mechanism.
  • a decoupling spring device with a decoupling spring is provided between the pawl actuator shaft and the pawl cone, in relation to the force transmission between them.
  • the decoupling spring device decouples the pawl actuator shaft from the pawl cone in at least one force transmission direction.
  • the pawl actuator shaft directly or indirectly transmits an actuating force to the decoupling spring device and the decoupling spring device transmits this actuating force to the ratchet cone.
  • the decoupling spring of the decoupling spring device is initially prestressed by the actuating force from the pawl actuator shaft, without the pawl cone necessarily moving, but this exerts one actuating force on the parking lock pawl. If the parking pawl can move into the locking area at a different time due to changed geometric conditions and thus establish the positive connection between the parking pawl and the locking area, the pawl cone moves under the actuating force from the decoupling spring device into the cone locking position and twists the parking pawl into the locking position .
  • a decoupling spring device is on the one hand a safe Engaging the parking pawl in the lock area accessible and on the other hand, the pawl actuator shaft can be decoupled from force shocks, such as can occur when the parking pawl collides with the lock area and not yet creates a positive connection with it.
  • the decoupling spring is arranged between the pawl actuator shaft and the locking cone lever in the direction of force transmission. More preferably, the decoupling spring is designed as a torsion spring or as a helical spring and more preferably, such a decoupling spring is preloaded by twisting the pawl actuator shaft relative to the locking cone lever and can be understood as an actuator decoupling spring. More preferably, power is transmitted from the pawl actuator shaft to the ratchet cone lever during scheduled operation at least temporarily or preferably permanently and at least essentially by means of the decoupling spring.
  • the ratchet cone lever is preferably rotatably mounted on the ratchet actuator shaft and mechanically coupled to it by means of the decoupling spring for the transmission of actuating forces.
  • a locking cone lever that is rotatably mounted and coupled to a decoupling spring is a particularly space-saving arrangement for providing a decoupling function between the locking pawl actuator shaft and the locking pawl cone as an actuating element for the parking lock pawl.
  • the decoupling spring or preferably a further decoupling spring is arranged between them in the force transmission direction from the locking cone lever to the locking pawl cone.
  • This decoupling spring or further decoupling spring arranged directly or indirectly between the locking cone lever and the locking pawl cone is preferably designed as a spiral spring or as a collection of several plate springs and can be understood as a lever decoupling spring. More preferably, such a decoupling spring is prestressed by a movement of the ratchet cone lever (driven by the ratchet actuator shaft) relative to the ratchet cone, in particular when the latter is blocked in its movement along the cone axis.
  • force is transmitted from the locking cone lever to the locking pawl cone during scheduled operation at least temporarily or preferably permanently, at least essentially, by means of this decoupling spring.
  • the locking cone lever on the The pawl actuator shaft is rotationally recorded and mechanically coupled directly or indirectly to the pawl cone by means of the decoupling spring for the transmission of actuating forces to the pawl cone.
  • an actuating force can thus be transmitted from the locking cone lever to the locking pawl cone by means of the decoupling spring.
  • such a decoupling spring and thus an elastic coupling of the ratchet cone lever to the ratchet cone are a particularly simple and reliable arrangement for providing a decoupling function.
  • the ratchet cone is mounted on a ratchet mandrel so that it can be displaced along the cone axis, with the ratchet cone being pushed onto the ratchet mandrel by the lever decoupling spring into an end position on the ratchet mandrel.
  • the lever decoupling spring is preferably designed as a compression spring. More preferably, the lever decoupling spring is thus arranged indirectly between the ratchet cone lever and the ratchet cone.
  • the pawl actuator is designed as a self-locking actuator.
  • a self-locking actuator is to be understood in particular as an actuator which holds the position of the pawl actuator shaft without external application of power, in particular current and voltage, even if operating forces act on the pawl actuator shaft, in particular via the ratchet cone lever.
  • a simple construction of the parking lock mechanism is made possible by means of such an embodiment of the invention, since no additional, in particular mechanical locking mechanisms are necessary in order to obtain a specific position of the pawl actuator shaft.
  • the pawl actuator includes a pawl sensor for detecting the position of the pawl actuator shaft. More preferably, the pawl sensor is designed as a rotation angle sensor. In particular, with a pawl sensor, the position of the pawl actuator shaft can be detected and it is thus possible to monitor the function of the pawl actuator.
  • Fig. 1 a perspective partial sectional view of the parking lock mechanism
  • Fig. 2 A plan view of the parking lock mechanism.
  • FIG. 1 A perspective partial sectional view of the parking lock mechanism is shown in FIG. 1, the drive shaft to be blocked or positively locked with this mechanism being not shown in this figure.
  • the pawl actuator 6 is a rotary actuator which has a pawl actuator shaft 7 for delivering the actuating force to the pawl cone 8 .
  • the pawl actuator 6 is designed as a self-locking actuator, which is to be understood in such a way that when the pawl actuator 6 is switched off, the position of the pawl actuator shaft 7 is retained without the supply of energy (in particular current, voltage) from outside the pawl actuator 6, even if the pawl cone lever 10 a force, in particular from the pawl cone 8, is exerted.
  • Self-locking in the pawl actuator 6 can be achieved in particular via the friction conditions in the pawl actuator 6 .
  • the pawl actuator 6 has a pawl sensor 13 with which the position of the pawl actuator shaft 7 can be detected and the operating state of the parking lock mechanism can thus be monitored.
  • the pawl actuator 6 is shown in the sectioned state.
  • the ratchet cone lever 10 is arranged in a rotationally fixed manner on the ratchet actuator shaft 7 and can be pivoted with it in the direction 19 of the ratchet lever. A rotary movement of the pawl actuator shaft 7 thus leads to a movement of the ratchet cone lever 10 .
  • the ratchet mandrel 12 is kinematically coupled to the ratchet cone lever 10 .
  • the pawl cone 8 is arranged on the pawl mandrel 12 and has a cone-shaped outer contour 14 at least in sections, with the cone axis 9 forming the axis of symmetry for this cone-shaped section 14 .
  • the pawl cone 8 is slidably mounted on the pawl mandrel 12 along the cone axis 9, i.e. in the cone movement direction 18, and is prestressed downwards into a position in the illustrated embodiment by means of the lever decoupling spring 11, which is designed as a compression spring. If the pawl mandrel 12 so moved by the locking cone lever 10 in the cone movement direction 18, and there are no or only small forces from the parking pawl 3 on the pawl cone 8, this is moved with the pawl mandrel 12.
  • the locking cone lever 10 pushes the locking pawl mandrel 12 downwards in the orientation shown in Figure 1, the locking pawl cone 8 initially remains (despite the movement of the locking cone lever 10) in its position and the lever decoupling spring 11 is tensioned. If the locking area 2 is then in a position opposite the locking pawl 3 such that the latter can engage in the locking area 2 in order to form the positive connection, the lever decoupling spring 11 presses the locking pawl cone 8 downwards (relative to the orientation shown in Figure 1) and the parking lock pawl 3 is pivoted into the locking position shown.
  • the pawl cone 8 In the illustration in Figure 1, the pawl cone 8 is in its pawl cone position, the parking pawl 3 rests against the cylindrical section 15 of the pawl cone 8 and is thus pivoted into its locked position, against the spring bias of the pawl spring device 5 (see Figure 2). To move the parking pawl 3 , the pawl cone 8 is supported on the abutment plate 16 .
  • the parking pawl 3 in the engaged state (locked position), i.e. the parking pawl 3 forms a positive connection with the locking area 2 of the drive shaft 1 and the drive shaft 1 is locked or cannot rotate.
  • the parking lock pawl 3 can be moved in the pivoting direction 17 about the pawl axis 4 , which is arranged axially parallel and spaced radially from the cone axis 8 .
  • the parking pawl 3 is biased into a driving position (not shown) by means of the pawl spring device 5 .
  • the pawl cone 8 is displaced along the cone axis 8 to engage the parking pawl 3 and is supported on the abutment plate 16 against the spring bias of the pawl spring device 5 in order to apply an actuating force.
  • the parking lock mechanism explained works without additional detent, since the locking cone lever 10 is freely rotatable.
  • a detent makes it possible to support and ensure a defined position status.
  • the proposed parking lock mechanism dispenses with such a detent.
  • the invention proposes the positioning of the parking lock mechanism by means of a self-locking pawl actuator, which cannot be moved from its operating position (rotational position of the pawl actuator shaft) or cannot be moved during scheduled operation by means of forces introduced via the pawl lever 10 .
  • the pawl actuator 6 is plugged directly onto the actuating mechanism.
  • the proposed invention makes it possible to add additional components and

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Abstract

Parksperrenmechanismus für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine Antriebswelle (1) aufweist, welche zur mechanischen Leistungsübertragung auf wenigstens ein Antriebsrad eingerichtet ist und wobei diese Antriebswelle wenigstens einen Sperrenbereich (2) aufweist und wobei eine Parksperrenklinke (3) zum selektiven Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung mit diesem Sperrenbereich (2) vorgesehen ist, wobei der Parksperrenmechanismus einen Sperrmodus aufweist, in welchem die Parksperrenklinke (3) in eine Sperrposition bewegt ist und dabei mit dem Sperrenbereich (2) eine formschlüssige Verbindung ausbildet und weiter weist der Parksperrenmechanismus einen Fahrmodus auf, in welchem die Parksperrenklinke (3) in eine Fahrposition bewegt ist, in welcher diese keine Verbindung mit dem Sperrenbereich (2) ausbildet, wobei die Parksperrenklinke (3) um eine Klinkenachse (4) aus der Sperrposition in die Fahrposition schwenkbar ist und wobei eine Sperrklinkenfedereinrichtung (5) vorgesehen ist, welche die Parksperrenklinke (3) in die Fahrposition vorspannt und wobei eine Sperrklinkenbetätigungseinrichtung vorgesehen ist, welche einen Sperrklinkenaktuator (6) mit einer Sperrklinkenaktuatorwelle (7) und einen Sperrklinkenkonus (8) aufweist, wobei der Sperrklinkenkonus (8) entlang einer Konusachse (9) mittels des Sperrklinkenaktuators (6) bewegbar ist, wobei diese Konusachse (9) parallel zu der Klinkenachse ausgerichtet ist und wobei der Sperrklinkenkonus entlang der Konusachse (9) zwischen einer Konusfahrposition und einer Konussperrposition bewegbar ist und wobei die Parksperrenklinke (3) durch den Sperrklinkenkonus (8) in der Konussperrposition entgegen der Vorspannung der Sperrklinkenfedereinrichtung (5) in die Sperrposition abgedrängt ist und wobei zum Verschieben des Sperrklinkenkonus (8) entlang der Konusachse (9) ein Sperrkonushebel (10) vorgesehen ist wobei der Sperrkonushebel (10) durch den Sperrklinkenaktuatorwelle (7) frei drehbar ist.

Description

Parksperrenmechanismus für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Parksperrenmechanismus in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Elektrofahrzeug.
In diesem Zusammenhang ist unter einem Parksperrenmechanismus ein Mechanismus zum formschlüssigen Verriegeln einer Antriebswelle zu verstehen, wobei die Antriebswelle, zu mindestens in dem Zustand, in welchem die Antriebswelle verriegelt ist, mit wenigstens einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs oder mit einer Antriebsachse, dauerhaft gekoppelt ist. Ein Parksperrenmechanismus als solches ist aus dem Stand der Technik, insbesondere von Automatikgetrieben, bekannt. Bei solchen Getrieben ist regelmäßig die Ausgangswelle aus dem Automatikgetriebe mit dem Getriebegehäuse formschlüssig koppelbar, insbesondere wenn für das Automatikgetriebe der Parken Modus, sogenannter „P“ Modus, (P N R D) angewählt wird.
Aus der DE 102015211 367 A1 ist ein Automatikgetriebe eines Fahrzeuges mit einer Zentralsynchronisierungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Automatikgetriebes bekannt, wobei in diesem Getriebe eine Parksperrenfunktion mit einer selbsthemmenden Anordnung darstellbar ist.
Die Darstellung der Parksperrenfunktion bedarf regelmäßig eines mechanisch aufwändigen Mechanismus. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen einfachen Parksperrenmechanismus anzugeben, diese Aufgabe wird durch einen Parksperrenmechanismus gemäß Patentanspruch 1 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Im Sinne der Erfindung sind unter einem Parksperrenmechanismus für ein Kraftfahrzeug eine Einrichtung zum formschlüssigen Verriegeln einer Antriebswelle zu verstehen, wobei diese Antriebswelle zur mechanischen Leistungsübertragung auf wenigstens ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Vorzugsweise ist diese Antriebswelle selektiv oder bevorzugt dauerhaft mit diesem wenigstens einen Antriebsrad drehmomentleitend verbunden. Insbesondere über eine derartige Ausgestaltung ist das Antriebsrad mittels des Parksperrenmechanismus formschlüssig blockiert, sobald die Parksperre eingelegt ist.
Weiter weist die zu blockierende Antriebswelle einen Sperrenbereich auf, vorzugsweise ist der Sperrenbereich als ein Sperrenrad ausgebildet, welches konzentrisch zur Antriebswelle ausgerichtet ist und welches weiter vorzugsweise drehfest mit dieser verbunden ist oder vorzugsweise einstückig mit dieser ausgebildet ist. Weiter ist der Sperrenbereich derart ausgebildet, dass in diesen selektiv wenigstens eine Parksperrenklinke zum Ausbilden der formschlüssigen Verbindung eingreift. Funktional betrachtet ist die Antriebswelle und damit das wenigstens eine Antriebsrad blockiert, wenn die Parksperrenklinke in den Sperrenbereich der Antriebswelle eingreift. Anders gewendet weist der Parksperrenmechanismus damit wenigstens zwei Modi auf, von welchen ein erster als „Parksperre eingelegt“, sogenannter Sperrmodus, betrachtet werden kann und der andere als „Parksperre ausgelegt“, sogenannter Fahrmodus, wobei im ersten Modus das Antriebsrad formschlüssig blockiert ist und im zweiten Modus ist dies nicht der Fall, vielmehr ist in diesem Modus die Antriebswelle drehbar und das wenigstens eine Antriebsrad kann über die Antriebswelle angetrieben werden.
Weiter ist die Parksperrenklinke wenigstens zwischen zwei Positionen mittels des Parksperrenmechanismus bewegbar. Im Sperrmodus ist die Parksperrenklinke in eine Sperrposition bewegt und bildet in dieser Position mit dem Sperrenbereich die formschlüssige Verbindung zum Blockieren der Antriebswelle aus. Weiter weist der Parksperrenmechanismus den Fahrmodus auf, in welchem die Parksperrenklinke in eine Fahrposition bewegt ist, in welcher diese keine formschlüssige Verbindung mit dem Sperrenbereich ausbildet, insbesondere ist die Antriebswelle in diesem Modus zum Antrieb des Kraftfahrzeugs drehbar.
Weiter ist die Parksperrenklinke zum Einnehmen der Sperrposition, beziehungsweise der Fahrposition, um eine Klinkenachse schwenkbar. Der Parksperrenmechanismus weist eine Sperrklinkenfedereinrichtung auf, welche die Parksperrenklinke in die Fahrposition vorspannt. Insbesondere in einem unbetätigten Zustand hält die Sperrklinkenfedereinrichtung die Parksperrenklinke in der Fahrposition. Zum Verändern der Position der Parksperrenklinke weist der Parksperrenmechanismus eine Sperrklinkenbetätigungseinrichtung auf, welche einen Sperrklinkenaktuator mit einer Sperrklinkenaktuatorwelle und einen Sperrklinkenkonus aufweist. Der Sperrklinkenkonus ist dabei dazu eingerichtet, vorzugsweise mittelbar oder bevorzugt unmittelbar, eine Betätigungskraft auf die Parksperrenklinke aufzubringen, unter welcher die Parksperrenklinke aus der Fahrposition in die Sperrposition bewegt wird. Insbesondere zum Bereitstellen der Betätigungskraft auf die Parksperrenklinke ist der Sperrklinkenkonus entlang einer Konusachse mittels des Sperrklinkenaktuators verschieblich beziehungsweise bewegbar. Weiter vorzugsweise weist der Sperrklinkenkonus bezüglich der Konusachse, wenigstens abschnittsweise eine konusförmige Kontur auf und weiter vorzugsweise kontaktiert der Sperrklinkenkonus die Parksperrenklinke, insbesondere zum Bewegen dieser aus der Fahrposition in die Sperrposition.
Diese Konusachse ist parallel zu der Klinkenachse ausgerichtet und so ist insbesondere durch die Kontur des Sperrklinkenkonus zusammen mit der Bewegung des Sperrklinkenkonus entlang der Konusachse die Parksperrenklinke um die Klinkenachse schwenkbar. Der Sperrklinkenkonus ist entlang der Konusachse in wenigstens zwei Positionen bewegbar, wobei die eine dieser Positionen als sogenannte Konussperrposition aufzufassen ist und die andere als Konusfahrposition. Und weiter ist die Parksperrenklinke, wenn diese durch den Sperrklinkenkonus kontaktiert ist und sich dieser in der Konussperrposition befindet in die Sperrposition bewegt, beziehungsweise ist die Parksperrenklinke in dieser Situation vom Sperrklinkenkonus entgegen der Federkraft der Sperrklinkenfedereinrichtung in die Sperrposition abgedrängt. Befindet sich der Sperrklinkenkonus in der Konusfahrposition, so ist die Parksperrenklinke von der Sperrklinkenfedereinrichtung in die Fahrposition abgedrängt und der Sperrenbereich der Antriebswelle ist gegenüber der Sperrklinke drehbar.
Zum Verschieben des Sperrklinkenkonus entlang der Konusachse ist ein Sperrkonushebel vorgesehen, welcher mittelbar oder unmittelbar mit dem Sperrklinkenkonus gekoppelt ist und welcher weiter mittels der Sperrklinkenaktuatorwelle des Sperrklinkenaktuators drehbeziehungsweise schwenkbar ist. Der Sperrkonushebel ist dabei von der Sperrklinkenaktuatorwelle frei drehbar. Im Sinne der Erfindung ist unter dem frei drehbaren Sperrkonushebel zu verstehen, dass auf diesen, insbesondere bei einer Verstellung des Sperrklinkenkonus zwischen der Konussperrposition und der Konusfahrposition, lediglich die über den Sperrklinkenkonus aufgebrachten Kräfte auf den Sperrkonushebel einwirken, sowie unvermeidbare Lager- und Massenkräfte. Weiter vorzugsweise bedeutet frei drehbar, dass der Sperrklinkenhebel wenigstens zwischen zwei Endpunkten frei drehbar ist, insbesondere ist es nicht notwendig, dass der Sperrklinkenhebel eine vollständige Drehung (360° und mehr) ausführen kann, damit dieser als frei drehbar im Sinn der Erfindung zu verstehen ist. Insbesondere wirken auf einen frei bewegbaren, beziehungsweise frei drehbaren Sperrkonushebel keine mechanischen Zusatzkräfte ein, wie diese insbesondere bei einer Rastierung des Sperrkonushebels auftreten können.
Derartige Rastierungen können insbesondere dazu vorgesehen sein, bestimmte geometrische Positionen des Sperrkonsushebels zu priorisieren. Eine solche Priorisierung kann dazu vorgesehen sein „Spiel“ im Parksperrenmechanismus zu reduzieren oder bei defektem Sperrklinkenaktuator eine bestimmte mechanische Position dieses Mechanismus vorzugeben. Demgegenüber bietet ein frei drehbarer Sperrkonushebel den Vorteil, dass der Parksperrenmechanismus einfach aufgebaut ist und dass eine gleichförmige und präzise Ansteuerung des Sperrklinkenkonus ermöglicht ist, da dieser ohne mechanisch priorisierte Positionen und damit gleichförmig entlang der Konusachse bewegbar ist. Weiter ist ein Parksperrenmechanismus einfach zu sensieren, da zwischen der Bewegung des Sperrklinkenkonus und aufgebrachten Bedienkräften ein einfacherer Zusammenhang besteht, als in einem Fall, in welchem auf den Sperrkonushebel noch (Rastierungs-) Kräfte einwirken, welche nicht vom Sperrklinkenkonus eingeleitet sind und insbesondere dadurch ist eine verbesserte Fehlerüberwachung des vorgeschlagenen Parksperrenmechanismus ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Sperrklinkenaktuatorwelle und dem Sperrklinkenkonus, bezogen auf die Kraftübertragung zwischen diesen, eine Entkopplungsfedereinrichtung mit einer Entkopplungsfeder vorgesehen. Insbesondere entkoppelt die Entkopplungsfedereinrichtung die Sperrklinkenaktuatorwelle vom Sperrklinkenkonus in wenigstens einer Kraftübertragungsrichtung. Bildlich gesprochen gibt die Sperrklinkenaktuatorwelle bei einer Betätigung des Parksperrenmechanismus mittelbar oder unmittelbar eine Betätigungskraft an die Entkopplungsfedereinrichtung ab und die Entkopplungsfedereinrichtung gibt diese Betätigungskraft an den Sperrklinkenkonus ab. In einem Fall in welchem der Sperrklinkenkonus unbeweglich ist, insbesondere weil die Parksperrenklinke nicht oder noch nicht in den Sperrenbereich einrücken kann, wird durch die Betätigungskraft von der Sperrklinkenaktuatorwelle zunächst die Entkopplungsfeder der Entkopplungsfedereinrichtung vorgespannt, ohne dass sich notwendigerweise der Sperrklinkenkonus bewegt, dieser übt aber eine Betätigungskraft auf die Parksperrenklinke aus. Kann die Parksperrenklinke aufgrund geänderter geometrischen Gegebenheiten zu einem anderen Zeitpunkt in den Sperrenbereich einrücken und somit die formschlüssige Verbindung zwischen der Parksperrenklinke und dem Sperrenbereich herstellen, bewegt sich der Sperrklinkenkonus unter der Betätigungs kraft aus der Entkopplungsfedereinrichtung in die Konussperrposition und verdreht dabei die Parksperrenklinke in die Sperrposition. Insbesondere mittels einer solchen Entkopplungsfedereinrichtung ist einerseits ein sicheres Einrücken der Parksperrenklinke in den Sperrenbereich erreichbar und andererseits kann die Sperrklinkenaktuatorwelle von Kraftstößen entkoppelt werden, wie diese auftreten können, wenn die Parksperrenklinke mit dem Sperrenbereich kollidiert und noch keine formschlüssige Verbindung mit diesem herstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Parksperrenmechanismus mit Entkopplungsfedereinrichtung ist die Entkopplungsfeder in Kraftübertragungsrichtung von der Sperrklinkenaktuatorwelle auf den Sperrkonushebel zwischen diesen angeordnet. Weiter vorzugsweise ist die Entkopplungsfeder als eine Drehfeder beziehungsweise als Schneckenfeder ausgebildet und weiter vorzugsweise wird eine solche Entkopplungsfeder durch eine Verdrehung der Sperrklinkenaktuatorwelle gegenüber dem Sperrkonushebel vorgespannt und kann als Aktuatorentkopplungsfeder verstanden werden. Weiter vorzugsweise findet eine Kraftübertragung von der Sperrklinkenaktuatorwelle auf den Sperrkonushebel während des planmäßigen Betriebs wenigstens zeitweise oder vorzugsweise dauerhaft und wenigstens im Wesentlichen, mittels der Entkopplungsfeder statt. Vorzugsweise ist der Sperrkonushebel auf der Sperrklinkenaktuatorwelle drehbar gelagert und mittels der Entkopplungsfeder mit dieser zur Übertragung von Betätigungskräften mechanisch gekoppelt, anders gewendet ist somit eine Betätigungskraft von der Sperrklinkenaktuatorwelle auf den Sperrkonushebel mittels der Entkopplungsfeder übertragbar. Insbesondere ein drehbar gelagerter und mit Entkopplungsfeder gekoppelter Sperrkonushebel ist eine besonders platzsparende Anordnung zum Bereitstellen einer Entkopplungsfunktion zwischen der Sperrklinkenaktuatorwelle und dem Sperrklinkenkonus als Betätigungselement für die Parksperrenklinke.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Entkopplungsfeder oder vorzugsweise ist eine weitere Entkopplungsfeder in Kraftübertragungsrichtung vom Sperrkonushebel auf den Sperrklinkenkonus zwischen diesen angeordnet. Vorzugsweise ist diese mittelbar oder unmittelbar zwischen dem Sperrkonushebel und dem Sperrklinkenkonus angeordnete Entkopplungsfeder oder weitere Entkopplungsfeder als Spiralfeder oder als Ansammlung mehrerer Tellerfedern ausgebildet und kann als Hebelentkopplungsfeder verstanden werden. Weiter vorzugsweise wird eine solche Entkopplungsfeder durch eine Bewegung des Sperrkonushebels (angetrieben durch die Sperrklinkenaktuatorwelle) gegenüber dem Sperrklinkenkonus vorgespannt, insbesondere wenn dieser in seiner Bewegung entlang der Konusachse blockiert ist. Weiter vorzugsweise findet eine Kraftübertragung vom Sperrkonushebel auf den Sperrklinkenkonus während des planmäßigen Betriebs wenigstens zeitweise oder vorzugsweise dauerhaft, wenigstens im Wesentlichen, mittels dieser Entkopplungsfeder statt. Vorzugsweise ist der Sperrkonushebel auf der Sperrklinkenaktuatorwelle drehtest aufgenommen und mittels der Entkopplungsfeder zur Übertragung von Betätigungskräften auf den Sperrklinkenkonus mechanisch mit diesem mittelbar oder unmittelbar gekoppelt. Anders gewendet ist somit eine Betätigungskraft vom Sperrkonushebel auf den Sperrklinkenkonus mittels der Entkopplungsfeder übertragbar. Insbesondere sind eine solche Entkopplungsfeder und damit eine elastische Kopplung des Sperrkonushebels mit dem Sperrklinkenkonus, eine besonders einfache und betriebssichere Anordnung zum Bereitstellen einer Entkopplungsfunktion.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sperrklinkenkonus entlang der Konusachse verschiebbar auf einem Sperrklinkendorn gelagert wobei der Sperrklinkenkonus auf den Sperrklinkendorn von der Hebelentkopplungsfeder in eine Endposition auf dem Sperrklinkendorn abgedrängt wird. Vorzugsweise ist die Hebelentkopplungsfeder als Druckfeder ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist die Hebelentkopplungsfeder damit mittelbar zwischen dem Sperrkonushebel und dem Sperrklinkenkonus angeordnet. Insbesondere eine derartige Anordnung ermöglicht eine besonders einfache Montage, da der Sperrklinkendorn mit darauf montierten Sperrklinkenkonus und Hebelentkopplungsfeder als Baugruppe montierbar ist und wobei eine besonders einfache Montage dieser Baugruppe am Sperrkonushebel ermöglicht ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sperrklinkenaktuator als selbsthemmender Aktuator ausgebildet. Im Sinne der Erfindung ist unter einem selbsthemmenden Aktuator insbesondere ein Aktuator zu verstehen, welcher ohne äußere Beaufschlagung mit Leistung insbesondere Strom und Spannung die Position der Sperrklinkenaktuatorwelle hält, auch wenn auf die Sperrklinkenaktuatorwelle, insbesondere über den Sperrkonushebel, Betri ebskräfte einwirken. Insbesondere mittels einer solchen Ausprägung der Erfindung ist ein einfacher Aufbau der Parksperrenmechanismus ermöglicht, da keine zusätzlichen, insbesondere mechanischen Verriegelungen notwendig sind, um eine bestimmte Position der Sperrklinkenaktuatorwelle zu erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Sperrklinkenaktuator einen Sperrklinkensensor zum Ermitteln der Position der Sperrklinkenaktuatorwelle auf. Weiter vorzugsweise ist der Sperrklinkensensor als Drehwinkelsensor ausgebildet. Insbesondere mit einem Sperrklinkensensor ist die Position der Sperrklinkenaktuatorwelle detektierbar und somit ist es ermöglicht, die Funktion des Sperrklinkenaktuators zu überwachen. Nachfolgend sind einzelne Merkmale der Erfindung sowie eine bevorzugte Ausführungsform dieser anhand der Figuren näher erläutert, dabei sind auch andere als die dargestellten Merkmalskombinationen grundsätzlich möglich, es zeigt:
Fig. 1 : eine perspektivische Teilschnittdarstellung des Parksperrenmechanismus,
Fig. 2: eine Draufsicht auf den Parksperrenmechanismus.
In Figur 1 ist eine perspektivische Teilschnittansicht des Parksperrenmechanismus dargestellt, dabei ist die mit diesem Mechanismus zu sperrende oder formschlüssig zu verriegelnde Antriebswelle in dieser Figur nicht dargestellt.
Der Sperrklinkenaktuator 6 ist ein Drehaktuator, welcher zum Abgeben der Betätigungskraft auf den Sperrklinkenkonus 8 eine Sperrklinkenaktuatorwelle 7 aufweist. Der Sperrklinkenaktuator 6 ist als selbsthemmender Aktuator ausgebildet, dies ist derart zu verstehen, dass beim Abstellen des Sperrklinkenaktuators 6 die Position der Sperrklinkenaktuatorwelle 7 ohne Zuführung von Energie (insbesondere Strom, Spannung) von außerhalb des Sperrklinkenaktuators 6 erhalten bleibt, auch wenn auf den Sperrkonushebel 10 eine Kraft, insbesondere vom Sperrklinkenkonus 8, ausgeübt wird. Eine Selbsthemmung im Sperrklinkenaktuator 6 kann insbesondere über die Reibverhältnisse in Sperrklinkenaktuator 6 erreicht werden.
Weiter weist der Sperrklinkenaktuator 6 einen Sperrklinkensensor 13 auf, mit welchem die Position der Sperrklinkenaktuatorwelle 7 detektierbar ist und damit ist der Betriebszustand des Parksperrenmechanismus überwachbar. Der Sperrklinkenaktuator 6 ist im geschnittenen Zustand dargestellt. Auf der Sperrklinkenaktuatorwelle 7 ist der Sperrkonushebel 10 drehfest angeordnet und mit dieser in Sperrklinkenhebelrichtung 19 schwenkbar. Eine Drehbewegung der Sperrklinkenaktuatorwelle 7 führt damit zu einer Bewegung des Sperrkonushebel 10. Mit dem Sperrkonushebel 10 ist der Sperrklinkendorn 12 kinematisch gekoppelt. Auf dem Sperrklinkendorn 12 ist der Sperrklinkenkonus 8 angeordnet, welcher wenigstens abschnittsweise eine konusförmige Außenkontur 14 aufweist, wobei die Konusachse 9 die Symmetrieachse für diesen konusförmigen Abschnitt 14 bildet.
Der Sperrklinkenkonus 8 ist entlang der Konusachse 9, also in der Konusbewegungsrichtung 18, auf dem Sperrklinkendorn 12 verschieblich gelagert und wird mittels der Hebelentkopplungsfeder 11, diese ist als Druckfeder ausgestaltet, in eine Position in der dargestellten Ausführungsform nach unten vorgespannt. Wird der Sperrklinkendorn 12 also durch den Sperrkonushebel 10 in der Konusbewegungsrichtung 18 bewegt, und es wirken keine oder nur geringe Kräfte aus der Parksperrenklinke 3 auf den Sperrklinkenkonus 8, so wird dieser mit dem Sperrklinkendorn 12 mitbewegt. Ist allerdings ein unmittelbares Einrücken der Parksperrenklinke nicht möglich, weil diese insbesondere nicht in den Sperrenbereich 2 eingreifen kann, insbesondere wegen der Drehstellung des Sperrenbereichs 2, so schiebt der Sperrkonushebel 10 den Sperrklinkendorn 12 in der dargestellten Ausrichtung von Figur 1 nach unten, der Sperrklinkenkonus 8 verbleibt zunächst aber (trotz der Bewegung des Sperrkonushebels 10) in seiner Position und die Hebelentkopplungsfeder 11 wird gespannt. Befindet sich der Sperrenbereich 2 dann gegenüber der Sperrklinke 3 in einer Position, dass diese in den Sperrenbereich 2 eingreifen kann um die formschlüssige Verbindung auszubilden, drückt die Hebelentkopplungsfeder 11 den Sperrklinkenkonus 8 nach unten (bezogen auf die in Figur 1 dargestellte Ausrichtung) und die Parksperrenklinke 3 wird in die dargestellte Sperrposition verschwenkt.
In der Darstellung in Figur 1 befindet sich der Sperrklinkenkonus 8 in seiner Sperrkonusposition, die Parksperrenklinke 3 liegt am zylindrischen Abschnitt 15 des Sperrklinkenkonus 8 an und ist dadurch in ihre Sperrposition, entgegen der Federvorspannung der Sperrklinkenfedereinrichtung 5 (siehe Figur 2), verschwenkt. Zum Verschieben der Parksperrenklinke 3 stützt sich der Sperrklinkenkonus 8 an Widerlagerblech 16 ab.
In Figur 2 ist die Parksperrenklinke 3 im eingerückten Zustand (Sperrposition) dargestellt, d.h., die Parksperrenklinke 3 bildet mit dem Sperrenbereich 2 der Antriebswelle 1 eine formschlüssige Verbindung aus und die Antriebswelle 1 ist verriegelt, beziehungsweise nicht drehbar. Die Parksperrenklinke 3 ist um die Klinkenachse 4, diese ist achsparallel und radial beabstandet zu der Konusachse 8 angeordnet, in der Schwenkrichtung 17 bewegbar. Die Parksperrenklinke 3 wird mittels der Sperrklinkenfedereinrichtung 5 in eine Fahrposition (nicht dargestellt) vorgespannt. Der Sperrklinkenkonus 8 wird zum Einlegen der Parksperrenklinke 3 entlang der Konusachse 8 verschoben und stützt sich zum Aufbringen einer Betätigungskraft entgegen der Federvorspannung der Sperrklinkenfedereinrichtung 5 am Widerlagerblech 16 ab.
Mit anderen Worten ausgedrückt, funktioniert der erläuterte Parksperrenmechanismus ohne zusätzliche Rastierung, da der Sperrkonushebel 10 frei drehbar ist. Eine Rastierung ermöglicht es einen definierten Positionsstatus zu unterstützen und diesen sicherzustellen. Der vorgeschlagene Parksperrenmechanismus verzichtet insbesondere auf eine solche Rastierung. Die Erfindung schlägt vor, die Positionierung des Parksperrenmechanismus mittels eines selbsthemmenden Sperrklinkenaktuator zu ermöglichen, welcher sich nicht oder nicht im planmäßigen Betrieb mittels über den Sperrklinkenhebel 10 eingebrachten Kräften aus seiner Betätigungsposition (Drehstellung der Sperrklinkenaktuatorwelle) bewegen lässt. Der Sperrklinkenaktuator 6 ist in der dargestellten Ausführungsform direkt auf den Aktuiermechanismus gesteckt.
Durch die vorgeschlagene Erfindung ist es ermöglicht, zusätzliche Bauteile und
Schnittstellen des Parksperrenmechanismus zu entfeinern. Die Positionsüberwachung der Sperrklinkenaktuatorwelle 7 erfolgt per Sperrklinkensensor 13 am Sperrklinkenaktuator 6. Die Toleranzkette der an der Bewegungsübertragung beteiligten Bauteile des Parksperrenmechanismus wird damit über eine robuste Zielposition dieses Mechanismus sichergestellt.

Claims

Ansprüche
1. Parksperrenmechanismus für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine Antriebswelle (1) aufweist, welche zur mechanischen Leistungsübertragung auf wenigstens ein Antriebsrad eingerichtet ist und wobei diese Antriebswelle wenigstens einen Sperrenbereich (2) aufweist und wobei eine Parksperrenklinke (3) zum selektiven Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung mit diesem Sperrenbereich (2) vorgesehen ist, wobei der Parksperrenmechanismus einen Sperrmodus aufweist, in welchem die Parksperrenklinke (3) in eine Sperrposition bewegt ist und dabei mit dem Sperrenbereich (2) eine formschlüssige Verbindung ausbildet und weiter weist der Parksperrenmechanismus einen Fahrmodus auf, in welchem die Parksperrenklinke (3) in eine Fahrposition bewegt ist, in welcher diese keine Verbindung mit dem Sperrenbereich (2) ausbildet, wobei die Parksperrenklinke (3) um eine Klinkenachse (4) aus der Sperrposition in die Fahrposition schwenkbar ist und wobei eine Sperrklinkenfedereinrichtung (5) vorgesehen ist, welche die Parksperrenklinke (3) in die Fahrposition vorspannt und wobei eine Sperrklinkenbetätigungseinrichtung vorgesehen ist, welche einen Sperrklinkenaktuator (6) mit einer Sperrklinkenaktuatorwelle (7) und einen Sperrklinkenkonus (8) aufweist, wobei der Sperrklinkenkonus (8) entlang einer Konusachse (9) mittels des Sperrklinkenaktuators (6) bewegbar ist, wobei diese Konusachse (9) parallel zu der Klinkenachse ausgerichtet ist und wobei der Sperrklinkenkonus entlang der Konusachse (9) zwischen einer Konusfahrposition und einer Konussperrposition bewegbar ist und wobei die Parksperrenklinke (3) durch den Sperrklinkenkonus (8) in der Konussperrposition entgegen der Vorspannung der Sperrklinkenfedereinrichtung (5) in die Sperrposition abgedrängt ist und wobei zum Verschieben des Sperrklinkenkonus (8) entlang der Konusachse (9) ein Sperrkonushebel (10) vorgesehen ist wobei der Sperrkonushebel (10) durch den Sperrklinkenaktuatorwelle (7) frei drehbar ist.
2. Parksperrenmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Kraftübertragungsrichtung zwischen der Sperrklinkenaktuatorwelle (7) und dem Sperrklinkenkonus (8) eine Entkopplungsfedereinrichtung mit einer Entkopplungsfeder (11) vorgesehen ist. Parksperrenmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsfeder als Aktuatorentkopplungsfeder ausgebildet und ist in Kraftübertragungsrichtung von der Sperrklinkenaktuatorwelle (7) auf den Sperrkonushebel (10) zwischen diesen angeordnet ist und als Drehfeder ausgebildet ist und dass eine Betätigungskraft von der Sperrklinkenaktuatorwelle (7) auf den Sperrkonushebel (10) mittels der Aktuatorentkopplungsfeder wenigstens teilweise übertragbar ist. Parksperrenmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrkonushebel (10) drehbar gegenüber der Sperrklinkenaktuatorwelle (7) gelagert ist und dass die Betätigungskraft von der Sperrklinkenaktuatorwelle (7) auf den Sperrklinkenhebel ausschließlich mittels der Aktuatorentkopplungsfeder übertragbar ist. Parksperrenmechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsfeder in Kraftübertragungsrichtung vom Sperrkonushebel (10) auf den Sperrklinkenkonus (8) zwischen diesen angeordnet ist und als Hebelentkopplungsfeder (11) ausgebildet ist und dass eine Betätigungskraft vom Sperrkonushebel (10) auf den Sperrklinkenkonus (8) mittels der Hebelentkopplungsfeder (11) wenigstens teilweise übertragbar ist. Parksperrenmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrklinkenkonus (8) entlang der Konusachse (9) verschiebbar auf einem Sperrklinkendorn (12) gelagert ist und dass die Betätigungskraft auf den Sperrklinkenkonus (8) wenigstens teilweise oder vollständig von der Hebelentkopplungsfeder (11) übertragbar ist. Parksperrenmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrklinkenaktuator (6) als selbsthemmender Aktuator ausgebildet ist. Parksperrenmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrklinkenaktuator (6) einen Sperrklinkensensor (13) zum Ermitteln der Position der Sperrklinkenaktuatorwelle (7) aufweist.
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