DE102009061774B3

DE102009061774B3 - Drive arrangement with an electric drive with a parking lock arrangement

Info

Publication number: DE102009061774B3
Application number: DE102009061774.4A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schwekutsch Michael; Dipl.-Ing. Gaßmann Theodor; Dipl.-Ing. Schmidt Mark
Original assignee: GKN Automotive Ltd
Current assignee: GKN Automotive Ltd
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2029-06-03

Abstract

Antriebsanordnung zum Antreiben einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, umfassend:einen Elektroantrieb (3) mit einer Längsachse,ein Stirnradgetriebe (28) mit einer Zwischenwelle (5), die vom Elektroantrieb (3) drehend antreibbar ist,ein Differentialgetriebe (30) mit einem Differentialkorb (32) mit einer Drehachse, wobei die Zwischenwelle (5) des Stirnradgetriebes (28) mit dem Differentialkorb (32) zur Übertragung eines Drehmoments antriebsverbunden ist,wobei die Längsachse des Elektroantriebs (3), die Zwischenwelle (5) des Stirnradgetriebes (28) und die Drehachse des Differentialkorbs (32) parallel zueinander angeordnet sind,eine Parksperrenanordnung (2) mit einem elektrisch steuerbaren Aktuator (7) undeinem Sperrmechanismus (6) zum Hemmen oder Freigeben der Zwischenwelle (5), wobei der Sperrmechanismus (6) ein Sperrenrad (20) aufweist, das drehfest mit der Zwischenwelle (5) verbunden ist, sowie ein mit dem Sperrenrad (20) zusammenwirkendes Sperrglied (14), wobei das Sperrglied (14) in eine Sperrstellung überführbar ist, in der das Sperrglied (14) mit dem Sperrenrad (20) formschlüssig verbunden ist, so dass das Sperrenrad (20) an einer Drehbewegung gehindert wird, und in eine Entriegelungsstellung, in der das Sperrenrad (20) gegenüber dem Sperrglied (14) frei drehen kann, wobei der Sperrmechanismus (6) ein vom Aktuator (7) bewegbares Druckelement (10) aufweist, das mit dem Sperrglied (14) zusammenwirkt, um dieses in Richtung zum Sperrenrad (20) zu beaufschlagen oder freizugeben, undeine Führungshülse (24) zur Führung des bewegbaren Druckelements (10) quer zu einer Längsachse der Zwischenwelle (5), wobei das Druckelement (10) gegen die Führungshülse (24) in Bezug auf die Drehachse der Zwischenwelle (5) radial abgestützt ist.Drive arrangement for driving a drive axle of a motor vehicle, comprising: an electric drive (3) with a longitudinal axis, a spur gear (28) with an intermediate shaft (5) which can be driven in rotation by the electric drive (3), a differential gear (30) with a differential carrier ( 32) with an axis of rotation, the intermediate shaft (5) of the spur gear (28) being drive-connected to the differential carrier (32) for the transmission of torque, the longitudinal axis of the electric drive (3), the intermediate shaft (5) of the spur gear (28) and the axis of rotation of the differential carrier (32) are arranged parallel to one another, a parking lock arrangement (2) with an electrically controllable actuator (7) and a locking mechanism (6) for locking or releasing the intermediate shaft (5), the locking mechanism (6) having a locking wheel (20 ) which is non-rotatably connected to the intermediate shaft (5), and a locking member (14) which interacts with the ratchet wheel (20), the locking member (14) being transferrable into a locking position in which the locking member (14) with the ratchet wheel (20) is positively connected so that the ratchet wheel (20) is prevented from rotating, and into an unlocked position in which the ratchet wheel (20) can rotate freely relative to the locking member (14), the locking mechanism (6) having a Actuator (7) has a movable pressure element (10) which cooperates with the locking member (14) in order to apply or release it in the direction of the ratchet wheel (20), and a guide sleeve (24) for guiding the movable pressure element (10) transversely to a Longitudinal axis of the intermediate shaft (5), the pressure element (10) being supported radially against the guide sleeve (24) in relation to the axis of rotation of the intermediate shaft (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum Antreiben einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs. Eine solche Antriebsanordnung kann einen Elektroantrieb, ein Stirnradgetriebe, ein Differentialgetriebe und eine Parksperrenanordnung aufweisen. Parksperren werden eingesetzt, um eine Abtriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes zu hemmen, so dass das Kraftfahrzeug an einem unbeabsichtigten Wegrollen gehindert wird, wenn der Motor kein Drehmoment zur Verfügung stellt. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug an einem Hang geparkt wird.The invention relates to a drive arrangement for driving a drive axle of a motor vehicle. Such a drive arrangement can have an electric drive, a spur gear, a differential gear and a parking lock arrangement. Parking locks are used to inhibit an output shaft of the motor vehicle transmission so that the motor vehicle is prevented from unintentionally rolling away when the engine is not providing any torque. This is particularly true when the motor vehicle is parked on a slope.

Aus der US 2003 / 0 066 694 A1 ist eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Antriebseinheit umfasst eine von einem Motor antreibbare Eingangswelle, die über eine erste Getriebestufe mit einer Zwischenwelle antriebsmäßig verbunden ist. Die Zwischenwelle ist über eine zweite Getriebestufe mit einem Differenzial antriebsmäßig verbunden, das die Motorleistung in bekannter Art und Weise auf zwei anzutreibende Räder verteilt. Auf der Zwischenwelle ist ein Parksperrenrad vorgesehen, das von einer Parkklinke gesperrt werden kann.An electric drive unit for a motor vehicle is known from US 2003/0 066 694 A1. The drive unit includes an input shaft that can be driven by a motor and is drivingly connected to an intermediate shaft via a first gear stage. The intermediate shaft is drivingly connected via a second gear stage to a differential, which distributes the engine power in a known manner to two wheels to be driven. A parking lock gear is provided on the intermediate shaft, which can be locked by a parking pawl.

Aus der US 5 743 348 A ist eine Antriebsanordnung mit einem Elektromotor, einem Übersetzungsgetriebe und einem Differentialgetriebe bekannt. Das Übersetzungsgetriebe weist eine Zwischenwelle auf, an deren Ende ein Sperrenrad angebracht ist, das mittels einer schwenkbaren Klinke blockiert werden kann. Es sind vom Fahrer betätigbare Fahrzustandswählmittel vorgesehen, mit denen wahlweise ein Parkmodus, ein Rückwärtsmodus oder ein Neutralmodus einstellbar sind. Die Fahrzustandswählmittel umfassen eine schwenkbare Sektorplatte, die in verschiedene Drehpositionen überführbar ist, um die unterschiedlichen Fahrmodi einzustellen. Die Parksperrenklinke ist über eine Hebelmechanik mit der Sektorplatte verbunden.From the U.S. 5,743,348 A a drive arrangement with an electric motor, a transmission gear and a differential gear is known. The transmission gear has an intermediate shaft, at the end of which a ratchet wheel is attached, which can be blocked by means of a pivoting pawl. Driving state selection means that can be actuated by the driver are provided, with which a parking mode, a reverse mode or a neutral mode can be set as desired. The driving mode selection means comprise a swiveling sector plate which can be converted into different rotational positions in order to set the different driving modes. The parking pawl is connected to the sector plate via a lever mechanism.

Aus der DE 10 2005 012 380 A1 ist ein betätigbares Parksperrensystem bekannt, mit einem nockenförmigen Stellglied, das mit einer Parksperrenklinke mechanisch verbunden werden kann. Die Parksperrenklinke ist drehbar gelagert, sodass diese von dem Stellglied in den Wirkbereich eines Parksperrenrades bewegbar ist. Das Stellglied ist in einer Stellgliedführung parallel zu einer Drehachse des Parksperrenrades geführt, wobei die Parksperrenklinke durch eine seitliche Öffnung der Stellgliedführung mit dem Stellglied in Kontakt steht.From the DE 10 2005 012 380 A1 discloses an actuatable parking lock system having a cam-shaped actuator mechanically connectable to a parking lock pawl. The parking lock pawl is rotatably mounted so that it can be moved by the actuator into the effective range of a parking lock wheel. The actuator is guided in an actuator guide parallel to an axis of rotation of the parking lock wheel, with the parking lock pawl being in contact with the actuator through a lateral opening in the actuator guide.

Aus der DE 197 10 975 A1 ist eine Parksperre für Kraftfahrzeuge mit Schaltgetriebe bekannt. Ein an einem Differenzialgehäuse befestigtes Parksperrenrad ist mit einer am Fahrzeug beweglich abgestützten Sperrklinke formschlüssig blockierbar. Um die Sperrklinke in eine Sperrstellung zu bewegen, ist ein auf einer Betätigungsstange linear geführter und federnd abgestützter Betätigungskegel mit der Sperrklinke in Kontakt bringbar. Der Betätigungskegel ist in einem Gehäuseabschnitt relativ zu einer Drehachse des Parksperrenrades parallel geführt und radial abgestützt.From the DE 197 10 975 A1 a parking lock for motor vehicles with a manual transmission is known. A parking lock wheel fastened to a differential housing can be positively blocked with a pawl that is movably supported on the vehicle. In order to move the pawl into a locked position, an actuating cone guided linearly on an actuating rod and supported in a resilient manner can be brought into contact with the pawl. The actuating cone is guided in a housing section parallel to an axis of rotation of the parking lock wheel and supported radially.

Aus der DE 10 2004 025 595 A1 ist eine Parksperrenbetätigungseinheit bekannt. Ein Parkstift ist von einem konischen Betätigungselement zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung bewegbar. Das Betätigungselement ist über eine Betätigungsstange mit einem hydraulischen Antrieb verbunden und kann von diesem in einem Führungselement linear, quer zu der Bewegungsrichtung des Parkstifts bewegt werden.From the DE 10 2004 025 595 A1 a parking lock actuator is known. A park pin is movable between a release position and a locked position by a conical actuator. The actuating element is connected to a hydraulic drive via an actuating rod and can be moved linearly by this in a guide element, transversely to the direction of movement of the parking pin.

Aus der KR 10 2007 0 055 140 A ist eine Parksperrenanordnung bekannt, die ein Parksperrenrad, eine Parksperrenklinke und ein auf einer Betätigungsstange linear geführtes Betätigungselement umfasst. Durch das Betätigungselement kann die Parksperrenklinke von einer Freigabeposition in eine Sperrposition überführt werden, in der die Parksperrenklinke mit dem Parksperrenrad in Eingriff steht und dieses blockiert. Das Betätigungselement wird in der Sperrposition durch ein stiftförmiges Stützelement radial abgestützt.From the KR 10 2007 0 055 140 A a parking lock arrangement is known which comprises a parking lock wheel, a parking lock pawl and an actuating element linearly guided on an actuating rod. The parking lock pawl can be transferred from a release position to a locked position by the actuating element, in which the parking lock pawl is in engagement with the parking lock wheel and blocks it. In the locked position, the actuating element is supported radially by a pin-shaped support element.

Aus der DE 11 2005 001 484 T5 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einer Verriegelungsstruktur zum Blockieren einer Antriebsachse bekannt. Es ist ein Steuermodul vorgesehen, das den Elektromotor und die Verriegelungsstruktur so steuert, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vermindert und ein möglicher Stoß bei der Zahnradeinrückung gesenkt wird.From the DE 11 2005 001 484 T5 a motor vehicle with an electric motor and a locking structure for locking a drive axle is known. A control module is provided that controls the electric motor and the locking structure to reduce the speed of movement of the motor vehicle and reduce possible shock at gear engagement.

Aus der EP 1 327 566 B1 ist eine Anfahrhilfesteuerungsvorrichtung mit einem Handschaltgetriebe und einer Feststellbremse bekannt. Es ist eine Steuereinheit vorgesehen, die bei Auftreten eines Anfahrsignals die Feststellbremse löst. Eine Auswerteeinheit wertet das Signal eines Neigungswinkelsensors aus.From the EP 1 327 566 B1 a traction help control device with a manual transmission and a parking brake is known. A control unit is provided which releases the parking brake when a starting signal occurs. An evaluation unit evaluates the signal from an inclination angle sensor.

Aus der US 5 807 205 A ist eine Vorrichtung zum Steuern einer mechanischen Parksperrenanordnung eines Elektroantriebs bekannt. Es ist vorgesehen, dass der Elektromotor aktiviert wird, wenn eine Betätigungskraft, die nötig ist, um den Schalthebel von der Position „P“ in die Position „D“ oder „R“ zu überführen, einen bestimmten Wert überschreitet. Dabei wird ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit weitergegeben, woraufhin der Elektromotor dann in Abhängigkeit von der Neigung des Kraftfahrzeugs auf Basis von hinterlegten Datensätzen, bestromt wird und ein Drehmoment in den Antriebsstrang einleitet.From the U.S. 5,807,205 A a device for controlling a mechanical parking lock arrangement of an electric drive is known. It is envisaged that the electric motor will be activated when an actuation force required to move the shift lever from the "P" position to the "D" or "R" position exceeds a certain value. A corresponding signal is passed on to the control unit, whereupon the electric motor then, depending on the inclination of the motor vehicle on the basis of stored data sets, is energized and initiates a torque in the drive train.

Aus der DE 10 2005 002 446 A1 ist eine Parksperre eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Parksperre umfasst ein Sperrglied, das über einen Stellantrieb betätigbar ist und über eine Feder in der Verriegelungsstellung gehalten wird, sowie eine Haltevorrichtung, die das Sperrglied unabhängig von dem Stellantrieb in der Entriegelungsstellung halten kann. Die Haltevorrichtung weist einen Kniehebel auf, der in der Entriegelungsstellung gestreckt ist, so dass die Betätigungskraft zum Lösen der Parksperre verringert werden soll.From the DE 10 2005 002 446 A1 a parking lock of an automatic transmission for a motor vehicle is known. The parking lock includes a blocking member that can be actuated by an actuator and is held in the locked position by a spring, and a holding device that can hold the blocking member in the unlocked position independently of the actuator. The holding device has a toggle lever, which is stretched in the unlocked position, so that the actuating force for releasing the parking lock is intended to be reduced.

Aus der DE 10 2007 008 088 A1 ist ein Kraftfahrzeugschaltgetriebe mit einem Betätigungselement zum Notentriegeln einer Parksperre bekannt.From the DE 10 2007 008 088 A1 a motor vehicle manual transmission with an actuating element for emergency unlocking of a parking lock is known.

Aus der DE 199 21 918 A1 ist eine Parksperre für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb sowie ein Verfahren zum Betätigen einer solchen Parksperre bekannt. Die Parksperre weist eine mechanische und eine elektrische Komponente auf. Die elektrische Komponente ist derart ausgebildet, dass sie in den Statorwicklungen einen Kurzschluss erzeugen kann, so dass die elektrische Maschine ein hohes Bremsmoment erzeugt, welches den Antriebsstrang abbremst. Nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls wird die mechanische Komponente der Parksperre aktiviert, welche die Drehbewegung des Antriebsstranges endgültig zum Stillstand bringt. Durch diese Ausgestaltung sollen kleiner dimensionierte Parksperren verwendet werden können. Die Aktivierung der Parksperre soll nur unterhalb einer definierten Grenzgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfolgen.From the DE 199 21 918 A1 a parking lock for a vehicle with an electric drive and a method for actuating such a parking lock are known. The parking lock has a mechanical and an electrical component. The electrical component is designed in such a way that it can generate a short circuit in the stator windings, so that the electrical machine generates a high braking torque, which brakes the drive train. After a certain time interval has elapsed, the mechanical component of the parking lock is activated, which finally brings the rotary movement of the drive train to a standstill. With this configuration, smaller dimensioned parking locks should be able to be used. The parking lock should only be activated below a defined limit speed of the motor vehicle.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung mit einem Elektroantrieb und einer Parksperrenanordnung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, die einfach und kompakt aufgebaut, eine sicherere Betätigung ermöglicht und kostengünstig herstellbar ist.The present invention is based on the object of proposing a drive arrangement with an electric drive and a parking lock arrangement for a motor vehicle that is simple and compact in design, enables safer actuation and can be produced inexpensively.

Eine Lösung besteht in einer Antriebsanordnung zum Antreiben einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, umfassend: einen Elektroantrieb mit einer Längsachse und einer Ausgangswelle; ein Stirnradgetriebe mit einer Zwischenwelle, die vom Elektroantrieb drehend antreibbar ist; ein Differentialgetriebe mit einem Differentialkorb mit einer Drehachse, wobei die Zwischenwelle des Stirnradgetriebes mit dem Differentialkorb zur Übertragung eines Drehmoments antriebsverbunden ist, wobei die Längsachse des Elektroantriebs, die Zwischenwelle des Stirnradgetriebes und die Drehachse des Differentialkorbs parallel zueinander angeordnet sind; eine Parksperrenanordnung mit einem elektrisch steuerbaren Aktuator und einem Sperrmechanismus zum Hemmen oder Freigeben der Zwischenwelle, wobei der Sperrmechanismus ein Sperrenrad aufweist, das drehfest mit der Zwischenwelle verbunden ist, sowie ein mit dem Sperrenrad zusammenwirkendes Sperrglied, wobei das Sperrglied in eine Sperrstellung überführbar ist, in der das Sperrglied mit dem Sperrenrad formschlüssig verbunden ist, so dass das Sperrenrad an einer Drehbewegung gehindert wird, und in eine Entriegelungsstellung, in der das Sperrenrad gegenüber dem Sperrglied frei drehen kann, wobei der Sperrmechanismus ein vom Aktuator bewegbares Druckelement aufweist, das mit dem Sperrglied zusammenwirkt, um das Sperrglied in Richtung Sperrenrad zu beaufschlagen oder freizugeben; und eine Führungshülse zur Führung des bewegbaren Druckelements quer zu einer Längsachse der Zwischenwelle, wobei das Druckelement gegen die Führungshülse in Bezug auf die Drehachse der Zwischenwelle radial abgestützt ist.One solution is a drive assembly for driving a drive axle of a motor vehicle, comprising: an electric drive having a longitudinal axis and an output shaft; a spur gear with an intermediate shaft which can be driven in rotation by the electric drive; a differential gear with a differential carrier with an axis of rotation, the intermediate shaft of the spur gear being drive-connected to the differential carrier for the transmission of torque, the longitudinal axis of the electric drive, the intermediate shaft of the spur gear and the axis of rotation of the differential carrier being arranged parallel to one another; a parking lock arrangement with an electrically controllable actuator and a locking mechanism for inhibiting or releasing the intermediate shaft, the locking mechanism having a locking wheel which is non-rotatably connected to the intermediate shaft, and a locking member which interacts with the locking wheel, the locking member being transferrable into a locked position, in which the locking member is positively connected to the locking wheel so that the locking wheel is prevented from rotating, and into an unlocking position in which the locking wheel can rotate freely relative to the locking member, the locking mechanism having a pressure element which can be moved by the actuator and which is connected to the locking member cooperates to bias or release the locking member toward the ratchet wheel; and a guide sleeve for guiding the movable pressure element transversely to a longitudinal axis of the intermediate shaft, the pressure element being radially supported against the guide sleeve with respect to the axis of rotation of the intermediate shaft.

Ein Vorteil besteht darin, dass die Parksperrenanordnung und damit der Elektroantrieb einfach und kompakt aufgebaut sind, und aufgrund der Führungshülse für das Druckelement eine sicherere Betätigung ermöglicht wird.One advantage is that the parking lock arrangement and thus the electric drive are of simple and compact design, and safer actuation is made possible due to the guide sleeve for the pressure element.

Eine alternative beziehungsweise ergänzende Lösung besteht in einer Parksperrenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb, umfassend einen Elektroantrieb; eine Welle im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, welche von dem Elektroantrieb antreibbar ist; einen Sperrmechanismus, welcher im Schließsinn ansteuerbar ist, um eine Drehbewegung der Welle zu hemmen, und im Öffnungssinn ansteuerbar ist, um die Welle freizugeben. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Elektroantrieb ansteuerbar ist, um ein Drehmoment auf die Welle zu übertragen, wenn die Welle, trotz Ansteuerung des Sperrmechanismus im Öffnungssinn, an der Drehbewegung gehindert ist. Eine solche Hinderung, dass die Welle freigegeben wird, kann beispielsweise aufgrund von Vorspannkräften bzw. Reibungskräften in der Parksperrenanordnung auftreten. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der Elektroantrieb genutzt werden kann, um die zum Lösen des Sperrmechanismus erforderlichen Aktuierungskräfte zu reduzieren. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Auslegung aller Bauteile und Komponenten des Sperrmechanismus aus. Des Weiteren können die für die Funktionsfähigkeit des Sperrmechanismus erforderlichen Toleranzen bezüglich der Geometrie und der Oberflächenanforderungen der einzelnen Bauteile und Komponenten grober gehalten werden, was die Fertigungskosten senkt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass einzelne Bauteile und Komponenten hinsichtlich ihrer Dimensionierung verkleinert werden können. Insbesondere kann, bei Verwendung eines elektromechanischen Aktuators für den Sperrmechanismus, dieser Aktuator kleiner ausgeführt werden. Auch eine für die Rückstellung des Sperrmechanismus dienende Feder kann kleiner, das heißt mit geringerer Federkraft ausgelegt werden. Die genannten Maßnahmen wirken sich insgesamt günstig auf den Aufbau, die Baugröße und das Gewicht des Sperrmechanismus aus. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass aufgrund der geringeren Aktuierungskräfte auch der Verschleiß an den kraftbeaufschlagten Bauteilen reduziert wird, was sich wiederum günstig auf die Lebensdauer auswirkt. Zudem wird bei der Aktuierung weniger Strom benötigt, um einen elektrischen oder elektromechanischen Aktuator zu betätigen. Damit wird das elektrische Bordnetz weniger belastet.An alternative or supplementary solution consists in a parking lock arrangement for a motor vehicle with an electric drive, comprising an electric drive; a shaft in the drive train of the motor vehicle, which can be driven by the electric drive; a locking mechanism which can be actuated in the closing direction in order to inhibit rotation of the shaft and can be actuated in the opening direction in order to release the shaft. It can be provided in particular that the electric drive can be controlled in order to transmit a torque to the shaft when the shaft is prevented from rotating despite the control of the locking mechanism in the opening direction. Such a hindrance that the shaft is released can occur, for example, due to preload forces or frictional forces in the parking lock assembly. An advantage of this configuration is that the electric drive can be used to reduce the actuation forces required to release the locking mechanism. This in turn has a positive effect on the design of all parts and components of the locking mechanism. Furthermore, the tolerances required for the functionality of the locking mechanism with regard to the geometry and the surface requirements of the individual parts and components can be kept coarser, which reduces the production costs. Another advantage is that individual parts and components can be downsized in terms of their dimensions. In particular, when using an electromechanical actuator for the locking mechanism, this actuator can be made smaller. A spring used to reset the locking mechanism can also be designed to be smaller, that is to say with a lower spring force. The measures mentioned have an overall favorable effect on the construction, size and weight of the locking mechanism. Another advantage is that due to the lower actuation forces, the wear on the components subjected to the force is also reduced, which in turn has a favorable effect on the service life. In addition, less power is required during actuation to actuate an electrical or electromechanical actuator. This puts less strain on the on-board electrical system.

Bei der Welle kann es sich prinzipiell um ein beliebiges drehmomentübertragendes Bauteil handeln, das im Antriebsstrang zwischen dem Elektroantrieb und den Rädern des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dabei kann die Welle beispielsweise eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, eine Getriebewelle, insbesondere Zwischenwelle, oder auch ein anderes Bauteil sein, welches Drehmoment auf die Räder übertragt, wie z. B. der Differentialkorb eines Differentialgetriebes oder eine Komponente einer Bremse. Um einen Sperreffekt auf die Räder des Kraftfahrzeugs zu haben, muss eine direkte drehmomentübertragende Verbindung mit den Rädern bestehen, das heißt es darf keine Abkopplung, durch welche der Drehmomentflussfluss unterbrochen ist, zwischen den Rädern und der Welle vorhanden sein. Im Folgenden wird allgemein die Bezeichnung Welle oder Antriebswelle verwendet. Die erfindungsgemäße Parksperrenanordnung lässt sich sowohl für Kraftfahrzeuge mit reinem Elektroantrieb verwenden, als auch für Kraftfahrzeuge mit sogenanntem Hybridantrieb, das heißt mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Elektromotor.In principle, the shaft can be any torque-transmitting component that is arranged in the drive train between the electric drive and the wheels of the motor vehicle. In this case, the shaft can be, for example, a drive shaft, an output shaft, a transmission shaft, in particular an intermediate shaft, or another component which transmits torque to the wheels, such as, for. B. the differential carrier of a differential gear or a component of a brake. In order to have a locking effect on the wheels of the motor vehicle, there must be a direct torque-transmitting connection with the wheels, ie there must be no decoupling between the wheels and the shaft, which interrupts the flow of torque. In the following, the term shaft or drive shaft is generally used. The parking lock arrangement according to the invention can be used both for motor vehicles with a purely electric drive and for motor vehicles with a so-called hybrid drive, ie with an internal combustion engine and an electric motor.

Zum Ansteuern des Elektroantriebs ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit vorgesehen. Die elektronische Steuereinheit kann in einer existierenden Steuereinheit des Kraftfahrzeugs integriert sein, oder sie kann separat ausgebildet sein. Es ist ferner ein Sperrsensor vorgesehen, der ein die Schaltstellung des Sperrmechanismus repräsentierendes Sperrsignal erzeugen und an die elektronische Steuereinheit weitergeben kann. Der Sperrsensor kann beispielsweise ein optischer Sensor sein, welcher die Position eines Elements des Sperrmechanismus, beispielsweise einer Rastklinke, erfasst. Der Sperrmechanismus kann prinzipiell beliebig gestaltet sein und jede Art von Mechanismus umfassen, welche eine Drehbewegung der Welle hemmen und wieder freigeben kann. Zur Betätigung kann beispielsweise ein elektromechanischer Aktuator oder ein rein mechanischer, handbetätigter Aktuator in Frage kommen, wobei auch pneumatische oder hydraulische Aktuatoren denkbar sind.An electronic control unit is preferably provided for controlling the electric drive. The electronic control unit can be integrated into an existing control unit of the motor vehicle, or it can be formed separately. A locking sensor is also provided, which can generate a locking signal representing the switching position of the locking mechanism and forward it to the electronic control unit. The locking sensor can be an optical sensor, for example, which detects the position of an element of the locking mechanism, for example a latch. In principle, the blocking mechanism can have any desired design and can include any type of mechanism that can inhibit and release a rotary movement of the shaft. For example, an electromechanical actuator or a purely mechanical, manually operated actuator can be used for actuation, with pneumatic or hydraulic actuators also being conceivable.

Die Parksperrenanordnung umfasst außerdem einen Parksperrensensor, der die Absicht des Fahrers erkennt, dass die Parksperrenanordnung betätigt werden soll. Für die Anordnung und Ausgestaltung des Parksperrensensors sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Beispielsweise kann der Parksperrensensor in dem Gangwahlhebel integriert sein oder es kann sich um ein anderer fahrzeugspezifischer Schalter handeln.The parking lock assembly also includes a parking lock sensor that detects driver intent for the parking lock assembly to be actuated. Various possibilities are conceivable for the arrangement and configuration of the parking lock sensor. For example, the parking lock sensor can be integrated into the gear selector or it can be another vehicle-specific switch.

Der Schaltvorgang zum Feststellen des Antriebsstrangs erfolgt mit der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung vorzugsweise folgendermaßen. Wenn der Parksperrensensor die Absicht des Fahrers registriert, dass das Fahrzeug geparkt bzw. dass der Antriebsstrang festgesetzt werden soll, wird ein Parksperrensignal erzeugt, welches den Sperrmechanismus im Schließsinn aktiviert.The shifting process for locking the drive train preferably takes place as follows with the parking lock arrangement according to the invention. If the parking lock sensor registers the driver's intention that the vehicle is to be parked or that the drive train is to be locked, a parking lock signal is generated which activates the locking mechanism in the closing direction.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Geschwindigkeitssensor vorgesehen, der ein die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs repräsentierendes Geschwindigkeitssignal erzeugt und an die elektronische Steuereinheit weitergibt. Dabei ist vorgesehen, dass die elektronische Steuereinheit den Sperrmechanismus erst dann aktiviert, wenn das Geschwindigkeitssignal unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass keine hohen dynamischen Lasten auftreten. In Ergänzung oder alternativ kann auch ein Geschwindigkeitssensor vorgesehen sein, der ein die Geschwindigkeit der Welle repräsentierendes Geschwindigkeitssignal erzeugt und an die elektronische Steuereinheit weitergibt. Es ist auch denkbar, dass die Drehzahl der Welle aus der Fahrzeuggeschwindigkeit errechnet wird.According to a preferred embodiment, a speed sensor is provided, which generates a speed signal representing the speed of the motor vehicle and forwards it to the electronic control unit. It is provided that the electronic control unit only activates the locking mechanism when the speed signal is below a predetermined limit value. This ensures that no high dynamic loads occur. In addition or as an alternative, a speed sensor can also be provided, which generates a speed signal representing the speed of the shaft and forwards it to the electronic control unit. It is also conceivable that the speed of the shaft is calculated from the vehicle speed.

Vorzugsweise erfolgt das Feststellen des Antriebsstrangs durch formschlüssigen Eingriff eines Sperrglieds in eine entsprechende Sperrausnehmung, wobei eines der beiden Bauteile dem Sperrmechanismus und das andere der beiden Bauteile der Welle zugeordnet ist.The drive train is preferably fixed by positive engagement of a locking member in a corresponding locking recess, one of the two components being associated with the locking mechanism and the other of the two components being associated with the shaft.

Ist beim Aktuieren des Sperrmechanismus die Drehstellung der Welle derart, dass das Sperrglied einer Sperrausnehmung gegenübersteht, erfolgt entsprechend der formschlüssige Eingriff des Sperrglieds in die Sperrausnehmung, so dass die Welle blockiert ist. Diese Schaltstellung wird nach einer bevorzugten Ausgestaltung von dem Sperrsensor erfasst und an die elektronische Steuereinheit weitergegeben. Hiermit ist eine Redundanz bezüglich der Sperrenposition gegeben, womit ein besonders zuverlässiges Sperren der Parksperrenanordnung gewährleistet wird. Steht beim Aktuieren des Sperrmechanismus das Sperrglied nicht einer Sperrausnehmung gegenüber, wird das Sperrglied durch Aktuierung des Sperrmechanismus durch Federmittel vorgespannt. Sobald dann eine Drehposition erreicht wird, in der sich das Sperrglied und eine Sperrausnehmung gegenüberstehen, wird das Sperrglied aufgrund der Federkraft der Federmittel in die Sperrausnehmung gedrückt, so dass die Welle blockiert ist.If, when the locking mechanism is actuated, the rotary position of the shaft is such that the locking member faces a locking recess, the locking member engages in the locking recess in a correspondingly positive manner, so that the shaft is blocked. According to a preferred embodiment, this switching position is detected by the blocking sensor and forwarded to the electronic control unit. This provides redundancy with regard to the lock position, which ensures that the parking lock arrangement is locked in a particularly reliable manner. If the locking member is not opposite a locking recess when the locking mechanism is actuated, the locking member is preloaded by spring means when the locking mechanism is actuated. Once then a turning position is reached, in which the locking member and a locking recess face each other, the locking member is pressed into the locking recess due to the spring force of the spring means, so that the shaft is blocked.

Eine Aktuierung des Sperrmechanismus bei noch rollendem Fahrzeug führt, sobald der formschlüssige Eingriff erfolgt, zu einem abrupten Abbremsen des Kraftfahrzeugs und einer entsprechenden Stoßbelastung im Antriebsstrang und im Getriebe. Diese Faktoren sind für die Auslegung der maximal zulässigen Sperrendrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit, bei der die Parksperre aktiviert werden kann, maßgeblich und werden bei der Definition eines entsprechenden Grenzwerts für das Geschwindigkeitssignal entsprechend berücksichtigt. Bei Aktuierung im Stillstand kann sich das Fahrzeug, beispielsweise aufgrund einer Straßenneigung, so weit bewegen, bis das Sperrglied einer Sperrausnehmung gegenübersteht. Für ein sicheres Eingreifen wird bei der Auslegung die sich aus größter Hangneigung und Fahrzeugmasse ergebende Geschwindigkeit berücksichtigt.Actuation of the locking mechanism while the vehicle is still rolling leads to abrupt braking of the motor vehicle and a corresponding shock load in the drive train and in the transmission as soon as the positive engagement takes place. These factors are decisive for the design of the maximum permissible lock speed or vehicle speed at which the parking lock can be activated and are taken into account accordingly when defining a corresponding limit value for the speed signal. When the vehicle is actuated when it is stationary, for example because of a slope in the road, it can move until the locking member is opposite a locking recess. For safe intervention, the speed resulting from the steepest slope and vehicle mass is taken into account in the design.

Der Schaltvorgang zum Freigeben des Antriebsstrangs ist mit der erfindungsgemä-ßen Parksperrenanordnung vorzugsweise folgendermaßen gestaltet. Wenn der Parksperrensensor die Absicht des Fahrers registriert, dass das Fahrzeug bewegt bzw. dass der Antriebsstrang wieder freigegeben werden soll, wird ein entsprechendes Parksperrensignal erzeugt, welches den Sperrmechanismus im Öffnungssinn aktiviert.The switching process for releasing the drive train is preferably designed as follows with the parking lock arrangement according to the invention. When the parking lock sensor registers the driver's intention that the vehicle is moving or that the drive train is to be released again, a corresponding parking lock signal is generated, which activates the locking mechanism in the opening direction.

Wenn das Fahrzeug dabei auf einem Untergrund mit keiner oder nur geringer Neigung steht, liegen keine oder nur geringe Kräfte zwischen dem Sperrglied und der Sperrausnehmung an. Durch Aktivieren des Sperrmechanismus im Öffnungssinn wird das Sperrglied durch ein Federelement aus der Sperrausnehmung bewegt, so dass der formschlüssige Eingriff aufgehoben und die Welle wieder freigegeben ist. Der Sperrsensor registriert, dass das Sperrglied nicht mehr in Eingriff mit der Sperrausnehmung ist und gibt ein entsprechendes Signal an die elektronische Steuereinheit weiter. Bei der Ausgestaltung des Sperrenmechanismus mit elektromagnetischem Aktuator, gibt auch dieser ein entsprechendes Signal an die elektronische Regeleinheit weiter. Damit kann der Betrieb des Fahrzeugs freigegeben werden.If the vehicle is standing on a surface with little or no incline, there are no forces or only slight forces between the locking member and the locking recess. By activating the blocking mechanism in the opening direction, the blocking member is moved out of the blocking recess by a spring element, so that the positive engagement is canceled and the shaft is released again. The locking sensor registers that the locking member is no longer in engagement with the locking recess and forwards a corresponding signal to the electronic control unit. When the locking mechanism is designed with an electromagnetic actuator, this also forwards a corresponding signal to the electronic control unit. The operation of the vehicle can thus be enabled.

Wenn das Fahrzeug allerdings an einem Hang bzw. auf einem Untergrund mit größerer Neigung steht, wirken erhebliche Kräfte zwischen dem Sperrglied und der entsprechenden Sperrausnehmung sowie zwischen Sperrglied und Druckelement. Diese Kräfte können so groß sein, dass bei aktiviertem Sperrmechanismus das Sperrglied nicht außer Eingriff aus der Sperrausnehmung gelangt oder das Druckelement von der Aktuatorkraft nicht bewegt werden kann. Dies wird vorzugsweise von dem Sperrsensor erfasst, der ein entsprechendes die Stellung des Sperrglieds repräsentierendes Signal an die elektronische Steuereinheit weitergibt. Gemäß der Erfindung ist für diesen Fall vorgesehen, dass der Elektroantrieb entsprechend angesteuert wird, um ein Drehmoment in den Antriebstrang bzw. auf die Abtriebswelle einzuleiten. Auf diese Weise werden die aufgrund des Gewichts des Fahrzeugs anliegenden Spannungen in der Parksperrenanordnung so weit reduziert, bis das Sperrglied außer Eingriff aus der entsprechenden Sperrausnehmung gelangt. Hierfür muss das in den Antriebsstrang eingeleitete Drehmoment entgegen der Lastrichtung, das heißt hangaufwärts wirken. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das vom Elektroantrieb erzeugte und in den Antriebsstrang eingeleitete Drehmoment linear von Null solange gesteigert wird, bis der Sensor das Auslegen des Sperrglieds anzeigt.However, if the vehicle is on a slope or on a surface with a greater incline, considerable forces act between the locking member and the corresponding locking recess and between the locking member and the pressure element. These forces can be so great that when the locking mechanism is activated, the locking member cannot disengage from the locking recess or the pressure element cannot be moved by the actuator force. This is preferably detected by the locking sensor, which forwards a corresponding signal representing the position of the locking member to the electronic control unit. According to the invention, it is provided for this case that the electric drive is controlled accordingly in order to introduce a torque into the drive train or onto the output shaft. In this way, the stresses in the parking lock arrangement due to the weight of the vehicle are reduced until the locking member disengages from the corresponding locking recess. To do this, the torque introduced into the drive train must act in the opposite direction to the load, i.e. uphill. In particular, it is provided that the torque generated by the electric drive and introduced into the drive train is increased linearly from zero until the sensor indicates that the locking member has been disengaged.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Neigungssensor vorgesehen, welcher ein die Neigung des Kraftfahrzeugs repräsentierendes Signal ermittelt, wobei der Elektroantrieb derart angesteuert wird, dass das auf die Abtriebswelle übertragene Drehmoment der neigungsbedingten Hangabtriebskraft des Kraftfahrzeugs bzw. der Vorspannkraft des Antriebsstrangs entgegenwirkt. Alternativ hierzu kann der Elektromotor von der elektronischen Steuereinheit auch nach Zufallsprinzip oder nach einer hinterlegten Logik bestromt werden, das heißt zunächst in eine erste Drehrichtung, und, wenn das Sperrglied bis zum Erreichen eines vorbestimmten maximalen Drehmoments nicht freigegeben wird, in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung.According to a preferred embodiment, an inclination sensor is provided, which determines a signal representing the inclination of the motor vehicle, the electric drive being controlled in such a way that the torque transmitted to the output shaft counteracts the downhill force of the motor vehicle caused by the inclination or the pretensioning force of the drive train. Alternatively, the electric motor can also be energized by the electronic control unit randomly or according to a stored logic, i.e. initially in a first direction of rotation and, if the locking member is not released before a predetermined maximum torque is reached, in the opposite second direction of rotation.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Sperrmechanismus ein Sperrenrad auf, das drehfest mit der Welle verbunden ist, sowie ein mit dem Sperrenrad zusammenwirkendes Sperrglied, wobei das Sperrglied in eine Sperrstellung überführbar ist, in der das Sperrglied mit dem Sperrenrad formschlüssig verbunden ist, so dass das Sperrenrad an einer Drehbewegung gehindert wird, und in eine Entriegelungsstellung, in der das Sperrenrad gegenüber dem Sperrglied frei drehen kann. Um das Sperrglied in die Entriegelungsstellung zu überführen ist vorzugsweise ein Federelement vorgesehen, welches das Sperrglied in Richtung von dem Sperrenrad weg beaufschlagt. Das Sperrglied ist vorzugsweise in Form einer Sperrklinke gestaltet, die um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei die Sperrklinke einen Sperrzahn aufweist, der in umfangsverteilte Ausnehmungen des Sperrenrads einrasten kann.According to a preferred embodiment, the locking mechanism has a ratchet wheel, which is non-rotatably connected to the shaft, and a locking member that interacts with the ratchet wheel, wherein the locking member can be transferred into a locked position in which the locking member is positively connected to the ratchet wheel, so that the The ratchet wheel is prevented from rotating, and into an unlocked position in which the ratchet wheel is free to rotate with respect to the locking member. In order to convert the locking member into the unlocked position, a spring element is preferably provided, which acts on the locking member in the direction away from the ratchet wheel. The locking member is preferably designed in the form of a pawl, which is mounted pivotably about a pivot axis, the pawl having a ratchet tooth which can engage in circumferentially distributed recesses of the ratchet wheel.

Des Weiteren weist der Sperrmechanismus vorzugsweise ein bewegbares Druckelement auf, das mit der Sperrklinke zusammenwirkt, wobei das Druckelement in eine Schließstellung überführbar ist, in der das Druckelement die Sperrklinke in Richtung Sperrenrad beaufschlagt, und in eine Freigabestellung überführbar ist, in der die Sperrklinke freigegeben ist. Es sind erste Federmittel vorgesehen, welche das Druckelement in die Schließstellung beaufschlagen. Diese ersten Federmittel ermöglichen, dass das Druckelement vorgespannt wird, wenn das Sperrglied bei Aktuierung des Sperrmechanismus einem Steg zwischen zwei Sperrausnehmungen des Sperrenrads gegenüberliegt. Bei Weiterdrehen des Sperrenrads bewirken die vorgespannten Federmittel dann ein Einrasten des Sperrglieds in die nächste Sperrausnehmung. Vorzugsweise umfasst der Sperrmechanismus zweite Federmittel, welche das Druckelement in die Freigabestellung beaufschlagen, wobei die Federkraft der zweiten Federmittel kleiner ist, insbesondere um ein Vielfaches kleiner ist, als die Federkraft der ersten Federmittel. Diese zweiten Federmittel bewirken ein Rückstellen des Druckelements in die Freigabestellung und können daher auch als Rückstellfeder bezeichnet werden.Furthermore, the locking mechanism preferably has a movable pressure element which interacts with the pawl, the pressure element being transferable into a closed position, in which the pressure element presses the pawl in the direction of the ratchet wheel, and into a release position, in which the pawl is released . First spring means are provided, which act upon the pressure element into the closed position. These first spring means allow the pressure element to be prestressed when the locking member is opposite a web between two locking recesses of the ratchet wheel when the locking mechanism is actuated. When the ratchet wheel rotates further, the preloaded spring means then cause the locking member to engage in the next locking recess. Preferably, the blocking mechanism comprises second spring means, which urge the pressure element into the release position, the spring force of the second spring means being smaller, in particular many times smaller, than the spring force of the first spring means. These second spring means cause the pressure element to return to the release position and can therefore also be referred to as a return spring.

Für eine Zwangsentriegelung des Sperrmechanismus, z. B. bei einem Defekt der Elektronik der Parksperre oder des Kraftfahrzeugs, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung ein Rückstellmechanismus vorgesehen, mit dem das Druckelement entgegen der Federkraft der ersten Federmittel in die Freigabestellung beaufschlagt werden kann. Der Rückstellmechanismus kann beispielsweise ein Rückstellelement mit einem Gewinde umfassen, das mittels geeigneter Formeingriffsmittel in ein entsprechendes Gegengewinde des Sperrmechanismus entgegen der Federkraft der ersten Federmittel eingedreht werden kann. Die Freigabe des Sperrglieds aus der entsprechenden Sperrausnehmung kann bei verspanntem System, das heißt bei Hanglage, durch eine entsprechende Geometrie am Rückstellelement oder durch externes Bewegen des Kraftfahrzeugs erfolgen.For forced unlocking of the locking mechanism, e.g. B. with a defect in the electronics of the parking lock or the motor vehicle, a return mechanism is provided according to a preferred embodiment, with which the pressure element can be acted upon against the spring force of the first spring means in the release position. The restoring mechanism can, for example, comprise a restoring element with a thread, which can be screwed into a corresponding mating thread of the locking mechanism against the spring force of the first spring means by means of suitable form engagement means. The locking member can be released from the corresponding locking recess when the system is under tension, ie on a slope, by means of a corresponding geometry on the restoring element or by external movement of the motor vehicle.

Die Lösung der obengenannten Aufgabe besteht weiter in einem Verfahren zum Betätigen einer Parksperrenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer mittels eines Elektroantriebs antriebbaren Antriebsachse, wobei die Parksperrenanordnung einen Sperrmechanismus für eine Welle im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs aufweist, mit den Verfahrensschritten: Erfassen eines Parksperrensignals, gemäß dem die Parksperrenanordnung betätigt werden soll; Betätigen des Sperrmechanismus bei anliegendem Parksperrensignal, um die Welle freizugeben; und Ansteuern des Elektroantriebs, um ein Drehmoment auf die Welle zu übertragen, wenn die Welle nicht freigegeben wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich oben bereits genannten Vorteile, dass die Kraft des Elektroantriebs genutzt werden kann, um die zur Entriegelung der Welle erforderlichen Kräfte zu reduzieren.The solution to the above problem also consists in a method for actuating a parking lock arrangement for a motor vehicle with at least one drive axle that can be driven by means of an electric drive, the parking lock arrangement having a locking mechanism for a shaft in the drive train of the motor vehicle, with the method steps: detecting a parking lock signal, according to the parking lock assembly is to be actuated; actuating the locking mechanism with the parking lock signal applied to release the shaft; and driving the electric drive to transmit torque to the shaft when the shaft is not released. The method according to the invention results in the advantages already mentioned above, that the power of the electric drive can be used in order to reduce the forces required to unlock the shaft.

Vorzugsweise weist der Sperrmechanismus ein Sperrglied auf, das in eine Sperrstellung überführbar ist, in der die Welle an einer Drehbewegung gehindert wird, und in eine Entriegelungsstellung, in der die Welle frei drehen kann, wobei als weiterer Verfahrensschritt vorgesehen ist: Ermitteln eines die Stellung des Sperrglieds repräsentierenden Sperrsignal, wobei die Ansteuerung des Elektroantriebs in Abhängigkeit von dem Sperrsignal des Sperrglieds erfolgt. Das Sperrsignal gewährleistet, dass der Elektroantrieb zuverlässig angesteuert wird, wenn das Sperrglied aufgrund von Kräften zwischen dem Sperrglied und der Antriebswelle bzw. einer mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Sperrenrad daran gehindert ist, in die Entriegelungsstellung zu gelangen.Preferably, the locking mechanism has a locking member that can be moved into a locking position, in which the shaft is prevented from rotating, and into an unlocking position, in which the shaft can rotate freely, with a further method step being provided: determining a position of the Blocking member representing blocking signal, wherein the control of the electric drive takes place depending on the blocking signal of the blocking member. The blocking signal ensures that the electric drive is reliably controlled when the blocking member is prevented from moving into the unlocked position due to forces between the blocking member and the drive shaft or a ratchet wheel non-rotatably connected to the drive shaft.

Der Elektroantrieb wird vorzugsweise derart angesteuert, dass das auf die Abtriebswelle übertragene Drehmoment einer zwischen dem Sperrglied und der Welle wirksamen Kraft entgegenwirkt. Hierfür umfasst die Parksperrenanordnung nach einer günstigen Ausgestaltung einen Neigungssensor, wobei dann als weiterer Verfahrensschritt vorgesehen ist: Ermittlung der Neigung des Kraftfahrzeugs, wobei der Elektroantrieb derart angesteuert wird, dass das auf die Welle übertragene Drehmoment einer neigungsbedingten Hangabtriebskraft des Kraftfahrzeugs entgegenwirkt.The electric drive is preferably controlled in such a way that the torque transmitted to the output shaft counteracts a force acting between the locking member and the shaft. For this purpose, according to a favorable embodiment, the parking lock arrangement comprises an inclination sensor, in which case the further method step is: determining the inclination of the motor vehicle, with the electric drive being controlled in such a way that the torque transmitted to the shaft counteracts an inclination-related downhill slope force of the motor vehicle.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind als weitere Verfahrensschritte vorgesehen: Erfassen eines die Geschwindigkeit der Welle repräsentierenden Geschwindigkeitssignals und Aktivieren des Sperrmechanismus erst dann, wenn das Geschwindigkeitssignal unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt.According to a preferred embodiment, the following further method steps are provided: detection of a speed signal representing the speed of the shaft and activation of the locking mechanism only when the speed signal is below a predetermined limit value.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:

1 eine erfindungsgemäße Parksperrenanordnung in Axialansicht in Offenstellung;
2 die Parksperrenanordnung aus 1 in Schließstellung;
3 die Parksperrenanordnung nach 1 in Axialansicht in Offenstellung, wobei der Sperrzahn einem Steg des Sperrenrads gegenübersteht;
4 die Parksperrenanordnung aus 1 in Schließstellung;
5 die Parksperrenanordnung aus 4 mit eingedrehtem Halteelement; und
6 eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung nach 1 in Axialansicht.

Preferred exemplary embodiments are explained below with reference to the drawing figures. Herein shows:

1 a parking lock arrangement according to the invention in an axial view in the open position;
2 the parking lock arrangement 1 in closed position;
3 the parking lock arrangement 1 in an axial view in the open position, the ratchet tooth facing a web of the ratchet wheel;
4 the parking lock arrangement 1 in closed position;
5 the parking lock arrangement 4 with screwed-in retaining element; and
6 a drive arrangement according to the invention with a parking lock arrangement according to the invention 1 in axial view.

Die 1 bis 6 werden im Folgenden zunächst gemeinsam beschrieben. Es ist eine Parksperrenanordnung 2 für ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb 3 erkennbar, wobei vom Elektroantrieb 3 nur das Gehäuse sichtbar ist. Der Elektroantrieb 3 dient zum Antreiben einer Antriebsachse 4 des Kraftfahrzeugs. Die Parksperrenanordnung 2 ist an einer Welle 5 im Drehmomentfluss zwischen dem Elektroantrieb 3 und der Antriebsachse 4 angeordnet. Die Parksperrenanordnung 2 umfasst neben der Welle 5 einen Sperrmechanismus 6, der auf die Welle 5 einwirkt. Da die Welle 5 im Antriebsstrang zwischen dem Elektroantrieb 3 und der Antriebsachse 4 liegt, kann diese auch als Abtriebswelle bezeichnet werden.The 1 until 6 are initially described together below. A parking lock arrangement 2 for a motor vehicle with an electric drive 3 can be seen, only the housing of the electric drive 3 being visible. The electric drive 3 is used to drive a drive axle 4 of the motor vehicle. The parking lock arrangement 2 is arranged on a shaft 5 in the torque flow between the electric drive 3 and the drive axle 4 . In addition to the shaft 5 , the parking lock arrangement 2 includes a locking mechanism 6 which acts on the shaft 5 . Since the shaft 5 is located in the drive train between the electric drive 3 and the drive axle 4, it can also be referred to as the output shaft.

Der Sperrmechanismus 6 hat einen Aktuator 7, insbesondere einen elektromechanischen Aktuator, der von einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbar ist. Es versteht sich jedoch, dass der Aktuator auch alternative Ausgestaltungen haben kann, beispielsweise in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Aktuators. Der Sperrmechanismus 6 umfasst weiter ein Schiebeelement 8, welches über eine erste Feder 9 von dem Aktuator beaufschlagt werden kann, wobei das Schiebeelement 8 in eine erste Schiebestellung überführt werden kann, in der es vom Aktuator 7 entfernt ist, sowie in eine zweite Schiebestellung, in der es an den Aktuator 7 angenähert ist. Das Schiebeelement 8 wirkt auf ein Druckelement 10 ein, welches eine konische Druckfläche 12 aufweist, die mit einer entsprechenden Gegenfläche 13 eines Sperrglieds 14 zusammenwirkt. Zum Rückstellen des Druckelements 10 ist eine zweite Feder 11 vorgesehen, welche der Vorspannkraft der ersten Feder 9 entgegenwirkt. Die zweite Feder 11, die auch als Rückstellfeder bezeichnet werden kann, hat eine wesentlich geringere Federkraft als die erste Feder 9. Die zweite Feder 11 ist vorzugsweise in Form einer Schraubenfeder gestaltet, die auf einem Halteelement 22 angeordnet und gegenüber diesem axial abgestützt ist. Das Halteelement 22 ist vorzugsweise in Form eines Führungsstifts gestaltet und gegenüber dem Druckelement 10 axial abgestützt. Dabei ist das Halteelement 22 so mit dem Druckelement 10 bzw. dem Schiebeelement 8 verbunden, das es gegenüber diesem begrenzt axial beweglich ist. Als Anschlag dient eine Verdickung 37 am aktuatorseitigen Ende des Halteelements 22.The locking mechanism 6 has an actuator 7, in particular an electromechanical actuator, which can be controlled by an electronic control unit. However, it goes without saying that the actuator can also have alternative configurations, for example in the form of a hydraulic or pneumatic actuator. The locking mechanism 6 further comprises a sliding element 8, which can be acted upon by the actuator via a first spring 9, wherein the sliding element 8 can be transferred into a first sliding position, in which it is away from the actuator 7, and into a second sliding position, in which it is approached to the actuator 7. The sliding element 8 acts on a pressure element 10 which has a conical pressure surface 12 which interacts with a corresponding mating surface 13 of a locking member 14 . A second spring 11 is provided for restoring the pressure element 10 and counteracts the prestressing force of the first spring 9 . The second spring 11, which can also be referred to as a return spring, has a significantly lower spring force than the first spring 9. The second spring 11 is preferably designed in the form of a helical spring which is arranged on a holding element 22 and is supported axially in relation to this. The holding element 22 is preferably designed in the form of a guide pin and is axially supported relative to the pressure element 10 . The holding element 22 is connected to the pressure element 10 or the sliding element 8 in such a way that it can be moved axially to a limited extent in relation to this. A thickening 37 on the actuator-side end of the holding element 22 serves as a stop.

Das Sperrglied 14 ist in Form einer Sperrklinke gestaltet, die an einem Ende um eine Schwenkachse A schwenkbar gelagert ist. An ihrem entgegengesetzten freien Ende weist die Sperrklinke außen die Gegenfläche 13 auf, die von der Druckfläche 12 beaufschlagbar ist, sowie innen einen Sperrzahn 15 zum Festsetzen der Welle 5. Die Gegenfläche 13, welche auch als Funktionsfläche bezeichnet werden kann, ist gegenüber einer Senkrechten auf der Drehachse der Welle 5 durch den Kontaktpunkt zwischen Gegenfläche 13 und Druckfläche 12 geneigt. Auf diese Weise wird sicher gewährleistet, dass eine translatorische Bewegung des Schiebeelements 8 bzw. des Druckelements 10 in eine Schwenkbewegung der Sperrklinke umgesetzt wird. Zur Führung des Druckelements 10 ist eine Führungshülse 24 vorgesehen, gegen die sich das Druckelement 10 in Bezug auf die Drehachse der Welle 5 radial abstützen kann.The locking member 14 is designed in the form of a pawl which is pivotally mounted about a pivot axis A at one end. At its opposite free end, the pawl has the counter surface 13 on the outside, which can be acted upon by the pressure surface 12, and a locking tooth 15 on the inside for fixing the shaft 5. The counter surface 13, which can also be referred to as a functional surface, is opposite a vertical the axis of rotation of the shaft 5 inclined by the contact point between counter surface 13 and pressure surface 12. In this way it is reliably ensured that a translational movement of the sliding element 8 or the pressure element 10 is converted into a pivoting movement of the pawl. A guide sleeve 24 is provided for guiding the pressure element 10 , against which the pressure element 10 can be supported radially in relation to the axis of rotation of the shaft 5 .

Die Sperrklinke dient dazu, die Welle 5 wahlweise festzusetzen, so dass der Antriebsstrang an der Drehbewegung gehindert wird, oder freizugeben, so dass die Komponenten des Antriebsstranges frei drehen können. Zum Überführen der Sperrklinke von der Sperrstellung in die Freigabestellung ist ein Federelement 17 vorgesehen. Das Federelement 17 ist in Form einer Schenkelfeder gestaltet, welche mit einem ersten Schenkel an einem stehenden Bauteil abgestützt ist und mit einem zweiten Schenkel an der Sperrklinke abgestützt ist.The pawl serves to selectively lock the shaft 5 so that the drive train is prevented from rotating, or release it so that the components of the drive train can rotate freely. A spring element 17 is provided for transferring the pawl from the locked position to the release position. The spring element 17 is designed in the form of a leg spring, which is supported with a first leg on a stationary component and is supported with a second leg on the pawl.

Die Parksperrenanordnung 2 weist ferner ein Sperrenrad 20 auf, das drehfest mit der Welle 5 verbunden ist. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine Längsverzahnung oder eine Keilwellenverzahnung realisiert werden. Das Sperrenrad 20 weist an einer äußeren Umfangsfläche eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Rastausnehmungen 21 auf, in die das Sperrglied 14 mit seinem Sperrzahn 16 formschlüssig eingreifen kann. Das Sperrglied 14 ist in eine Sperrstellung überführbar, in der es mit dem Sperrenrad 20 formschlüssig verbunden ist, so dass das Sperrenrad 20 an einer Drehbewegung gehindert wird. In der Entriegelungsstellung ist das Sperrglied 14 gegenüber dem Sperrenrad 20 nach außen verschwenkt, so dass das Sperrenrad 20 und damit der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs frei drehbar ist.The parking lock arrangement 2 also has a ratchet wheel 20 which is non-rotatably connected to the shaft 5 . The non-rotatable connection can be realized, for example, by a longitudinal toothing or a splined shaft toothing. The ratchet wheel 20 has on an outer peripheral surface a plurality of locking recesses 21 distributed over the circumference, in which the locking member 14 can engage with its locking tooth 16 in a form-fitting manner. The blocking member 14 can be transferred into a blocking position in which it is positively connected to the ratchet wheel 20 so that the ratchet wheel 20 is prevented from rotating. In the unlocked position, the locking member 14 is pivoted outward relative to the ratchet wheel 20, so that the ratchet wheel 20 and thus the drive train of the motor vehicle can rotate freely.

Es ist ferner ein Sperrsensor 23 vorgesehen, der die Schaltstellung des Sperrglieds 14 erfasst und ein entsprechendes Sperrsignal an die elektronische Steuereinheit weitergibt. Der Sperrsensor 23 ist an einem stehenden Bauteil, beispielsweise dem Getriebegehäuse, befestigt und erkennt, ob das Sperrglied 14 in das Sperrenrad 20 formschlüssig eingreift, sich ein einer Zahn-auf-Zahn-Stellung befindet, oder vollständig von dem Sperrenrad 20 weggeschwenkt ist.A locking sensor 23 is also provided, which detects the switching position of the locking member 14 and transmits a corresponding locking signal to the electronic control unit. The locking sensor 23 is attached to a stationary component, for example the transmission housing, and detects whether the locking member 14 engages in the ratchet wheel 20 in a form-fitting manner, is in a tooth-on-tooth position, or is completely pivoted away from the ratchet wheel 20 .

Die Parksperrenanordnung 2 umfasst außerdem einen Parksperrensensor 33 (nur in 6 dargestellt), der die Absicht des Fahrers erkennt, dass die Parksperrenanordnung 2 betätigt werden soll. Der Parksperrensensor 33 kann beispielsweise in dem Gangwahlhebel integriert sein, wobei der Parksperrensensor 33 erkennt, wenn der Fahrer den Gangwahlhebel auf Parkposition „P“ oder von der Parkposition „P“ in eine andere Position stellt, oder es kann ein anderer fahrzeugspezifischer Schalter vorgesehen sein.The parking lock assembly 2 also includes a parking lock sensor 33 (only in 6 shown) recognizing the driver's intention that the parking lock assembly 2 is to be actuated. The parking lock sensor 33 can be integrated into the gear selector, for example, with the parking lock sensor 33 recognizing when the driver moves the gear selector to park position "P" or from the park position "P" to another position, or another vehicle-specific switch can be provided.

Des Weiteren ist ein Geschwindigkeitssensor 35 (nur in 6 dargestellt) vorgesehen, der ein die Geschwindigkeit der Welle 5 repräsentierendes Geschwindigkeitssignal erzeugt und an die elektronische Steuereinheit weitergibt. Die Geschwindigkeit der Welle 5 kann beispielsweise unmittelbar an der Welle 5 gemessen werden oder durch Umrechnen aus der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden.Furthermore, a speed sensor 35 (only in 6 shown) is provided, which generates a speed signal representing the speed of the shaft 5 and forwards it to the electronic control unit. The speed of the shaft 5 can, for example, be measured directly on the shaft 5 or can be determined by conversion from the vehicle speed.

Im Folgenden wird der Schaltvorgang zum Feststellen des Antriebsstrangs mittels der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung 2 anhand der 1 bis 3 erläutert.In the following, the switching process for determining the drive train by means of the parking lock arrangement 2 according to the invention is based on the 1 until 3 explained.

Wenn der Parksperrensensor 33 die Absicht des Fahrers registriert, dass das Fahrzeug geparkt werden soll, wird von der elektronischen Steuereinheit ein Parksperrensignal erzeugt. Wenn bei anliegendem Parksperrensignal das Geschwindigkeitssignal, welches die Drehgeschwindigkeit der Welle 5 repräsentiert, unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt, wird der Sperrmechanismus 6 im Schließsinn aktiviert. Dabei wird der Aktuator 7 durch die elektronische Steuereinheit entsprechend angesteuert, so dass die erste Feder 9 das Schiebeelement 8 bzw. das Druckelement 10 in Richtung Sperrglied 14 beaufschlagt.When the parking lock sensor 33 detects the driver's intention to park the vehicle, a parking lock signal is generated by the electronic control unit. If the speed signal, which represents the rotational speed of the shaft 5, is below a predetermined limit value when the parking lock signal is present, the locking mechanism 6 is activated in the closing direction. The actuator 7 is activated accordingly by the electronic control unit, so that the first spring 9 acts on the sliding element 8 or the pressure element 10 in the direction of the blocking element 14 .

Steht der Sperrzahn 16 beim Aktuieren des Sperrmechanismus 6 einer Rastausnehmung 21 des Sperrenrads 20 gegenüber, wie in 1 gezeigt, so erfolgt der formschlüssige Eingriff unmittelbar, so dass die Welle 5 blockiert ist. Der Zustand, bei dem der Sperrzahn 16 formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung 21 des Sperrenrads 20 eingreift, ist in 2 gezeigt.If the locking tooth 16 is opposite a locking recess 21 of the locking wheel 20 when the locking mechanism 6 is actuated, as in FIG 1 shown, the form-fitting engagement takes place immediately, so that the shaft 5 is blocked. The state in which the ratchet 16 engages in a form-fitting manner in a corresponding recess 21 of the ratchet wheel 20 is in 2 shown.

Wenn beim Aktuieren des Sperrmechanismus 6 der Sperrzahn 16 einem zwischen zwei in Umfangrichtung benachbart Rastausnehmungen 21 gebildeten Steg 26 gegenüberliegt, wie es in 3 gezeigt ist, verbleibt das Schiebeelement 8 und das damit verbundene Druckelement 10 zunächst in seiner unveränderten Position. Dabei wird die erste Feder 9 durch die Kraft des Aktuators 7 gegen die Haltekraft des Druckelements 10, das gegen das Sperrglied 14 axial abgestützt ist, axial vorgespannt. Durch Weiterdrehen der Welle 5 wird eine Drehposition erreicht, in der sich der Sperrzahn 16 und eine Rastausnehmung 21 gegenüberstehen. Dabei wird das Sperrglied 14 aufgrund der Federkraft der vorgespannten ersten Feder 9 in die Rastausnehmung 21 gedrückt, so dass das Sperrenrad 20 an der Drehbewegung gehindert und die Welle 5 blockiert ist. Dieser Zustand ist in 2 gezeigt.If, when the locking mechanism 6 is actuated, the locking tooth 16 is opposite a web 26 formed between two latching recesses 21 adjacent in the circumferential direction, as is shown in FIG 3 is shown, the sliding element 8 and the pressure element 10 connected thereto initially remain in their unchanged position. In this case, the first spring 9 is axially pretensioned by the force of the actuator 7 against the holding force of the pressure element 10 which is supported axially against the locking member 14 . By rotating the shaft 5 further, a rotational position is reached in which the locking tooth 16 and a locking recess 21 face each other. The locking member 14 is pressed into the locking recess 21 due to the spring force of the prestressed first spring 9, so that the locking wheel 20 is prevented from rotating and the shaft 5 is blocked. This state is in 2 shown.

Im Folgenden wird der Schaltvorgang zum Freigeben des Antriebsstrangs mittels der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung anhand der 1 und 2 erläutert.In the following, the switching process for releasing the drive train using the parking lock assembly according to the invention is based on the 1 and 2 explained.

Ausgangspunkt ist der Zustand, bei dem der Sperrzahn 16 formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung 21 des Sperrenrads 20 eingreift, so dass die Welle 5 an einer Drehbewegung gehindert ist, wie in 2 gezeigt. Wenn der Parksperrensensor 33 nun die Absicht des Fahrers registriert, dass das Fahrzeug bewegt bzw. dass der Antriebsstrang wieder freigegeben werden soll, wird von der elektronischen Steuereinheit ein entsprechendes Parksperrensignal erzeugt, welches den Sperrmechanismus 6 im Öffnungssinn aktiviert. Der Parksperrensensor 33 kann beispielsweise in den Gangwahlhebel integriert sein und erkennen, wenn der Fahrer den Gangwahlhebel von der Parkposition „P“ in eine andere Position bewegt.The starting point is the state in which the ratchet 16 engages in a form-fitting manner in a corresponding recess 21 of the ratchet wheel 20, so that the shaft 5 is prevented from rotating, as in FIG 2 shown. If the parking lock sensor 33 now registers the driver's intention that the vehicle is to be moved or that the drive train is to be released again, a corresponding parking lock signal is generated by the electronic control unit, which activates the locking mechanism 6 in the opening direction. For example, the parking lock sensor 33 can be integrated into the gear selector and detect when the driver moves the gear selector from the park “P” position to another position.

Wenn das Fahrzeug beim Aktivieren des Sperrmechanismus 6 auf einem Untergrund mit keiner oder nur geringer Neigung steht, liegen keine oder nur geringe Kräfte zwischen dem Sperrglied 14 und dem Sperrenrad 20 an. Durch Aktivieren des Sperrmechanismus 6 im Öffnungssinn wird das Stützelement 36, gegen das die erste Feder 9 axial abgestützt ist, in Richtung Aktuator 7 bewegt. Dabei werden das Druckelement 10 und das Schiebeelement 8 von der zweiten Feder 11 in Richtung Aktuator 7 bewegt, so dass die Sperrklinke aufgrund der Federkraft der Feder 17 von dem Sperrenrad 20 wegschwenken kann. Auf diese Weise ist der formschlüssige Eingriff zwischen dem Sperrglied 14 und der Sperrenrad 20 aufgehoben und die Welle 5 wieder freigegeben. Dieser Zustand ist in 1 gezeigt. Dabei registriert der Sperrsensor 23, dass das Sperrglied 14 nicht mehr in Eingriff mit dem Sperrenrad 20 ist und gibt ein entsprechendes Signal an die elektronische Steuereinheit weiter.If the vehicle is standing on a surface with little or no incline when the locking mechanism 6 is activated, there are no forces or only slight forces between the locking member 14 and the locking wheel 20 . By activating the locking mechanism 6 in the opening direction, the support element 36 against which the first spring 9 is supported axially is moved in the direction of the actuator 7 . The pressure element 10 and the sliding element 8 are moved by the second spring 11 in the direction of the actuator 7 so that the pawl can pivot away from the ratchet wheel 20 due to the spring force of the spring 17 . In this way, the form-fitting engagement between the locking member 14 and the locking wheel 20 is canceled and the shaft 5 is released again. This state is in 1 shown. The locking sensor 23 registers that the locking member 14 is no longer in engagement with the locking wheel 20 and transmits a corresponding signal to the electronic control unit.

Wenn das Fahrzeug bei Aktivieren des Sperrmechanismus 6 auf einem Untergrund mit größerer Neigung steht, sind aufgrund der Hangabtriebskraft des Kraftfahrzeugs erhebliche Kräfte zwischen dem Sperrglied 14 und dem Sperrenrad 20 wirksam. Diese Kräfte können ab einem bestimmten Neigungswinkel so groß sein, dass das Sperrglied 14 trotz aktivierten Sperrmechanismus 6 in Eingriff mit dem Sperrenrad 20 bleibt, wie in 2 gezeigt. Dies wird von dem Sperrsensor 23 erfasst, der ein entsprechendes die Stellung des Sperrglieds 14 repräsentierendes Sperrsignal an die elektronische Steuereinheit weitergibt. Die elektronische Steuereinheit steuert den Elektroantrieb 5 an, so dass ein Drehmoment in den Antriebstrang bzw. auf die Welle 5 eingeleitet wird. Auf diese Weise werden die aufgrund des Gewichts des Fahrzeugs anliegenden Spannungen in der Parksperrenanordnung 2 so weit reduziert, bis das Sperrglied 14 außer Eingriff aus der entsprechenden Sperrausnehmung 21 gelangt, wie in 1 gezeigt. Damit sichergestellt ist, dass das vom Elektroantrieb 3 in den Antriebsstrang eingeleitete Drehmoment entgegen der Lastrichtung, das heißt hangaufwärts wirkt, kann ein Neigungssensor 34 (nur in 6 dargestellt) vorgesehen sein, welcher ein die Neigung des Kraftfahrzeugs repräsentierendes Neigungssignal an die elektronische Steuereinheit weitergibt. Hieraus ermittelt die Steuereinheit dann, in welche Drehrichtung der Elektroantrieb 3 anzutreiben ist, damit das erzeugte Drehmoment der Lastrichtung entgegenwirkt.If the vehicle is standing on a relatively steep surface when the locking mechanism 6 is activated, considerable forces are effective between the locking member 14 and the locking wheel 20 due to the downhill force of the motor vehicle. From a certain angle of inclination, these forces can be so great that the locking member 14 remains in engagement with the locking wheel 20 despite the activated locking mechanism 6, as shown in FIG 2 shown. This is detected by the locking sensor 23, which forwards a corresponding locking signal representing the position of the locking member 14 to the electronic control unit. The electronic control unit controls the electric drive 5, so that a Torque is introduced into the drive train or onto the shaft 5 . In this way, the stresses in the parking lock assembly 2 due to the weight of the vehicle are reduced until the locking member 14 disengages from the corresponding locking recess 21, as shown in FIG 1 shown. In order to ensure that the torque introduced into the drive train by the electric drive 3 acts in the opposite direction to the load, i.e. uphill, an inclination sensor 34 (only in 6 shown) may be provided, which forwards an inclination signal representing the inclination of the motor vehicle to the electronic control unit. From this, the control unit then determines in which direction of rotation the electric drive 3 is to be driven, so that the torque generated counteracts the direction of the load.

Der Sperrmechanismus 6 umfasst weiter ein Rückstellmechanismus 18, der an dem Halteelement 22 ausgebildet ist. Hierfür hat das Halteelement 22 an seinem dem Aktuator 7 entgegengesetzten Ende Mittel zur Drehmomenteinleitung 25. Der Rückstellmechanismus 18 dient dazu, den Sperrmechanismus 6 zwangsweise zu entriegeln, wenn die elektronische Steuerung der Parksperre oder des Kraftfahrzeugs au-ßer Betrieb ist. Hierfür weist das Halteelement 22 ein Außengewinde 19 auf, mit dem es in ein entsprechendes Innengewinde eines stehenden Bauteils, beispielsweise des Getriebegehäuses oder des Sperrmechanismus, eingedreht werden kann.The locking mechanism 6 further includes a resetting mechanism 18 which is formed on the holding element 22 . For this purpose, the retaining element 22 has means for introducing torque 25 at its end opposite the actuator 7. The resetting mechanism 18 serves to forcibly unlock the locking mechanism 6 when the electronic control of the parking lock or of the motor vehicle is out of service. For this purpose, the holding element 22 has an external thread 19 with which it can be screwed into a corresponding internal thread of a stationary component, for example the transmission housing or the locking mechanism.

Wie in Die Funktionsweise des mechanischen Rückstellmechanismus 18 wird im Folgenden anhand der 4 und 5 erläutert. Ausgangspunkt ist, dass der Sperrzahn 16 formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung 21 des Sperrenrads 20 eingreift, so dass die Welle 5 an einer Drehbewegung gehindert ist, wie in 4 gezeigt. Durch Eindrehen des Halteelements 22 in ein entsprechendes stehendes Bauteil wird das Druckelement 10 entgegen der Federkraft der ersten Feder 9 in die Freigabestellung beaufschlagt. Das Druckelement 10 gibt die Sperrklinke frei, welche durch die Kraft des Federelements 17 nach außen schwenken kann, um die Welle 5 freizugeben. Dieser Zustand ist in 5 gezeigt.As in The functioning of the mechanical return mechanism 18 is described below with reference to the 4 and 5 explained. The starting point is that the ratchet 16 engages in a form-fitting manner in a corresponding recess 21 of the ratchet wheel 20, so that the shaft 5 is prevented from rotating, as in FIG 4 shown. By screwing the holding element 22 into a corresponding standing component, the pressure element 10 is acted upon against the spring force of the first spring 9 into the release position. The pressure element 10 releases the pawl, which can pivot outwards by the force of the spring element 17 in order to release the shaft 5 . This state is in 5 shown.

In 6 ist eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung 27 mit einer erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung 2 gezeigt. Die Antriebsanordnung 27 umfasst neben der Parksperrenanordnung 2 ein im Antriebsstrang dem Elektroantrieb 3 nachgelagertes zweistufiges Stirnradgetriebe 28, welches die Antriebsachse 4 antreibt. Es ist das Antriebsrad 38 des Stirnradgetriebes 28 erkennbar, das einem Antriebsritzel des Elektroantriebs 3 in Verzahnungseingriff ist. Das Tellerrad 29 des Differentialgetriebes 30 bildet das Abtriebsrad des Stirnradgetriebes 28. Das Tellerrad 29 ist mit dem Differentialkorb 32 des Differentialgetriebes 30 fest verbunden, um ein Drehmoment in dieses einzuleiten. Von dem Differentialgetriebe 30 ist eines der Seitenwellenräder 31 erkennbar, in die eine Seitenwelle zur Drehmomentübertragung auf ein entsprechendes Rad drehfest eingesteckt werden kann.In 6 a drive arrangement 27 according to the invention with a parking lock arrangement 2 according to the invention is shown. In addition to the parking lock arrangement 2 , the drive arrangement 27 includes a two-stage spur gear 28 which is downstream of the electric drive 3 in the drive train and which drives the drive axle 4 . The drive wheel 38 of the spur gear 28 can be seen, which is in meshing engagement with a drive pinion of the electric drive 3 . The ring gear 29 of the differential gear 30 forms the output gear of the spur gear 28. The ring gear 29 is firmly connected to the differential carrier 32 of the differential gear 30 in order to introduce a torque into it. One of the sideshaft gears 31 of the differential gear 30 can be seen, into which a side shaft for torque transmission to a corresponding wheel can be inserted in a rotationally fixed manner.

Dadurch, dass die Parksperrenanordnung 2 im Antriebsstrang zwischen dem Elektroantrieb 3 und dem Differentialgetriebe 30 angeordnet ist, ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau der Antriebsanordnung 27. Dabei bildet die Welle 5, an der die Parksperrenanordnung 2 angeordnet ist, die Zwischenwelle des Stirnradgetriebes 28. Es versteht sich in diesem Zusammenhang, dass das Stirnradgetriebe, in Abhängigkeit von der Anordnung des Elektromotors und der Gestalt der Bauraumverhältnissen, auch eine andere Ausgestaltung haben kann, beispielsweise ein oder mehr als zwei Stufen aufweisen oder als Kegelradgetriebe gestaltet sein kann. Die Eingangswelle des Stirnradgetriebes 28 ist mit der Ausgangswelle des Elektroantriebs 3 zur Übertragung eines Drehmoments antriebsverbunden. Eine Längsachse des Elektroantriebs 3, die Welle 5 des Stirnradgetriebes 28 und die Drehachse des Differentialkorbs 32 bzw. der Antriebsachse 4 sind parallel zueinander ausgerichtet.The fact that the parking lock arrangement 2 is arranged in the drive train between the electric drive 3 and the differential gear 30 results in a particularly compact design of the drive arrangement 27. The shaft 5 on which the parking lock arrangement 2 is arranged forms the intermediate shaft of the spur gear 28. It It goes without saying in this context that the spur gear, depending on the arrangement of the electric motor and the shape of the space available, can also have a different configuration, for example having one or more than two stages or can be designed as a bevel gear. The input shaft of the spur gear 28 is drive-connected to the output shaft of the electric drive 3 for the transmission of a torque. A longitudinal axis of the electric drive 3, the shaft 5 of the spur gear 28 and the axis of rotation of the differential carrier 32 and the drive axle 4 are aligned parallel to one another.

Des Weiteren sind in 6 die elektronische Steuereinheit (ECU) erkennbar, welche zur Datenübertragung mit dem Aktuator 7 sowie mit dem Sperrsensor 23 verbunden ist. Außerdem sind der Parksperrensensor 33, der erkennt, wenn die Parksperrenanordnung 2 betätigt werden soll und ein entsprechendes Parksperrensignal an die elektronische Steuereinheit (ECU) weitergibt, der Neigungssensor 34, welcher eine die Neigung des Kraftfahrzeugs repräsentierendes Signal erzeugt, und der Geschwindigkeitssensor 35, der ein die Geschwindigkeit der Antriebswelle 5 repräsentierendes Geschwindigkeitssignal erzeugt, schematisch eingezeichnet. Es ist erkennbar, dass die Sensoren 33, 34, 35 zur Datenübertragung jeweils mit der elektronischen Steuereinheit (ECU) verbunden sind.Furthermore, in 6 the electronic control unit (ECU) can be seen, which is connected to the actuator 7 and to the locking sensor 23 for data transmission. In addition, the parking lock sensor 33, which detects when the parking lock arrangement 2 is to be actuated and transmits a corresponding parking lock signal to the electronic control unit (ECU), the inclination sensor 34, which generates a signal representing the inclination of the motor vehicle, and the speed sensor 35, which generates a generates the speed signal representing the speed of the drive shaft 5, shown schematically. It can be seen that the sensors 33, 34, 35 are each connected to the electronic control unit (ECU) for data transmission.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung 2 ist, dass der Elektroantrieb 3 genutzt werden kann, um die zum Lösen des Sperrmechanismus 6 erforderlichen Aktuierungskräfte zu reduzieren. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Bauteile und Komponenten des Sperrmechanismus 6 hinsichtlich der Fertigungsgenauigkeit grober auslegen. Außerdem können einzelne Bauteile, insbesondere der Aktuator 7 und die Rückstellfeder 17 für die Sperrklinke, hinsichtlich ihrer Dimensionierung verkleinert werden. Insgesamt ergibt sich dadurch ein vereinfachter Aufbau mit einer geringen Baugröße und entsprechend reduziertem Gewicht. Dies wirkt sich auch günstig auf eine entsprechende Antriebsanordnung 27 aus, welche mit einer erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung 2 ausgestattet ist.The advantage of the parking lock arrangement 2 according to the invention is that the electric drive 3 can be used to reduce the actuating forces required to release the locking mechanism 6 . In this way, various parts and components of the locking mechanism 6 can be designed more roughly in terms of manufacturing accuracy. In addition, individual components, in particular the actuator 7 and the return spring 17 for the pawl, can be reduced in size with regard to their dimensions. Overall, this results in a simplified structure with a small size and correspondingly reduced weight. This also has a favorable effect on a corresponding drive arrangement 27 which is equipped with a parking lock arrangement 2 according to the invention.

Claims

Antriebsanordnung zum Antreiben einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, umfassend: einen Elektroantrieb (3) mit einer Längsachse, ein Stirnradgetriebe (28) mit einer Zwischenwelle (5), die vom Elektroantrieb (3) drehend antreibbar ist, ein Differentialgetriebe (30) mit einem Differentialkorb (32) mit einer Drehachse, wobei die Zwischenwelle (5) des Stirnradgetriebes (28) mit dem Differentialkorb (32) zur Übertragung eines Drehmoments antriebsverbunden ist, wobei die Längsachse des Elektroantriebs (3), die Zwischenwelle (5) des Stirnradgetriebes (28) und die Drehachse des Differentialkorbs (32) parallel zueinander angeordnet sind, eine Parksperrenanordnung (2) mit einem elektrisch steuerbaren Aktuator (7) und einem Sperrmechanismus (6) zum Hemmen oder Freigeben der Zwischenwelle (5), wobei der Sperrmechanismus (6) ein Sperrenrad (20) aufweist, das drehfest mit der Zwischenwelle (5) verbunden ist, sowie ein mit dem Sperrenrad (20) zusammenwirkendes Sperrglied (14), wobei das Sperrglied (14) in eine Sperrstellung überführbar ist, in der das Sperrglied (14) mit dem Sperrenrad (20) formschlüssig verbunden ist, so dass das Sperrenrad (20) an einer Drehbewegung gehindert wird, und in eine Entriegelungsstellung, in der das Sperrenrad (20) gegenüber dem Sperrglied (14) frei drehen kann, wobei der Sperrmechanismus (6) ein vom Aktuator (7) bewegbares Druckelement (10) aufweist, das mit dem Sperrglied (14) zusammenwirkt, um dieses in Richtung zum Sperrenrad (20) zu beaufschlagen oder freizugeben, und eine Führungshülse (24) zur Führung des bewegbaren Druckelements (10) quer zu einer Längsachse der Zwischenwelle (5), wobei das Druckelement (10) gegen die Führungshülse (24) in Bezug auf die Drehachse der Zwischenwelle (5) radial abgestützt ist.Drive arrangement for driving a drive axle of a motor vehicle, comprising: an electric drive (3) with a longitudinal axis, a spur gear (28) with an intermediate shaft (5) which can be driven in rotation by the electric drive (3), a differential gear (30) with a differential carrier (32) with an axis of rotation, wherein the intermediate shaft (5) of the spur gear (28) is drivingly connected to the differential carrier (32) for the transmission of a torque, wherein the longitudinal axis of the electric drive (3), the intermediate shaft (5) of the spur gear (28) and the axis of rotation of the differential carrier (32) are arranged parallel to one another, a parking lock arrangement (2) with an electrically controllable actuator (7) and a locking mechanism (6) for inhibiting or releasing the intermediate shaft (5), the locking mechanism (6) having a ratchet wheel (20) which is non-rotatably connected to the intermediate shaft (5) and a locking member ( 14), wherein the blocking member (14) can be transferred into a blocking position, in which the blocking member (14) is positively connected to the ratchet wheel (20), so that the ratchet wheel (20) is prevented from rotating, and into an unlocking position, in which the locking wheel (20) can rotate freely in relation to the locking member (14), the locking mechanism (6) having a pressure element (10) which can be moved by the actuator (7) and which cooperates with the locking member (14) in order to move it in the direction of the apply or release the ratchet wheel (20), and a guide sleeve (24) for guiding the movable pressure element (10) transversely to a longitudinal axis of the intermediate shaft (5), the pressure element (10) being radially supported against the guide sleeve (24) in relation to the axis of rotation of the intermediate shaft (5).

Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (3) ansteuerbar ist, um ein Drehmoment auf die Zwischenwelle (5) zu übertragen, wenn die Zwischenwelle (5), trotz Ansteuerung des Sperrmechanismus (6) im Öffnungssinn, an einer Drehbewegung gehindert ist.Drive arrangement according to claim 1 , characterized in that the electric drive (3) can be controlled in order to transmit a torque to the intermediate shaft (5) when the intermediate shaft (5) is prevented from rotating despite the locking mechanism (6) being activated in the opening direction.

Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrsensor (23) vorgesehen ist, der ein die Schaltstellung des Sperrmechanismus (6) repräsentierendes Sperrsignal erzeugen und an eine elektronische Steuereinheit zum Steuern des Elektroantriebs (3) weitergeben kann.Drive arrangement according to claim 1 or 2 , characterized in that a locking sensor (23) is provided, which can generate a locking signal representing the switch position of the locking mechanism (6) and forward it to an electronic control unit for controlling the electric drive (3).

Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parksperrensensor (33) vorgesehen ist, der erkennt, wenn die Parksperrenanordnung (2) betätigt werden soll, wobei ein Parksperrensignal zum Aktivieren des Sperrmechanismus (6) erzeugt wird.Drive arrangement according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that a parking lock sensor (33) is provided which detects when the parking lock assembly (2) is to be actuated, wherein a parking lock signal for activating the locking mechanism (6) is generated.

Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschwindigkeitssensor (35) vorgesehen ist, der ein die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs repräsentierendes Geschwindigkeitssignal erzeugen und an die elektronische Steuereinheit weitergeben kann, wobei die elektronische Steuereinheit den Sperrmechanismus (6) ansteuert, wenn das Geschwindigkeitssignal unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt.Drive arrangement according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that a speed sensor (35) is provided, which can generate a speed signal representing the speed of the motor vehicle and forward it to the electronic control unit, the electronic control unit activating the locking mechanism (6) when the speed signal is below a predetermined limit value.

Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 unter Rückbezug auf Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (3) von der elektronischen Steuereinheit zur Übertragung eines Drehmoments auf die Zwischenwelle (5) ansteuerbar ist, wenn das Parksperrensignal anliegt und der Sperrmechanismus (6) im Öffnungssinn angesteuert ist und der Sperrsensor (23) ein Sperrsignal erzeugt, dass die Zwischenwelle (5) an der Drehbewegung gehemmt ist.Drive arrangement according to one of claims 2 until 5 with reference to claim 3 and 4 , characterized in that the electric drive (3) can be actuated by the electronic control unit to transmit a torque to the intermediate shaft (5) when the parking lock signal is present and the locking mechanism (6) is actuated in the opening direction and the locking sensor (23) generates a locking signal that the intermediate shaft (5) is prevented from rotating.

Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (5) derart vom Elektroantrieb (3) antreibbar ist, dass das auf die Zwischenwelle (5) übertragene Drehmoment einer neigungsbedingten Vorspannkraft in der Parksperrenanordnung (2) entgegenwirkt.Drive arrangement according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the intermediate shaft (5) can be driven by the electric drive (3) in such a way that the torque transmitted to the intermediate shaft (5) counteracts an inclination-related prestressing force in the parking lock arrangement (2).

Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungssensor (34) vorgesehen ist, welcher ein die Neigung des Kraftfahrzeugs repräsentierendes Neigungssignal erzeugt, das als Eingangssignal zum Ansteuern des Elektroantriebs (3) entgegen der neigungsbedingten Vorspannkraft dient.Drive arrangement according to claim 7 , characterized in that an inclination sensor (34) is provided, which generates an inclination signal representing the inclination of the motor vehicle, which serves as an input signal for driving the electric drive (3) against the inclination-related prestressing force.

Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (14) in Form einer Sperrklinke gestaltet ist, die um eine Schwenkachse (A) schwenkbar gelagert ist, wobei die Sperrklinke mindestens einen Sperrzahn (16) aufweist, der in umfangsverteilte Ausnehmungen (21) des Sperrenrads (20) einrastbar ist.Drive arrangement according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the locking member (14) is designed in the form of a pawl which is mounted pivotably about a pivot axis (A), the pawl having at least one ratchet tooth (16) which engages in circumferentially distributed recesses (21) of the ratchet wheel (20 ) can be locked.

Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass erste Federmittel (9) vorgesehen sind, welche das Druckelement (10) in die Schließstellung beaufschlagen.Drive arrangement according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that first Spring means (9) are provided, which act on the pressure element (10) in the closed position.

Antriebsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Federmittel (11) vorgesehen sind, welche das Druckelement (10) in die Freigabestellung beaufschlagen, wobei die Federkraft der zweiten Federmittel (11) kleiner ist als die Federkraft der ersten Federmittel (9).Drive arrangement according to claim 10 , characterized in that second spring means (11) are provided, which act on the pressure element (10) in the release position, wherein the spring force of the second spring means (11) is smaller than the spring force of the first spring means (9).

Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangswelle des Stirnradgetriebes (28) mit einer Ausgangswelle des Elektroantriebs (3) zur Übertragung eines Drehmoments antriebsverbunden ist.Drive arrangement according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that an input shaft of the spur gear (28) is drive-connected to an output shaft of the electric drive (3) for transmitting a torque.